魚菜共生綜合生產系統的研究進展

宋紅橋 管崇武

摘 要：魚菜共生系統是一種新型的循環水養殖新模式，在生態環境方面具有顯著的效益，通過菜-魚之間的生物作用和相互利用關系，提高養殖水體中營養物質的利用，減少和降低水體中有害物質的產生和累積，從而提高魚跟菜的總產量，降低了養殖廢水的排放。讓魚-菜兩者之間達到協同共生的一種生態平衡關系，屬可持續循環型低碳漁業，是一種新型復合養殖技術模式。

關鍵詞：魚菜共生；循環水養殖；水處理；營養鹽

中圖分類號 F323 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）20-0063-3

Research Progress of Fish Vegetable Symbiosis Integrated Production System Mode

Song Hongqiao et al.

（Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering，Ministry of Agriculture，Fishery Machinery and Instrument Research Institute，Chinaese Academy of Fishery Sciences，Shanghai 200092，China）

Abstract：Fish-vegetable symbiosis system is a new type of recirculating aquaculture model，which has remarkable benefits in ecological environment.Through the biological interaction and mutual utilization between vegetable and fish，the utilization of nutrients in aquaculture water can be improved，and the production and accumulation of harmful substances in water can be reduced and reduced.The total output of high fish and vegetables reduces the discharge of aquaculture wastewater.It is a kind of ecological balance relationship between fish and vegetable to achieve synergistic symbiosis.This system belongs to the sustainable cycle low carbon fishery and is a new type of compound breeding technology model.

Key words：Fish and vegetable symbiosis；Recirculating aquaculture；Water treatment；Nutrients

在中國，水產養殖業是農業中的一個重要產業，養殖魚產量居世界第1位，并且一直保持著高增長的趨勢。水產養殖行業本是一種高物質（高蛋白含量的飼料）投入、高污染源產生的產業，為了追求水產養殖行業中高額的經濟收益和產量，通過不間斷地增加和提高投入量（高蛋白水產飼料），然而飼料中所含的N等營養元素中的一部分會被魚消化吸收利用轉化成魚肉及魚體的各個組成部分等，剩余的N等營養元素由魚的排泄物排出魚體后流入養殖水體中，經長期過程，會造成養殖水體的富營養化污染。

在循環水養殖系統的水體中，營養物質主要來源于飼料的投喂、經魚消化系統吸收轉化產生的糞便和殘餌產生的物質腐化，部分營養鹽經生物濾器和水體中的硝化菌吸收和轉化利用，循環水養殖系統長時間的運行，水體中的營養物質不斷的積累，造成水體富營養化，需進行更換部分水體，從而保證水質以及調節營養鹽。

水耕栽培技術是一項人為創造根際環境的可控型農業耕作技術，植物根系生長在富含營養鹽的水體中，可避免在土壤栽培過程中的很多不利的因素。植物生長所需的水、營養物質及光照等，完全在人工條件下控制供給，從而為提高產品品質提供了保障[1]。種植和栽培的蔬菜主要是通過根系吸收水體中的營養物質等，將水體中的氮、磷等過營養物質吸收轉化，并凈化水質從而獲得綠色蔬菜。

1 魚菜共生的概念

魚菜共生是水耕栽培與循環水養殖技術相結合的種養型的新模式，是一種涉及魚類養殖學、植物種植學以及機電設備類等相結合的生態型農業技術。主要是以生態農業工程為理論基礎，具有較高科技含量和較強的自我調節功能，是生態型、集約化的綜合性生產模式，是今后農業發展的必由之路[2]。根據魚類跟植物兩者之間的營養所需的元素要求、兩者所處相同環境的特點，將水產養殖和植物種植這2種不同的農業科學技術，通過科學的精準設計與計算，搭配并能達到兩者之間協同共生，互惠、互利和互助，從最根本上實現養魚系統不需換水，免除了在養殖過程中由于水質問題造成的影響；種菜不需施肥料，也能保證蔬菜正常生長，讓魚跟菜兩者之間能達到一種平衡、互利、共生的關系，是一種新型復合型養殖技術模式，也是可持續循環型低碳漁業發展的研究方向。

魚菜共生技術是在人工控制條件下，將養殖水體中的魚類的排泄物、分泌物、餌料飼料殘渣等廢棄物轉化為植物能吸收利用的營養鹽類等，蔬菜在生長過程中，通過對水體中吸收營養鹽類而凈化水質，改良魚類生長環境[3]。受到養殖污染的水體里的氨氮和營養物質由微生物細菌分解成亞硝酸鹽和硝酸鹽，然后被植物根系作為營養吸收轉化利用，達到魚跟菜兩者之間的共盈效果，提高魚與菜兩者的產量和經濟效益、環境生態意義。

2 國內外研究進展

在國內，1988年相關科研人員就已經對集約化的魚菜共生系統的開展了相關的專題研究，設計和制作出了國內首套實驗性魚-菜共生養殖系統裝置，進行了相關的試驗并獲得了成功，隨后又進行了關于魚-菜方面的庭園型設施設備研究；1991年，魚-菜共生系統的中試研究項目通過了中國科學技術發展基金會和中國水產學會組織的技術鑒定[4]。

近幾年來，人工濕地在凈化處理養殖廢水，以及在回收利用方面取得了一定的效果[5-7]。丁永良等[8]進行了魚-菜共生系統的相關中試研究，在實驗過程中取得了凈產鯉鯽14.26kg/m3和萵苣3.3kg/m2。張明華等[9]的研究表明，蔬菜栽培對養殖系統中水質具有凈化作用，且隨循環次數的累計和增加，達到整個系統的凈水效果；整個實驗過程中的植物，苗種期表現為吸收能力較差，隨著植物生長，蔬菜吸收和凈水能力逐漸增強，系統水體中氨氮明顯下降，在植物生頂峰長期，去除氨氮能力最強，水中氨氮濃度降至最低點；植物轉入生殖期后，吸收氨氮能力明顯下降，系統水體中氨氮含量開始上升。丁小濤等[10]研究表明，在魚菜共生系統中栽種蕹菜，在系統中減少和降低養魚廢水中總氨（78.32%～85.48%）、亞硝酸鹽82.93%～92.22%）、硝酸鹽（79.19%～87.10%）等形式的N含量和正磷酸鹽含量（75.36%～84.94%），使水資源可以良好的重復利用。宋紅橋等[11]在水培植物凈化對循環水養殖系統實驗的結論中表明：在循環率為20次/d的羅非魚循環水養殖系統中，栽培區域進出水口對氨氮吸收去除率平均為8.3%，亞硝酸鹽氮吸收去除率平均值為16.3%，硝酸鹽氮吸收去除率平均值為16.2%，COD的去除率平均值為10.4%；整套試驗系統水力負荷為10m3/（m2·d），對總氮的平均去除負荷為9.5g/（m2·d）。王興等[12]研究魚腥草生態浮床，實驗結果表明，水環境的改善使魚-菜精養模式下的吉富羅非魚表現出較高的消化能力，5個月魚的特定生長率、肥滿度都高于其他對比試驗組。國內有較多單位利用該模式進行養殖生產，如浙江麗水農科所、廣州市水產研究所、江蘇省淮安市水產研究所、上海漁業機械儀器研究所等都均取得了不錯經濟收益和生態效益。

美國、埃及、丹麥、日本等一些國家，近期來都在向生態型的魚萊共生系統的模式發展和轉變。魚池上層進行無土栽培，種植蔬萊、中藥、花卉等植物。經研究表明：魚體分泌的枯液具有抑制菜蟲害發生的作用，而植物根親分泌出的有機酸，能有效地抑制魚病的發生；魚的排泄物提供了植物的營養，植物的根系吸收水中的營養鹽間接地凈化了系統中的水質。美國的典型組合是溫室魚池，配備了2hm2溫室菜床，用養羅非魚的水，作為營養源，種植生菜，經降解凈化后的水循環進行養魚，年產魚100kg/m2，生菜200t以上。加勒比海地區弗吉島大學的魚菜共生系統，1個單元，12.8m3養魚池，2×13.8m2（2.1m3）蔬菜培育槽，6個月生產羅非魚400kg，生菜密度23.9株/m2；3周收1茬[13]。

3 魚菜共生技術的主要類型

3.1 直接漂浮法 是最為常見的一種，優點是結構簡單，操作方便，利用塑料浮性泡沫板等材料，將水培蔬菜苗放在浮板上面直接進行栽培。缺點是需要對植物的根系采取保護，防止養殖魚將植物根系破壞，該種方式利用和轉化率并不高。

3.2 分離滴灌法 這種模式更為簡單，養殖水直接利用滴灌的形式循環到栽培容器，水再經過栽培基質等材料的過濾處理，又流到養殖區，這種栽培的方式對栽培基質要求比較嚴格，一般使用豌豆大小的石礫或者陶粒、砂石等材料，這一類基質都較適用于瓜果類蔬菜的栽培種養。

3.3 硝化過濾法 硝化過濾法是利用養殖水體與種植系統中的循環水處理單元，將養殖水利用系統的循環凈化系統，由水處理生化反應器、曝氣裝置、硝化濾床過濾，經處理單元對水體中的有機物的分解。經過硝化過濾的水由水泵循環到水培蔬菜的栽培系統中作為植物能利用吸收的營養源，蔬菜利用根系吸收水體中的營養源和營養鹽，蔬菜根系利用過后的水又重新返回養殖池，形成一整套的水循環。該種模式相對利用效率較高，魚菜共生系統之間的穩定性更強，適合用于大規模的魚菜共生系統。

4 結語

在水產養殖過程中，飼料的高投入是作為唯一營養物質和營養源，即魚類生長所需的營養源和餌料，也是蔬菜所能直接或間接吸收利用的營養源。魚菜共生的水體只是作為兩者之間的載體或介質，魚類的生長和密度增長是作為第1產出，植物生長和增長作為第2產出，兩者均為綠色食物。魚菜共生系統符合和滿足在生態環境中所進行物質循環，互惠互利，相互轉化。與工業化養魚系統比較，體現了在生產過程中不僅具有系統的水質凈化，也同時具備系統自身增值的優勢。魚菜共生系統是可進行立體化種養，具有節水省地、低投入高產出、優化生態環境效益、適用性廣的特點。

魚菜共生系統設施通過創新改造和生態化綜合種養技術的摸索，初步奠定了魚與菜之間協作和互利關系，確定了不同的2個生產對象之間所存在的生態聯系，形成一種魚菜共生互惠互利的特定生態結構和良性循環機理，作為一種多學科、跨專業的新技術，成為未來農業發展的有效途徑和方式[14]。

魚菜共生系統今后研究方向主要在以下幾個方面：（1）研究與魚-菜之間相結合的水處理方法和技術手段，保證水產養殖水體與水培植物之間的正常運行和生長相關的技術。（2）建立魚-菜綜合生產模式，包含系統內的水質指標及其參數等之間的相互影響，深入了解參數之間的聯系和影響，掌握參數因子之間的轉化關系，以及參數之前的關聯性。（3）研究集成魚-菜系統，針對魚菜共生系統的工程特性，開發相關的智能管控裝備和裝置，增強系統的可操作及可調控性，讓系統使用更加穩定、可靠。

參考文獻

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（責編：張宏民）