閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)模式探討.pdf

13 Vegetables 2019 6 試驗研究 閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)模式探討 北京中農天陸微納米氣泡水科技有限公司 北京 101100 收稿日期 2019 03 18 摘要 3 1 4 1 8 1 12 1 8 關鍵詞 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年澳大利亞園藝愛好者提出魚菜共生 理念 1 至今已有近50年 隨著國內消費者對農產 品安全 綠色 環(huán)保的要求越來越高 閉環(huán)型魚 菜共生系統(tǒng)吸引了大量農戶 其作為未來城市中 的生產模式也被眾多專業(yè)人士看好 具有廣闊的 前景 是未來農業(yè)發(fā)展的 潛力股 目前 我國非自然水體水產養(yǎng)殖業(yè)主要采用 土塘養(yǎng)殖和養(yǎng)殖桶養(yǎng)殖方式 隨著綠色農業(yè)5大 行動的正式實施 傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式需要向更加節(jié)能 環(huán)保的方向轉型 閉環(huán) 的性質決定了系統(tǒng)使 用循環(huán)水 2 屬于典型的節(jié)水生產模式 這與經 常換水的傳統(tǒng)漁業(yè)有本質上的區(qū)別 馬子超等 3 為閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)設計了基于ZigBee的無線 傳感系統(tǒng) 為閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)未來的自動化 開辟了一種可能途徑 美國 歐洲大部分水產養(yǎng) 殖研究機構都是采用溫室內搭建閉鎖環(huán)循環(huán)系統(tǒng) 來完成水由魚池到無土栽培槽過濾再返回魚池中 的一個循環(huán)過程 并通過多路循環(huán)設計對多種植 物進行灌溉試驗 4 Knaus等 5 將尼羅羅非魚 錦鯉和黃瓜 番茄 萵苣相互組合以篩選出生產 14 Vegetables 2019 6 試驗研究 效果最佳的閉環(huán)型魚菜共生組合 研究結果表明 羅非魚與番茄 錦鯉與黃瓜組合效果最為理想 Fang等 6 在閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)采用基于藻類的 水培法 AA 以提高植物對氮的利用率 達到更 好的水質凈化效果 試驗結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 魚菜共生系統(tǒng)在實踐中的效果并不理 想 很多采用閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)的農場都遭受 了損失 Bosma等 7 研究表明大部分農場虧損的 原因是將水培蔬菜作為主要經濟產物 而投入成 本較高的水產養(yǎng)殖卻成為了副產品 為此 本試 驗通過研究小型閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)模式實際運 行情況及魚菜生長情況對該生產模式做出評價 并初步探索了羅非魚和生菜搭配合適的魚菜比 例 為未來大型工廠化魚菜共生生產系統(tǒng)模式提 供參考依據(jù) 1 材料和方法 1 1 試驗材料 羅非魚 非洲鯽魚 選擇經過拉網訓練 體表完好 體格健壯 整齊均勻的健康苗種 規(guī)格在0 5 kg左右 由北京小湯山魚種場提供魚 苗 生菜 美國大速生 中農天陸微納米氣泡 水科技有限公司提供 1 2 試驗方法 試驗于2017年10月在北京國際都市農業(yè)科 技園田間超市搭建了落地式閉環(huán)型魚菜共生系 統(tǒng) 圖1 系統(tǒng)中有2個容積為2 m 3 的PVC養(yǎng)殖 桶 1個容積為1 5 m 3 的過濾硝化池 1個2 m 3 容積 的集水池 3個面積為3 m 2 的水培蔬菜區(qū) 2018年6月25日在1 5 m 3 的過濾硝化池中放 入2袋50 kg的生化浮球 打開充氧氣泵 調節(jié)落 地式魚菜共生系統(tǒng)中水流速度平衡 保證系統(tǒng)正 常運行 于2018年7 9月 進行不同魚菜比例種 養(yǎng)試驗 每月1號在2個容積為2 m 3 的PVC養(yǎng)殖桶 中各放入0 5 kg左右羅非魚30條 每月3日開始喂 料 每月末結束喂料 7月2日在3 m 2 水培蔬菜區(qū)種植240棵苗齡20 d 的生菜 魚 條 菜 棵 比例1 4 8月2日在 6 m 2 水培蔬菜區(qū)種植480棵苗齡20 d的生菜 魚菜 比例1 8 9月2日在9 m 2 水培蔬菜區(qū)種植720棵苗 齡20 d的生菜 魚菜比例1 12 1 3 調查項目及方法 以5 d時間為1個試驗周期測試落地魚菜共生 系統(tǒng)PVC養(yǎng)殖桶中的水溫 溶氧 pH值 氨氮 亞硝酸鹽的含量和死魚數(shù)量 觀察記錄落地式魚 菜共生系統(tǒng)水培蔬菜區(qū)中大速生菜的葉色 深 綠 淡綠 淡黃 深黃 并于每月結束時稱取 生菜和羅非魚質量 2 結果與分析 2 1 落地式魚菜共生系統(tǒng)中魚菜比例為1 4時的 環(huán)境情況 由表1可知 隨著時間的增加 養(yǎng)殖桶水溫 逐漸降低 溶氧升高 pH值相對穩(wěn)定 氨氮和亞 硝酸鹽含量逐漸升高 死魚數(shù)量較多 生菜葉色 淡綠 說明該系統(tǒng)運轉不正常 羅非魚 條 和 圖1 落地式閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)模式 2 m 3 PVC養(yǎng)殖桶 2 m 3 集水池 1 5 m 3 過濾硝化池 2 m 3 PVC養(yǎng)殖桶 3 m 2 水培蔬菜區(qū) 3 m 2 水培蔬菜區(qū) 3 m 2 水培蔬菜區(qū) 15 Vegetables 2019 6 試驗研究 生菜 棵 搭配比例1 4不合適 2 2 落地式魚菜共生系統(tǒng)中魚菜比例為1 8時的 環(huán)境情況 由表2可知 隨著時間的增加 養(yǎng)殖桶水溫 逐漸降低 溶氧相對穩(wěn)定 pH值相對穩(wěn)定 氨氮 和亞硝酸鹽含量逐漸降低 魚和生菜生長良好 生菜葉色濃綠 死魚數(shù)量少 說明該系統(tǒng)中過濾 硝化池硝化反應逐漸發(fā)揮強大作用 該系統(tǒng)運轉 正常 說明羅非魚 條 和生菜 棵 搭配比例 1 8比較合適 2 3 落地式魚菜共生系統(tǒng)中魚菜比例為1 12時 的環(huán)境情況 由表3可知 雖然養(yǎng)殖桶隨著時間的增加 水溫逐漸降低 溶氧波動變化 pH值相對穩(wěn)定 氨氮和亞硝酸鹽含量迅速降低 說明該系統(tǒng)中過 濾硝化池硝化反應逐漸發(fā)揮作用 但是后期死魚 數(shù)量增多而且生菜逐漸偏黃 推測是因為該系統(tǒng) 中生菜多 魚少 造成后期生菜所需的營養(yǎng)不能 滿足其生長需要 所以該系統(tǒng)后期運轉不正常 說明羅非魚 條 和生菜 棵 搭配比例1 12 不合適 2 4 不同魚菜比例對生菜和魚生長的影響 由表4可知 魚菜比為1 8時 生菜葉色深 綠 總產量最高 魚的生長速度快 總質量高 較魚菜比1 4和1 12時總質量分別提高119 70 和42 16 且死魚率低 是較合適的魚菜比例 3 結論與討論 試驗表明羅非魚 條 和生菜 棵 的比例 為1 8比較適合落地式魚菜共生系統(tǒng)正常運行 能夠保證魚和生菜的互利共生關系 本次試驗不 能排除7 8 9這3個月的溫 光 熱等環(huán)境條件 表1 落地式魚菜共生系統(tǒng)魚菜比例為1 4時環(huán)境情況 日期 水溫 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亞硝酸鹽 mg L 大速生菜葉色 死魚數(shù)量 07 01 28 6 4 67 7 6 0 8 0 80 深綠 0 07 06 27 6 4 96 7 6 1 1 1 20 淡綠 3 07 11 26 8 5 57 7 6 1 1 1 20 淡綠 2 07 16 26 5 5 63 7 6 1 2 1 40 淡黃 5 07 21 26 1 5 64 7 6 1 4 1 40 淡綠 2 07 26 25 9 5 77 7 6 1 4 1 60 淡綠 2 07 31 25 3 5 89 7 6 1 6 1 80 淡綠 2 表2 落地式魚菜共生系統(tǒng)魚菜比例為1 8時環(huán)境情況 日期 水溫 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亞硝酸鹽 mg L 大速生菜葉色 死魚數(shù)量 08 01 25 6 5 54 7 6 1 1 0 80 深綠 0 08 06 25 2 5 45 7 6 1 1 0 40 淡綠 1 08 11 24 7 5 76 7 6 0 8 0 20 深綠 2 08 16 24 5 5 85 7 6 0 5 0 20 深綠 0 08 21 24 1 5 93 7 6 0 2 0 10 深綠 0 08 26 23 8 5 68 7 6 0 2 0 07 深綠 0 08 31 23 6 5 54 7 6 0 1 0 05 深綠 0 16 Vegetables 2019 6 試驗研究 的影響 因為養(yǎng)殖條件所限 所以這一結論還需 進一步驗證 試驗通過在養(yǎng)殖桶中投喂魚飼料 魚類產生 魚糞及有機氮經過氨化作用生成氨氮 然后在過 濾硝化池中經過亞硝化作用生成亞硝酸鹽 亞硝 酸鹽經過硝化作用生成可被植物吸收的硝酸鹽 最后硝酸鹽流入水培蔬菜區(qū)經過蔬菜根系的吸收 后變?yōu)閮羲亓鞯金B(yǎng)殖桶 從而實現(xiàn)養(yǎng)魚不換水 而無水質憂患 種菜不施肥而正常成長的共生效 應 讓動物 植物 微生物三者之間達到一種和 諧的生態(tài)平衡關系 羅非魚和生菜結合成閉環(huán)型魚菜共生生產系統(tǒng) 模式運行非常成功 該研究在小型魚菜共生系統(tǒng)模 式中收集的各項參數(shù) 魚池水質 水培區(qū)水質 魚 菜增重 種養(yǎng)比例 將作為經驗參數(shù)供未來大型魚 菜共生高密度養(yǎng)殖參考 閉環(huán)型魚菜共生系統(tǒng)是極 有研究和推廣價值的綠色高密度水產養(yǎng)殖模式 其作為新興的生產模式具有廣闊的發(fā)展前景 參考文獻 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 饒偉 李道亮 位耀光 等 循環(huán)水養(yǎng)殖新模式 魚菜共生 系統(tǒng) J 中國水產 2017 5 76 79 3 馬子超 阮衛(wèi)強 李小娟 等 基于ZigBee的魚菜共生系 統(tǒng)設計研究 J 農業(yè)網絡信息 2017 8 18 20 25 4 崔禾 國外養(yǎng)魚與蔬菜無土栽培的一體化 J 中國水 產 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 落地式魚菜共生系統(tǒng)魚菜比例為1 12時環(huán)境情況 日期 水溫 溶氧 mg L pH值 氨氮 mg L 亞硝酸鹽 mg L 大速生菜葉色 死魚數(shù)量 09 01 23 4 6 54 7 6 1 1 0 80 深綠 0 09 06 23 2 5 93 7 6 1 1 0 20 淡綠 3 09 11 22 9 5 01 7 6 0 2 0 20 淡綠 1 09 16 22 7 5 86 7 6 0 2 0 10 淡黃 1 09 21 22 6 5 96 7 6 0 2 0 10 淡黃 2 09 26 22 4 5 89 7 6 0 2 0 06 淡黃 1 09 30 21 5 5 43 7 6 0 2 0 08 淡黃 1 表4 不同魚菜比例對生菜和魚生長的影響 魚菜比 生菜葉色 單位面積生菜產量 kg m 2 魚生長速度 魚總質量 kg 死魚率 1 4 淡綠 28 3 慢 26 4 26 1 8 深綠 28 0 快 58 0 5 1 12 淡黃 10 9 慢 40 8 15