一種基質栽培式魚菜共生系統的構建方法

郭顯亮，薛曉莉，韓波航，侯苗苗

(北京中農富通園藝有限公司，北京 101100)

魚菜共生是利用生態循環理念搭建的一種新型復合耕作體系，把水產養殖與蔬菜種植巧妙地結合到一起，對水產養殖過程中產生的殘餌、糞尿進行分解處理，為蔬菜的生長提供養分，蔬菜在生長的過程中對水體起到凈化作用，保證養殖水體較好的水質，實現養魚不換水而無水質憂患、種菜不施肥而正常生長的協同共生，從而實現生態共生效應。

一、魚菜共生系統的分類

根據植物種植方式可將魚菜共生系統分為基質栽培、深水栽培、淺液流栽培和氣霧栽培模式。

1.深水栽培式魚菜共生系統

又稱直接漂浮法，常采用泡沫、塑料等容易漂浮在水面上的材料制作蔬菜定植板，定植好蔬菜后直接將定植板置于水面之上，用養殖水體直接種養蔬菜。這種系統簡單，易于操作，但系統處理能力有限，養殖密度較低，且雜食類魚會啃食蔬菜根系而影響植物的正常生長。

2.基質栽培式魚菜共生系統

養殖系統與種植系統分成兩個區域，兩者之間通過管道連接，種植區域填充基質，多以火山巖、鵝卵石、陶粒、麥飯石等作為種植基質，該類基質不僅可以對蔬菜起到固定作用，還可附著硝化細菌，對水中的氨氮進行硝化作用。養殖水體通過管道流入種植系統中，經過過濾、硝化、分解、吸收等凈化過程再把水體循環回到養殖區進行魚的飼養。此種方式系統較穩定，可進行較高密度養殖。

3.淺液流栽培式魚菜共生系統

養殖系統與種植系統分成兩個區域，種植區域多采用立體種植的方式，以多層PVC管道、泡沫種植槽等為種植載體，根據蔬菜的種植要求設置種植孔，將蔬菜固定在孔洞內，養殖水體循環至管道中為蔬菜提供養分，經過蔬菜凈化后的水體再循環回養殖系統中。該模式空間利用率高但結構較復雜，投入成本較大。

4.氣霧栽培式魚菜共生系統

養殖系統與種植系統分成兩個區域，種植區域采用氣霧式無土栽培的形式進行植物生長，把初步處理過的養殖水體經過人工霧化后，直接噴灑到植物根系為植物提供養分。該模式節水效果明顯，利于水體溶氧量增加但能耗大，需要精細過濾系統。

二、基質栽培式魚菜共生系統的構建

系統可由高密度養殖系統、凈化系統、種植系統、循環系統共同構建而成(圖1)。

圖1 魚菜共生系統氣霧栽培模式示意

1.高密度養殖系統

養殖區以高1.3～1.5 米的圓形桶狀結構進行養殖，圓桶的直徑及材質可根據設計要求按需制作，常用鍍鋅鋼板帆布桶。養殖桶底部為錐形，錐底設有排水口，兼具集污、排污、排水功能，中心一般增設一根多孔排污管道用以吸收水中懸浮的污染物，增強養殖桶的排污能力。桶內設有增氧和進水管道，保障水體溶氧量可以滿足魚生存的需求，實現了桶內養殖水體定向旋轉，增強了集污效果，減少有機物在桶內的沉積量，以提高養殖水體的質量。

2.凈化系統

主要功能是過濾收集養殖水體中的大塊殘餌、糞便，并對其進行發酵分解變成植物可以吸收的養分。由豎流分流器和發酵池構成，養殖水體通過養殖桶底部排水口先流入豎流分流器中，大塊殘餌、糞便隨小部分水流從豎流分離器底部排污口流入發酵池中，大分部清水攜帶少量懸浮物從上部排水口直接流入種植區域，在發酵池內對魚糞、殘餌等物質進行集中發酵分解，提取適合植物生長所需的營養成分。

3.種植系統

一般在種植床體中填充火山巖、鵝卵石、陶粒等作為種植基質，其可以較好地支撐作物根系，還能為硝化細菌提供良好的附著地，既能保證植物的正常生長，還能滿足硝化細菌對氧氣的需求，完成對水體中氨氮的硝化作用，同時種植床體中還會放置一些蚯蚓，用來分解水體中的細碎魚糞、殘餌。

4.循環系統

主要由管道、水泵、回液池構成，通過管道把高密度養殖系統、凈化系統、種植系統串聯在一起，養殖水體通過重力作用從養殖桶中流入凈化系統，經過凈化后流入種植區內，在種植區域經由植物凈化后通過虹吸作用把水體傳回到回液池中，再用水泵把水抽回到養殖桶中，完成整個系統的水循環。

三、構建方法

魚菜共生系統的重點是生態平衡，如何讓養殖、種植、微生物三者之間達到動態平衡是系統成功與否的關鍵。確定種植與養殖的比例是魚菜共生系統構建的第一步，一般魚菜共生系統魚的養殖密度標準是40～50千克/噸，每噸水體配套的種植面積約為10米2，魚菜比例過大會導致水體凈化效果變差，過小會影響蔬菜生長。確定好魚菜種養比例之后開始進行魚菜共生系統的整體布局，按節能、節地、節材等原則確定好各子系統的平面及豎向，優先施工地下工程，依據豎向要求完成各個子系統的土方工程，然后埋設循環系統的地下管道，地下工程完成后分別開始搭建養殖系統、凈化系統以及種植系統，養殖區建造過程要根據水量大小確定底部排水口直徑，保證水體循環時間，供氧管道的布置要均勻合理，高密度養殖對溶氧需求大，供氧不足魚無法存活。構建凈化系統時豎流分流器的選擇要根據養殖桶的容積及高度定制，一般低于養殖桶上沿25～35 厘米，進水口、出水口及底部排污口的口徑要滿足設計要求，用最少的水量帶走大塊的魚糞、殘餌，發酵池的規格根據養殖最大密度魚時每天的排泄量、投喂量及發酵時間確定，確保系統的可持續運轉。種植系統填充基質之前要在種植槽底部向排水口方向鋪設帶孔的PVC管道，用以快速傳輸水體，排水口處采用虹吸的方式進行排水，讓種植槽中的水體以潮汐的形式運轉，提高槽體內氧氣含量，保障硝化細菌可以進行硝化作用，填充好基質后放入適量的蚯蚓，用以分解水體中懸浮的小塊糞便、殘餌，輔助凈化水質。水體經過種植系統凈化后流入回液池中，通過水泵抽回到養殖桶中，完成整個魚菜共生系統的內循環。

四、運行管理

魚菜共生系統環境可控，水質優良，一般的淡水魚都可進行飼養，常見品種有羅非魚、鯽魚、鱸魚、錦鯉等，系統調試完畢后，提前放入養殖水，待達到最適魚生長水溫時便可投放魚苗。魚苗投放前應注意提前消毒，投放2～3 天后開始喂食，每天投喂3次，日投喂量按存池魚體重的3%～5%計算，為了方便管理，可采用自動喂食器定時定量投放飼料。

魚菜共生系統可以種植的蔬菜品種非常多，多以葉菜為主，如生菜、油麥菜、空心菜等，也可種植番茄、黃瓜等果菜類，葉菜類生長期短，主要以需求氮肥為主，而養殖水體經過處理后含有大量硝酸鹽兩者更加契合。蔬菜生長過程中要根據魚的生長密度安排茬口，推薦套種的方式進行蔬菜生產，避免出現換茬時植物吸收有限導致水質變差影響魚生長。

魚菜共生系統開始魚菜生產后僅需定期檢測水質，測量水體溶氧，定時投喂魚飼料即可，無需對種植區額外進行水肥管理。但要注意病蟲害防治，因系統通過水體在不停地循環，如果蔬菜產生病蟲需要用到的化學藥物、激素、抗生素等會對魚的生長產生不可逆的傷害甚至死亡，所以在系統運行過程中一定要注意環境防控，采用物理及生物防治措施進行病蟲害的預防及治理。

五、應用發展

基質栽培式魚菜共生系統具有高效優質、節能減排、操作簡便的特點，可以應用于現代農業的規模化生產中，也可以發掘出多元化的功能，如以休閑農業、都市庭院景觀的形式豐富人們的生活，實現系統與第三產業如教研、文娛的融合。