闭环型鱼菜共生系统模式探讨.pdf

13 Vegetables 2019 6 试验研究 闭环型鱼菜共生系统模式探讨 北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司 北京 101100 收稿日期 2019 03 18 摘要 3 1 4 1 8 1 12 1 8 关键词 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年澳大利亚园艺爱好者提出鱼菜共生 理念 1 至今已有近50年 随着国内消费者对农产 品安全 绿色 环保的要求越来越高 闭环型鱼 菜共生系统吸引了大量农户 其作为未来城市中 的生产模式也被众多专业人士看好 具有广阔的 前景 是未来农业发展的 潜力股 目前 我国非自然水体水产养殖业主要采用 土塘养殖和养殖桶养殖方式 随着绿色农业5大 行动的正式实施 传统养殖模式需要向更加节能 环保的方向转型 闭环 的性质决定了系统使 用循环水 2 属于典型的节水生产模式 这与经 常换水的传统渔业有本质上的区别 马子超等 3 为闭环型鱼菜共生系统设计了基于ZigBee的无线 传感系统 为闭环型鱼菜共生系统未来的自动化 开辟了一种可能途径 美国 欧洲大部分水产养 殖研究机构都是采用温室内搭建闭锁环循环系统 来完成水由鱼池到无土栽培槽过滤再返回鱼池中 的一个循环过程 并通过多路循环设计对多种植 物进行灌溉试验 4 Knaus等 5 将尼罗罗非鱼 锦鲤和黄瓜 番茄 莴苣相互组合以筛选出生产 14 Vegetables 2019 6 试验研究 效果最佳的闭环型鱼菜共生组合 研究结果表明 罗非鱼与番茄 锦鲤与黄瓜组合效果最为理想 Fang等 6 在闭环型鱼菜共生系统采用基于藻类的 水培法 AA 以提高植物对氮的利用率 达到更 好的水质净化效果 试验结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 鱼菜共生系统在实践中的效果并不理 想 很多采用闭环型鱼菜共生系统的农场都遭受 了损失 Bosma等 7 研究表明大部分农场亏损的 原因是将水培蔬菜作为主要经济产物 而投入成 本较高的水产养殖却成为了副产品 为此 本试 验通过研究小型闭环型鱼菜共生系统模式实际运 行情况及鱼菜生长情况对该生产模式做出评价 并初步探索了罗非鱼和生菜搭配合适的鱼菜比 例 为未来大型工厂化鱼菜共生生产系统模式提 供参考依据 1 材料和方法 1 1 试验材料 罗非鱼 非洲鲫鱼 选择经过拉网训练 体表完好 体格健壮 整齐均匀的健康苗种 规格在0 5 kg左右 由北京小汤山鱼种场提供鱼 苗 生菜 美国大速生 中农天陆微纳米气泡 水科技有限公司提供 1 2 试验方法 试验于2017年10月在北京国际都市农业科 技园田间超市搭建了落地式闭环型鱼菜共生系 统 图1 系统中有2个容积为2 m 3 的PVC养殖 桶 1个容积为1 5 m 3 的过滤硝化池 1个2 m 3 容积 的集水池 3个面积为3 m 2 的水培蔬菜区 2018年6月25日在1 5 m 3 的过滤硝化池中放 入2袋50 kg的生化浮球 打开充氧气泵 调节落 地式鱼菜共生系统中水流速度平衡 保证系统正 常运行 于2018年7 9月 进行不同鱼菜比例种 养试验 每月1号在2个容积为2 m 3 的PVC养殖桶 中各放入0 5 kg左右罗非鱼30条 每月3日开始喂 料 每月末结束喂料 7月2日在3 m 2 水培蔬菜区种植240棵苗龄20 d 的生菜 鱼 条 菜 棵 比例1 4 8月2日在 6 m 2 水培蔬菜区种植480棵苗龄20 d的生菜 鱼菜 比例1 8 9月2日在9 m 2 水培蔬菜区种植720棵苗 龄20 d的生菜 鱼菜比例1 12 1 3 调查项目及方法 以5 d时间为1个试验周期测试落地鱼菜共生 系统PVC养殖桶中的水温 溶氧 pH值 氨氮 亚硝酸盐的含量和死鱼数量 观察记录落地式鱼 菜共生系统水培蔬菜区中大速生菜的叶色 深 绿 淡绿 淡黄 深黄 并于每月结束时称取 生菜和罗非鱼质量 2 结果与分析 2 1 落地式鱼菜共生系统中鱼菜比例为1 4时的 环境情况 由表1可知 随着时间的增加 养殖桶水温 逐渐降低 溶氧升高 pH值相对稳定 氨氮和亚 硝酸盐含量逐渐升高 死鱼数量较多 生菜叶色 淡绿 说明该系统运转不正常 罗非鱼 条 和 图1 落地式闭环型鱼菜共生系统模式 2 m 3 PVC养殖桶 2 m 3 集水池 1 5 m 3 过滤硝化池 2 m 3 PVC养殖桶 3 m 2 水培蔬菜区 3 m 2 水培蔬菜区 3 m 2 水培蔬菜区 15 Vegetables 2019 6 试验研究 生菜 棵 搭配比例1 4不合适 2 2 落地式鱼菜共生系统中鱼菜比例为1 8时的 环境情况 由表2可知 随着时间的增加 养殖桶水温 逐渐降低 溶氧相对稳定 pH值相对稳定 氨氮 和亚硝酸盐含量逐渐降低 鱼和生菜生长良好 生菜叶色浓绿 死鱼数量少 说明该系统中过滤 硝化池硝化反应逐渐发挥强大作用 该系统运转 正常 说明罗非鱼 条 和生菜 棵 搭配比例 1 8比较合适 2 3 落地式鱼菜共生系统中鱼菜比例为1 12时 的环境情况 由表3可知 虽然养殖桶随着时间的增加 水温逐渐降低 溶氧波动变化 pH值相对稳定 氨氮和亚硝酸盐含量迅速降低 说明该系统中过 滤硝化池硝化反应逐渐发挥作用 但是后期死鱼 数量增多而且生菜逐渐偏黄 推测是因为该系统 中生菜多 鱼少 造成后期生菜所需的营养不能 满足其生长需要 所以该系统后期运转不正常 说明罗非鱼 条 和生菜 棵 搭配比例1 12 不合适 2 4 不同鱼菜比例对生菜和鱼生长的影响 由表4可知 鱼菜比为1 8时 生菜叶色深 绿 总产量最高 鱼的生长速度快 总质量高 较鱼菜比1 4和1 12时总质量分别提高119 70 和42 16 且死鱼率低 是较合适的鱼菜比例 3 结论与讨论 试验表明罗非鱼 条 和生菜 棵 的比例 为1 8比较适合落地式鱼菜共生系统正常运行 能够保证鱼和生菜的互利共生关系 本次试验不 能排除7 8 9这3个月的温 光 热等环境条件 表1 落地式鱼菜共生系统鱼菜比例为1 4时环境情况 日期 水温 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亚硝酸盐 mg L 大速生菜叶色 死鱼数量 07 01 28 6 4 67 7 6 0 8 0 80 深绿 0 07 06 27 6 4 96 7 6 1 1 1 20 淡绿 3 07 11 26 8 5 57 7 6 1 1 1 20 淡绿 2 07 16 26 5 5 63 7 6 1 2 1 40 淡黄 5 07 21 26 1 5 64 7 6 1 4 1 40 淡绿 2 07 26 25 9 5 77 7 6 1 4 1 60 淡绿 2 07 31 25 3 5 89 7 6 1 6 1 80 淡绿 2 表2 落地式鱼菜共生系统鱼菜比例为1 8时环境情况 日期 水温 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亚硝酸盐 mg L 大速生菜叶色 死鱼数量 08 01 25 6 5 54 7 6 1 1 0 80 深绿 0 08 06 25 2 5 45 7 6 1 1 0 40 淡绿 1 08 11 24 7 5 76 7 6 0 8 0 20 深绿 2 08 16 24 5 5 85 7 6 0 5 0 20 深绿 0 08 21 24 1 5 93 7 6 0 2 0 10 深绿 0 08 26 23 8 5 68 7 6 0 2 0 07 深绿 0 08 31 23 6 5 54 7 6 0 1 0 05 深绿 0 16 Vegetables 2019 6 试验研究 的影响 因为养殖条件所限 所以这一结论还需 进一步验证 试验通过在养殖桶中投喂鱼饲料 鱼类产生 鱼粪及有机氮经过氨化作用生成氨氮 然后在过 滤硝化池中经过亚硝化作用生成亚硝酸盐 亚硝 酸盐经过硝化作用生成可被植物吸收的硝酸盐 最后硝酸盐流入水培蔬菜区经过蔬菜根系的吸收 后变为净水回流到养殖桶 从而实现养鱼不换水 而无水质忧患 种菜不施肥而正常成长的共生效 应 让动物 植物 微生物三者之间达到一种和 谐的生态平衡关系 罗非鱼和生菜结合成闭环型鱼菜共生生产系统 模式运行非常成功 该研究在小型鱼菜共生系统模 式中收集的各项参数 鱼池水质 水培区水质 鱼 菜增重 种养比例 将作为经验参数供未来大型鱼 菜共生高密度养殖参考 闭环型鱼菜共生系统是极 有研究和推广价值的绿色高密度水产养殖模式 其作为新兴的生产模式具有广阔的发展前景 参考文献 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 饶伟 李道亮 位耀光 等 循环水养殖新模式 鱼菜共生 系统 J 中国水产 2017 5 76 79 3 马子超 阮卫强 李小娟 等 基于ZigBee的鱼菜共生系 统设计研究 J 农业网络信息 2017 8 18 20 25 4 崔禾 国外养鱼与蔬菜无土栽培的一体化 J 中国水 产 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 落地式鱼菜共生系统鱼菜比例为1 12时环境情况 日期 水温 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亚硝酸盐 mg L 大速生菜叶色 死鱼数量 09 01 23 4 6 54 7 6 1 1 0 80 深绿 0 09 06 23 2 5 93 7 6 1 1 0 20 淡绿 3 09 11 22 9 5 01 7 6 0 2 0 20 淡绿 1 09 16 22 7 5 86 7 6 0 2 0 10 淡黄 1 09 21 22 6 5 96 7 6 0 2 0 10 淡黄 2 09 26 22 4 5 89 7 6 0 2 0 06 淡黄 1 09 30 21 5 5 43 7 6 0 2 0 08 淡黄 1 表4 不同鱼菜比例对生菜和鱼生长的影响 鱼菜比 生菜叶色 单位面积生菜产量 kg m 2 鱼生长速度 鱼总质量 kg 死鱼率 1 4 淡绿 28 3 慢 26 4 26 1 8 深绿 28 0 快 58 0 5 1 12 淡黄 10 9 慢 40 8 15