鱼菜共生系统主要模式及效益分析.pdf
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1、畜牧经济180 2023.80 引言传统水产养殖模式中,残饵和鱼类排泄物会引起水体富营养化,水体中有害的氨和亚硝酸盐的浓度不断升高,对养殖动物的正常生长发育造成危害。养殖废水的排放还会污染环境,给生态修复带来巨大压力。鱼菜共生是一种区别于传统集约化养殖的生态种养模式,能达到“养鱼不换水、种菜不施肥”的效果。在鱼菜共生系统中,动植物和微生物能建立一种和谐共生的微环境,通过微生物的作用,水体中的有害氮盐能转变为水培植物可吸收利用的营养物质,达到净化水质、循环养殖的目的,最终实现水产养殖绿色、可持续发展。1 鱼菜共生系统概念及运行原理鱼菜共生系统是一种从种植到养殖的闭环多样化的新型种养模式1,它将循
2、环水养殖技术和水培技术有机结合,实现优质鱼菜产品的生产。在鱼菜系统中,硝化细菌是连接养殖废弃物和植物养分的桥梁,养殖鱼类产生的排泄物及残饵等废弃物经过硝化细菌的硝化作用转变为植物可吸收利用的营养盐,使水体中有害物质浓度显著降低,水质得到净化。同时,植物光合作用产生充足的氧气,一定程度增加养殖水体的溶解氧,保证系统收稿日期:2023-06-09基金项目:鱼菜共生系统罗非鱼营养调控技术(H202203)作者简介:孟宸宇(2002-),女,汉族,山东淄博人,本科,研究方向:水产养殖学。*通信作者简介:申旭红(1980-),女,博士,讲师,从事水产动物营养与水体生态保护研究。孟宸宇,杨桂青,申旭红鱼菜
3、共生系统主要模式及效益分析J现代畜牧科技,2023,99(8):180-183doi:10.19369/ki.2095-9737.2023.08.050MENG Chenyu,YANG Guiqing,SHEN XuhongAnalysis of the Main Models and Benefits of Aquaponics SystemsJModern Animal Husbandry Science&Technology,2023,99(8):180-183鱼菜共生系统主要模式及效益分析孟宸宇,杨桂青,申旭红*(中国农业大学烟台研究院,山东 烟台 264670)摘要:鱼菜共生系统是一
4、种将植物水培技术与循环水养殖技术有机结合的复合型生态种养系统。以“鱼菜共生系统”为主要研究对象,概述其系统运行原理,并依据水培蔬菜种植方式的不同介绍4种主流鱼菜共生模式。将蔬菜种植于过滤基质中的基质填充生长床模式、将蔬菜种植于联通养殖尾水PVC管道中的营养膜技术模式、将蔬菜种植于泡沫等漂浮材料上的浮床栽培模式、将养鱼尾水雾化后喷洒于植物根系供植物吸收利用的气雾栽培模式。该文阐述鱼菜共生系统的构建方式和日常运行管理,并对其经济效益和生态效益进行客观分析。关键词:鱼菜共生;原理;效益;可持续;模式中图分类号:S964.9文献标识码:Bdoi:10.19369/ki.2095-9737.2023.0
5、8.050Analysis of the Main Models and Benefits of Aquaponics SystemsMENG Chenyu,YANG Guiqing,SHEN Xuhong*(China Agricultural University YanTai Institute,Yantai Shandong 264270,China)Abstract:Aquaponics system is a kind of composite ecological farming system that organically combines plant hydroponics
6、 and circulating water culture technology This paper takes“Aquaponics system”as the main research object,briefly describes its system operation principle,and introduces four mainstream Aquaponics models according to different hydroponic vegetable cultivation methods:substrate filled growth bed model
7、 where vegetables are planted in filtering substrate,nutrient film technology model where vegetables are planted in PVC pipes connected to culture water,floating bed cultivation model where vegetables are planted on floating materials such as foam,and aerosol cultivation model where vegetables are p
8、lanted in PVC pipes connected to culture waterIn the floating bed cultivation model,vegetables are planted on floating materials such as foam,and in the aerosol cultivation model,water is atomized and sprayed on the plant roots for absorption and utilization At the same time,the scientific construct
9、ion method and daily operation and management are explained,and the economic and ecological benefits are objectively analyzedKeywords:aquaponics,principles,benefits,sustainable,mode畜牧经济1812023.8中各组分的正常代谢和生长。鱼菜共生系统运行原理见图1。图1 鱼菜共生系统生态原理2 鱼菜共生系统模式2.1 基质填充生长床模式基质填充生长床模式是当下鱼菜共生系统应用最为广泛的一种模式,它将水培蔬菜种植于由不同基
10、质如沙砾、火山石等构成的栽培区,养殖尾水通过管道直接联通于栽培区,经过附着于栽培区基质上硝化细菌的生物过滤后,又重新流回鱼类养殖区,实现养殖水体的循环利用。基质填充生长床技术适用于小型鱼菜共生系统,该模式的前期投入较少,是我国普通农民由传统水产养殖技术转变为新型种养结合技术的首选2。同时,该模式下的生物量增益和产量效益均高于其他3种模式,Lennard W A等3用墨瑞鳕鱼、虫纹雪鲈(Mitchell)和绿橡生菜、莴苣4种生物测试基质填充生长床、营养膜、浮筏鱼菜共生3种不同水培子系统的差异,证明各处理之间存在显著差异,且生物量增益遵循基质填充生长床鱼菜共生浮筏鱼菜共生营养膜鱼菜共生的关系。但该
11、模式下闭环系统的运转具有极大的不稳定性,如管道易于堵塞、栽培区基质的微生态系统极易失衡,一个环节的失误便会导致整个系统的崩溃,该技术并不适合工厂化和产业化养殖。2.2 营养膜技术模式营养膜技术模式是一种立体种养系统4,该模式下,蔬菜种植于平行排列的PVC管道的孔洞内。该PVC管道与鱼类养殖区排水泵和排水管道相通,水培蔬菜可以直接吸取净化处理后养殖尾水中的营养物质,使蔬菜生长完全摆脱土壤的限制,减轻水产品和蔬菜的重金属污染。该模式和基质填充生长床模式一样具有高效利用空间环境资源、产量效益大的特点。Castillo-Castellanos D等5分别采用黄瓜、莴苣和罗非鱼构建2个NFT鱼菜共生系统
12、,并采用单一的水培技术作为对照,比较得出鱼菜共生系统下水培蔬菜的叶干重、产量均较高,且罗非鱼存活率显著提高,高达(97.22.4)%。但是该技术需要大量的实操经验,并要求具备一定的专业知识,普通农民很难具备该素质。同时,由于孔洞内水培植物的生长空间有限,需要专业人士提前进行蔬菜品种的筛选、鱼种的搭配和生长管道高度、直径的确定6,前期工作较为繁琐。2.3 浮床栽培模式浮床栽培模式是将蔬菜直接种植在漂浮于水体上的浮筏、泡沫板等材料上。水面种植、水下养鱼,可充分利用水资源、节约空间资源。该模式下水体温度、pH等较稳定,操作简单、成本低,已经广泛应用于工厂化、产业化养殖。这种模式虽然被广泛应用,但其产
13、率却不高、水培植物生理状况较差。Roosta H R等7将薄荷分别种植在浮筏和珍珠岩基质中,在筏式系统中生长的植株表现出矿物质元素缺乏,叶片焦黄。经过光合作用和水分参数分析表明,在珍珠岩中生长的植物的光合速率、气孔导度、蒸腾作用速率、叶绿素转化效率、水分利用效率和光合作用有效辐射均高于筏式鱼菜共生系统。气孔导度、叶片温度和气孔下珍珠岩中生长的植物的水分利用效率和光合作用有效辐射均高于筏式鱼菜共生系统。2.4 气雾栽培模式气雾栽培模式与上述3种鱼菜共生系统主要区别于蔬菜种植区的设计,根据雾化原理,水培蔬菜种植装备被密闭的雾化池所替代,养殖尾水经过过滤装备的净化处理后被特殊的喷雾装置雾化为小液滴直
14、接喷洒于作物根部。在雾化的过程中,会有大量的氧气渗入水中,为鱼类养殖提供充足氧气。该技术实现了对水资源的充分利用,在相同的生长条件下,气雾栽培只需要普通水培1/10的用水量即可达到相同的生物增长量8,可有效缓解我国水资源紧缺的问题。但是气雾栽培管理异常精细、雾化技术难度高、成本投入巨大,导致气雾栽培模式在我国并不常见。3 鱼菜共生系统科学构建与运行管理3.1 鱼、菜品种选择选择合适的蔬菜和鱼类品种是鱼菜共生系统能稳定、高效运行的基石。不同鱼类需要投喂的饲料量及配比不同;不同鱼类排泄物及残饵溶于水会导致水体中氮、磷等元素含量不同;蔬菜种类的不同也会影响养殖水体氮素的转化。目前,鱼菜共生系统常选用
15、罗非鱼、鲤鱼、鲈鱼、鲢鱼搭配生菜、芹菜、空心菜,品种选择较为单一,经济可行性也有待分析。李天沛等9分别研究圣女果、线椒、芹菜、紫背菜与鲢鱼共生系统中各自的生长状况及对养殖水体氮素转化的影响,得出圣女果与鲢鱼组合效果更好,共生系统的净生产量最大,且对养殖尾水水质和氮素的转化效果最显著。刘东姣等10比畜牧经济182 2023.8较水雍菜和罗莎生菜的净水能力,得出水雍菜与麦穗鱼组合效果较好,水雍菜降低麦穗鱼养殖水体的总氮的能力优于罗莎生菜且吸收硝酸盐的效率明显高于罗莎生菜。不同生长阶段的植物对水质的净化能力也不同。高霞婷等11探究不同生长阶段的芹菜、生菜与罗非鱼共生36 d内的水质变化情况,得出小芹
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