鱼—菜共生种养技术模式研究现状.pdf

第 nullnull期 刘慧 等 鱼 菜共生种养技术模式研究现状 nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 鱼 菜共生种养技术模式研究现状 null 刘慧 null 汪小旵 null 施印炎 null 李天沛 null 於海明 null 郝向泽 null nullnull 南京农业大学工学院 南京市 nullnullnullnullnullnull nullnull 苏州市相城区农业农村局 江苏苏州 nullnullnullnullnullnull 摘要 鱼 菜共生种养技术是一种多学科交叉融合的新型复合种养殖技术 将水产养殖与作物栽培有机结合 实现种养生 产循环利用 可有效改善传统的水产养殖模式带来的大量养殖尾水排放 环境污染和资源浪费的负面影响 近年来 鱼 菜共生种养技术发展迅速 以该技术的研究进展为主线 对鱼 菜共生种养技术的技术要点 影响鱼 菜共生种养系统平 衡的关键因素进行概述 客观分析现阶段鱼 菜共生种养技术发展中存在对菌藻利用氮磷转化的研究不足 水产及植物 种类局限 经济可行性尚不明确 人工智能技术的应用不足 缺乏专业性人才及政府支持等问题 针对存在的问题 提出 促进鱼 菜共生种养技术可持续发展的建议 如需要加强对各类微生物的利用以及对氮磷转化吸收效率的研究 并实现 投入品种多元化 加快人工智能技术与鱼 菜共生种养技术相结合 政府提高重视 注重培养专业人才等 关键词 鱼菜共生 循环利用 种养结合 可持续发展 中图分类号 nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull 文献标识码 null nullnull 文章编号 nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 刘慧 汪小旵 施印炎 李天沛 於海明 郝向泽 null鱼 菜共生种养技术模式研究现状 null null中国农机化学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnull年 nullnull月 nullnull日 nullnull 修回日期 nullnullnullnull年 nullnull月 nullnull日 null 基金项目 江苏省重点研发计划 现代农业 nullnullnullnullnullnull 江苏省现代农机装备与技术示范推广项目 nullnullnullnullnullnull nullnull 国家自然科学基金项目 nullnullnullnull 江苏省自然科学基金 nullnullnullnullnullnull 第一作者 刘慧 女 nullnullnullnull年生 内蒙古通辽人 硕士研究生 研究方向为农业工程技术 null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 通讯作者 施印炎 男 nullnullnullnull年生 江苏如皋人 博士 副教授 硕导 研究方向为智能农机装备 智慧化水产养殖技术等 null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull null null null null null null null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 第 nullnull卷 null 第 nullnull期 nullnullnullnull年 nullnull月 中国农机化学报 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 中国农机化学报 nullnullnullnull年 null 引言 我国一直以来都是水产养殖大国 已经连续 nullnull 年 水产品进出口总量保持世界第一的位置 据联合国粮 农组织 nullnullnull 统计表明 预计在 nullnullnullnull 年我国的水产品 总产量将占世界水产品总产量的 nullnullnull null 但随之而 来的是由大规模传统水产养殖衍生的负面效应 例如 传统水产养殖过程中残留的饲料以及鱼类排泄物长期 滞留在水体中 产生大量的氮磷等元素 对鱼类具有毒 性 如果无法及时分解或排出 则会影响鱼类的健康生 长 然而 为保证水体环境的平衡 多数养殖户常采取 更换养殖水的方式 不仅会造成环境污染 水体富营养 化 而且浪费了大量的水资源 同时 在作物种植方 面 随着人们生活水平的提高 健康的绿色有机食品越 来越受到大家的欢迎 传统方式的施肥种植蔬菜被认 为是有污染的产品 今后将会逐渐被替代 基于以上原因 鱼 菜共生种养技术的提出备受 人们的关注 鱼 菜共生种养技术将水产养殖与水培 种植结合在一起 最大限度地实现高效生产两种经济 作物 利用鱼类与植物的营养生理 环境 理化等生态 共生原理实现了 养鱼不废水 种菜不施肥 null 相比于 单一系统的种养殖技术而言更具有研究意义 鱼 菜 共生种养技术的实施有效解决了传统水产养殖中环境 污染与水资源浪费的问题 是新一轮水产养殖改革中 更受大众青睐 更为绿色健康 更高可持续性的技术 本文在鱼 菜共生种养技术溯源的基础上界定 鱼 菜共生种养技术的概念 并阐述其运行原理 以国 内外经典文献为起点 主要梳理总结鱼 菜共生种养 技术的技术要点以及影响鱼 菜共生种养模式平衡的 因素 在此基础上归纳目前鱼 菜共生种养技术发展 中出现的问题 并给出促进其高效发展的建议 null 鱼 菜共生种养技术的起源 null 发展溯源 据记载 最早出现鱼 菜共生种养技术的雏形是 nullnullnullnullnull 多年前 当时中国的农耕社会就有稻田养鱼等养 殖模式 并且在公元 nullnullnullnull nullnullnullnull 年时 南美洲阿兹特 克人便利用人工浮岛来进行养殖 此模式被称为 奇南 帕 null 但在此之后到 nullnull 世纪 nullnull 年代之间都没有相关 技术的介绍与实施 世界上对鱼 菜共生种养技术的 广泛研究开始于 nullnull 世纪 nullnull 年代 最初 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 博 士设计了第一个大规模的鱼菜共生系统 用以培养罗非 鱼和生菜 被称为 nullnullnull 模式 此后又完善了鱼和菜的比 例 以最大限度提高产量 null nullnull 世纪 nullnull 年代 nullnullnullnullnullnullnullnull 博士在温室内采用固体基质栽培 细砂 研发了一套温 室鱼菜共生系统 被称为 nullnullnullnull 模式的系统 null 是目前 多数小型鱼菜共生系统的模型 直到 nullnull 世纪 nullnull 年代 末期 国际学术界将水产养殖 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 和水耕栽培 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 组合在一起正式提出了一个新的概念词 汇 即 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 鱼菜共生 null 在我国 最早发表鱼 菜共生种养技术相关文献 的是中国水产科学研究院王雅敏 她详细介绍了鱼菜 共生系统的运行原理 主要培养设备以及培养过程中 的具体操作要点 null 为后面我国展开鱼 菜共生种养 技术的研究提供了理论支持 目前 nullnullnull 已经给出了 鱼菜共生的定义为循环水养殖和水耕栽培在一个生产 系统中的集成 null null 运行原理 鱼菜共生是一种将鱼类养殖与植物种植结合在一 起的循环生态系统 系统中鱼类的排泄物以及残留的 饲料在水体环境中分解会产生氨氮磷等微量元素 此 类元素在水中经过需氧微生物的分解形成亚硝酸盐 此时亚硝酸盐对鱼类有剧毒性 若水体环境中亚硝酸 盐含量大于 nullnullnullnullnull null 会影响鱼类的健康甚至导致其 死亡 null 传统的水产养殖为避免发生鱼中毒事件 会 通过不断更换养殖水来控制氨氮的含量 但在鱼菜共 生系统中 氨氮产生的亚硝酸盐可以由好氧微生物转 化为植物可以吸收利用的硝酸盐 再经过植物的固氮 作用 水中对鱼类产生毒性的元素含量会大幅度减弱 从而将净化后的水体循环至养鱼环境中 形成氮循 环 nullnull 生态循环系统不仅可以实现无污染 零排放 还可以做到减少营养物质 种植肥料 的输入 既节约 了净水成本 又获得了广受喜爱的绿色无污染有机 食品 null 鱼 菜共生种养技术的关键要素 null 品种选择 研究表明 并不是所有的鱼类和蔬菜都适用于 鱼 菜共生种养模式 这需要探究鱼类和植物的营养 生理 生存环境 理化性质是否匹配 如果要将鱼类与 植物友好的共生在一个系统中 必须要仔细选择两类 生物的品种 有利于鱼类生长的水分参数必须与植物 所需的营养参数相耦合 而且水产所投饲的饵料以及 水产排泄物对植物养分吸收的有效性有很大的影响 最初 丁永良等 nullnull 基于水质和养殖环境的动态监 控 探索了鲤鲫更适合与莴苣组成共生系统还是与番 茄组成共生系统 试验结果表明 鲫鱼和莴苣更适合构 建鱼菜共生系统 但鲫鱼在鱼菜共生系统中的生长状 态较传统投饲相比并没有特别显著的区别 而有研究 表明 罗非鱼更适用于鱼菜共生养殖模式 针对鱼 菜 第 nullnull期 刘慧 等 鱼 菜共生种养技术模式研究现状 nullnull 共生种养技术以及传统投饲模式下罗非鱼的品质进行 比较 结果显示 两种模式下罗非鱼的粗蛋白含量差异 显著 鱼 菜共生种养技术下养殖的罗非鱼鲜味氨基 酸总量远高于纯投料模式 nullnull 并且由于罗非鱼天然 抗病性强 有很强的适应能力 对溶氧需求较少 有极 强的适应性 能以谷物 藻类及腐败物为主食 幼鱼存 活率高 所以目前大多鱼菜共生系统都是主养罗非鱼 因此 为探究罗非鱼与哪类植物更适合组成共生系统 nullnullnullnullnullnullnull 等 nullnull 制定了一项共生系统培养方案 将 nullnull 种 植物分别与罗非鱼共生培养 并制定试验对照组展开 验证 结果表明 黄瓜 小番茄与罗勒的产量提高较为 明显 另一方面 为增加鱼 菜共生种养技术中的投入 品类 nullnullnullnullnull 等 nullnull 研究以水菠菜和芥菜作为系统中的 净水植物 探究两种植物去除养殖废水中无机氮和磷 酸盐的能力 试验结果表明水菠菜能显著降低总氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮和正磷酸盐 其净水能力远高于 芥菜 更适合投入鱼 菜共生种养模式中 在 鲤 泥 鳅与黄豆种子组成的共生系统中 可以将亚硝态氮 总氮和活性磷含量随时间的变化用关系式表述 亚 硝态氮 总氮和活性磷含量与时间 null 之间的相关方程 分别 为 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnullnullnull 结果表明此共生系统对水质具有 明显的改善效果 nullnull 当然 鱼 菜共生种养技术广受关注的同时 其经 济可行性也备受质疑 nullnullnullnullnullnullnull 等 nullnull 指出在温带地区 鱼菜共生系统的投入成本更高 为提高系统的经济收 益 应将观赏鱼作为系统的品种补充 将斑剑鱼 金鱼 与罗勒 豆瓣菜 菠菜进行共生培养 试验结果表明斑 剑鱼不适合商业模式的鱼菜共生系统 金鱼与豆瓣菜 的组合经济效益更为明显 可见 鱼菜共生系统概念 的提出主要是基于养护成本低 而选择什么种类的鱼 类以及植物 不仅关系到此系统能否可持续运行 而且 还牵连鱼 菜共生种养技术的经济效益 目前 鱼 菜共生种养技术中鱼类常选用罗非鱼 鲢鱼 鲈鱼等 蔬菜常选用生菜 菠菜 莴苣等 一定程度上也导致系 统中鱼 菜的品种较为单一 经济效益不显著 也就限 制了该项技术的广泛推广 null 载体 微生物 藻类的利用 鱼 菜共生种养技术的载体通常是指在系统中加 入一些陶粒 砾石等 这类物质由于是多孔结构 在可 以起到一定物理过滤作用的同时 也可以为硝化细菌 等提供好氧环境 以促进氨氮磷等元素的分解 净化水 质 还可以通过代谢产生大量的酶 次生代谢产物等活 性物质 为提高鱼和菜的生长抗性提供有利条件 目 前 国内外对鱼 菜共生种养技术中载体的研究很少 但有部分相关研究表明 在鱼菜共生系统中加入矿物 元素会对蔬菜生长以及品质产生积极影响 nullnull 例如在 系统中投入麦饭石 火山石或者陶粒 可以增加水体中 的矿物质含量 提高蔬菜叶绿素含量 促进系统中蔬菜 的生长 另外 将麦饭石应用于鱼 菜共生种养技术 中 不仅可以通过吸附作用净化水体 而且对于水体的 nullnull 值可以起到双向调节作用 nullnull 同时 麦饭石内溶 出的各种微量元素对鱼类机体的生长发育 抗疲劳 抗 疾病性有显著的提高 但是 具体此类载体在鱼 菜 共生种养技术中的最佳投放比例 还需要今后更深入 细致的进一步研究 另一方面 微生物 藻类也是鱼 菜共生种养技术 中不可或缺的一员 鱼菜共生是基于鱼类 植物和微 生物之间动态平衡的生态系统 更好地理解微生物在 系统中的作用有利于系统的构建 曾 有 研 究 利 用 nullnullnullnullnullnullnull 基因深度测序分析 null 个细菌群落 最终确定在 系统中一些细菌群落