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眼前一亮的鱼菜共生
38岁的杨辉有着广州男人的特质——说话不疾不徐，喜欢享受生活。大学毕业后的10多年里，他一直在IT企业做程序员。职业的原因，他患上了“电脑综合征”，最有效的方法就是多看一些绿色植物。买回几件盆栽和小鱼缸，但疏于侍弄，往往是菜枯鱼死。
2009年末，在美国、澳洲参观时，杨辉被“养鱼不换水，种菜不施肥”的鱼菜共生系统吸引。原理是，在一个封闭的无土环境中，建立鱼、蔬菜、微生物的循环链。相比传统种植，它最大的特点是能节约90%的用水量，并且种菜不用施肥喷农药，养鱼也无需换水……唯一的成本就是鱼食。根据英国鱼菜共生协会的数据，1斤鱼食，至少能生产50公斤蔬菜和1.5公斤鱼肉。
回国后，杨辉和朋友成立了“都市农耕俱乐部”。但中国城市家庭只有几平米的阳台，办公室“舞台”更小。怎么办？杨辉设想，把它统统浓缩进“盒子里”。
20次失败之后
在制作“盒子农场”之前，杨辉查阅了大量资料，其中穆雷·哈勒姆出版的教程，被他视若珍宝。这是一位在圈子里鼎鼎有名的世界级“牛人”，被称为“农业传教士”。
画图、找原材料，家中很快堆满了工具和配件，电钻、PVC水管、打孔器等，花了他两万多元。2010年3月，杨辉做出了第一套鱼菜共生系统。但一个月后，鱼死了，菜也枯了。
为了找到适合中国气候环境的植物和鱼类，杨辉和伙伴们尝试了1年，普通菜、小白菜、袖珍椰子、吊兰、金鱼、罗非鱼……放进盒子农场做试验。他还到华南农业大学请教。但问题依然层出不穷，直到2011年6月，杨辉的第21件作品出炉：4个种植槽下面是一个鱼池，池里养着罗非鱼，池水带着鱼儿的排泄物被抽到旁边的植槽，瞬间就变成了植物的营养剂，被植物根系净化过的水，又重新放进鱼池。整套鱼菜共生装置看起来设计简单，由普通的PVC水管、抽水泵和塑料槽组成。占地4平方米，却能满足一家三口的吃菜问题！
成功后，杨辉不由得和仅剩的3名研发伙伴相拥欢呼呐喊。他们最终取得胜利，打造出了属于中国人的“盒子农场”，并申请了专利。
一年能节约几千元菜钱
“我最骄傲的事，不是为多少500强企业编过管理软件，而是在4平方米的空间里种出了1200株植物！”2011年7月，杨辉带着他的“盒子农场”辞职创业。
他与深圳一家电子机械公司签订合同，委托对方为其生产。随后，他把自己平时拍下的一些蔬菜生长照片传到网上
但反馈意见随之而来，有人觉得500—2000元售价偏高；有人表示，外观不够漂亮；有不少人质疑：巴掌大的地方能种出多少菜来？
随后，杨辉精简了设计，使产品外形不再臃肿凌乱，并为盒子农场穿上了漂亮的塑料外衣。后来随着生产量的提升，他把加工价格也压低了不少。至于顾客们的疑问，杨辉和同事们则在《产品使用手册》中，为消费者制订出了十分科学的换茬方案。
春天种一些生长周期短的葱、小白菜、水萝卜、菠菜，养罗非鱼；夏天种迷你番茄、西葫芦，养鲈鱼，秋季种植红油菜、辣椒和黄瓜等等，还从国外引进了一些产量高的新奇特品种。如拳头大的南非佛手南瓜、日本早熟桃、颜色鲜艳的法国蓝侣菜和美国芫荽等，这些蔬菜不仅外观非常漂亮，有的瓜果造型还十分奇特。一季下来，一个“盒装农场”最多能产80多公斤果实，一年能节约几千元菜钱。
用IT思维做大“创新农业”
在经营上，杨辉这位IT男自有他的“互联网思维”：以便宜的价格卖“硬件”——鱼菜共生设备，然后长期卖“耗材”——根据四季变化，为顾客提供不需要泥土种植的菜种和鱼苗。并且，他们的服务有手机APP（应用软件），购买设备后的用户都会沉淀到手机APP上，用它来订购菜子和鱼苗。APP上还有社交系统，大家可以分享自己种了什么蔬菜，养了什么鱼，同一个小区之间还可以互相交换自己种植的蔬菜，分享自己的种植经验。
2012—2013年，杨辉在一年时间内卖出了近3万套“盒子农场”设备，网上和线下客户遍布北上广深等各大城市，乃至北方的小县城。按折中售价每件500元计算，销售额达1500万元，杨辉的各项盈利总和不低于500万！
相关知识：
“养鱼不换水、种菜不施肥”
是这样做到的
●所需材料：玻璃缸、饭盒、塑料花盆、水泥槽、可乐瓶、PVC水管
●工具清单：工兵铲、切割机、水壶、电钻、软管、气泵、墨线、水管连接件、打孔器、胶黏剂等
●种养原理：通过水泵将鱼缸里包含鱼粪等杂质的水输送到苗床，利用植物根系具有强大吸收、吸附能力的特点，让植物在吸收水中过量的无机盐作为营养源的同时，减少水中对鱼类生长有害的盐类。经过苗床过滤后的水通过虹吸排水流回鱼缸，从而实现“养鱼不换水”而无水质忧患、“种菜不施肥”而正常成长的生态共生效应。
（注：工具在普通五金店都可找到）
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萝卜白白胖胖、生菜挤挤挨挨、上海青长势喜人、菜薹花儿招来蜜蜂……百余平方米的屋顶错落有致地安放着大小不一的绿色种菜箱，并配以自动灌溉系统、有机土壤、诱蚊灯等，毫无异味，环境清爽。
这是10月12日，记者在光谷一座写字楼楼顶看到的一幕，此处是“哈哈农场”的首个样板工程。“我们也叫它懒人菜园，懒人都能学会种菜”，哈哈农场创始人樊伟在一旁介绍，在今年年初，他还是一名IT男，建农场也只是他的一个梦想。
变屋顶为菜园
IT人逐梦农业
大学生樊伟生于1990年，2012年毕业于华中科技大学，今年1月放弃腾讯产品经理近20万的年薪，致力于自己的屋顶农业创业项目“哈哈农场”。
在他看来，不少城市家庭用户都希望能有一片自家的菜园，吃得放心又是极佳的亲子活动场所；而当前雾霾严重[来源:
腾讯产品经理的职业经历，让樊伟将“产品思维”也带进了农业。他介绍，团队中拥有21年农艺经验的老师傅等成员，针对不同作物几经调配，推出多种土壤，种菜箱亦是委托专业机构制成，满足用户对环境干净整洁的需求。
樊伟说，目前国内其他三家同行多是靠卖种菜箱等硬件赚钱，而他们将仿照小米模式，面对防水及承重等方面符合要求的学校、工厂、办公楼或家庭楼顶，以“软件+硬件+互联网服务”相结合的方式，提供整体的“家庭菜园+屋顶农场”解决方案。
推行“傻瓜种植”
着重卖服务
下月，哈哈农场的APP就将上市，“傻瓜式种菜系统”将构成——用户可通过APP选配存活率高、收成高的种子品类、种植计划，团队可提供上门实地安装服务，整个系统包括土壤、箱子、灌溉等，每平方米售价约980元，根据施工难度上下浮动。用户可以通过APP提示，实现免施肥、免打农药、自动浇水的“傻瓜式”种植。如果实在不会种菜，还可以到样板农场学习种植。整个种植过程经过大量优化，让从未种过菜的人也能轻易上手。
樊伟介绍，团队未来将着重以服务盈利，如设计种植方案，提供菜园维护服务，售卖土壤、种子等消耗品，销售有机食品等周边产品。
在创业前，樊伟曾做过调查，在武汉863平方公里的中心城区，至少有173平方公里为屋顶（以20%推算），“即便仅有10%的屋顶成为菜园，也是上百亿元的大市场”。7月26日，在农业·青桐汇的路演舞台上，90后、哈哈农场创始人樊伟如此讲述他的梦想，收获11张投资邀约函，成为当期最大亮点。
我的鱼菜共生园最初设计利用旧鱼池为主体，在池中用上水石建造一个假山，然后顺着靠江围栏做一个回廊水槽，平时养水三吨，可喂养两百条鱼；种菜系统按每吨水配八平米菜计约二十五平米建造。这个方案确是有点大，估计万元还打不住。本来就是给老婆开个玩笑，是下个世纪的规划，不想她以为我又要干其他啥事，以此名目筹资；顺便说一句，我是腾挪高手。实际最后敲定的方案是尽量简洁自然，只用旧鱼池，简单做一假山，取消回廊水槽，养水一吨半，制作十平米的种菜箱，养五十条左右的鱼就欧啦。
施工开始后，妹夫及朋友送了几块石头，加上原装修文化墙剩下的废料，下面焊了个支架，废料做了背景，一个象模象样的假山就做成了。然后是种植箱和种植槽，按设计围绕鱼池两侧上方安装两至三层种植箱，共需十二个，我在市场上转了好几趟，价格得上千元，这不符合DIY原则。我坐在院子里思前想后，突然想起我原先供职的·货币发行部门有很多废弃的装钱的箱子，何不去淘几个，于是便给蛋先生打一电话，几杯小酒向求，搞定。种植槽则想不到办法了，也不能去建筑工地顺，这不是我的风格，再说我连走路就困难，更甭说偷啦。中规中矩花了上千元买了N多大小不一的PVC管，连接上下水，用最粗的一种劈开做了四米多长的三根种植槽。这样连箱带槽可用种植面积大概有十平米左右了，再加上我原先建造的三块近二十平米菜地，一个小菜园的规模也就形成了。
有了规模，运行却还有难度。最困难的要算制作虹吸系统了，鱼菜共生系统的核心是虹吸，因为水循环如果不通过虹吸，鱼水的养分就不能被菜吸收，通过虹吸养分停留在种植箱里的陶粒上，让菜的根须充分吸收鱼便转化的肥料，然后水通过陶粒和蔬菜根须过滤后流回鱼池，再用一个微电脑定时器控制一台微型水泵，将水泵到蓄水硝化箱，让水自然流进种植槽箱，这样周而复始循环便形成鱼菜共生系统。
虹吸系统我们一开始做了一个单管倒U型，运行倒是成功的，但容易堵塞。后来又试验了几中其他虹吸方法都不圆满，最后还是用了带隔离罩的方法才妥贴如意。
经过三个月的建造，近一个月的循环养水，系统基本运行平稳。下午便立即到花鸟市场买了近十条观赏鱼投入鱼池，同时在种植槽内播撒了黄瓜、白菜、罗卜、茼蒿、芥菜、莴苣、菠菜，总之把我所有的蔬菜种子每样都撒了一点。这样还感到意犹未尽，又开车到花菜种子超市购了薰衣草、非洲菊、花仙子、虞美人等草花，一股脑丢进了陶粒中，兴奋之情可想而知。
晚上，让表妹炒几个小菜，腌几条黄瓜，请了蛋、鸡等先生小酌几杯，喝五幺六&&大功告成也！
夜深了，弯弯的月亮映照着江水，波光鳞鳞；淡淡的月光下，鱼池游弋的鱼儿与江水浑然一体。
為什麼魚菜共生系統需要補充鐵
一. 魚菜共生系統裡面鐵的問題
鐵是植物裡面葉綠素的構成要素而葉綠素是植物進行光合作用的場所。 缺少足夠的鐵會導緻植物顯現新葉萎黃(初期葉脈仍顯現綠色)和生長遲緩的表徵。在魚菜共生系統裡的鐵一般以還原(去氧)的可溶性二價鐵(Ferrous Iron)和氧化的不可溶性三價鐵(Ferric Iron) 兩種形式存在. 前者可被植物吸收後者則否。 瞭解這點很重要因為當二價鐵在有氧環境中變成可溶性時往往很快被氧化成三價鐵或跟其它化合物反應使它無法被植物吸收， 尤其在高PH值的系統中會形成很多不同的氫氧化物。 這也是為什麼魚菜共生常常面臨缺鐵的問題即使系統裡面可能有很多的三價鐵存在。
把生鏽的鐵製品放進系統裡是否可以補充鐵的不足? 在某種意義上是可以增加系統裡面鐵的存量可是實際上幾無效果因為所增加的是植物不能吸收的三價鐵而系統裡面可能本來就存在很多。 那故意在植栽床裡面製造缺氧區塊期望系統裡的三價鐵被還原成二價鐵以利植物吸收是否有效? 這個就比較有說服力尤其是在低PH值的系統裡，可是這並沒完全解決如何讓還原狀態的二價鐵離子可以到達植物根系附近充滿氧氣的區域。
二. 如何解決缺鐵問題
螯合是魚菜共生系統裡面用以固鐵的方法。也就是說把不溶性的三價鐵(ferric)離子和化合物跟有機分子結合使其變成可溶性。螯合作用是藉由螯合劑的特殊有機分子來完成， 這些有機分子被設計來捕捉(或溶解)金屬離子， 鐵就是其中之一。在植物界裡螯合劑是由植物根部產生然後滲入土壤用以捕捉和傳送不溶性的鐵離子。這些化合物中最有效的是phytosiderophores (植物鐵載體)， 它可以牢牢的綁住三價鐵離子， 把它們從各式不可溶解的沉澱物中拉出來。禾本科植物， 特別是大麥對於固鐵尤其有效。另一種由細菌合成的鐵載體
siderophores對於三價鐵也有很高的親合力。 其它常見的螯合劑有胺基酸， 有機酸(尤其是腐植酸)和多酚類。
雖然我們可以引進這些化合物到系統裡面也可以培養腐植酸溶液， 可是它們無法總是讓植物獲取足夠的鐵-尤其是在PH等於或大於7的系統裡面。因此需要人工合成的螯合劑來解決這個問題。幾乎所有的魚菜共生系統裡， 鐵是必須補充的養分之一， 而補充的方式就是添加螯合鐵- 就是把鐵鏈結在有機分子使其變成可溶解。螯合鐵是美國農業部有機標準所允許的添加物。
三. 螯合鐵的形式
最常見的螯合鐵有:
FeEDTA: 有輕微毒性所以建議魚菜共生不該使用。這個形式的螯合鐵通常用做殺死闊葉雜草的除草劑。 不該使用的另一理由是它的有效範圍在PH6.4以下， 超過這個範圍它就變的不穩定。 所以說如果系統的PH經常維持在7的話， 則添加 Fe EDTA表示你可能會浪費很多錢。諷刺的是這是市面上最普遍販售和被魚菜共生所使用的螯合鐵的形式。
FeDTPA: 如果系統的PH經常維持在6-7.5 之間則我建議使用這個形式。
FeEDDHA: 如果系統的PH偏高經常大於7.5 (新系統較常見)則我建議使用這個形式。這個也是目前效果最好， 適用PH範圍最廣的螯合鐵形式。(註: 我試用過發現顏色紅的讓人擔心! 雖然魚兒並未有任何不適的情形)
四. 一般對添加螯合鐵的看法
一說是看到植物有缺鐵徵兆時就添加。這是合理的回應式添加方法， 可是終究在採取解決問題的行動之前植物已經遭受缺鐵的情形。植物的產量可能已經受到不利的影響。另一說(比較好)是定期每三個星期添加UVI系統的標準量2mg/L (註: 這是指鐵的濃度不是螯合鐵的濃
度。 一般螯合鐵會標明含鐵的比率)。如此定期定量添加則系統就不會有缺鐵的情況發生。
鐵肥也可經由葉面施用-使用低濃度的螯合鐵或是硫酸亞鐵噴灑。葉面施用雖然可以很快看到效用，可是因為鐵在植物體內不是可動性養分， 所以必須定期的噴灑-耗時且較無效率的方法。
中国农业大学
课程论文
（2012-2013学年春季学期）
论文题目 国内外鱼菜共生系统的研究现状与进展
课程名称 水产养殖专业技能实训
任课教师 孙汝江、陈克卫、纪元
班 级 水产091
学 号 0940430101
姓 名 孙峰
国内外鱼菜共生系统的研究现状与进展
[摘要]
我国是世界第一渔业大国，年产量占世界总产量的68%。但传统投饲式养鱼模式，是以牺牲环境为代价换来的。为了降低传统养鱼模式对环境造成的影响，世界各国开始进行工业化养鱼的探索。经过数十年的探索和研究，工业化养鱼经历了三个发展阶段，即“组装式”“一元化”和“鱼菜共生”。但前两项工业化养殖模式仅能做到养鱼污水无害化，而且投资高，工业流程长，效益不高，不能做到循环养殖。而鱼菜共生系统将水产养殖和蔬菜生产通过生态设计有机结合在一起，通过微生物降解养鱼废水中的有机物为蔬菜提供营养物质，蔬菜又对养殖用水起到净化作用。从而实现可持续循环型零排放的低碳生产模式，同时又增加了产业效益。
[关键词]： 工业化养鱼；鱼菜共生；循环养殖；净化
传统投饲式养鱼模式的发展是以消耗自然资源、污染环境为代价换来的。每天每公斤鱼向水体排放氨氮1~2g、BOD3~5g、耗去水中溶解氧5~6g（相当于1㎡水面2天的自然复氧量）污染1.5m³水体。欧洲的一些国家如法国、荷兰、丹麦体长“零排放”工业化养鱼，有的还进行“立法”，成为国策，日本2006年也实施了类似的禁令，澳大利亚还规定50km半径范围内只准办一个水产养殖厂[1]。鱼菜共生工业化养鱼不受环境污染的影响，也可以不污染环境，是一种循环经济发展模式。本文叙述了鱼菜共生系统在世界范围内的研究现状及现有的主要类型，重点介绍了系统工作原理、培育期间系统水质变化及产量经济效益分析。为国内在零污染、循环养殖方面及鱼菜共生系统实现多种淡水鱼与各类蔬菜及其不同生长阶段的优化配置提供理论依据。
一、国内外鱼菜共生系统的研究现状
20世纪90年代以来，可持续发展战略已成为世界潮流，循环经济是可持续
发展的大趋势，循环经济是一种善待地球的最佳经济发展模式。传统的养鱼模式不仅消耗大量自然资源，而且污染环境。20世纪70年代在基本完成池塘养鱼机械化后，我国开始进行“组装式”工业化养鱼的探索，欧洲工业化养鱼也实现了“一元化”养鱼模式。但它们仅做到“养鱼污水无害化”，还不属于循环经济的范畴。鱼菜共生系统是工业化养鱼和水培植物的组合。鱼体分泌的粘液具有抑制蔬菜虫害发生的作用；鱼的排泄物提供了植物的营养，植物的根系净化了养鱼的水质。系统中的物质就地进行良性循环，能量朝着鱼菜双方有利的方向流动，是典型的生态循环经济[1]。
美国的典型组合是1hm2温室鱼池，配2hm2温室菜床，用养罗非鱼的污水作为营养液种生菜，经降解净化后的水又回去养鱼，每年产鱼100kg/m2，生菜一年收200吨以上。日本的典型组合鱼菜比也是1：2，规模较大，为“完全养殖”场，还进行海水的鱼菜共生。日本东京海洋大学竹内俊朗教授开发了太空舱工业化零排放鱼藻共生系统，可改善舱内环境，吸收CO2及其它有害成分[2]。
二、系统工作原理及主要类型
鱼菜共生系统是一个微型生态系统，包含了动物、植物、微生物。鱼的排泄物经微生物分解，转化为无机物或小分子有机物，被植物根系吸收，植物得到生长的同时，水质也得到了净化。经净化后的水循环进入养鱼池重复利用。鱼池饲料的投喂保证了后续营养物质的来源，同时鱼池充氧可以防止植物根系因缺氧而腐烂。而微生物的分解需要时间，尤其低温时，反应较慢。要解决微生物的快速分解问题，需要有高效的催化剂。高效无毒催化剂是多种长效特种功能材料，可向水中释放高能量及多种微量元素，具有特殊的物理与化学功能。
现在使用的鱼菜共生系统主要有以下3种模式。1、直接漂浮法：广东惠州水产科学研究所采用的鱼菜共生系统，用泡沫板、竹架等浮体，直接把蔬菜苗固定在漂浮的定植板上进行水培；这种方式虽然简单，但利用率不高，而且一些杂食性的鱼会有吃食根系的问题存在，需对根系进行围筛网保护，较为繁琐，而且可栽培的面积小，效率不高，鱼的密度也不宜过大[3]。2、硝化过滤法：在 Andreas Graber和Ranka Junge等人[4]对共生系统可行性的研究中，采用养殖水体与种植系统之间通过硝化滤床连接的设计。养殖排放的废水先经由硝化滤床的过滤，硝
化床上通常可以栽培一些生物量较大的瓜果植物，以加快有机滤物的分解硝化。经由硝化床过滤而相对清洁的水再循环入水培蔬菜或雾培蔬菜生产系统作为营养液，用水循环或喷雾的方式供给蔬菜根系吸收，经由蔬菜吸收后又再次返回养殖池，以形成闭路循环。这种模式可用于大规模生产，效率高，系统稳定。3、分离滴管法：养殖水体直接与基质培的灌溉系统连接，养殖区排放的废液直接以滴灌的方式循环至基质槽或者栽培容器，经由栽培基质过滤后，又把废水收集返回养殖水体，这种模式设计更为简单，用灌溉管直接连接种植槽或容器形成循环即可。大多用于瓜果等较为高大植物的基质栽培，需注意的地方是，栽培基质必须选质豌豆状大小的石砾或者陶粒，这些基质滤化效果好，不会出现过滤超载而影响水循环，不宜用普通无土栽培的珍珠岩、蛭石或废菌糠基质，这些基质因排水不好而容易导致系统的生态平衡破坏[5-6]。
三、培育期间水质变化
1、氨氮 蔬菜苗种期对氨氮吸收能力差，水体中总氮含量高。随着营养生长加快，蔬菜吸收和净水能力渐增，水中氨氮下降，在营养生长期顶峰时，氨氮去除能力最强，水中氨氮浓度降至最低点。随后转入生殖生长期，吸收氨氮能力明显下降，水中氨氮含量急剧升高(如蕃茄的营养生长期对氮的吸收为400mg/l,转入生殖生长期就降至100mg/l。【阳台鱼菜共生系统】
2、pH 氨氮与pH值呈正相关变化趋势。其中蔬菜营养期顶峰出现的pH值区域，为鱼菜共生所需酸碱度的理想范围[7]。
蔬菜栽培对养鱼水有净化作用，且随循环次数的增多和累积，达到总体净水效果。蔬菜所需的营养可随饲料的投入，鱼粪、残饲不断分解进行调节。蔬菜旺盛长势和高产结果证明了这点[8]。
四、产量经济效益分析
在丁永良等人[7]的实验中，放养总水体为16m3,三个月平均产商品鱼21.78kg/m3，净产14.26kg/m3。蔬菜栽培品种为莴苣(生菜)、黄瓜、樱桃蕃茄和洋红蕃茄，其中樱桃蕃茄和莴苣三个月产量分别为21kg/6m2、19kg/6m2，按每年种植3茬计，樱桃蕃茄年产为6 327kg/亩，莴苣年产6 999kg/亩。鱼菜产品经卫生检验，达到无公害要求[7]。
在何明云[9]的实验中，以三个月为一期统计，每立方米水体生长商品鱼21.78【阳台鱼菜共生系统】
公斤，净产14.26公斤，较之费吉岛大学农业试验站所进行的罗非鱼养殖，该系统每立方米所产商品鱼（鲤鲫鱼）要高出6.155公斤。经折算每亩可年产商品鱼24216.96公斤，净产15855.15公斤。蔬菜每期产出：生菜3.5kg/m2，樱桃番茄
3.17kg/m2，芹菜4.22kg/m2，折合亩产生菜2331kg，樱桃番茄2111.22kg，芹菜8431.56kg[9]。
五、种养关系的探讨
中试结果表明以1m3水体放养75g/尾规格的鲤鲫鱼种100尾，配合1m2种栽莴苣66株或25株蕃茄为较优配比。以1m2营养生长期蔬菜净化1m3养鱼水，其pH值稳定接近中性，且吸收氨氮较好[7]。
六、总结
鱼菜共生系统以饲料为物质投入，既系鱼类营养源，也是蔬菜直接或间接的营养源。水体作为载体或介质，中间无污染环节。鱼类为第一产出，蔬菜为第二产出，并均具有无公害品质，体现了净化过程中自身增值的优点。鱼菜共生系统作为一种多学科的高新科技，综合性工程有可能进入生产领域，成为发展现代农业的有效途径之一。
鱼菜共生技术及系统工程研究
张明华，丁永良，杨菁，... - 《现代渔业信息》 - 2004 - 被引量: 11
摘 要: 鱼菜共生是运用生态学原理和环境条件监控手段建立起来的可持续设施渔业新技术.研究涉及养殖水系营养物质循环流动.本文探索了氨氮、酸碱度、溶氧、温度等因子对鱼菜不同生长阶段的影响,总结出不同密度鱼类与不同种类、不同生长阶段蔬菜之间的优化配比关系.并就鱼菜共生系统工程研究设计的模式进行论述.
鱼菜共生技术 / 可持续设施渔业 / 系统工程 / 高密度工业化养鱼 / 无土栽培 / 生态农业
第4卷第5期 中国水产科学 Vol.4,No.51997年12月 JOURNALOFFISHERYSCIENCESOFCHINA Dec.,1997
鱼菜共生系统的研究
丁永良 张明华 张建华 杨 菁
(中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所,上海200092)
何明云 陈培兴 齐备备 蔡荣春
(上海市青浦县水产学校,201700)
王 化 张务模 迟英杰
(上海市农业科学院园艺研究所,201106)
摘 要 本文进行了水质和环境的动态调控,探索了氨氮、营养盐类、pH值、溶氧、温度等因子对鱼菜不同生长阶段的影响,总结出不同密度鱼类与不同种类、不同生长阶段蔬菜之间的优化配比关系。设计了实验性、中试性、庭园型设施,成功地饲养了鲤、鲫、罗非鱼等种类,并栽培了蕃茄、黄瓜、莴苣、芹菜、韭菜、蕹菜、落葵、秋海棠、冬珊瑚等植物。中试规模设施10个单元,单期(三个月)净产鲤鲫14.26kg/m3,莴苣21kg(6m2),蕃茄19kg(6m2)。
关键词 高密度养鱼,无土栽培,鱼菜共生系统
鱼菜共生系统是一种涉及鱼类和植物的营养生理、环境、理化、机电等学科的农业新技术。美国、丹麦、加拿大、埃及、以色列等国正在加紧这方面的研究,其中JudithBender[3]在城市环境中利用太阳能进行鱼菜综合系统的研究。本文作者于1988年开始工业化(集约型)鱼菜共生系统的专题研究,设计了国内首套实验性鱼菜共生装置,试验获得成功[1],嗣后又进行了庭园型设施和中试的研究,中试研究项目于1991年通过了中国科学技术发展基金会和中国水产学会组织的技术鉴定。本文主要介绍中试研究的内容和结果。1 材料和方法1.1 设施与结构设计
鱼菜共生系统由鱼池、栽培盘和空气提水循环三部分组成(图1)。池、盘结构采用由抗碱纤维和低碱水泥复合的新型材料(GRC)。试验设南北鱼池各10只(1.2×1.2×0.8m),全部置于塑膜大棚内。南组分5单元,每单元2只鱼池,上搁置2.4m长的宽型栽培盘,盘中用板隔成宽为0.2m的沟槽,用以放置菜苗和流水。栽培采用裸根法,即栽培盘上覆盖硬质泡
收稿日期:1996-08-01。
5期 丁永良等:鱼菜共生系统的研究71
塑板,每间隔15cm开
一圆孔,菜苗根裹海绵,置植孔内,根系裸浸盘中。北组也以2只鱼池为单元,上并列2只狭型栽培盘,盘未遮盖鱼池部分留作光照和投饵等操作管理之用,此组采用基质栽培法,盘内的菜苗定植于栽培基质中,基质蛭石有较强吸附能力。鱼池水提升至沉淀箱(内铺纤维棉),经过滤溢流到栽培盘,由根系吸收、基质过滤,净化的水质再流回鱼池,形成鱼菜共生的生态循环系统。
系统的水体循环通过空气提水方式进行,具有提水、增氧双重作用,辅助设备还包括加温器、控制器等。
试验的有效占地28.8/m2,养鱼水体16m3,种菜面积为20m2。鱼池水面与菜
图1 鱼菜共生系统图
Fig.1 DiagramofFishandvegetafleco-exirtingsystem
盘面积为1∶1左右。
1.2 试验方法1.2.1 试验对象的投
放、编排 见表1。
1.2.2 鱼种放养 鱼种用漂白粉或盐水消毒,每池取鱼10尾分别标记,以跟踪测试。1.2.3 饲料制备及投饲方法 以常规鱼饲料为基础,兼顾鱼菜共生、互促的要求和生长阶段性需要,适当调整配方,制成颗粒饲料,每天投喂2次,投量根据水温、鱼菜生长情况进行动态调节。
1.2.4 水质监控 试验采用市政供水,循环使用,基本不换水,为取得鱼菜生态平衡,形成
共生互促机制,在苗种、生长、成熟期分阶段地对基本水质和氮、磷、钾等营养盐类成份进行监测和调控。
72中 国 水 产 科 学 4卷 表1 鱼类放养与收获统计
Table1 Thereleaseandcatchoffish
1991.4-7
编号
SiteS1S2S3S4S5S6S7S8
种 类
Species
放养Release
体 重(g)
Bodyweight
60230506075757575+50
数量(尾)
Number10050808060606060+10
数量(尾)
Number10050798059585970
收获Catch
成活率(%)
Survival10010099100999899100
重量(kg)
Weight2830.521241313.512.515
红鲤
Redcommoncarp
红鲤
Redcommoncarp
鲫
Cruciancarp
红鲤
Redcommoncarp
鲫
Cruciancarp
鲫
Cruciancarp
鲫
Cruciancarp
鲫+红鲤Cruciancarp+Redcommoncarp鲫+红鲤Cruciancarp+Redcommoncarp鲫+红鲤Cruciancarp+Redcommoncarp
鲫
Cruciancarp
S9S10
75+5060+10699815.5
75+50757575757575757575+50
60+108080100100120120707060+10
6780779493108110686968
961009694939092989998
16.51615.416.4516.2516.517.0514.314.5516
N1N2N3N4N5N6N7N8N9
鲫
Cruciancarp
鲫
Cruciancarp
鲫
Cruciancarp
鲫
Cruciancarp
鲫
Cruciancarp
鲫
Cruciancarp
鲫
Cruciancarp
鲫+红鲤Cruciancarp+Redcommoncarp鲫+红鲤Cruciancarp+Redcommoncarp累 计
Total
N1075+50
120.35kg
60+10671525228.2kg
9696.5
16.55348.55
净 产
Netoutput
2 结果和讨论
中试研究连续进行了三个周期(1990.9—12,1991.4—7,1991.9—12)的试验。结果数【阳台鱼菜共生系统】
5期 丁永良等:鱼菜共生系统的研究73
据主要取集于第二次试验。2.1 养鱼密度试验 表2是在蔬菜净水条件和鱼苗放养品种、规格相同的情况下进行不同放养密度试验的结果。表明在0.8m3水体条件下,放养鲫的密度以80尾为佳,但100尾组的放养规格小,增长最为明显。
表2 养鱼密度对照试验
Table2 Testonfishdensity
池号放养数量(尾)测定日期
SiteReleasenumberN2N4N6
80100120
Date4.20
5.154.205.154.205.15
体重增长量净产量(kg)(
kg)lengthAvergeweightNetoutput
12.
3
13.911.9513.9412.513.3
0.0750.1150.060.0950.070.095
0.040.0350.025
9.63.958.05
体长(cm)体重(kg)备 注
Remarks
11养鱼水体和种菜面积
各池均相同;
Waterbody&vegetableplantingareabeingthesame.
21种菜品种均为莴苣,密
度也相同。
Lettuceplantedanddensity2.2 鱼菜生长速度 图2是对N2号鱼池中10条标记红鲤跟踪测定生长速度的结果(取平
均值);图3是蔬菜生长的曲线表。均表明试验的共生系统中鱼菜能正常生长。
图2 鱼体生长速率
Fig.2 Thegrowthrateoffish
图3 蔬菜生长曲线
Fig.3 Thegrowthofvegetables
2.3 水质分析和调控 图4是对S7
号池水质中pH值和总氨氮量连续测
定的结果,种养品种分别为洋红蕃茄和鲫,从相关曲线中可以看出如下结果。
2.3.1 蔬菜苗种期对氨氮吸收能力
差,水体中总氮含量高。随着营养生长加快,蔬菜吸收和净水能力渐增,水中氨氮下降,在营养生长期顶峰时,氨氮去除能力最强,水中氨氮浓度降至
最低点。随后转入生殖生长期,吸收
Fig.4 ThechangeofpHvalueandtotalammonianitrogen氨氮能力明显下降,水中氨氮含量急剧升高(如蕃茄的营养生长期对氮的吸收为400mg/l,转入生殖生长期就降至100mg/l。
图4 酸碱度和总氨氮变化及相关曲线
74中 国 水 产 科 学 4卷
2.3.2 氨氮与pH值呈正相关变化趋势。其中蔬菜营养期顶峰出现的pH值区域,为鱼菜
共生所需酸碱度的理想范围。
2.3.3 上述两点作为一种调控依据,可通过适当的种养技术(幼苗插入配置、养鱼密度增减等)进行动态平衡调控。
表3是第三次试验的水质分析,除个别数值外,基本符合鱼类生长需要。蔬菜栽培对养鱼水有净化作用,且随循环次数的增多和累积,达到总体净水效果。蔬菜所需的营养除钾外,其它含量都显不足,但随饲料不断投入,鱼粪、残饲不断分解,蔬菜所需各种营养物质也会逐渐增加,趋于平衡。蔬菜旺盛长势和高产结果佐证了此点。同时营养物质含量失调,微量元素不足,试验证明通过饲料配方的添加和叶面喷液技术的调控也有效果。
表3 鱼菜共生系统水质分析
Table3 Waterqualityanalysis
池号
Site
pH
(度)OC
硝酸盐氨 氮
(mg/l)NO2-0.6680.6392.5402.1171.1231.1431.1751.1561.5711.7010.8570.714
Furbidity(mg/l)4.04.621.020.021.019.518.018.027.021.08.54.0
26.025.734.534.034.433.531.029.238.6722.816.010.57
(mg/l)(mg/l)
NH3-NNO3-5.1585.6385.0314.9677.3977.5250.6490.4891.5292.4081.1291.289
2.480.554.274.006.616.0630.2031.0810.2710.039.398.93
N(mg/l)28.6726.2126.7725.1535.8029.8033.0035.8018.9217.6418.0621.18
P(mg/l)1.021.143.483.171.731.430.880.800.390.390.560.77
Ca(mg/l)80.9781.0070.2969.9280.1379.9782.2082.2273.4170.3161.0169.24
Ec
(uv/cm×103)(mg/l)13.7013.0012.4012.3012.8010.7013.3013.4011.2011.0011.6011.40
0.780.650.500.500.620.610.840.860.500.460.440.49
Mg
进水
S1
出水进水出水
21
S3
S5
39
N1
进水01
出水04进水77出水64进水25出水0进水出水
8.54.0
N3
N5
2.4 病害防治 试验中未见鱼病发生。除设施本身的隔离条件有利于病害的防治外,植物
根系会分泌一种排它性的微毒素,对动物某些病菌有抑制作用。具体机理有待进一步研讨。2.5 鱼菜产量及品质 鱼类收获统计见表1,放养总水体为16m3,三个月平均产商品鱼21.78kg/m3,净产14.26kg/m3。蔬菜栽培品种为莴苣(生菜)、黄瓜、樱桃蕃茄和洋红蕃茄,其中樱桃蕃茄和莴苣三个月产量分别为21kg/6m2、19kg/6m2,按每年种植3茬计,樱桃蕃茄年产为6327kg/亩,莴苣年产6999kg/亩。鱼菜产品经卫生检验,达到无公害要求。2.6 种养关系探讨 中试结果表明以1m3水体放养75g/尾规格的鱼种100尾,配合1m2种栽莴苣66株或25株蕃茄为较优配比。以1m2营养生长期蔬菜净化1m3养鱼水,其pH值稳定接近中性,且吸收氨氮较好。
试验还证明,裸根法栽培适合叶菜类种栽,其根系发展充分,生长快;基质法栽培吸收营养丰富,根系易固定,适宜果菜类植物的种栽。3 小结