2021年 3期 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 智慧農(nóng)業(yè) 園區(qū)與系統(tǒng) 基于養(yǎng)分循環(huán)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)組件 微型菜 豆 魚水培子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建 李 劍峰 1 2 黎 興 楊 1 張淑卿 1 2 郭 金 梅 1 2 丁 波 1 韓寶銀 1 1 貴州 師 范 學(xué)院 喀斯 特 生 境 土 壤 與 環(huán)境 生物 修 復(fù) 研究 所 貴州 貴 陽(yáng) 550018 2 貴州 師 范 學(xué)院地 理與資源 學(xué)院 貴州 貴 陽(yáng) 550018 隨著 城鎮(zhèn) 化 的 加 速 城 市居 住 及 辦 公 空間 獲得 不斷 改 善 的 同 時(shí) 綠 地 及 有 限 的 栽 培 場(chǎng)地 被 建 筑 物 所取 代 原 有 依 靠 花 盆 綠 化 帶 等空間 開 展 的 城 區(qū) 土 壤 平 面 種 植 栽 培 模 式 已 不 適 合 于當(dāng)前 城 市 綠 化和 都 市農(nóng)業(yè)的 發(fā) 展 利 用 城 市 住 房 陽(yáng) 臺(tái) 庭 院 屋 頂 和 墻 體等 閑 置 空間 進(jìn) 行 立 體 化 栽 培 成為 城 市 綠 化和 微 農(nóng)業(yè)系統(tǒng) 發(fā) 展 的有效 模 式 1 但 摘 要 菜 豆 魚結(jié) 合 的微 型 生 態(tài)循 環(huán) 體 系是 通過(guò)水 培 設(shè) 施和 營(yíng) 養(yǎng) 液 將動(dòng) 物 植 物 固氮 微生物 三者結(jié) 合 以 達(dá) 到 平 衡 關(guān) 系的 新 型 栽 培 子 系統(tǒng) 可 作 為智慧 養(yǎng) 殖栽 培 組 件 接 入智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng) 內(nèi) 為 充 分 發(fā) 掘 和 利 用 城 市 住房屋頂 廊道 陽(yáng) 臺(tái) 墻 體 等 空 閑空間 發(fā) 展 城 市 遠(yuǎn) 程微 型 智 能 農(nóng)業(yè) 栽 培 養(yǎng) 殖 技術(shù) 本 研 究從 種 植 模 式 植 物 選擇 營(yíng) 養(yǎng) 液 等 方 面 進(jìn)行 綜合 設(shè)計(jì) 構(gòu) 建 了 適 用于 遠(yuǎn) 程智 能 種 養(yǎng) 殖 一 體 化 系統(tǒng)的 菜 豆 魚共 養(yǎng) 水 培 組 件 并 驗(yàn) 證 了該微系統(tǒng) 中 植 物 源 性 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 適 用性 和 用于 水 培 蔬菜 和 魚苗 養(yǎng) 殖 的 可 行 性 結(jié)果表 明 該 菜 豆 魚 微生 態(tài)循 環(huán) 共 養(yǎng) 系統(tǒng) 能 在 較 長(zhǎng) 時(shí) 間 內(nèi) 保持 微生 態(tài) 系統(tǒng)的 穩(wěn) 定性 具 有 良好 的 殘余廢料 自 凈 能 力 和 pH自 我恢復(fù) 作 用 所 采用的 CSE營(yíng) 養(yǎng) 液適 宜 于該 菜魚共 養(yǎng) 系統(tǒng)的 長(zhǎng) 期 運(yùn) 轉(zhuǎn) 引 入 拉巴 豆 在 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 循 環(huán)過(guò) 程 中 提供 了 額外 的生物 源 氮 素 補(bǔ)充 實(shí)現(xiàn)了 菜 豆 魚共 生系統(tǒng) 中 氮 磷鉀 等 養(yǎng) 分 的 可循 環(huán) 持 續(xù) 利 用 該 范 例 及 組 件產(chǎn) 品兼?zhèn)?良好 的 觀賞 性 和 實(shí)用性 適 于市場(chǎng) 推廣 可 應(yīng)用于 普 通 城 市家 庭 及教學(xué) 文 娛 辦公 場(chǎng) 所 的 休 閑栽 培 和 趣味 農(nóng)業(yè) 科 普 活 動(dòng) 為 未來(lái) 城 市 遠(yuǎn) 程智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng) 組 件 的系統(tǒng) 化 研發(fā) 提供 了研 究 基 礎(chǔ)和 設(shè)計(jì) 原 型 具 有 良好 的應(yīng)用 潛 力 和 開 發(fā)前景 關(guān)鍵詞 智慧農(nóng)業(yè) 菜 豆 魚共 養(yǎng) 養(yǎng) 分 循 環(huán) 管 道栽 培 微 型 生 態(tài) 農(nóng)業(yè) 中圖分類號(hào) F303 3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 2096 9902 2021 03 0031 05 Abstract Themicro ecologicalcyclesystemofvegetable bean fishisanewcultivationsystemwhichcombinesfish plantsandnitrogen fixingmicroorganismsthroughhydroponicfacilitiesandnutrientsolutiontoachieveabalancedrelationship inordertoexploreandmakefulluseofurbanhousingroofs corridors balconywallsandotherfreespacetodevelop vegetable bean fishcultivationsystempotential Thisstudymakesacomprehensivedesignfromtheaspectsofplantingmode plantselection andnutrientsolutionandsoon Thehydroponicculturesystemofvegetable bean fishco culturesuitablefor outdoorspacewasconstructed andtheapplicabilityofplant derivednutrientsolutioninthesystemandthefeasibilityofbeing usedinhydroponicvegetableandfishfryculturewereverified Theresultsshowedthatthevegetable bean fishmicroecological circulationco culturesystemcouldmaintainthestabilityofthemicro ecosystemforalongtime withagoodself purification abilityofresidualwasteandpHself recovery TheCSEnutrientsolutionusedissuitableforthelong termoperationofthe vegetable fishco culturesystem TheintroductionofLablabpurpureusplantsprovidesadditionalbiologicalnitrogensupplement intheprocessofnutrientsolutioncirculation andrealizestherecyclingandsustainableutilizationofnitrogen phosphorus potassiumandothernutrientsinthevegetable bean fishcultivationsystem Theexampleofmicro ecologicalcyclesystemhas bothgood valueforappreciation andpracticability and issuitable formarketpromotion and can beapplied toleisure cultivationandinterestingagriculturalpopularscienceactivitiesinordinaryurbanfamilies teaching entertainment office places Thisprovidestheresearchbasisanddesignprototypeforthesystematicresearchanddevelopmentofurbanremote smartagriculturesystemcomponentsinthefuture andhasgoodapplicationpotentialanddevelopmentprospect Keywords smartagriculture vegetable bean fish co culture nutrientcycling pipeline cultivation micro ecological agriculture 基金項(xiàng)目 貴州省科技 計(jì) 劃 重點(diǎn) 項(xiàng)目 黔科合基礎(chǔ) 2020 1Z077 貴州省科技獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)助項(xiàng)目 黔科合平臺(tái)人 才 2018 5778 05 貴州省 林 業(yè) 項(xiàng) 目 黔科合 林 2017 01號(hào) 銅仁市 科技支 撐 項(xiàng)目 銅仁市 科研 2020 65號(hào) 貴州 師范 學(xué) 院 一 流 培育 學(xué)科 建設(shè) 項(xiàng)目 編號(hào) 2019YLPYXKB01 作者簡(jiǎn)介 李 劍峰 1979 男 博 士 研 究 生 教 授 研 究方向 植 物 抗逆 生 理 與 促 生 菌 通 信作者 張淑卿 1982 女 博 士 研 究 生 教 授 研 究方向 植 物 功 能 性 內(nèi) 生 菌 31 2021年 3期 智慧農(nóng)業(yè) 園區(qū)與系統(tǒng) 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 伴 隨著 城 市居 民 生活 節(jié) 奏 的 加 快 和 旅 游 出 差 等 短 期 外 出 活 動(dòng) 的增多 植 物 水 培 中 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 更換 等 措 施 難 以 由 非 專 業(yè)人 員 配 比 操作 而 成為 痛 點(diǎn) 問(wèn) 題 魚菜 共 生 栽 培 養(yǎng) 殖 模 式 是 近年 來(lái) 興起 的一 種 復(fù) 合 栽 培 模 式 2 整 合 到 遠(yuǎn)程 智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中 具 有 投 入少 產(chǎn) 值 高 低 碳 環(huán) 保 等 特 點(diǎn) 3 豆 類植 物通過(guò) 水 培依 舊 可 被根 瘤菌 侵染 形 成 根 瘤 并 向 外部環(huán)境 釋 放 氮 素 4 連 接 菜 豆 魚 三 者 間 的 物 質(zhì)能量 代 謝 形 成整 體 的 協(xié) 同 運(yùn) 作 實(shí)現(xiàn) 養(yǎng) 魚 不 換水 卻 無(wú) 水 質(zhì) 問(wèn) 題 種 菜 不施肥 卻 能 獲取 足 量 養(yǎng) 分 的 微 型 生 態(tài) 循 環(huán) 體 系 5 本 研究 通過(guò) 將 復(fù) 合 栽 培 養(yǎng) 殖 體 系 中 動(dòng) 物 植 物 固氮 微 生物 三 者 間 構(gòu)建一 種平 衡 關(guān) 系 以 秸稈浸 提物 CSE Cornstalkextractsolutions 植 物 源 營(yíng) 養(yǎng) 液 作 為 植 物 水 培 和 魚 類 生 存 的 營(yíng) 養(yǎng) 液 6 以 豆 類 根 瘤 菌 共 生 固氮 為 營(yíng) 養(yǎng) 液 補(bǔ) 充 氮 素 由 于整個(gè)系統(tǒng) 無(wú) 需農(nóng) 藥 化 肥 將是 未 來(lái) 發(fā) 展 綠 色 無(wú) 土 農(nóng)業(yè) 生 產(chǎn)的有效 模 式 本 研究 設(shè)計(jì) 組裝 的 家 庭 栽 培 裝置 利用 這 一 原 理 不 僅 保 證 了 栽 培 蔬菜 的 養(yǎng) 分 供 給 也 為 栽 培 設(shè) 施 賦予 了 教 學(xué) 娛 樂(lè) 和 觀賞 的多 種 功 能 1材料 與方 法 1 1 實(shí) 驗(yàn)場(chǎng)所 概 況 本 研究 以 貴州 師 范 學(xué)院求真 苑 4樓西 端 樓 頂 露 臺(tái) 為 設(shè)備 安 裝 場(chǎng) 所 場(chǎng)地長(zhǎng) 864cm 寬 768cm 從 南 面 進(jìn) 入 東 面 是 墻壁 西 北 側(cè)是護(hù) 欄 以 東 西 方 向 軸 線 將試 驗(yàn) 陽(yáng) 臺(tái) 分 為 兩部分 模 擬 建 筑 物 封 閉 陽(yáng) 臺(tái) 和 露 天 陽(yáng) 臺(tái) 環(huán) 境 外 側(cè) 保 留露 臺(tái) 格 局 模 擬露 天 陽(yáng) 臺(tái) 進(jìn) 行 立 體 栽 培 設(shè) 施 的 設(shè)計(jì) 安 裝 和 調(diào) 試 用 于 檢 測(cè) 及 調(diào) 試 智能 栽 培 裝置 的 穩(wěn) 定 性 和 可 靠 性 1 2 設(shè) 備及材料 水 培 設(shè) 施 PVC管 材 11cm口 徑 管 材 5根 每 根 380cm 直 通 10個(gè) 11cm變 5cm轉(zhuǎn)接 頭 10個(gè) 5cm管 材 15根 每 根 300cm 5cm變 2cm轉(zhuǎn)接 頭 20個(gè) 2cm管 材 80cm 根 據(jù) 場(chǎng)地 把 PVC管 組裝 成 水 培 架 12 16高 壓 軟 管 5m 栽 培 設(shè) 施 使 用 5m的 潛 水 泵 進(jìn) 行 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 循 環(huán) 流 動(dòng) 水 培 管 道 設(shè)計(jì) 加工 以 11cm直 徑 的 PVC管 作 為 管 道 水 培 蔬菜 的 主要 構(gòu) 件 管 上 直 線 開 6cm孔 孔 間 距 12cm 孔 內(nèi) 放置定 植 籃 合 理 搭 配 魚菜 種 類 要 注 意 保 持 魚 菜 間 的 養(yǎng) 分 需求 平 衡 并 考 慮 季 節(jié)變 化等 因 素 3 可 選 用生 長(zhǎng) 迅 速的 蔬菜 和 代 謝 旺盛 的 魚 類 7 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) 管 道 構(gòu) 架 下置 盛 放 植 物 源 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 敞 口 水 箱 用 于 養(yǎng) 魚 用 水 泵 把水 箱 中的 水 抽 到 水 培 管 中 形 成 半閉 合 的 循 環(huán) 系統(tǒng) 制 作 栽 培 管 時(shí) 在 PVC管 上 每 隔 15 02cm開 6 03cm的 孔 如圖 1 每 根 11cm直 徑 PVC管 以 直 徑 5cmPVC彎 頭 管件 上 下 連 接 使 每 層 栽 培 管 道都 有 1 2cm的 儲(chǔ) 水 深 度 并 由 上 至 下 連 通 栽 培 管 組裝 完成 后 用 鋁 合 金 支 架 支 撐 考 慮 魚池 高 度 支 架 與 地 面 距離 為 75cm 栽 培 管間 距 為 25cm 考 慮 到上 下 層 栽 培 管間 的 采光 效 果 并 且 盡 量 節(jié)省 陽(yáng) 臺(tái) 空間 支 架 與 地 面 的 夾 角 為 77 栽 培 管 間 距 為 25cm 整個(gè) 支 架 高 度 220cm 設(shè)備 系統(tǒng)的正 側(cè) 和 實(shí) 物 圖如圖 2 圖 4所示 圖 1菜 豆 魚共 生系統(tǒng) 水 培 管 件圖 圖 2 菜 豆 魚共 生 循 環(huán) 栽 培 系統(tǒng) 正 視圖 初始 的 菜 豆 魚 共 生 營(yíng) 養(yǎng) 液 采用 CSE植 物 源 營(yíng) 養(yǎng) 液 并 參 照 李劍峰 等 的方 法 制備 6 營(yíng) 養(yǎng) 液 配 成 20倍 母液 高 壓 濕 熱 滅菌 40min后 保 存 備用 使 用 時(shí)加 滅菌 后 的 自 來(lái) 水 稀釋 并調(diào) 整 pH為 7 0 水 培 管 架 各 層 間 由 彎 管 連 通 頂 部?jī)?層 管 道 栽 培 拉巴豆 由 拉巴豆 根 瘤 共 生 固氮 為 管 道 內(nèi) 的 營(yíng) 養(yǎng) 液 進(jìn) 一 步 補(bǔ) 充 氮 素 下 面 三 排選擇 黑葉白菜 和 蘿卜 等 水 培 蔬菜 水 培 管 道 底 部 為 盛 有 菜 豆 魚 共 生 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 水 箱 作 為 魚池 養(yǎng) 殖 可 通 過(guò) 花 色 特 征 區(qū) 分 大小 相 近 的 錦鯉 20尾 魚飼料 為 統(tǒng) 一 品 牌 的 全 營(yíng) 養(yǎng) 鯉魚飼料 采 購(gòu) 自 統(tǒng)一 線 上 旗艦店 10cm 15 02cm 6 03cm 380cm 32 2021年 3期 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 智慧農(nóng)業(yè) 園區(qū)與系統(tǒng) 設(shè)備 運(yùn) 行后 魚 的 排 泄 物 作 為 氮磷 及 有 機(jī) 質(zhì) 養(yǎng) 分 補(bǔ) 充 到 魚池 營(yíng) 養(yǎng) 液 中 并 沉 積 在 水 池底 部 由 潛 水 泵 將 底 部 殘?jiān)?抽 提 到 栽 培 管 道 頂 部 并 依 次 流 經(jīng) 管 道 拉巴豆 栽 培 層 蔬菜 栽 培 層 由 水 培 植 物 根 組 織 過(guò) 濾 后 再 度 進(jìn) 入 魚池 水 箱 水 體 并 通過(guò) 下 落 過(guò)程 濺 落 產(chǎn) 生 的 氣泡 補(bǔ) 充 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 溶 氧 量 見 表 1 共 生 水 培 系統(tǒng)于 2017年 10月 1日 開 始 運(yùn) 行 對(duì) 魚飼 喂 量 按 其 體 重 5 投 放 最 初 2天 飼 喂 一 次 2周 后 每 7天 投 放 1次 飼料 之 后 不 再 更換 營(yíng) 養(yǎng) 液 也 不 再 補(bǔ) 充 魚飼料 僅 以 自 來(lái) 水 補(bǔ) 充 魚池 中 蒸 發(fā) 耗 散 的 水 期 間 菜 豆 魚 生 長(zhǎng) 始終 保 持 正 常 至 12月份 天 氣 轉(zhuǎn) 冷 菜 豆 植 株 漸 次 凋零 試 驗(yàn) 于 同 年 12月 20日 終 止 總 計(jì)生 長(zhǎng) 時(shí) 間 50天 生 長(zhǎng) 期結(jié) 束 后 收 集供 試動(dòng) 植 物 材料 稱 重 1 3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 實(shí) 驗(yàn) 數(shù)據(jù)采用 Excel2003收 集和 整 理數(shù)據(jù) 利用 SPSS17 0統(tǒng) 計(jì) 分 析 軟 件 進(jìn) 行 數(shù)據(jù) 分 析 Ducan法 P 0 05 其中 不同 小 寫 字 母 代 表 處理間 差 異 顯 著 2 結(jié) 果 與 分析 2 1水 培植株 生物 量 由 表 2可 見 水 培 植 株 中 黑葉白菜 在 50天 的 生 長(zhǎng) 期內(nèi) 100 成 活 拉巴豆 和 水 培 蘿卜 植 株 成 活 率 均 超 過(guò) 92 表 明 水 培 方 式不 僅 可 用 于 兩 種 蔬菜 也 適 用 于 拉 巴豆 植 株 的 水 培 其中 拉巴豆 植 株 在整個(gè)實(shí) 驗(yàn) 期間生 長(zhǎng) 良 好 單 株 根 瘤 數(shù) 12 30個(gè) 根 瘤 的 橫切 面 呈粉 紅 色 或 褐 紅 色 表 明 其有 固氮 能 力 可 作 為 菜 豆 魚 體 系中的 供 氮 植 物 黑葉白菜 和 蘿卜 葉 片 生 長(zhǎng) 良 好 葉 片 鮮 綠 平 均 單 株鮮 重 均 達(dá)到 可 食 用 的 標(biāo)準(zhǔn) 僅 就 生物 積 累 而 言 黑葉白菜 顯 著 高于 拉巴豆 和 蘿卜 可 作 為 最 適 合 的 水 培 材料 2 2共 生系統(tǒng)中 魚鮮 重的 增 加 量 本 研究 中 在 共 生 水 培 系統(tǒng)中 投 放 的 20尾魚 在 50 天 內(nèi) 全 部 存 活 并 正 常 生 長(zhǎng) 由 表 3可 見 隨 機(jī) 選 取 的 8 尾錦鯉 在 50天 內(nèi) 鮮 重 增 加 12 5 20 8 這 表 明 所使 用 的 CSE植 物 源 營(yíng) 養(yǎng) 液 在 50天 內(nèi)無(wú) 明 顯 的 毒 素積 累 適 用 于 觀賞錦鯉 的 養(yǎng) 殖 進(jìn) 一 步 證 實(shí) 營(yíng) 養(yǎng) 液 在 魚池 和 水 培 管 道 間 的 流 動(dòng) 能實(shí)現(xiàn) 共 生 栽 培 系統(tǒng)中 氮 磷 養(yǎng) 分 及 動(dòng) 植 物 產(chǎn) 生 的 殘?jiān)?等 有 機(jī) 質(zhì)的 穩(wěn) 定 循 環(huán) 而 觀 察 發(fā) 現(xiàn) 魚池底 部 的 魚 體 排 泄 物 隨 營(yíng) 養(yǎng) 液 被 水 泵 提 升 至 上方 栽 培 管 道 中 流 經(jīng) 植 株 根 系 時(shí) 被 層層 阻 滯 而 植 株凋 落 的 殘 根 葉 片 等 有 機(jī) 質(zhì)隨 水 流 進(jìn) 入 魚池 后 可 被 魚 采 食 實(shí) 現(xiàn) 了 該栽 培 養(yǎng) 殖 系統(tǒng)中 營(yíng) 養(yǎng) 液 水 體 的 自 凈 和 養(yǎng) 分 補(bǔ) 水培植物 spieces 拉巴豆 Lablab purpureus Linn 黑葉白菜 Brassica chinensis L 蘿卜 Raphanus satovis L 數(shù)量 株 Count plant 50 20 50 表 1植 物 水 培 植 株 數(shù) 植株 plant 拉巴豆 Lablab purpureus Linn 黑葉白菜 Brassica chinensis L 蘿卜 Raphanus satovis L 單株鮮重 Fresh weight g plant 112 0 12 3 b 130 6 8 9 a 24 1 5 3 c 成活植株數(shù) Count of surviving plants 48 20 46 水培栽培苗成活率 Survival rate of hydroponic seedlings 96 100 92 表 2水 培 植 株 生 長(zhǎng) 量 圖 3菜 豆 魚共 生系統(tǒng) 側(cè) 視圖 50cm 33 2021年 3期 智慧農(nóng)業(yè) 園區(qū)與系統(tǒng) 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 充 同 時(shí) 在 設(shè)備 運(yùn) 行 初 期 CSE營(yíng) 養(yǎng) 液 在 最 初 2周 內(nèi) 有 酸 化 的 趨 勢(shì) pH值 一 度 降 低到 6 0左右 但 在 無(wú) 人為 干 預(yù) 調(diào) 節(jié) 下 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 酸堿 度 逐漸 恢 復(fù) 到中 性 表 明 該 系統(tǒng) 對(duì) 酸堿 度 有 自 我 調(diào) 節(jié) 恢 復(fù) 的 作 用 2 3 共 生系統(tǒng) 運(yùn)行 中 出 現(xiàn)的問(wèn)題 本 研究 中 設(shè)備 露 天 安 置 采光 良 好 日 常 的 維 護(hù) 操 作并 不 多 主要 是 在 室 外 管 道 栽 培 時(shí) 要 防 止 風(fēng) 雨 過(guò)大 時(shí) 吹 落 定 植 杯 及 時(shí) 給 儲(chǔ) 存 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 魚池 內(nèi) 維持 到正 常 水 位 尤 其 是 氣 溫過(guò) 高 或 植 物生 長(zhǎng) 最 為 旺盛 的 時(shí) 期 營(yíng) 養(yǎng) 液 水 份 耗 散 迅 速 需防 止 營(yíng) 養(yǎng) 液 內(nèi) 養(yǎng) 分 濃 度過(guò) 高 對(duì)于 魚 及 蔬菜 植 株 產(chǎn) 生 毒害 5 7 3 結(jié) 論 立 體 水 培不同 于 傳 統(tǒng)的 土 耕 模 式 便 于 利用 立 體空 間 節(jié) 約 土 地 資 源 8 魚菜 共 生 可 在 控制 條 件 下 利用 魚 的 分 泌 排 泄 物 植 物 根 系 及 飼料 殘?jiān)?等 轉(zhuǎn) 化 為 可 供 蔬菜 利用 的 營(yíng) 養(yǎng) 物 質(zhì) 并 將 蔬菜 生 長(zhǎng)中對(duì) 營(yíng) 養(yǎng) 液 中 養(yǎng) 分 殘 渣 和 鹽 類 的 吸 收 凈 化 水 質(zhì)的 循 環(huán) 利用 模 式 9 本 研究 中 的 菜 豆 魚循 環(huán) 栽 培 系統(tǒng) 將種 植 裝置 和 養(yǎng) 殖 水 體 分 離 將 養(yǎng) 魚箱 中 循 環(huán) 的 植 物 源 營(yíng) 養(yǎng) 液 經(jīng) 潛 水 泵 由 管 道 運(yùn) 輸 至 水 培 蔬菜 根 系 魚 產(chǎn) 生 的 排 泄 物等 被根 系 持 留 為 蔬 菜 提供 養(yǎng) 分 水 流 被 植 株 吸 收 凈 化 后 又 返回 養(yǎng) 魚 水 箱 利用 高 度 落 差 使 水 流 進(jìn) 入 魚池 時(shí) 激 起 氣泡 為 魚 補(bǔ) 充 氧 氣 水 流 帶 來(lái)的 植 物 殘 根 等 作 為 魚 的 食 物 這 一 封 閉 的 循 環(huán) 系統(tǒng) 效率高 且 系統(tǒng) 穩(wěn) 定 可 最 大 限 度 簡(jiǎn) 化 操作流 程 實(shí)現(xiàn) 養(yǎng) 分 和物 質(zhì) 循 環(huán) 實(shí)現(xiàn) 水 培 蔬菜 的 不 間 斷 生 產(chǎn) 無(wú) 雜 草隱患 由 于 裝置 清洗 便捷 對(duì)于 蟲害 生 長(zhǎng) 抑 制 效 果 明 顯 在 生 長(zhǎng) 維 護(hù) 中 免 去 了大 量 除草劑 農(nóng) 藥 的 使 用 極 為 適 宜 遠(yuǎn)程無(wú) 人 管 護(hù) 智能農(nóng)業(yè)的 發(fā) 展 需求 而 植 物 源 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 使 用 也 使 水 培 蔬菜 脫 離 了化 學(xué) 配 方 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 限 制 實(shí)現(xiàn) 了 蔬菜 無(wú) 土 栽 培 的 無(wú)化 肥 模 式 這 一 過(guò)程 中 植 物 源 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 養(yǎng) 分 濃 度和 pH控制 是 技術(shù) 的 關(guān) 鍵 以 沼 液 進(jìn) 行 蔬菜 水 培優(yōu) 于 化 學(xué) 配 方 營(yíng) 養(yǎng) 液 能 顯 著 提 高 葉 片 面積 和生物 量 積 累 但 60 以上 濃 度 的 沼 液 會(huì) 提 高 生 菜 體內(nèi) 的 亞硝酸鹽 積 累 量 10 綜 上 菜 豆 魚 共 生 水 培 裝置 相 比 現(xiàn)有 菜 魚 共 養(yǎng) 體 系 具 有 通過(guò) 豆 類植 物 的快 速 生 長(zhǎng) 和 固氮 緩沖 或 調(diào) 節(jié) 營(yíng) 養(yǎng) 液 中 磷 氮 的 過(guò) 量 積 累 或 魚編號(hào) Fish number 1 2 3 4 5 6 7 最終鮮重 The final fresh weight of the fish g 55 78 63 68 75 84 71 初始鮮重 The initial fresh weight of fish g 48 70 56 60 65 75 65 鮮重增加量 Fresh weight increase rate 14 6 16 7 14 6 16 7 20 8 18 8 12 5 表 3共 生系統(tǒng) 中 魚 的生 長(zhǎng) 增加量 注 數(shù) 據(jù) 為 隨 機(jī) 選 取 8尾錦鯉 的生 長(zhǎng) 量 圖 4菜 豆 魚共 生系統(tǒng)實(shí)物 圖 34 2021年 3期 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 智慧農(nóng)業(yè) 園區(qū)與系統(tǒng) 虧 缺 并 具 有能 持 續(xù) 補(bǔ) 充 速效 氮 素 養(yǎng) 分 的 優(yōu) 點(diǎn) 本 研究 所 試 制 的 水 培 設(shè)備 原 理 簡(jiǎn)單 實(shí) 用 易 于 操作 適 用 于 空 間 較 小 的 家 居 陽(yáng) 臺(tái) 或 辦 公 展 示 和 休 閑 場(chǎng) 所 也 更 容 易 實(shí)現(xiàn) 養(yǎng) 分 水 分 的 監(jiān)控和 智能 化 升級(jí) 盡 管 初 期 需 要 一 定 設(shè)備 材料 和技術(shù) 的 投 入 裝置 也 需 要 低 強(qiáng)度 的 維 護(hù) 和管理 但 這 種 設(shè)備 在一 次 性 安 裝 運(yùn) 行后 控制 簡(jiǎn)單 穩(wěn) 定 性 好 易 于 推 廣 使 用 目前 該 設(shè)備 已 獲 專 利 授權(quán) 專 利 授權(quán) 號(hào) ZL201521122912 2 11 已 接入 貴州 師 范 學(xué)院智 能 陽(yáng) 臺(tái) 農(nóng)業(yè) 教 學(xué)點(diǎn)的 遠(yuǎn)程無(wú) 人 值 守 水 培 養(yǎng) 殖 系統(tǒng) 其 循 環(huán) 自 持 力可 實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá) 45天 的 無(wú) 人現(xiàn)場(chǎng) 值 守 操作 具 有 良 好 的 發(fā) 展 前 景 和應(yīng)用 潛 力 參考文獻(xiàn) 1 王 偉 城 市 空間 立 體 綠 化模 式的發(fā) 展 對(duì)策 J 安徽 農(nóng) 學(xué) 通報(bào) 2019 25 17 59 60 2 陳 喜雪 李雯 琳 陽(yáng) 臺(tái)型 魚菜共 生 裝 置 的設(shè)計(jì)研 究 J 現(xiàn) 代 園 藝 2020 1 9 11 3 歐 明 燭 馬 菁 華 楊 朔 等 魚菜共 生的 關(guān) 鍵 技術(shù) 及 發(fā) 展 前景 J 綠色 科技 2020 1 189 190 4 朱巍巍 韓 曉 增 蘆思佳 等 硝 態(tài)氮 對(duì) 大 豆 根 瘤 性 狀 的 影響 J 大 豆 科 學(xué) 2010 29 5 845 847 5 任 玉 強(qiáng) 淡 水 池塘 魚菜 生 態(tài) 高 效種 養(yǎng) 技術(shù) J 齊 魯 漁 業(yè) 2016 33 4 28 30 6 李 劍峰 師 尚禮 曹 文 俠 等 一 種 微生物發(fā) 酵 培養(yǎng) 基的制 備 方 法 中 國(guó) ZL201110146217 X P 2013 8 21 IPC C12N1 20 2006 01 I 7 陳 慶 魚菜共 生系統(tǒng) 礦 物 元 素 對(duì) 蔬菜 生 長(zhǎng) 影響 分析 J 新 農(nóng)業(yè) 2020 2 26 8 孔 艷 娥 溫 室 無(wú) 土 栽 培 種 植 彩椒 技術(shù) J 現(xiàn) 代 園 藝 2019 23 77 78 9 梁 新民 魚菜共 生 技術(shù) 的 原 理 方 法和 生 態(tài) 意義 J 科 學(xué) 種 養(yǎng) 2018 3 60 62 10 楊 鑫 沼 液 對(duì)水 培 生 菜 生 理 生 長(zhǎng) 及 營(yíng) 養(yǎng) 液 特性的 影響 D 楊 凌 西 北 農(nóng) 林科技 大 學(xué) 2017 11 李 劍峰 張淑卿 一 種 家用 養(yǎng) 魚栽 培 裝 置 中國(guó) ZL2015211229 12 2 P 2016 06 01 動(dòng) 播報(bào) 當(dāng)前 環(huán)境 數(shù)據(jù) 并 根 據(jù)設(shè) 定 的 閾 值 發(fā) 出 報(bào) 警 提 示 信息 5 5 結(jié) 論 本 文設(shè)計(jì) 的智慧 大 棚 語(yǔ)音 控制 系統(tǒng)實(shí) 驗(yàn) 能 夠 實(shí)現(xiàn) 基于 物聯(lián) 網(wǎng)中 間件遠(yuǎn)程監(jiān) 測(cè) 數(shù)據(jù) 與 基于 語(yǔ)音識(shí)別 模塊 進(jìn) 行 大 棚 現(xiàn)場(chǎng) 語(yǔ)音 交互 的 功 能 學(xué) 生通過(guò) 項(xiàng) 目實(shí) 踐深 入 理 解 物聯(lián) 網(wǎng) 技術(shù) 在智慧農(nóng)業(yè) 領(lǐng) 域的 應(yīng)用 模 型 掌 握 開發(fā) 基本 技術(shù)和 一 般 流 程 該 實(shí) 驗(yàn) 與 實(shí) 際 生 產(chǎn) 應(yīng)用 緊密 結(jié) 合 綜 合 性 較 強(qiáng) 能 夠 提 升 學(xué) 生應(yīng)用 所 學(xué) 知 識(shí) 解決實(shí) 際 問(wèn) 題的能 力 參考文獻(xiàn) 1 馮 達(dá) 張 震坤 余 軒 等 實(shí) 驗(yàn) 室 環(huán)境 溫濕 度 無(wú)線監(jiān) 測(cè) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 實(shí) 驗(yàn) 室 研 究 與 探 索 2012 31 2 22 25 49 2 郭 伏 溫 宗 周 基于 ESP8266的智 能 灌溉 監(jiān) 測(cè) 系統(tǒng) J 微 處 理機(jī) 2019 6 53 58 3 楊 柯柯 基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智 能 灌溉 系統(tǒng)設(shè)計(jì) D 西 安 西 安 理工 大 學(xué) 學(xué) 2018 4 趙 麗麗 基于物聯(lián)網(wǎng)的 蔬菜 大 棚 環(huán)境 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) D 蘭 州 甘肅 農(nóng) 業(yè)大 學(xué) 2013 5 鄧 陽(yáng) 基于 Android平臺(tái) 的語(yǔ) 音 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) D 沈 陽(yáng) 東 北 大 學(xué) 2014 圖 5語(yǔ) 音 交 互 子 程序 流 程 流 程 圖 上 接 30頁(yè) 35