13 Vegetables 2019 6 試驗(yàn)研究 閉環(huán)型魚(yú)菜共生系統(tǒng)模式探討 北京中農(nóng)天陸微納米氣泡水科技有限公司 北京 101100 收稿日期 2019 03 18 摘要 3 1 4 1 8 1 12 1 8 關(guān)鍵詞 Study on Closed loop Fish vegetable Symbiosis System Mode LI Zhijuan GAO Shuai LIU Yonghao GENG Yunchong Beijing Zhongnong Tianlu Micro nano Bubble Water S symbiosis of sh and vegetable tilapia leafy vegetable 自1970年澳大利亞園藝愛(ài)好者提出魚(yú)菜共生 理念 1 至今已有近50年 隨著國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn) 品安全 綠色 環(huán)保的要求越來(lái)越高 閉環(huán)型魚(yú) 菜共生系統(tǒng)吸引了大量農(nóng)戶(hù) 其作為未來(lái)城市中 的生產(chǎn)模式也被眾多專(zhuān)業(yè)人士看好 具有廣闊的 前景 是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的 潛力股 目前 我國(guó)非自然水體水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)主要采用 土塘養(yǎng)殖和養(yǎng)殖桶養(yǎng)殖方式 隨著綠色農(nóng)業(yè)5大 行動(dòng)的正式實(shí)施 傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式需要向更加節(jié)能 環(huán)保的方向轉(zhuǎn)型 閉環(huán) 的性質(zhì)決定了系統(tǒng)使 用循環(huán)水 2 屬于典型的節(jié)水生產(chǎn)模式 這與經(jīng) 常換水的傳統(tǒng)漁業(yè)有本質(zhì)上的區(qū)別 馬子超等 3 為閉環(huán)型魚(yú)菜共生系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于ZigBee的無(wú)線 傳感系統(tǒng) 為閉環(huán)型魚(yú)菜共生系統(tǒng)未來(lái)的自動(dòng)化 開(kāi)辟了一種可能途徑 美國(guó) 歐洲大部分水產(chǎn)養(yǎng) 殖研究機(jī)構(gòu)都是采用溫室內(nèi)搭建閉鎖環(huán)循環(huán)系統(tǒng) 來(lái)完成水由魚(yú)池到無(wú)土栽培槽過(guò)濾再返回魚(yú)池中 的一個(gè)循環(huán)過(guò)程 并通過(guò)多路循環(huán)設(shè)計(jì)對(duì)多種植 物進(jìn)行灌溉試驗(yàn) 4 Knaus等 5 將尼羅羅非魚(yú) 錦鯉和黃瓜 番茄 萵苣相互組合以篩選出生產(chǎn) 14 Vegetables 2019 6 試驗(yàn)研究 效果最佳的閉環(huán)型魚(yú)菜共生組合 研究結(jié)果表明 羅非魚(yú)與番茄 錦鯉與黃瓜組合效果最為理想 Fang等 6 在閉環(huán)型魚(yú)菜共生系統(tǒng)采用基于藻類(lèi)的 水培法 AA 以提高植物對(duì)氮的利用率 達(dá)到更 好的水質(zhì)凈化效果 試驗(yàn)結(jié)果表明植物的氮利用 率提高了13 8 N 2 O的排放降低了89 9 然而 魚(yú)菜共生系統(tǒng)在實(shí)踐中的效果并不理 想 很多采用閉環(huán)型魚(yú)菜共生系統(tǒng)的農(nóng)場(chǎng)都遭受 了損失 Bosma等 7 研究表明大部分農(nóng)場(chǎng)虧損的 原因是將水培蔬菜作為主要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物 而投入成 本較高的水產(chǎn)養(yǎng)殖卻成為了副產(chǎn)品 為此 本試 驗(yàn)通過(guò)研究小型閉環(huán)型魚(yú)菜共生系統(tǒng)模式實(shí)際運(yùn) 行情況及魚(yú)菜生長(zhǎng)情況對(duì)該生產(chǎn)模式做出評(píng)價(jià) 并初步探索了羅非魚(yú)和生菜搭配合適的魚(yú)菜比 例 為未來(lái)大型工廠化魚(yú)菜共生生產(chǎn)系統(tǒng)模式提 供參考依據(jù) 1 材料和方法 1 1 試驗(yàn)材料 羅非魚(yú) 非洲鯽魚(yú) 選擇經(jīng)過(guò)拉網(wǎng)訓(xùn)練 體表完好 體格健壯 整齊均勻的健康苗種 規(guī)格在0 5 kg左右 由北京小湯山魚(yú)種場(chǎng)提供魚(yú) 苗 生菜 美國(guó)大速生 中農(nóng)天陸微納米氣泡 水科技有限公司提供 1 2 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)于2017年10月在北京國(guó)際都市農(nóng)業(yè)科 技園田間超市搭建了落地式閉環(huán)型魚(yú)菜共生系 統(tǒng) 圖1 系統(tǒng)中有2個(gè)容積為2 m 3 的PVC養(yǎng)殖 桶 1個(gè)容積為1 5 m 3 的過(guò)濾硝化池 1個(gè)2 m 3 容積 的集水池 3個(gè)面積為3 m 2 的水培蔬菜區(qū) 2018年6月25日在1 5 m 3 的過(guò)濾硝化池中放 入2袋50 kg的生化浮球 打開(kāi)充氧氣泵 調(diào)節(jié)落 地式魚(yú)菜共生系統(tǒng)中水流速度平衡 保證系統(tǒng)正 常運(yùn)行 于2018年7 9月 進(jìn)行不同魚(yú)菜比例種 養(yǎng)試驗(yàn) 每月1號(hào)在2個(gè)容積為2 m 3 的PVC養(yǎng)殖桶 中各放入0 5 kg左右羅非魚(yú)30條 每月3日開(kāi)始喂 料 每月末結(jié)束喂料 7月2日在3 m 2 水培蔬菜區(qū)種植240棵苗齡20 d 的生菜 魚(yú) 條 菜 棵 比例1 4 8月2日在 6 m 2 水培蔬菜區(qū)種植480棵苗齡20 d的生菜 魚(yú)菜 比例1 8 9月2日在9 m 2 水培蔬菜區(qū)種植720棵苗 齡20 d的生菜 魚(yú)菜比例1 12 1 3 調(diào)查項(xiàng)目及方法 以5 d時(shí)間為1個(gè)試驗(yàn)周期測(cè)試落地魚(yú)菜共生 系統(tǒng)PVC養(yǎng)殖桶中的水溫 溶氧 pH值 氨氮 亞硝酸鹽的含量和死魚(yú)數(shù)量 觀察記錄落地式魚(yú) 菜共生系統(tǒng)水培蔬菜區(qū)中大速生菜的葉色 深 綠 淡綠 淡黃 深黃 并于每月結(jié)束時(shí)稱(chēng)取 生菜和羅非魚(yú)質(zhì)量 2 結(jié)果與分析 2 1 落地式魚(yú)菜共生系統(tǒng)中魚(yú)菜比例為1 4時(shí)的 環(huán)境情況 由表1可知 隨著時(shí)間的增加 養(yǎng)殖桶水溫 逐漸降低 溶氧升高 pH值相對(duì)穩(wěn)定 氨氮和亞 硝酸鹽含量逐漸升高 死魚(yú)數(shù)量較多 生菜葉色 淡綠 說(shuō)明該系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常 羅非魚(yú) 條 和 圖1 落地式閉環(huán)型魚(yú)菜共生系統(tǒng)模式 2 m 3 PVC養(yǎng)殖桶 2 m 3 集水池 1 5 m 3 過(guò)濾硝化池 2 m 3 PVC養(yǎng)殖桶 3 m 2 水培蔬菜區(qū) 3 m 2 水培蔬菜區(qū) 3 m 2 水培蔬菜區(qū) 15 Vegetables 2019 6 試驗(yàn)研究 生菜 棵 搭配比例1 4不合適 2 2 落地式魚(yú)菜共生系統(tǒng)中魚(yú)菜比例為1 8時(shí)的 環(huán)境情況 由表2可知 隨著時(shí)間的增加 養(yǎng)殖桶水溫 逐漸降低 溶氧相對(duì)穩(wěn)定 pH值相對(duì)穩(wěn)定 氨氮 和亞硝酸鹽含量逐漸降低 魚(yú)和生菜生長(zhǎng)良好 生菜葉色濃綠 死魚(yú)數(shù)量少 說(shuō)明該系統(tǒng)中過(guò)濾 硝化池硝化反應(yīng)逐漸發(fā)揮強(qiáng)大作用 該系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn) 正常 說(shuō)明羅非魚(yú) 條 和生菜 棵 搭配比例 1 8比較合適 2 3 落地式魚(yú)菜共生系統(tǒng)中魚(yú)菜比例為1 12時(shí) 的環(huán)境情況 由表3可知 雖然養(yǎng)殖桶隨著時(shí)間的增加 水溫逐漸降低 溶氧波動(dòng)變化 pH值相對(duì)穩(wěn)定 氨氮和亞硝酸鹽含量迅速降低 說(shuō)明該系統(tǒng)中過(guò) 濾硝化池硝化反應(yīng)逐漸發(fā)揮作用 但是后期死魚(yú) 數(shù)量增多而且生菜逐漸偏黃 推測(cè)是因?yàn)樵撓到y(tǒng) 中生菜多 魚(yú)少 造成后期生菜所需的營(yíng)養(yǎng)不能 滿(mǎn)足其生長(zhǎng)需要 所以該系統(tǒng)后期運(yùn)轉(zhuǎn)不正常 說(shuō)明羅非魚(yú) 條 和生菜 棵 搭配比例1 12 不合適 2 4 不同魚(yú)菜比例對(duì)生菜和魚(yú)生長(zhǎng)的影響 由表4可知 魚(yú)菜比為1 8時(shí) 生菜葉色深 綠 總產(chǎn)量最高 魚(yú)的生長(zhǎng)速度快 總質(zhì)量高 較魚(yú)菜比1 4和1 12時(shí)總質(zhì)量分別提高119 70 和42 16 且死魚(yú)率低 是較合適的魚(yú)菜比例 3 結(jié)論與討論 試驗(yàn)表明羅非魚(yú) 條 和生菜 棵 的比例 為1 8比較適合落地式魚(yú)菜共生系統(tǒng)正常運(yùn)行 能夠保證魚(yú)和生菜的互利共生關(guān)系 本次試驗(yàn)不 能排除7 8 9這3個(gè)月的溫 光 熱等環(huán)境條件 表1 落地式魚(yú)菜共生系統(tǒng)魚(yú)菜比例為1 4時(shí)環(huán)境情況 日期 水溫 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亞硝酸鹽 mg L 大速生菜葉色 死魚(yú)數(shù)量 07 01 28 6 4 67 7 6 0 8 0 80 深綠 0 07 06 27 6 4 96 7 6 1 1 1 20 淡綠 3 07 11 26 8 5 57 7 6 1 1 1 20 淡綠 2 07 16 26 5 5 63 7 6 1 2 1 40 淡黃 5 07 21 26 1 5 64 7 6 1 4 1 40 淡綠 2 07 26 25 9 5 77 7 6 1 4 1 60 淡綠 2 07 31 25 3 5 89 7 6 1 6 1 80 淡綠 2 表2 落地式魚(yú)菜共生系統(tǒng)魚(yú)菜比例為1 8時(shí)環(huán)境情況 日期 水溫 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亞硝酸鹽 mg L 大速生菜葉色 死魚(yú)數(shù)量 08 01 25 6 5 54 7 6 1 1 0 80 深綠 0 08 06 25 2 5 45 7 6 1 1 0 40 淡綠 1 08 11 24 7 5 76 7 6 0 8 0 20 深綠 2 08 16 24 5 5 85 7 6 0 5 0 20 深綠 0 08 21 24 1 5 93 7 6 0 2 0 10 深綠 0 08 26 23 8 5 68 7 6 0 2 0 07 深綠 0 08 31 23 6 5 54 7 6 0 1 0 05 深綠 0 16 Vegetables 2019 6 試驗(yàn)研究 的影響 因?yàn)轲B(yǎng)殖條件所限 所以這一結(jié)論還需 進(jìn)一步驗(yàn)證 試驗(yàn)通過(guò)在養(yǎng)殖桶中投喂魚(yú)飼料 魚(yú)類(lèi)產(chǎn)生 魚(yú)糞及有機(jī)氮經(jīng)過(guò)氨化作用生成氨氮 然后在過(guò) 濾硝化池中經(jīng)過(guò)亞硝化作用生成亞硝酸鹽 亞硝 酸鹽經(jīng)過(guò)硝化作用生成可被植物吸收的硝酸鹽 最后硝酸鹽流入水培蔬菜區(qū)經(jīng)過(guò)蔬菜根系的吸收 后變?yōu)閮羲亓鞯金B(yǎng)殖桶 從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)魚(yú)不換水 而無(wú)水質(zhì)憂(yōu)患 種菜不施肥而正常成長(zhǎng)的共生效 應(yīng) 讓動(dòng)物 植物 微生物三者之間達(dá)到一種和 諧的生態(tài)平衡關(guān)系 羅非魚(yú)和生菜結(jié)合成閉環(huán)型魚(yú)菜共生生產(chǎn)系統(tǒng) 模式運(yùn)行非常成功 該研究在小型魚(yú)菜共生系統(tǒng)模 式中收集的各項(xiàng)參數(shù) 魚(yú)池水質(zhì) 水培區(qū)水質(zhì) 魚(yú) 菜增重 種養(yǎng)比例 將作為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)供未來(lái)大型魚(yú) 菜共生高密度養(yǎng)殖參考 閉環(huán)型魚(yú)菜共生系統(tǒng)是極 有研究和推廣價(jià)值的綠色高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖模式 其作為新興的生產(chǎn)模式具有廣闊的發(fā)展前景 參考文獻(xiàn) 1 SANTOS L D MARIA JOS PA LMA Smart cities and urban areas Aquaponics as innovative urban agriculture J Urban Forestry Urban Greening 2016 20 402 406 2 饒偉 李道亮 位耀光 等 循環(huán)水養(yǎng)殖新模式 魚(yú)菜共生 系統(tǒng) J 中國(guó)水產(chǎn) 2017 5 76 79 3 馬子超 阮衛(wèi)強(qiáng) 李小娟 等 基于ZigBee的魚(yú)菜共生系 統(tǒng)設(shè)計(jì)研究 J 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息 2017 8 18 20 25 4 崔禾 國(guó)外養(yǎng)魚(yú)與蔬菜無(wú)土栽培的一體化 J 中國(guó)水 產(chǎn) 1991 4 42 32 5 KNAUS U PALM H W Effects of the fish species choice on vegetables in aquaponics under spring summer conditions in northern Germany Mecklenburg Western Pomerania J Aquaculture 2017 473 62 73 6 FANG Y HU Z ZOU Y et al Increasing economic and environmental bene ts of media based aquaponics through optimizing aeration pattern J Journal of Cleaner Production 2017 162 1111 1117 7 BOSMA R H LACAMBRA L LANDSTRA Y et al The financial feasibility of producing fish and vegetables through aquaponics J Aquacultural Engineering 2017 78 146 154 蔬 表3 落地式魚(yú)菜共生系統(tǒng)魚(yú)菜比例為1 12時(shí)環(huán)境情況 日期 水溫 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亞硝酸鹽 mg L 大速生菜葉色 死魚(yú)數(shù)量 09 01 23 4 6 54 7 6 1 1 0 80 深綠 0 09 06 23 2 5 93 7 6 1 1 0 20 淡綠 3 09 11 22 9 5 01 7 6 0 2 0 20 淡綠 1 09 16 22 7 5 86 7 6 0 2 0 10 淡黃 1 09 21 22 6 5 96 7 6 0 2 0 10 淡黃 2 09 26 22 4 5 89 7 6 0 2 0 06 淡黃 1 09 30 21 5 5 43 7 6 0 2 0 08 淡黃 1 表4 不同魚(yú)菜比例對(duì)生菜和魚(yú)生長(zhǎng)的影響 魚(yú)菜比 生菜葉色 單位面積生菜產(chǎn)量 kg m 2 魚(yú)生長(zhǎng)速度 魚(yú)總質(zhì)量 kg 死魚(yú)率 1 4 淡綠 28 3 慢 26 4 26 1 8 深綠 28 0 快 58 0 5 1 12 淡黃 10 9 慢 40 8 15