安徽農(nóng)學(xué)通報 AnhuiAgri Sci Bull 2018 24 20 魚菜共生綜合生產(chǎn)系統(tǒng)的研究進(jìn)展 宋紅橋 管崇武 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所 農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點實驗室 上海 200092 摘 要 魚 菜 共 生 系 統(tǒng) 是 一 種 新 型 的 循 環(huán) 水 養(yǎng) 殖 新 模 式 在 生 態(tài) 環(huán) 境 方 面 具 有 顯 著 的 效 益 通 過 菜 魚 之 間 的 生 物 作 用 和 相 互 利 用 關(guān) 系 提 高 養(yǎng) 殖 水 體 中 營 養(yǎng) 物 質(zhì) 的 利 用 減 少 和 降 低 水 體 中 有 害 物 質(zhì) 的 產(chǎn) 生 和 累 積 從 而 提 高 魚 跟 菜 的 總 產(chǎn) 量 降 低 了 養(yǎng) 殖 廢 水 的 排 放 讓 魚 菜 兩 者 之 間 達(dá) 到 協(xié) 同 共 生 的 一 種 生 態(tài) 平 衡 關(guān) 系 屬 可持續(xù)循環(huán)型低碳漁業(yè) 是一種新型復(fù)合養(yǎng)殖技術(shù)模式 關(guān)鍵詞 魚菜共生 循環(huán)水養(yǎng)殖 水處理 營養(yǎng)鹽 中圖分類號 F323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007 7731 2018 20 0063 3 ResearchProgressofFishVegetableSymbiosisIntegratedProductionSystemMode SongHongqiaoetal KeyLaboratoryofFisheryEquipmentandEngineering MinistryofAgriculture FisheryMachineryandInstrument ResearchInstitute ChinaeseAcademyofFisherySciences Shanghai200092 China Abstract Fish vegetablesymbiosissystemisanewtypeofrecirculatingaquaculturemodel whichhasremarkable benefitsinecologicalenvironment Throughthebiologicalinteractionandmutualutilizationbetweenvegetableand fish theutilizationofnutrientsinaquaculturewatercanbeimproved andtheproductionandaccumulationofharm fulsubstancesinwatercanbereducedandreduced Thetotaloutputofhighfishandvegetablesreducesthedis chargeofaquaculturewastewater Itisakindofecologicalbalancerelationshipbetweenfishandvegetabletoachieve synergisticsymbiosis Thissystembelongstothesustainablecyclelowcarbonfisheryandisanewtypeofcompound breedingtechnologymodel Keywords Fishandvegetablesymbiosis Recirculatingaquaculture Watertreatment Nutrients 在中國 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是農(nóng)業(yè)中的一個重要產(chǎn)業(yè) 養(yǎng)殖 魚產(chǎn)量居世界第1位 并且一直保持著高增長的趨勢 水 產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)本是一種高物質(zhì) 高蛋白含量的飼料 投入 高污染源產(chǎn)生的產(chǎn)業(yè) 為了追求水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)中高額的 經(jīng)濟收益和產(chǎn)量 通過不間斷地增加和提高投入量 高蛋 白水產(chǎn)飼料 然而飼料中所含的N等營養(yǎng)元素中的一部 分會被魚消化吸收利用轉(zhuǎn)化成魚肉及魚體的各個組成部 分等 剩余的N等營養(yǎng)元素由魚的排泄物排出魚體后流入 養(yǎng)殖水體中 經(jīng)長期過程 會造成養(yǎng)殖水體的富營養(yǎng)化 污染 在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的水體中 營養(yǎng)物質(zhì)主要來源于飼 料的投喂 經(jīng)魚消化系統(tǒng)吸收轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的糞便和殘餌產(chǎn)生 的物質(zhì)腐化 部分營養(yǎng)鹽經(jīng)生物濾器和水體中的硝化菌吸 收和轉(zhuǎn)化利用 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)長時間的運行 水體中的 營養(yǎng)物質(zhì)不斷的積累 造成水體富營養(yǎng)化 需進(jìn)行更換部 分水體 從而保證水質(zhì)以及調(diào)節(jié)營養(yǎng)鹽 水耕栽培技術(shù)是一項人為創(chuàng)造根際環(huán)境的可控型農(nóng) 業(yè)耕作技術(shù) 植物根系生長在富含營養(yǎng)鹽的水體中 可避 免在土壤栽培過程中的很多不利的因素 植物生長所需 的水 營養(yǎng)物質(zhì)及光照等 完全在人工條件下控制供給 從而為提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了保障 1 種植和栽培的蔬菜 主要是通過根系吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)等 將水體中的 氮 磷等過營養(yǎng)物質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化 并凈化水質(zhì)從而獲得綠色 蔬菜 1 魚菜共生的概念 魚菜共生是水耕栽培與循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)相結(jié)合的種 養(yǎng)型的新模式 是一種涉及魚類養(yǎng)殖學(xué) 植物種植學(xué)以及 機電設(shè)備類等相結(jié)合的生態(tài)型農(nóng)業(yè)技術(shù) 主要是以生態(tài) 農(nóng)業(yè)工程為理論基礎(chǔ) 具有較高科技含量和較強的自我 調(diào)節(jié)功能 是生態(tài)型 集約化的綜合性生產(chǎn)模式 是今后 農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路 2 根據(jù)魚類跟植物兩者之間的營 養(yǎng)所需的元素要求 兩者所處相同環(huán)境的特點 將水產(chǎn)養(yǎng) 殖和植物種植這2種不同的農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù) 通過科學(xué)的精 準(zhǔn)設(shè)計與計算 搭配并能達(dá)到兩者之間協(xié)同共生 互惠 互利和互助 從最根本上實現(xiàn)養(yǎng)魚系統(tǒng)不需換水 免除了 在養(yǎng)殖過程中由于水質(zhì)問題造成的影響 種菜不需施肥 基金項目 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費專項 植物凈化在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)研究 2017YJS009 作者簡介 宋紅橋 1982 男 上海人 工程師 研究方向 水產(chǎn)養(yǎng)殖工程 收稿日期 2018 09 26 63 安徽農(nóng)學(xué)通報 AnhuiAgri Sci Bull 2018 24 20 料 也能保證蔬菜正常生長 讓魚跟菜兩者之間能達(dá)到一 種平衡 互利 共生的關(guān)系 是一種新型復(fù)合型養(yǎng)殖技術(shù) 模式 也是可持續(xù)循環(huán)型低碳漁業(yè)發(fā)展的研究方向 魚菜共生技術(shù)是在人工控制條件下 將養(yǎng)殖水體中 的魚類的排泄物 分泌物 餌料飼料殘渣等廢棄物轉(zhuǎn)化為 植物能吸收利用的營養(yǎng)鹽類等 蔬菜在生長過程中 通過 對水體中吸收營養(yǎng)鹽類而凈化水質(zhì) 改良魚類生長環(huán) 境 3 受到養(yǎng)殖污染的水體里的氨氮和營養(yǎng)物質(zhì)由微生 物細(xì)菌分解成亞硝酸鹽和硝酸鹽 然后被植物根系作為 營養(yǎng)吸收轉(zhuǎn)化利用 達(dá)到魚跟菜兩者之間的共盈效果 提 高魚與菜兩者的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益 環(huán)境生態(tài)意義 2 國內(nèi)外研究進(jìn)展 在國內(nèi) 1988年相關(guān)科研人員就已經(jīng)對集約化的魚 菜共生系統(tǒng)的開展了相關(guān)的專題研究 設(shè)計和制作出了 國內(nèi)首套實驗性魚 菜共生養(yǎng)殖系統(tǒng)裝置 進(jìn)行了相關(guān)的 試驗并獲得了成功 隨后又進(jìn)行了關(guān)于魚 菜方面的庭園 型設(shè)施設(shè)備研究 1991年 魚 菜共生系統(tǒng)的中試研究項 目通過了中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金會和中國水產(chǎn)學(xué)會組織 的技術(shù)鑒定 4 近幾年來 人工濕地在凈化處理養(yǎng)殖廢水 以及在回 收利用方面取得了一定的效果 5 7 丁永良等 8 進(jìn)行了 魚 菜共生系統(tǒng)的相關(guān)中試研究 在實驗過程中取得了凈 產(chǎn)鯉鯽14 26kg m 3 和萵苣3 3kg m 2 張明華等 9 的研究表 明 蔬菜栽培對養(yǎng)殖系統(tǒng)中水質(zhì)具有凈化作用 且隨循環(huán) 次數(shù)的累計和增加 達(dá)到整個系統(tǒng)的凈水效果 整個實驗 過程中的植物 苗種期表現(xiàn)為吸收能力較差 隨著植物生 長 蔬菜吸收和凈水能力逐漸增強 系統(tǒng)水體中氨氮明顯 下降 在植物生頂峰長期 去除氨氮能力最強 水中氨氮 濃度降至最低點 植物轉(zhuǎn)入生殖期后 吸收氨氮能力明顯 下降 系統(tǒng)水體中氨氮含量開始上升 丁小濤等 10 研究 表明 在魚菜共生系統(tǒng)中栽種蕹菜 在系統(tǒng)中減少和降低 養(yǎng)魚廢水中總氨 78 32 85 48 亞硝酸鹽82 93 92 22 硝酸鹽 79 19 87 10 等形式的N含量和正 磷酸鹽含量 75 36 84 94 使水資源可以良好的重 復(fù)利用 宋紅橋等 11 在水培植物凈化對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng) 實驗的結(jié)論中表明 在循環(huán)率為20次 d的羅非魚循環(huán)水 養(yǎng)殖系統(tǒng)中 栽培區(qū)域進(jìn)出水口對氨氮吸收去除率平均 為8 3 亞硝酸鹽氮吸收去除率平均值為16 3 硝酸鹽 氮吸收去除率平均值為16 2 COD的去除率平均值為 10 4 整套試驗系統(tǒng)水力負(fù)荷為10m 3 m 2 d 對總氮的 平均去除負(fù)荷為9 5g m 2 d 王興等 12 研究魚腥草生態(tài) 浮床 實驗結(jié)果表明 水環(huán)境的改善使魚 菜精養(yǎng)模式下 的吉富羅非魚表現(xiàn)出較高的消化能力 5個月魚的特定生 長率 肥滿度都高于其他對比試驗組 國內(nèi)有較多單位 利用該模式進(jìn)行養(yǎng)殖生產(chǎn) 如浙江麗水農(nóng)科所 廣州市水 產(chǎn)研究所 江蘇省淮安市水產(chǎn)研究所 上海漁業(yè)機械儀器 研究所等都均取得了不錯經(jīng)濟收益和生態(tài)效益 美國 埃及 丹麥 日本等一些國家 近期來都在向生 態(tài)型的魚萊共生系統(tǒng)的模式發(fā)展和轉(zhuǎn)變 魚池上層進(jìn)行 無土栽培 種植蔬萊 中藥 花卉等植物 經(jīng)研究表明 魚 體分泌的枯液具有抑制菜蟲害發(fā)生的作用 而植物根親 分泌出的有機酸 能有效地抑制魚病的發(fā)生 魚的排泄物 提供了植物的營養(yǎng) 植物的根系吸收水中的營養(yǎng)鹽間接 地凈化了系統(tǒng)中的水質(zhì) 美國的典型組合是溫室魚池 配備了2hm 2 溫室菜床 用養(yǎng)羅非魚的水 作為營養(yǎng)源 種植 生菜 經(jīng)降解凈化后的水循環(huán)進(jìn)行養(yǎng)魚 年產(chǎn)魚100kg m 2 生菜200t以上 加勒比海地區(qū)弗吉島大學(xué)的魚菜共生系 統(tǒng) 1個單元 12 8m 3 養(yǎng)魚池 2 13 8m 2 2 1m 3 蔬菜培育槽 6個月生產(chǎn)羅非魚400kg 生菜密度23 9株 m 2 3周收1茬 13 3 魚菜共生技術(shù)的主要類型 3 1 直接漂 浮法 是最為常見的一種 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 利用塑料浮性泡沫板等材料 將水培蔬菜苗放 在浮板上面直接進(jìn)行栽培 缺點是需要對植物的根系采 取保護 防止養(yǎng)殖魚將植物根系破壞 該種方式利用和轉(zhuǎn) 化率并不高 3 2 分 離 滴 灌 法 這種模式更為簡單 養(yǎng)殖水直接利用 滴灌的形式循環(huán)到栽培容器 水再經(jīng)過栽培基質(zhì)等材料 的過濾處理 又流到養(yǎng)殖區(qū) 這種栽培的方式對栽培基質(zhì) 要求比較嚴(yán)格 一般使用豌豆大小的石礫或者陶粒 砂石 等材料 這一類基質(zhì)都較適用于瓜果類蔬菜的栽培種養(yǎng) 3 3 硝化過 濾法 硝化過濾法是利用養(yǎng)殖水體與種植系 統(tǒng)中的循環(huán)水處理單元 將養(yǎng)殖水利用系統(tǒng)的循環(huán)凈化 系統(tǒng) 由水處理生化反應(yīng)器 曝氣裝置 硝化濾床過濾 經(jīng) 處理單元對水體中的有機物的分解 經(jīng)過硝化過濾的水 由水泵循環(huán)到水培蔬菜的栽培系統(tǒng)中作為植物能利用吸 收的營養(yǎng)源 蔬菜利用根系吸收水體中的營養(yǎng)源和營養(yǎng) 鹽 蔬菜根系利用過后的水又重新返回養(yǎng)殖池 形成一整 套的水循環(huán) 該種模式相對利用效率較高 魚菜共生系 統(tǒng)之間的穩(wěn)定性更強 適合用于大規(guī)模的魚菜共生系統(tǒng) 4 結(jié)語 在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中 飼料的高投入是作為唯一營養(yǎng) 物質(zhì)和營養(yǎng)源 即魚類生長所需的營養(yǎng)源和餌料 也是蔬 菜所能直接或間接吸收利用的營養(yǎng)源 魚菜共生的水體 只是作為兩者之間的載體或介質(zhì) 魚類的生長和密度增 長是作為第1產(chǎn)出 植物生長和增長作為第2產(chǎn)出 兩者均 為綠色食物 魚菜共生系統(tǒng)符合和滿足在生態(tài)環(huán)境中所 進(jìn)行物質(zhì)循環(huán) 互惠互利 相互轉(zhuǎn)化 與工業(yè)化養(yǎng)魚系統(tǒng) 比較 體現(xiàn)了在生產(chǎn)過程中不僅具有系統(tǒng)的水質(zhì)凈化 也 同時具備系統(tǒng)自身增值的優(yōu)勢 魚菜共生系統(tǒng)是可進(jìn)行 立體化種養(yǎng) 具有節(jié)水省地 低投入高產(chǎn)出 優(yōu)化生態(tài)環(huán) 64 24卷20期 境效益 適用性廣的特點 魚菜共生系統(tǒng)設(shè)施通過創(chuàng)新改造和生態(tài)化綜合種養(yǎng) 技術(shù)的摸索 初步奠定了魚與菜之間協(xié)作和互利關(guān)系 確 定了不同的2個生產(chǎn)對象之間所存在的生態(tài)聯(lián)系 形成一 種魚菜共生互惠互利的特定生態(tài)結(jié)構(gòu)和良性循環(huán)機理 作為一種多學(xué)科 跨專業(yè)的新技術(shù) 成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的 有效途徑和方式 14 魚菜共生系統(tǒng)今后研究方向主要在以下幾個方面 1 研究與魚 菜之間相結(jié)合的水處理方法和技術(shù)手段 保證水產(chǎn)養(yǎng)殖水體與水培植物之間的正常運行和生長相 關(guān)的技術(shù) 2 建立魚 菜綜合生產(chǎn)模式 包含系統(tǒng)內(nèi)的水 質(zhì)指標(biāo)及其參數(shù)等之間的相互影響 深入了解參數(shù)之間 的聯(lián)系和影響 掌握參數(shù)因子之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 以及參數(shù) 之前的關(guān)聯(lián)性 3 研究集成魚 菜系統(tǒng) 針對魚菜共生系 統(tǒng)的工程特性 開發(fā)相關(guān)的智能管控裝備和裝置 增強系 統(tǒng)的可操作及可調(diào)控性 讓系統(tǒng)使用更加穩(wěn)定 可靠 參考文獻(xiàn) 1 李式軍 高祖明 譯 現(xiàn)代無土栽培技術(shù) M 北京 北京農(nóng)業(yè)大學(xué) 出版社 1988 2 Tilley D R Badrinarayanan H Rosati R et al Constructed wet lands as recirculation filters in large scale shrimp aquaculture J AquaculturalEnginering 2002 26 81 109 3 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 03 60 62 4 丁永良 張明華 張建華 等 魚菜共生系統(tǒng)的研究 J 中國水產(chǎn) 科學(xué) 1997 4 5 70 75 5 David R T Harish B Ronald R et al Constructed wetland as re circulation filters in large scale shqrimp aquaculture J Aqua culturalEngineering 2002 26 2 81 109 6 Lin Y F Jing S R Lee D Y ET al Nutreent removal from aqua clutre wasterwater using a constructed wetland system J Aquac 2002 209 2 169 184 7 Schulz C Gelbrecht J Rennert B Treatment of rainbow trout farm effluents in constructed wetland with emergent palnts and subsurfacehorizontalwaterflow J Aquac 2003 21 207 221 8 丁永良 張明華 張建華 等 魚菜共生系統(tǒng)的研究 J 中國水產(chǎn) 科學(xué) 1997 4 5 70 75 9 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 04 7 12 10 丁小濤 張兆輝 姜玉萍 等 魚菜共生技術(shù)在城市家庭中的應(yīng) 用前景 J 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報 2015 31 06 150 153 11 宋紅橋 管崇武 李月 等 水培植物對循環(huán)水養(yǎng)魚系統(tǒng)的水質(zhì) 凈化研究 J 漁業(yè)現(xiàn)代化 2013 40 04 18 22 12 王興 李文笙 孫彩云 魚菜共生養(yǎng)殖模式對吉富羅非魚生長和 消化酶活性的影響 J 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017 44 01 135 142 13 丁永良 蘭澤橋 張明華 工業(yè)化封閉式循環(huán)水養(yǎng)魚污水資源化 生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟的典范 魚菜共生系統(tǒng) J 中國漁業(yè)經(jīng)濟 2010 1 124 130 14 李大海 循環(huán)水漁業(yè)新模式 養(yǎng)種結(jié)合好典范 N 中國漁業(yè)報 2008 10 27 責(zé)編 張宏民 上接36頁 2 4 5 穩(wěn) 定 性 試 驗 取對照品溶液 甲萘醌 10 g mL 按2 2色譜條件進(jìn)行測定 室溫下 在不同時間 0 2 4 6 8 10 12h 分別進(jìn)行測定 測得甲萘醌峰面積 平均值為1420088 RSD為0 7 表明供試品溶液在室溫 下放置12h穩(wěn)定 2 4 6 1 亞 硫 酸 氫 鈉 甲 萘 醌 粉 水 產(chǎn) 用 樣 品 的 含 量 測 定 分別取同一廠家不同批號的樣品 采用2 2色譜條件 進(jìn)行測定含量及含量均勻度 結(jié)果均符合規(guī)定 樣品含 量測定結(jié)果如表2 表2 樣品的測定結(jié)果 n 3 樣品來源 湖北武當(dāng)動物藥業(yè) 有限公司 湖北農(nóng)科生物化學(xué) 有限公司 湖南五指峰生化有 限公司 批號 140301 20150101 20150601 亞硫酸氫鈉甲萘醌 以標(biāo)示量計 含量平均值 反相高效液相色 譜法 105 3 94 8 97 8 紫外分光 光度法 107 0 95 8 95 7 3 討論與 結(jié)論 1 檢測波長的確定 取上述用亞硫酸氫鈉甲萘醌原 料制成的對照溶液 甲萘醌對照品制成的對照溶液和供 試品溶液各20 L 注入高效液相色譜儀 以DAD檢測器在 200 400nm波長處記錄色譜圖 作峰純度檢査 其色譜圖 中的主峰為一純物質(zhì)峰 峰純度檢査的高效液相光譜圖 譜顯示 亞硫酸氫鈉甲蔡醌在230nm的波長處有最大吸 收 故選擇230nm為檢測波長 檢測靈敏度較高 3 2 由于亞硫酸氫鈉甲萘醌粉 水產(chǎn)用 為規(guī)格小于 2 的粉劑 按目前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測定含量均勻度存在 諸多影響結(jié)果準(zhǔn)確的因素 本文采用反相高效液相色譜 法測定含量均勻度 具有簡便 快速 重現(xiàn)性好的特點 極 大地提高了工作效率 并節(jié)約了人力物力 能準(zhǔn)確反映 1 規(guī)格亞硫酸氫鈉甲萘醌粉 水產(chǎn)用 的含量及含量均 勻度 可用于該制劑含量及含量均勻度測定的質(zhì)量控制 參考文獻(xiàn) 1 中國獸藥典委員會 獸藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 2017年版 化學(xué)藥品卷 S 2 中國獸藥典委員會 中華人民共和國獸藥典二 一五年版一部 S 3 張偉 程輝躍 金竹 等 HPLC法測定亞硫酸氫鈉甲萘醌片的含 量 J 藥物分析雜志 2005 25 12 1567 1569 責(zé)編 張宏民 宋紅橋等 魚菜共生綜合生產(chǎn)系統(tǒng)的研究進(jìn)展 65