魚菜共生模式研究進展及發展趨勢

■ 文｜廣東省農業技術推廣中心 羅國武

惠州市惠城區動物疫病防控所 王智勇

中國水產科學研究院珠江水產研究所 賈麗娟

魚菜共生是水產養殖和水耕栽培的有機結合體，是水產業踐行生態養殖理念的杰出代表，以種養和諧為發展理念，優化傳統水產養殖業發展模式，利用水產養殖產生的氨氮為植物提供養分，以此減輕水產養殖造成的水污染，同時在養殖水面額外收獲蔬菜，實現“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合生態體系，把水產養殖與水耕栽培結合起來形成有機循環的生態系統，結合計算機控制技術實現魚菜共生自動智能化管理，實現養魚不換水而無水質憂患，種菜不施肥而正常生長的生態共生效應。

在傳統的水產養殖中隨著養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，以維持水質干凈、延續產能；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物質，將水產養殖與蔬菜種植有機結合起來，實現營養物質的循環再利用。

2.魚菜共生的特點

（1）魚菜共生系統是高科技農業的最佳結合點。傳統數千年以來，農業分工大多是較為明晰而專業的，分為種植業，養殖業及農產品加工業等。魚菜共生技術巧妙地把水產養殖與果蔬種植業進行有機結合，讓種菜與養魚之間形成一種密不可分的互生共促的生態關系，除了讓產業鏈得以延伸完善外，更重要的是讓農業排污實現最小化，這是符合當前所倡導的生態綠色環保理念的生產模式。

（2）魚菜共生是可持續發展農業模式。魚菜共生系統是一種繼承了傳統有機農耕理念的現代農耕模式，它集果菜、糧食、藥材等作物的栽培與自循環工業化養魚為一體的生態系統，并且結合現代計算機控制技術與農業專家系統實現魚菜共生管理的自動化、智能化，是一種現代農業模式的種植、養殖有機結合的新型農業技術。它的推廣將會使農業從業者生產管理理念發生質的飛躍與變化，讓人們找到可循環持續發展型農業的新路子。

3.魚菜共生系統典型模式

（1）耦合型魚菜共生系統。耦合型魚菜共生系統是指由水產養殖單元和水培單元組成的一個單向閉路水循環系統，系統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，被認為是現代魚菜共生的原型。該系統由魚池、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，并進一步轉化為硝酸鹽氮供植物吸收利用，水中營養物質被植物吸收后，水流至系統最低點的蓄水池，經水泵抽取回到養魚池，完成整個系統循環過程。

圖1 耦合型魚菜共生系統

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

圖2 解耦型魚菜共生系統

發展魚菜共生的意義

1.有利于提升蔬菜產量

“魚菜共生”模式比傳統蔬菜種植方式產量更高。有數據表明，魚菜共生養殖模式下生菜年產量可達3595kg/畝，芹菜產量達3468kg/畝，這比傳統蔬菜大棚產量要高得多，有利于提升蔬菜種植產量和經濟收益。

2.有利于提升養殖戶經濟收益

“魚菜共生”模式可以幫助養殖戶降低飼料、肥料采購量，降低養殖成本，還可以使用太陽能代替傳統能源，降低資源浪費，提升養殖戶收益。魚菜共生技術可以自行對水進行凈化，節省了用水量和凈化設備費用。此外，魚菜共生技術可以改善生態環境，蔬菜可以消耗水中的氨和磷，降低養殖病蟲害，提升養殖戶綜合收益。

3.有利于節省養殖空間

魚菜共生模式在同一空間內實現了蔬菜種植和水產養殖，不僅可以節省用地面積，降低養殖空間投入，還可以合理調節植物和水產動物需求。養殖戶可以在大棚內打造魚菜共生生態養殖系統，把農業和觀光產業結合起來，讓蔬菜種植和水產養殖過程清晰可見，做到產品可溯源。

魚菜共生發展措施

1.人工智能技術實現全面監測

隨著人工智能技術發展，養殖戶可以利用物聯網、傳感器和自動化技術來構建新型魚菜共生生態養殖系統，根據自身栽植植物、養殖魚類特點來研發集成性計算機控制系統，采購智能化設施，進一步提升魚菜共生技術智能化水平。例如，養殖戶可以采購智能化管理系統，實時監測水質含氧量、氨氮等指標，同時監測微生物和藻類生長情況。此外，養殖戶還可以利用計算機智能控制系統進行智能投喂、自動化噴水和水質調控，降低勞動力投入，科學控制魚類餌料投喂量，通過水質檢測及時發現魚類潛在的病蟲害風險，科學控制光照時間，全面促進魚菜共生技術向智能化轉型，提升養殖戶收入。

2.優選養殖對象

栽培植物要和養殖動物、市場需求等因素相結合，確保養殖動物和栽培植物可以順利銷售，讓農戶可以快速回籠資金，這也是優化魚菜共生技術的重要保證。首先，農戶要優先選擇根系比較發達的植物，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、生長周期短和適應性強的魚類。

3.規范技術標準

魚菜共生技術在我國屬于新興生態養殖技術，很多農民缺少魚菜共生養殖經驗，養殖技術欠規范，這不僅會影響蔬菜和魚類產量，還容易導致病蟲害發生，因此，技術人員要進一步規范養殖技術，提升農戶栽植和養殖水平，穩步提升蔬菜產量、魚類產量。

4.扶持優化魚菜共生市場

當前，我國正積極推進種養循環技術，魚菜共生屬于種養循環技術之一。政府要積極推廣魚菜共生模式，立足當地農業、水產養殖業發展基礎，積極扶持農民成立種養合作社，協助聯系農業、漁業專家提供魚菜共生養殖技術支持，還可以設立相應專項資金，給予魚菜共生養殖戶一定的資金補助，激勵更多農民參與魚菜共生養殖業。

5.發展農旅新方式

農業觀光是一種新型農業發展方式，給魚菜共生技術提供了新的發展渠道，養殖戶可以把魚菜共生打造為農業觀光旅游新賣點，吸引周邊消費者前來參觀、購物。此外，養殖戶可以開設魚菜共生生態餐廳，游客也可以在農場自行采摘，開辟新的銷售渠道，進一步推廣魚菜共生技術，讓更多消費者認識魚菜共生技術種養的魚類和蔬菜，塑造良好的品牌形象，促進魚菜共生長遠發展。

魚菜共生的發展趨勢

1.向城鎮化、立體化發展

據統計，農業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，農業用地預計將增加7%～31%。因此，農業生產在減輕環境負擔的同時，還需要發展集約化生產方式，提高可利用土地的單位產量，增加農產品供應。此外，魚菜共生系統可結合城鎮化和立體化生產方式，有望替代傳統水平生產方式，進一步提高農產品的生產效率和可持續性。

2.向生態型、智能化轉型

對魚菜共生成本結構分析顯示，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整體生產效益的重要方向。目前，自動化技術已經覆蓋照明、環境控制、灌溉、監測、分級和包裝等方面，一些溫室作業生產已經基本實現自動化。新加坡格拉斯哥大學Kyaw等設計并開發了一種小型智能魚菜共生系統，該系統可以根據收集到的數據和用戶預設值不間斷監控水質、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便可自動糾正，用戶可通過攝像監控系統進行實時觀察，并在移動端進行操作，初步實現了無人化生產。

結語

魚菜共生技術還有很大發展空間，各地政府要積極扶持養殖戶發展，為他們提供技術支持，養殖戶要積極參與技能講座，學習魚菜共生技術，打造智能化養殖監測系統和自動化采摘系統，優選養殖品種，規范養殖技術，嚴格控制病蟲害，積極推廣生態觀光旅游，大力推廣健康、優質的魚菜共生技術生產的蔬菜和魚類，開辟多元化銷售渠道，提升養殖經濟收益。