北方高寒地區“魚菜共生”循環經濟技術模式淺析

詹華天

(木蘭縣水產總站，黑龍江木蘭 151900)

“魚菜共生”是一種新型的復合養、耕體系，它把水產養殖與水耕栽培這兩種原本完全不同的生產技術，通過巧妙的生態設計，達到科學的協同共生，從而實現養魚不換水而無水質憂患，種菜不施肥而正常成長的生態共生效應。文章基于省內資源優勢，淺析“魚菜共生”循環經濟技術模式。

1 發展基礎

落實黑龍江省農業農村廳組織召開的全省綠色種養循環農業試點推進視頻會議(2021年10月14日召開)精神，圍繞“構建一套機制，創新一批模式、扶持一批主體，樹立一個標牌，建立一個檔案，打造一批典型”的工作要求，著力推進綠色種養循環農業試點工作見實見效。2021年～2022年，試驗示范“魚菜共生”技術模式，試點建設試驗示范基地2處，分別是松北區的玉林村及北魚集團的丁香島生產基地，建有試驗示范棚室3個，棚室面積超過3000m2，開展“魚菜共生”技術模式試驗示范工作。其中，哈爾濱市松北區玉林村建有棚室2個，總面積2880m2，路基池塘400m2；黑龍江北魚集團丁香島基地建有棚室路基魚池22個，面積4800m2，養殖品種包括梭鱸、加州鱸、方正銀鯽等，種植葉類蔬菜，并憑借優質的產品品質對接高端消費群體，同時探索與觀光旅游及餐飲服務相結合的三產融合發展道路。

2 技術措施

“魚菜共生”技術模式最早源于干旱缺水的氣候條件，澳大利亞為魚菜共生早期的先行者。后期在知識和經驗分享的過程中，魚菜共生園藝得到快速發展，之后，世界各國多個大學逐步開展相關技術研究，探索大規模魚菜共生農業生產的技術方法。聯合國糧農組織也把小型魚菜共生系統作為可持續農業模式向全球推薦。近幾年，規模化的魚菜共生系統逐步在世界各地建設投產，室內的魚菜共生工廠也開始出現，整個魚菜共生農業產業正在快速發展。

2.1 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。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。通過魚池蒸發、植物蒸騰和排污而損失的水通過蓄水池收集雨水補充。

該類型系統的主要優點是能夠充分有效地利用飼料中的氮元素，氮使用效率比傳統水產養殖高；水培槽發揮了與人工濕地凈化廢水相同的作用，減少了水產養殖排放對環境的影響；但是僅投入魚飼料作為魚和植物營養的來源，對植物而言，在營養供給的質量和數量上還有欠缺，可能因營養不足導致植物生長緩慢或枯萎，因此，水培品種的選擇通常被限制在一些低營養需求的生菜、羅勒等葉菜上；并且，魚類和植物由于共生在同一閉路循環系統下，植物生長對高營養鹽的需求和魚類生長環境需要低營養鹽之間存在難以協調的矛盾，彼此生長環境都未處于最優狀態，一定程度阻礙了系統整體產量的提升。

圖1 耦合型魚菜共生系統

2.2 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。在溫室環境下構建了一種新型多回路魚菜共生系統(圖2)，該系統由羅非魚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。

解耦類型系統擁有水產養殖單元、水培單元和魚—菜共生單元3個循環路徑，特點是水產養殖和水培單元可相互獨立循環運行，能夠為兩個生產單元分別提供良好的生長條件，解決植物和魚類生長對不同營養鹽、pH 的需求，實現魚和菜產量的最大化；還能夠避免病蟲害等問題在兩個單元之間互相作用造成的不利影響，系統穩定性更好；為了使水培植物處于最佳生長條件，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；并且解耦型系統構建方式更復雜，需要使用更多的泵管和水池，占用更多的空間等，經濟可行性和盈利能力仍需要進一步研究。

圖2 解耦型魚菜共生系統

2.3 立體式魚菜共生系統

垂直農業技術與魚菜共生相結合，研究了基于種植墻技術(Living wall)的魚菜共生系統。該系統的無土栽培單元采用立體種植方式，由1m2垂直排列的花盆組成(花盆以5排、8列的方式分布在由腳手架支撐的不銹鋼加強網面板上)，以椰殼纖維、礦棉等基質種植40棵羅勒，養殖排放水通過灌溉管抽取到最頂部一排的花盆里，水流經重力滲透基質后，從花盆底部連接的分支管道流到下一排花盆里，以此為植物生長提供養分。但立體化生產方式建設投入和能源消耗將更高，因為根據立體栽培的高度和種植分布情況，為保持光照均勻需要更多的照明設施，將水輸送到高處也需要更大的水泵功率；基質栽培方式容易堵塞灌溉管道，需要定期清洗，增加了勞動力；若系統超過4 層種植高度，上層的管理和勞動力成本將增加25%。

2.4 可控虹吸交替式魚菜共生系統

圖3 可控虹吸交替式魚菜共生系統

圖注：1.養魚池；101.水壓驅動清污裝置；2.礫石種植床；301.增溫器淋水管；302.軟管；303.增溫器給水泵；4.保溫墻；5.卷簾裝置；6.大棚；7.虹吸管；8.流量調節裝置。

可控虹吸交替式魚菜共生系統包括：水產養殖系統、控制系統、交替式水循環系統、礫石種植床系統；所述養魚池的一側設進水位，其另一側的底端設有出水位；所述礫石種植床系統包括礫石種植床，所述礫石種植床的一側為給水側，且與養魚池的出水位同側，所述礫石種植床的另一側為回水側，且與養魚池的進水位同側，所述養魚池的出水位通過虹吸管和給水管連接礫石種植床的給水側。該系統采用交替水循環結構，并在流經礫石種植床時增加溶氧，在流經回養魚池內繼續養魚，整個過程中沒有農藥、藥品的殘留物，水質適合魚和植物的生存，使得魚在高密度的環境中不容易得病，大大增加產能。

3 發展建議

3.1 繼續推廣高端信息技術在魚菜共生系統中的應用

魚菜共生系統較為復雜，系統的運行、管理和維護對從業人員專業水平要求較高，勞動力和能源成本也較高。繼續推廣高端信息技術的應用，能夠有效降低人力和能源成本，提高生產效率。

3.2 深入研究商業模式

魚菜共生的發展需要經濟上能盈利，已有許多關于小型魚菜共生系統的研究，但對于大規模商業模式的研究還較少，大規模商業生產前期所需投入較大，經濟可行性仍存在爭議。對不同氣候環境、不同生活水平地區等的商業模式也應進行更細致地研究。

3.3 尋求政府支持

大部分民眾并不了解魚菜共生，魚菜共生作為一種環境友好型的生產系統，還沒有得到有關部門足夠的重視。應呼吁政府繼續加大資金投入、出臺相關扶持政策、加強宣傳力度、普及相關知識，提高民眾選擇魚菜共生綠色有機環保產品的覺悟。