魚菜共生模式研究進展及發(fā)展趨勢

■ 文｜廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 羅國武

惠州市惠城區(qū)動物疫病防控所 王智勇

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所 賈麗娟

魚菜共生是水產(chǎn)養(yǎng)殖和水耕栽培的有機結(jié)合體，是水產(chǎn)業(yè)踐行生態(tài)養(yǎng)殖理念的杰出代表，以種養(yǎng)和諧為發(fā)展理念，優(yōu)化傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展模式，利用水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的氨氮為植物提供養(yǎng)分，以此減輕水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的水污染，同時在養(yǎng)殖水面額外收獲蔬菜，實現(xiàn)“一水兩用，一地多收”。

魚菜共生概念及特點

1.魚菜共生的概念

魚菜共生是一種新型的復(fù)合生態(tài)體系，把水產(chǎn)養(yǎng)殖與水耕栽培結(jié)合起來形成有機循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，結(jié)合計算機控制技術(shù)實現(xiàn)魚菜共生自動智能化管理，實現(xiàn)養(yǎng)魚不換水而無水質(zhì)憂患，種菜不施肥而正常生長的生態(tài)共生效應(yīng)。

在傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖中隨著養(yǎng)殖魚類排泄物的積累，水中的氨氮含量增加，毒性越來越大，需要定期換水，以維持水質(zhì)干凈、延續(xù)產(chǎn)能；水耕栽培是一種無土栽培的耕作方式，通過在水面上種植水生蔬菜吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，將水產(chǎn)養(yǎng)殖與蔬菜種植有機結(jié)合起來，實現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)再利用。

2.魚菜共生的特點

（1）魚菜共生系統(tǒng)是高科技農(nóng)業(yè)的最佳結(jié)合點。傳統(tǒng)數(shù)千年以來，農(nóng)業(yè)分工大多是較為明晰而專業(yè)的，分為種植業(yè)，養(yǎng)殖業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等。魚菜共生技術(shù)巧妙地把水產(chǎn)養(yǎng)殖與果蔬種植業(yè)進行有機結(jié)合，讓種菜與養(yǎng)魚之間形成一種密不可分的互生共促的生態(tài)關(guān)系，除了讓產(chǎn)業(yè)鏈得以延伸完善外，更重要的是讓農(nóng)業(yè)排污實現(xiàn)最小化，這是符合當(dāng)前所倡導(dǎo)的生態(tài)綠色環(huán)保理念的生產(chǎn)模式。

（2）魚菜共生是可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)模式。魚菜共生系統(tǒng)是一種繼承了傳統(tǒng)有機農(nóng)耕理念的現(xiàn)代農(nóng)耕模式，它集果菜、糧食、藥材等作物的栽培與自循環(huán)工業(yè)化養(yǎng)魚為一體的生態(tài)系統(tǒng)，并且結(jié)合現(xiàn)代計算機控制技術(shù)與農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)實現(xiàn)魚菜共生管理的自動化、智能化，是一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式的種植、養(yǎng)殖有機結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)技術(shù)。它的推廣將會使農(nóng)業(yè)從業(yè)者生產(chǎn)管理理念發(fā)生質(zhì)的飛躍與變化，讓人們找到可循環(huán)持續(xù)發(fā)展型農(nóng)業(yè)的新路子。

3.魚菜共生系統(tǒng)典型模式

（1）耦合型魚菜共生系統(tǒng)。耦合型魚菜共生系統(tǒng)是指由水產(chǎn)養(yǎng)殖單元和水培單元組成的一個單向閉路水循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)中所有水池只有一個水流方向。Rakocy博士建立的UVI模式是典型的耦合型系統(tǒng)，被認(rèn)為是現(xiàn)代魚菜共生的原型。該系統(tǒng)由魚池、沉淀池、過濾池、脫氣池、水培槽（浮筏栽培）和蓄水池等組成（圖1）。水從魚池經(jīng)重力作用通過沉淀池和過濾池，去除大顆粒固體和懸浮顆粒，經(jīng)脫氣池后進入水培槽，微生物將水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，并進一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮供植物吸收利用，水中營養(yǎng)物質(zhì)被植物吸收后，水流至系統(tǒng)最低點的蓄水池，經(jīng)水泵抽取回到養(yǎng)魚池，完成整個系統(tǒng)循環(huán)過程。

圖1 耦合型魚菜共生系統(tǒng)

（2）解耦型魚菜共生系統(tǒng)。解耦型魚菜共生系統(tǒng)是近年在歐洲興起的一種新模式，是指包含子循環(huán)回路的系統(tǒng)，系統(tǒng)中水產(chǎn)養(yǎng)殖和水培單元具有獨立循環(huán)回路，各單元水質(zhì)能夠得到更精細的調(diào)控。Kloas等在溫室環(huán)境下構(gòu)建了一種新型多回路魚菜共生系統(tǒng)（圖2），該系統(tǒng)由魚類循環(huán)水養(yǎng)殖和基于營養(yǎng)膜技術(shù)（NFT）的水培番茄兩個獨立的循環(huán)單元組成，并通過單向閥連接。魚池排放水經(jīng)物理過濾和生物反應(yīng)器后進入水培調(diào)節(jié)池。水培調(diào)節(jié)池可根據(jù)植物生長所需的最佳條件，進行營養(yǎng)鹽添加、pH調(diào)節(jié)等水質(zhì)調(diào)控措施后再將水輸入水培槽用于植物生長；在水培單元后端設(shè)置冷卻阱，用于凝結(jié)回收植物蒸騰的水分，再與經(jīng)植物吸收營養(yǎng)鹽后的水一同返回魚池。解耦型系統(tǒng)會額外向水培單元中添加營養(yǎng)液，增加了一定的運行成本。

圖2 解耦型魚菜共生系統(tǒng)

發(fā)展魚菜共生的意義

1.有利于提升蔬菜產(chǎn)量

“魚菜共生”模式比傳統(tǒng)蔬菜種植方式產(chǎn)量更高。有數(shù)據(jù)表明，魚菜共生養(yǎng)殖模式下生菜年產(chǎn)量可達3595kg/畝，芹菜產(chǎn)量達3468kg/畝，這比傳統(tǒng)蔬菜大棚產(chǎn)量要高得多，有利于提升蔬菜種植產(chǎn)量和經(jīng)濟收益。

2.有利于提升養(yǎng)殖戶經(jīng)濟收益

“魚菜共生”模式可以幫助養(yǎng)殖戶降低飼料、肥料采購量，降低養(yǎng)殖成本，還可以使用太陽能代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，降低資源浪費，提升養(yǎng)殖戶收益。魚菜共生技術(shù)可以自行對水進行凈化，節(jié)省了用水量和凈化設(shè)備費用。此外，魚菜共生技術(shù)可以改善生態(tài)環(huán)境，蔬菜可以消耗水中的氨和磷，降低養(yǎng)殖病蟲害，提升養(yǎng)殖戶綜合收益。

3.有利于節(jié)省養(yǎng)殖空間

魚菜共生模式在同一空間內(nèi)實現(xiàn)了蔬菜種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖，不僅可以節(jié)省用地面積，降低養(yǎng)殖空間投入，還可以合理調(diào)節(jié)植物和水產(chǎn)動物需求。養(yǎng)殖戶可以在大棚內(nèi)打造魚菜共生生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng)，把農(nóng)業(yè)和觀光產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來，讓蔬菜種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖過程清晰可見，做到產(chǎn)品可溯源。

魚菜共生發(fā)展措施

1.人工智能技術(shù)實現(xiàn)全面監(jiān)測

隨著人工智能技術(shù)發(fā)展，養(yǎng)殖戶可以利用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和自動化技術(shù)來構(gòu)建新型魚菜共生生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng)，根據(jù)自身栽植植物、養(yǎng)殖魚類特點來研發(fā)集成性計算機控制系統(tǒng)，采購智能化設(shè)施，進一步提升魚菜共生技術(shù)智能化水平。例如，養(yǎng)殖戶可以采購智能化管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測水質(zhì)含氧量、氨氮等指標(biāo)，同時監(jiān)測微生物和藻類生長情況。此外，養(yǎng)殖戶還可以利用計算機智能控制系統(tǒng)進行智能投喂、自動化噴水和水質(zhì)調(diào)控，降低勞動力投入，科學(xué)控制魚類餌料投喂量，通過水質(zhì)檢測及時發(fā)現(xiàn)魚類潛在的病蟲害風(fēng)險，科學(xué)控制光照時間，全面促進魚菜共生技術(shù)向智能化轉(zhuǎn)型，提升養(yǎng)殖戶收入。

2.優(yōu)選養(yǎng)殖對象

栽培植物要和養(yǎng)殖動物、市場需求等因素相結(jié)合，確保養(yǎng)殖動物和栽培植物可以順利銷售，讓農(nóng)戶可以快速回籠資金，這也是優(yōu)化魚菜共生技術(shù)的重要保證。首先，農(nóng)戶要優(yōu)先選擇根系比較發(fā)達的植物，如空心菜、生菜和水芹等葉類蔬菜，在水中可以迅速長出根系，最大程度吸收水中的氮、磷等營養(yǎng)元素，促進植物生長。同時，要慎重選擇魚類，盡量選擇抗病能力強、生長周期短和適應(yīng)性強的魚類。

3.規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

魚菜共生技術(shù)在我國屬于新興生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)，很多農(nóng)民缺少魚菜共生養(yǎng)殖經(jīng)驗，養(yǎng)殖技術(shù)欠規(guī)范，這不僅會影響蔬菜和魚類產(chǎn)量，還容易導(dǎo)致病蟲害發(fā)生，因此，技術(shù)人員要進一步規(guī)范養(yǎng)殖技術(shù)，提升農(nóng)戶栽植和養(yǎng)殖水平，穩(wěn)步提升蔬菜產(chǎn)量、魚類產(chǎn)量。

4.扶持優(yōu)化魚菜共生市場

當(dāng)前，我國正積極推進種養(yǎng)循環(huán)技術(shù)，魚菜共生屬于種養(yǎng)循環(huán)技術(shù)之一。政府要積極推廣魚菜共生模式，立足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，積極扶持農(nóng)民成立種養(yǎng)合作社，協(xié)助聯(lián)系農(nóng)業(yè)、漁業(yè)專家提供魚菜共生養(yǎng)殖技術(shù)支持，還可以設(shè)立相應(yīng)專項資金，給予魚菜共生養(yǎng)殖戶一定的資金補助，激勵更多農(nóng)民參與魚菜共生養(yǎng)殖業(yè)。

5.發(fā)展農(nóng)旅新方式

農(nóng)業(yè)觀光是一種新型農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，給魚菜共生技術(shù)提供了新的發(fā)展渠道，養(yǎng)殖戶可以把魚菜共生打造為農(nóng)業(yè)觀光旅游新賣點，吸引周邊消費者前來參觀、購物。此外，養(yǎng)殖戶可以開設(shè)魚菜共生生態(tài)餐廳，游客也可以在農(nóng)場自行采摘，開辟新的銷售渠道，進一步推廣魚菜共生技術(shù)，讓更多消費者認(rèn)識魚菜共生技術(shù)種養(yǎng)的魚類和蔬菜，塑造良好的品牌形象，促進魚菜共生長遠發(fā)展。

魚菜共生的發(fā)展趨勢

1.向城鎮(zhèn)化、立體化發(fā)展

據(jù)統(tǒng)計，農(nóng)業(yè)用地約占全球可利用土地面積的33%，至2050年，隨著人口增長對食物需求的增加，農(nóng)業(yè)用地預(yù)計將增加7%～31%。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在減輕環(huán)境負擔(dān)的同時，還需要發(fā)展集約化生產(chǎn)方式，提高可利用土地的單位產(chǎn)量，增加農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)。此外，魚菜共生系統(tǒng)可結(jié)合城鎮(zhèn)化和立體化生產(chǎn)方式，有望替代傳統(tǒng)水平生產(chǎn)方式，進一步提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和可持續(xù)性。

2.向生態(tài)型、智能化轉(zhuǎn)型

對魚菜共生成本結(jié)構(gòu)分析顯示，勞動力、飼料和魚苗、能源約各占成本的1/3，減少勞動力使用和能源消耗將是提升系統(tǒng)整體生產(chǎn)效益的重要方向。目前，自動化技術(shù)已經(jīng)覆蓋照明、環(huán)境控制、灌溉、監(jiān)測、分級和包裝等方面，一些溫室作業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)基本實現(xiàn)自動化。新加坡格拉斯哥大學(xué)Kyaw等設(shè)計并開發(fā)了一種小型智能魚菜共生系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)和用戶預(yù)設(shè)值不間斷監(jiān)控水質(zhì)、照明和飼料投喂，傳感器檢測到異常情況時不需要人工干預(yù)便可自動糾正，用戶可通過攝像監(jiān)控系統(tǒng)進行實時觀察，并在移動端進行操作，初步實現(xiàn)了無人化生產(chǎn)。

結(jié)語

魚菜共生技術(shù)還有很大發(fā)展空間，各地政府要積極扶持養(yǎng)殖戶發(fā)展，為他們提供技術(shù)支持，養(yǎng)殖戶要積極參與技能講座，學(xué)習(xí)魚菜共生技術(shù)，打造智能化養(yǎng)殖監(jiān)測系統(tǒng)和自動化采摘系統(tǒng)，優(yōu)選養(yǎng)殖品種，規(guī)范養(yǎng)殖技術(shù)，嚴(yán)格控制病蟲害，積極推廣生態(tài)觀光旅游，大力推廣健康、優(yōu)質(zhì)的魚菜共生技術(shù)生產(chǎn)的蔬菜和魚類，開辟多元化銷售渠道，提升養(yǎng)殖經(jīng)濟收益。