魚菜共生系統(tǒng)綜述

1、C>Mt 4GWWUVUL（煙臺(tái)）中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文（2012-2013學(xué)年春季學(xué)期）論文題目國(guó)外魚菜共生系統(tǒng)的硏究現(xiàn)狀與進(jìn)展課程名稱水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)任課教師汝江、克衛(wèi)、紀(jì)元班級(jí)學(xué)號(hào)姓 名峰外魚菜共生系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展摘要我國(guó)是世界第一漁業(yè)大國(guó)，年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的68%。但傳統(tǒng)投飼式養(yǎng)魚模 式，是以犧牲環(huán)境為代價(jià)換來的。為了降低傳統(tǒng)養(yǎng)魚模式對(duì)環(huán)境造成的影響，世 界各國(guó)開始進(jìn)行工業(yè)化養(yǎng)魚的探索。經(jīng)過數(shù)十年的探索和研究，工業(yè)化養(yǎng)魚經(jīng)歷 了三個(gè)發(fā)展階段，即“組裝式”“一元化”和“魚菜共生”。但前兩項(xiàng)工業(yè)化養(yǎng)殖 模式僅能做到養(yǎng)魚污水無害化，而且投資高，工業(yè)流程長(zhǎng)，效益不高，不能做到 循

2、環(huán)養(yǎng)殖。而魚菜共生系統(tǒng)將水產(chǎn)養(yǎng)殖和蔬菜生產(chǎn)通過生態(tài)設(shè)訃有機(jī)結(jié)合在一 起，通過微生物降解養(yǎng)魚廢水中的有機(jī)物為蔬菜提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，蔬菜乂對(duì)養(yǎng)殖用 水起到凈化作用。從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)循環(huán)型零排放的低碳生產(chǎn)模式，同時(shí)乂增加了 產(chǎn)業(yè)效益。關(guān)鍵詞:工業(yè)化養(yǎng)魚：魚菜共生：循環(huán)養(yǎng)殖；凈化傳統(tǒng)投飼式養(yǎng)魚模式的發(fā)展是以消耗自然資源、污染環(huán)境為代價(jià)換來的。每 天每公斤魚向水體排放氨氮l2g、BOD35g、耗去水中溶解氧56g （相當(dāng)于1 耐水面2天的自然復(fù)氧量）污染1.5M水體。歐洲的一些國(guó)家如法國(guó)、荷蘭、丹 麥體長(zhǎng)“零排放”工業(yè)化養(yǎng)魚，有的還進(jìn)行“立法”，成為國(guó)策，日本2006年也 實(shí)施了類似的禁令，澳大利亞還規(guī)定50

3、km半徑圍只準(zhǔn)辦一個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖廠【嘰 魚 菜共生工業(yè)化養(yǎng)魚不受環(huán)境污染的影響，也可以不污染環(huán)境，是一種循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā) 展模式。本文敘述了魚菜共生系統(tǒng)在世界圉的研究現(xiàn)狀及現(xiàn)有的主要類型，重點(diǎn) 介紹了系統(tǒng)丄作原理、培育期間系統(tǒng)水質(zhì)變化及產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)效益分析。為國(guó)在零污 染、循環(huán)養(yǎng)殖方面及魚菜共生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種淡水魚與各類蔬菜及其不同生長(zhǎng)階段 的優(yōu)化配置提供理論依據(jù)。一、國(guó)外魚菜共生系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代以來，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已成為世界潮流，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是可持續(xù) 發(fā)展的大趨勢(shì)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一種善待地球的最佳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。傳統(tǒng)的養(yǎng)魚模式 不僅消耗大量自然資源，而且污染環(huán)境。20世紀(jì)70年代在基本完成池塘養(yǎng)魚機(jī) 械

4、化后，我國(guó)開始進(jìn)行“組裝式”工業(yè)化養(yǎng)魚的探索，歐洲工業(yè)化養(yǎng)魚也實(shí)現(xiàn)了 “一元化”養(yǎng)魚模式。但它們僅做到“養(yǎng)魚污水無害化”，還不屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的 疇。魚菜共生系統(tǒng)是工業(yè)化養(yǎng)魚和水培植物的組合。魚體分泌的粘液具有抑制蔬 菜蟲害發(fā)生的作用；魚的排泄物提供了植物的營(yíng)養(yǎng)，植物的根系凈化了養(yǎng)魚的水 質(zhì)。系統(tǒng)中的物質(zhì)就地進(jìn)行良性循環(huán)，能量朝著魚菜雙方有利的方向流動(dòng)，是典 型的生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。美國(guó)的典型組合是lhm?溫室魚池，配2曲*溫室菜床，用養(yǎng)羅非魚的污水作 為營(yíng)養(yǎng)液種生菜，經(jīng)降解凈化后的水乂回去養(yǎng)魚，每年產(chǎn)魚lOOkg/n*,生菜一 年收200噸以上。日本的典型組合魚菜比也是1： 2,規(guī)模較大，為“完全養(yǎng)殖

5、” 場(chǎng)，還進(jìn)行海水的魚菜共生。日本東京海洋大學(xué)竹俊朗教授開發(fā)了太空艙工業(yè)化 零排放魚藻共生系統(tǒng)，可改善艙環(huán)境，吸收CO2及其它有害成分【2】。二、系統(tǒng)工作原理及主要類型魚菜共生系統(tǒng)是一個(gè)微型生態(tài)系統(tǒng)，包含了動(dòng)物、植物、微生物。魚的排泄物 經(jīng)微生物分解，轉(zhuǎn)化為無機(jī)物或小分子有機(jī)物，被植物根系吸收，植物得到生長(zhǎng) 的同時(shí)，水質(zhì)也得到了凈化。經(jīng)凈化后的水循環(huán)進(jìn)入養(yǎng)魚池重復(fù)利用。魚池飼料 的投喂保證了后續(xù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源，同時(shí)魚池充氧可以防止植物根系因缺氧而腐 爛。而微生物的分解需要時(shí)間，尤其低溫時(shí)，反應(yīng)較慢。要解決微生物的快速分 解問題，需要有高效的催化劑。高效無毒催化劑是多種長(zhǎng)效特種功能材料，可向 水

6、中釋放高能量及多種微量元素，具有特殊的物理與化學(xué)功能。現(xiàn)在使用的魚菜共生系統(tǒng)主要有以下3種模式。1、直接漂浮法：水產(chǎn)科學(xué)研究 所采用的魚菜共生系統(tǒng)，用泡沫板、竹架等浮體，直接把蔬菜苗固定在漂浮的定 植板上進(jìn)行水培；這種方式雖然簡(jiǎn)單，但利用率不高，而且一些雜食性的魚會(huì)有 吃食根系的問題存在，需對(duì)根系進(jìn)行兩篩網(wǎng)保護(hù)，較為繁瑣，而且可栽培的面積 小，效率不高,魚的密度也不宜過大【可。2、硝化過濾法:在Andreas Graber和 Ranka Junge等人對(duì)共生系統(tǒng)可行性的研究中，采用養(yǎng)殖水體與種植系統(tǒng)之間 通過硝化濾床連接的設(shè)訃。養(yǎng)殖排放的廢水先經(jīng)山硝化濾床的過濾，硝化床上通 常可以栽培一些生物

7、量較大的瓜果植物，以加快有機(jī)濾物的分解硝化。經(jīng)由硝化 床過濾而相對(duì)清潔的水再循環(huán)入水培蔬菜或霧培蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)作為營(yíng)養(yǎng)液，用水 循環(huán)或噴霧的方式供給蔬菜根系吸收，經(jīng)山蔬菜吸收后乂再次返回養(yǎng)殖池，以形 成閉路循環(huán)。這種模式可用于大規(guī)模生產(chǎn)，效率高，系統(tǒng)穩(wěn)定。3、分離滴管法: 養(yǎng)殖水體直接與基質(zhì)培的灌溉系統(tǒng)連接，養(yǎng)殖區(qū)排放的廢液直接以滴灌的方式循 環(huán)至基質(zhì)槽或者栽培容器，經(jīng)山栽培基質(zhì)過濾后，乂把廢水收集返回養(yǎng)殖水體， 這種模式設(shè)訃更為簡(jiǎn)單，用灌溉管直接連接種植槽或容器形成循環(huán)即可。大多用 于瓜果等較為高大植物的基質(zhì)栽培，需注意的地方是，栽培基質(zhì)必須選質(zhì)豌豆?fàn)?大小的石礫或者粒，這些基質(zhì)濾化效果好，不

8、會(huì)出現(xiàn)過濾超載而影響水循環(huán)，不 宜用普通無土栽培的珍珠巖、蛭石或廢菌糠基質(zhì)，這些基質(zhì)因排水不好而容易導(dǎo) 致系統(tǒng)的生態(tài)平衡破壞【5呵。三、培育期間水質(zhì)變化1、氨氮蔬菜苗種期對(duì)氨氮吸收能力差，水體中總氮含量高。隨著營(yíng)養(yǎng)生 長(zhǎng)加快，蔬菜吸收和凈水能力漸增，水中氨氮下降，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期頂峰時(shí)，氨氮 去除能力最強(qiáng)，水中氨氮濃度降至最低點(diǎn)。隨后轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)期，吸收氨氮能力 明顯下降，水中氨氮含量急劇升高（如蕃茄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期對(duì)氮的吸收為400mg/l, 轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)期就降至100mg/l。2、pH氨氮與pH值呈正相關(guān)變化趨勢(shì)。其中蔬菜營(yíng)養(yǎng)期頂峰出現(xiàn)的pH 值區(qū)域，為魚菜共生所需酸堿度的理想圍。蔬菜栽培對(duì)養(yǎng)魚水

9、有凈化作用，且隨循環(huán)次數(shù)的增多和累積，達(dá)到總體凈水 效果。蔬菜所需的營(yíng)養(yǎng)可隨飼料的投入，魚糞、殘飼不斷分解進(jìn)行調(diào)節(jié)。蔬菜旺 盛長(zhǎng)勢(shì)和高產(chǎn)結(jié)果證明了這點(diǎn)同。四、產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)效益分析在丁永良等人的實(shí)驗(yàn)中，放養(yǎng)總水體為16m',三個(gè)月平均產(chǎn)商品魚 21.78kg/nr凈產(chǎn)14.26kg/m'。蔬菜栽培品種為萬苣（生菜）、黃瓜、櫻桃蕃茄和 洋紅蕃茄，其中櫻桃蕃茄和萬苣三個(gè)月產(chǎn)量分別為21kg/6m2. 19kg/6m2,按每 年種植3茬計(jì)，櫻桃蕃茄年產(chǎn)為6 327kg/畝，萬苣年產(chǎn)6 999kg/畝。魚菜產(chǎn)品經(jīng) 衛(wèi)生檢驗(yàn)，達(dá)到無公害要求。在何明云的實(shí)驗(yàn)中，以三個(gè)月為一期統(tǒng)計(jì)，每立方米水體生

10、長(zhǎng)商品魚21.78 公斤，凈產(chǎn)14.26公斤，較之費(fèi)吉島大學(xué)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站所進(jìn)行的羅非魚養(yǎng)殖，該系 統(tǒng)每立方米所產(chǎn)商品魚（鯉鯽魚）要高出6.155公斤。經(jīng)折算每畝可年產(chǎn)商品魚 24216.96公斤，凈產(chǎn)15855.15公斤。蔬菜每期產(chǎn)出:生菜3.5kg/nr,櫻桃番茄 3.17kg/m2,芹菜4.22kg/nr,折合畝產(chǎn)生菜2331kg,櫻桃番茄2111.22kg,芹菜 8431.56kg【9】。五、種養(yǎng)關(guān)系的探討中試結(jié)果表明以1Z水體放養(yǎng)75g/尾規(guī)格的鯉鯽魚種100尾，配合1種栽 萬苣66株或25株蕃茄為較優(yōu)配比。以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期蔬菜凈化養(yǎng)魚水，其 pH值穩(wěn)定接近中性，且吸收氨氮較好【7】。六、總

11、結(jié)魚菜共生系統(tǒng)以飼料為物質(zhì)投入，既系魚類營(yíng)養(yǎng)源，也是蔬菜直接或間接的 營(yíng)養(yǎng)源。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，并均具有無公害品質(zhì)，體現(xiàn)了凈化過程中自身增值的優(yōu)點(diǎn)。魚菜共生系統(tǒng) 作為一種多學(xué)科的高新科技，綜合性工程有可能進(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域，成為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng) 業(yè)的有效途徑之一。參考文獻(xiàn)1 明華等.魚菜共生技術(shù)及系統(tǒng)工程研2 丁永良，蘭澤橋，明華.工業(yè)化封閉式循環(huán)水養(yǎng)魚污水資源化A.魚菜共生系統(tǒng)，2010,01012407.4 Andreas Graber, Ranka Junge Aquaponic Systems: Nutrient recycling from f

12、ish wastewaterby vegetable productionJJ. Science Direct .Desalination 246 (2009) 147 - 1565 賈麗，勇，帥.池塘循環(huán)流水養(yǎng)殖模式卩.中國(guó)水產(chǎn),2011第一期,40-426 Renato Silva Castro,CeIicina M.S Borges Azevedo. Incrcasing cherry tomato yield using fisheffluent as irrigation water in Northeast BrazilfJ. Science Direct 110(2006)44507 丁永良等，魚菜