現(xiàn) 代農(nóng)業(yè) 2020 年 08 期 農(nóng) 牧 經(jīng) 濟 魚菜共生系統(tǒng)的作用機理及其對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的意義 趙 娜 包頭市農(nóng)畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督管理中心 內(nèi)蒙古 包頭 014010 摘 要 魚菜共生系統(tǒng)是一種可持續(xù)循環(huán)型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式 具有節(jié)約資源 保護生態(tài) 高產(chǎn)高效的特點 從魚菜共生系統(tǒng)的作用機理出發(fā) 分析其對農(nóng)業(yè)發(fā)展的意義 總結(jié)出該系統(tǒng)對緩解農(nóng)業(yè)資源危機和生態(tài)危機起 到一定作用 成為發(fā)展都市農(nóng)業(yè)的重要途徑 關(guān)鍵詞 魚菜共生系統(tǒng) 作用機理 現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 中圖分類號 S964 9 文獻標識碼 B 文章編號 2020 08 072 02 魚菜共生系統(tǒng)是一種復(fù)合型應(yīng)用技術(shù) 有機結(jié)合 了高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖和水耕栽培 根據(jù)魚類和植物的營 養(yǎng)生理 環(huán)境喜好等特性 通過科學(xué)的設(shè)計 形成魚 類 蔬菜 微生物種群的協(xié)同共生 實現(xiàn)小環(huán)境生態(tài)的 良性循環(huán) 最大限度提高水產(chǎn)品和蔬菜產(chǎn)量 又把水質(zhì) 污染程度降至最低限度 1 魚菜共生系統(tǒng)對發(fā)展高效環(huán) 保漁業(yè)具有十分重要的意義 世界上許多國家都已開展 研究 我國從 20世紀 80年代末開始這方面的研究 取 得了一些有價值的成果 2 6 本文介紹了魚菜共生系統(tǒng)的作用機理 闡述其對 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展意義 以探討該系統(tǒng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)尤其 是都市農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景 1 作用機理及分類構(gòu)造 1 1作用機理 傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖污染主要來源于殘餌和魚體排 泄物 一方面導(dǎo)致養(yǎng)殖水體 N P 等富營養(yǎng)化 另一方 面由于池塘中硝化細菌硝化速度低 浮游生物硝酸鹽 消耗量低造成亞硝酸鹽 氨氮和硝酸鹽濃度過高 逐 漸導(dǎo)致養(yǎng)殖水體氮失衡 不但影響魚類生長 過高濃 度的亞硝酸鹽甚至導(dǎo)致魚類死亡 7 魚菜共生系統(tǒng)能夠充分利用導(dǎo)致水體污染的物 質(zhì) 經(jīng)微生物分解后由栽培的作物吸收凈化 凈化水 再用于補充養(yǎng)殖用水 通過不停的循環(huán) 在以水為主 體的生態(tài)環(huán)境中 建立起包含魚類 植物 微生物三者 的有機生態(tài)平衡關(guān)系 8 魚菜共生系統(tǒng)中 最主要是氮的循環(huán) 通過建立 與植物種植結(jié)合的人工硝化環(huán)境 將魚類排泄物和飼 料殘渣轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氨 進一 步 在細菌作用 下 生 成硝酸鹽 成為養(yǎng)分 供 植物根系吸收 實現(xiàn)對魚池水 質(zhì)的凈化 9 飼料 里 的 蛋白 質(zhì)通過魚類消化吸收和微 生物作用 放出 氨 NH 3 N 經(jīng) 需氧 微生物 亞硝化 單 胞 菌等 氧 化生成亞硝酸鹽 NO 2 N 在另一種好 氧 微生物 如 硝化 桿 菌 的作用 下 進一 步氧 化生成硝酸 鹽 NO 3 N 從 而被 植物同化吸收利用 圖 1 通過 這 樣 的循環(huán) 把 封閉 養(yǎng)殖的氮代 謝 始末 點連接 起來 產(chǎn)生營養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)的生態(tài)效應(yīng) 10 既 提高水的利用 率 又 避免 對環(huán)境的污染 圖 1 魚菜共生系統(tǒng)的氮循環(huán)過程 1 2 分類 及構(gòu) 造 魚菜共生系統(tǒng)由水產(chǎn)養(yǎng)殖 蔬菜種植 過 濾 分解 運行動力四部 分 組 成 根據(jù)植物生長用水的 供 應(yīng)方 式 和設(shè)計結(jié) 構(gòu) 的不同 主要分為 深 水栽培 薄膜 栽培和 潮汐 栽培三種類型 通過 控制 養(yǎng)殖密度 投喂 量 作物 品種和 定 植 時間 等關(guān) 鍵因素 形成一 個半封閉 的 節(jié) 能 省 水 省肥 的循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng) 圖 2為 深 水栽培系統(tǒng) 示 意 圖 圖 2 深水栽培系統(tǒng) 2 魚菜共生系統(tǒng)對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的意義 2 1 節(jié)約土地 和水 資 源 魚菜共生系統(tǒng)是一種低 碳 循環(huán)農(nóng)業(yè) 通過系統(tǒng)的 自 凈 功 能 在 滿足 水產(chǎn)高密度養(yǎng)殖的同 時 依托 現(xiàn)代 水培技術(shù) 使 植物 擺脫 對 土地 的 依賴 通過立體的 布 局 還 能 拓 展作物種植面 積 有效 節(jié)約土地資 源 研究 表明 除日照蒸 發(fā)的水分 需 要 適時 補 給外 水 資 源 基 本 可 以通過系統(tǒng)的 自 凈 功 能實現(xiàn)循環(huán) 比 傳統(tǒng)的種植方 式 節(jié) 水 80 90 11 真正 實現(xiàn)一水 兩 用 一水 雙 收 2 2 降低農(nóng) 藥 肥 料 使 用 20 世紀 90 年代以來 我國漁業(yè)生產(chǎn)進 入快 速發(fā) 展 時期 集約 化 規(guī)模 化不 斷擴 大 導(dǎo)致水體富營養(yǎng) 化 引 發(fā)水生 動 物 疾病 又 帶 來 抗 生 素 大量 使 用的 問 72 現(xiàn) 代農(nóng)業(yè) 2020年 08期 農(nóng) 牧 經(jīng) 濟 題 養(yǎng)殖水體污染日漸嚴重 12 13 種植業(yè)方面 隨著農(nóng)業(yè) 面源污染的加重 從 2015 年開始 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定 一 控兩減三基本 目標 控制農(nóng)業(yè)用水總量和農(nóng)業(yè)水環(huán)境 污染 減量使用化肥 農(nóng)藥 畜禽糞污 農(nóng)膜 農(nóng)作物秸稈 基本得到資源化 綜合循環(huán)再利用和無害化處理 深入 實施控肥增效 控藥減害 控水降耗 控膜提效 四控行動 目的為解決農(nóng)業(yè)污染問題 魚菜共生系統(tǒng)基本依靠自循 環(huán)凈化水質(zhì)和供應(yīng)蔬菜養(yǎng)分 可以有效控肥 減藥 2 3 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有保障 在魚菜共生系統(tǒng)中 為維持魚類 微生物種群的 活力 保持系統(tǒng)平衡 幾乎不使用農(nóng)藥 同時 無土栽培 有效避免蔬菜因土壤遷移造成的重金屬污染 整個系統(tǒng) 生產(chǎn)的魚類 蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量有保障 張明華等通過試驗 研究發(fā)現(xiàn) 鯉魚 鯽魚和蔬菜的共生系統(tǒng)中 未見魚病發(fā) 生 水體作為載體或介質(zhì) 中間無污染環(huán)節(jié) 魚類為第一 產(chǎn)出 蔬菜為第二產(chǎn)出 均具無公害品質(zhì) 14 2 4 增產(chǎn)增效增收 隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的加速 傳統(tǒng)的養(yǎng)殖業(yè) 種植業(yè) 在競爭中趨于劣勢 利潤空間越來越小 工業(yè)化高密 度養(yǎng)魚和蔬菜無土栽培作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的兩項實用新 技術(shù) 分別存在水處理費用和營養(yǎng)液配制成本較大的 問題 10 魚菜共生系統(tǒng)串聯(lián)無土栽培槽和養(yǎng)魚水循環(huán) 處理系統(tǒng) 以養(yǎng)殖水中的代謝有機物作為植物營養(yǎng) 液 用蔬菜凈水后再循環(huán)用于養(yǎng)殖 節(jié)約資源 保護環(huán) 境 增加經(jīng)濟效益 研究表明 鱔魚 蔬菜的共生系統(tǒng) 可降低綜合生產(chǎn)成本 增強市場競爭力 創(chuàng)造較大的 經(jīng)濟 生活 社會效益 15 管鮮通過研究總結(jié) 魚菜共 生系統(tǒng) 是 一種具有 良好 經(jīng)濟效益和 符 合未來農(nóng)業(yè)可 持 續(xù) 發(fā) 展 方 向 的生 態(tài) 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方 式 16 2 5 開發(fā) 都 市農(nóng)業(yè)新 模式 20 世紀糧食 能 源 危 機的 爆 發(fā) 加 之 工業(yè)化和 城 市化的高速發(fā) 展 使 都 市農(nóng)業(yè)成為 城 市可持 續(xù) 發(fā) 展運 動中理 想 的 食 品生產(chǎn) 模式 和生 態(tài)城 市發(fā) 展示范途徑 之 一 17 魚菜共生系統(tǒng) 將 水生動物養(yǎng)殖場 蔬菜作物 種植 園 花卉觀賞園 和水 族館 等 功能融 合 起 來 10 具 有 科 技 含 量高 資源 集 約和經(jīng)濟 社會 生 態(tài) 高效益等 特點 是都 市農(nóng)業(yè)新 模式之 一 這 種可持 續(xù) 循環(huán) 型 低 碳 農(nóng)業(yè) 能夠 實現(xiàn) 都 市農(nóng)業(yè)種植的 永續(xù) 有機 9 3 展望 當前 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源日漸 匱乏 土 地 資源 淡 水資 源 可利用的無污染農(nóng)業(yè)資源越來越 少 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面 臨 著生 態(tài)與 資源的 危 機 18 面 對 農(nóng)業(yè)發(fā) 展 在空間 效 能 和環(huán)境等方面的 限 制 發(fā) 展 低 碳型 循環(huán)農(nóng)業(yè) 保護 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大環(huán)境 迫 在 眉睫 魚菜共生系統(tǒng)作為一種自 凈化 自循環(huán)的生 態(tài) 農(nóng)業(yè)技術(shù) 具有 很 高的經(jīng)濟 生 態(tài) 社會效益 對緩 解農(nóng)業(yè)資源 危 機和生 態(tài)危 機 起 到 一定作用 值 得深入研究開發(fā) 魚菜共生技術(shù) 將 在農(nóng)業(yè) 發(fā) 展 中 起 到重 要 作用 成為 都 市農(nóng)業(yè)發(fā) 展 的重 要途徑 參考文獻 1 王雅敏 魚菜共生系統(tǒng)的研究其及開發(fā) 上 J 漁業(yè) 機械儀器 1991 05 2 4 2 羅烽 柴金龍 凌文森 等 小型工廠化養(yǎng)魚系統(tǒng)及設(shè) 備的試驗研究 J 漁業(yè)現(xiàn)代化 2008 35 06 14 17 3 Sanders Doug Mark Mcmurtry Fish increase greenhouse profits J American Vegetable Grower 1988 02 32 33 4 蔡淑芳 陳敏 陳永快 等 種植密度對魚菜共生系統(tǒng)氮 素轉(zhuǎn)化的影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2019 35 04 132 137 5 管鮮 車斌 基質(zhì)栽培式魚菜共生系統(tǒng)成本收益分 析 以上海某莊園為例 J 中國漁業(yè)經(jīng)濟 2018 36 03 63 69 6 蔡淑芳 楊有泉 鄭回勇 等 工廠化循環(huán)水魚類養(yǎng)殖脫 氮趨零排放系統(tǒng)研制 J 中國農(nóng)學(xué)通報 2016 32 35 5 9 7 宋超 孟順龍 范立民 等 淺談中國淡水池塘養(yǎng)殖面 臨的環(huán)境問題及對策 J 中國農(nóng)學(xué)通報 2012 28 26 89 92 8 劉鷹 高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)工程設(shè)計及循環(huán)水流轉(zhuǎn) 機理研究 D 浙江 浙江大學(xué) 2001 9 蕭蕾 洪彥 都市農(nóng)業(yè)新技術(shù)魚菜共生系統(tǒng)及其立 體化案例研究 J 風景園林 2014 04 117 120 10 張明華 丁永良 楊菁 等 一種植物凈水技術(shù) 魚菜共 生 的研究 A 21 世紀太陽能新技術(shù) 2003年中國太 陽能學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集 C 北京 2003 793 801 11 Steve Diver Aquaponics Integration of hydroponics with aquaculture A Publication of A Publication of ATTRA Z 2006 12 吳德杰 郭貴良 池塘魚菜共生養(yǎng)殖技術(shù) J 吉林農(nóng) 業(yè) 2011 03 260 13 王志 李振林 高海水 等 池塘魚菜共生綜合技術(shù) 的對比試驗 J 當代畜禽養(yǎng)殖業(yè) 2016 09 8 9 14 張明華 丁永良 楊菁 等 魚菜共生技術(shù)及系統(tǒng)工 程研究 J 現(xiàn)代漁業(yè)信息 2004 19 04 7 12 15 孫寶清 魚菜共生環(huán)保增效養(yǎng)殖 J 河北魚業(yè) 2014 10 20 16 管鮮 魚菜共生系統(tǒng)的成本效益研究 D 上海 上 海海洋大學(xué) 2018 17 孫藝冰 張玉坤 國外城市與農(nóng)業(yè)關(guān)系的演變及發(fā) 展歷程研究 J 城市規(guī)劃學(xué) 刊 2013 03 15 21 18 劉長 發(fā) 綦 志 仁 何潔 等 環(huán)境 友好 的水 產(chǎn) 零 污 水排放循環(huán)水 產(chǎn) 養(yǎng)殖系統(tǒng) J 大 連 水 產(chǎn) 學(xué) 院 學(xué)報 2002 17 03 223 226 73