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魚菜共生是個(gè)什么鬼？魚菜共生技術(shù)

魚菜共生的概念

魚菜共生，顧名思義，就是魚和菜在同一個(gè)環(huán)境內(nèi)互惠互利，共同生長(zhǎng)。在英語中，魚菜共生被稱為aquaponic，是由aquaculture（水產(chǎn)養(yǎng)殖）和hydroponic（水培種植）兩詞合成而來，可見魚菜共生就是將水產(chǎn)養(yǎng)殖和水培種植（或者說無土栽培）結(jié)合起來的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

很早的魚菜共生距今已有上千年的歷史，比如中國(guó)的魚稻混養(yǎng)和桑基魚塘。現(xiàn)代的魚菜共生則更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的封閉性和高密度養(yǎng)殖種植，其研究始于上世紀(jì)70年代的美國(guó)。

那么養(yǎng)魚和種菜是如何被聯(lián)系在一起的呢？原來魚有兩種排泄物，一種是看不見的氨水（我們常說的阿摩尼亞是氨的英語ammonia的音譯），通過魚的鰓排出，另一種是固體，也就是我們能看見的魚便。兩者都不能直接被植物吸收利用。而魚菜共生則利用了硝化細(xì)菌能將魚排出的氨轉(zhuǎn)換成HNO3的原理，把魚的排泄物變成菜的肥料（對(duì)于固體魚便，則需要較長(zhǎng)的時(shí)間分解礦化之后才能被植物利用），從而將養(yǎng)魚和種菜有機(jī)的結(jié)合起來，形成一個(gè)可持續(xù)的閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。

魚菜共生系統(tǒng)其實(shí)就是個(gè)力求模擬自然生態(tài)的一個(gè)人工的完整的自然循環(huán)水系統(tǒng),比起很多時(shí)興的生態(tài)魚缸,傳統(tǒng)養(yǎng)殖,傳統(tǒng)種植都更加接近自然,過濾效果更加強(qiáng)大,而且更加節(jié)約制作成本,也少掉了很多日常維護(hù)以及可以屏棄所有的添加魚藥和化肥,使得魚更加健康,菜也更加安全。

魚與植物間形成良好的共生關(guān)系達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,魚產(chǎn)生的排泄廢棄物為植物生長(zhǎng)提供富足的養(yǎng)分，植物凈化吸收的水又可作為養(yǎng)殖水返回魚缸，無任何環(huán)境污染與排放負(fù)擔(dān)。

武漢智慧農(nóng)研-魚菜共生UVI模式

UVI模式是很早的魚菜共生商業(yè)化生產(chǎn)型系統(tǒng)[6]，由養(yǎng)殖區(qū)、礦化區(qū)（沉淀、過濾和硝化池）、種植床三個(gè)板塊組成（圖2），種植床采用深液流栽培方式（DFT）。養(yǎng)殖產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物質(zhì)在沉淀、過濾、硝化的環(huán)節(jié)中逐步礦化后，被輸送到種植區(qū)，為植物的生長(zhǎng)提供了大部分的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，植物吸收凈化后的水體再回到養(yǎng)殖區(qū)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖水體的循環(huán)利用。

但生產(chǎn)型UVI系統(tǒng)的后期維護(hù)，對(duì)技術(shù)的要求較高。UVI模式系統(tǒng)中，微生物多樣性受人為控制因素（PH、T 、DO）的影響而受到破壞，因而，UVI系統(tǒng)需要根據(jù)水質(zhì)理化指標(biāo)向系統(tǒng)中加入微生物制劑，以維持微生物的多樣性來確保營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效礦化。此外，部分有機(jī)物質(zhì)在沉淀之后被排放到了系統(tǒng)之外，而溶解于水體當(dāng)中的有機(jī)物質(zhì)滿足不了植物生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求，這導(dǎo)致了UVI系統(tǒng)早期植物缺素的生理異常，同時(shí)養(yǎng)殖水體酸等一系列問題都需要技術(shù)維護(hù)來保持系統(tǒng)的生態(tài)平衡。

武漢智慧農(nóng)研-魚菜共生IAVS模式及虹吸粒培系統(tǒng)

IAVS系統(tǒng)即潮汐砂培（粒培）系統(tǒng)，養(yǎng)殖水體被抽吸到砂培種植床并通過水泵的定時(shí)開閉來實(shí)現(xiàn)種植床的潮汐，水體中的有機(jī)物質(zhì)被過濾并沉積在砂床的表面，微生物對(duì)不斷積累的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解礦化，給植物提供養(yǎng)分，植物吸收凈化后的水體再回到養(yǎng)殖區(qū)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖水體的循環(huán)利用。

虹吸粒培系統(tǒng)是在IAVS系統(tǒng)基礎(chǔ)之上演變而來，砂培種植床被分隔為單個(gè)介質(zhì)（陶粒、鵝卵石、礫石、火山巖等）種植箱，箱內(nèi)部設(shè)置虹吸裝置，夏體式魚池搭配種植箱。養(yǎng)殖水體被抽吸到種植箱，水位達(dá)到一定高度后虹吸自啟動(dòng)，將種植箱內(nèi)的水排掉，殘餌和糞便被介質(zhì)過濾，并在箱內(nèi)被微生物逐步分解礦化，給植物提供營(yíng)養(yǎng)，被介質(zhì)過濾以及植物吸收凈化后的水體再回到魚池，從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖水體的循環(huán)利用。

武漢智慧農(nóng)研-魚菜共生種養(yǎng)分離（松耦合）模式及智能化魚菜系統(tǒng)

種養(yǎng)分離（松耦合）系統(tǒng)，通過將系統(tǒng)分隔為三個(gè)獨(dú)立的板塊進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，即養(yǎng)殖區(qū)，微生物處理區(qū)（礦化處理區(qū)），種植區(qū)。養(yǎng)殖產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物被單獨(dú)分離，不參與系統(tǒng)循環(huán)，經(jīng)發(fā)酵系統(tǒng)制成液態(tài)有機(jī)肥，再輸入到栽培區(qū)，同時(shí)將外源基質(zhì)肥作為二培基質(zhì)，共同為蔬菜提供養(yǎng)料。而被過濾后的水體被生物濾池處理后再回到養(yǎng)殖區(qū)。系統(tǒng)運(yùn)行中，以youzhi的條件來對(duì)三個(gè)板塊進(jìn)行獨(dú)立操控，因此，對(duì)于系統(tǒng)水體理化指標(biāo)，生物質(zhì)因素的改變，則是采取分隔處理的原則，同時(shí)滿足養(yǎng)殖魚類，微生物以及植物對(duì)不同環(huán)境條件的需求。

而智能化魚菜系統(tǒng)則是基于UVI模式系統(tǒng)或/和種養(yǎng)分離（松耦合）系統(tǒng)的基礎(chǔ)再融入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，通過增加設(shè)施設(shè)備投入來優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境、精準(zhǔn)控制系統(tǒng)各個(gè)板塊的反應(yīng)進(jìn)程來建設(shè)系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理。