■ 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(dòng)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(jī)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(shí)在養(yǎng)殖水面額外收獲蔬菜,實(shí)現(xiàn)“一水兩用,一地多收”。
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(jī)循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng),結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)魚菜共生自動(dòng)智能化管理,實(shí)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(jī)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)再利用。
(1)魚菜共生系統(tǒng)是高科技農(nóng)業(yè)的最佳結(jié)合點(diǎn)。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(jìn)行有機(jī)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(shí)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(jī)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)與農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)魚菜共生管理的自動(dòng)化、智能化,是一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式的種植、養(yǎng)殖有機(jī)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。
(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(gè)單向閉路水循環(huán)系統(tǒng),系統(tǒng)中所有水池只有一個(gè)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(jìn)入水培槽,微生物將水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮,并進(jìn)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(diǎn)的蓄水池,經(jīng)水泵抽取回到養(yǎng)魚池,完成整個(gè)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(dú)立循環(huán)回路,各單元水質(zhì)能夠得到更精細(xì)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(gè)獨(dú)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(jìn)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(jìn)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(yùn)行成本。
圖2 解耦型魚菜共生系統(tǒng)
“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(dá)3595kg/畝,芹菜產(chǎn)量達(dá)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(jì)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(fèi),提升養(yǎng)殖戶收益。魚菜共生技術(shù)可以自行對水進(jìn)行凈化,節(jié)省了用水量和凈化設(shè)備費(fèi)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。
魚菜共生模式在同一空間內(nèi)實(shí)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(dòng)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。
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(dòng)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(diǎn)來研發(fā)集成性計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),采購智能化設(shè)施,進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)含氧量、氨氮等指標(biāo),同時(shí)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(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)進(jìn)行智能投喂、自動(dòng)化噴水和水質(zhì)調(diào)控,降低勞動(dòng)力投入,科學(xué)控制魚類餌料投喂量,通過水質(zhì)檢測及時(shí)發(fā)現(xiàn)魚類潛在的病蟲害風(fēng)險(xiǎn),科學(xué)控制光照時(shí)間,全面促進(jìn)魚菜共生技術(shù)向智能化轉(zhuǎn)型,提升養(yǎng)殖戶收入。
栽培植物要和養(yǎng)殖動(dòng)物、市場需求等因素相結(jié)合,確保養(yǎng)殖動(dòng)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(dá)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(jìn)植物生長。同時(shí),要慎重選擇魚類,盡量選擇抗病能力強(qiáng)、生長周期短和適應(yīng)性強(qiáng)的魚類。
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(yàn),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(jìn)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。
當(dāng)前,我國正積極推進(jìn)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(xiàng)資金,給予魚菜共生養(yǎng)殖戶一定的資金補(bǔ)助,激勵(lì)更多農(nóng)民參與魚菜共生養(yǎng)殖業(yè)。
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(diǎn),吸引周邊消費(fèi)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(jìn)一步推廣魚菜共生技術(shù),讓更多消費(fèi)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(jìn)魚菜共生長遠(yuǎn)發(fā)展。
據(jù)統(tǒng)計(jì),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(jì)將增加7%~31%。因此,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)的同時(shí),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(jìn)一步提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和可持續(xù)性。
對魚菜共生成本結(jié)構(gòu)分析顯示,勞動(dòng)力、飼料和魚苗、能源約各占成本的1/3,減少勞動(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。新加坡格拉斯哥大學(xué)Kyaw等設(shè)計(jì)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(shí)不需要人工干預(yù)便可自動(dòng)糾正,用戶可通過攝像監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察,并在移動(dòng)端進(jìn)行操作,初步實(shí)現(xiàn)了無人化生產(chǎn)。
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(dòng)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(jì)收益。