鱼菜共生模式研究进展及发展趋势

发表时间:2024/01/30 19:15:23  来源:海洋与渔业2022年2期  浏览次数:3306  
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鱼菜共生模式研究进展及发展趋势

广东省农业技术推广中心 罗国武

惠州市惠城区动物疫病防控所 王智勇

中国水产科学研究院珠江水产研究所 贾丽娟

鱼菜共生是水产养殖和水耕栽培的有机结合体,是水产业践行生态养殖理念的杰出代表,以种养和谐为发展理念,优化传统水产养殖业发展模式,利用水产养殖产生的氨氮为植物提供养分,以此减轻水产养殖造成的水污染,同时在养殖水面额外收获蔬菜,实现“一水两用,一地多收”。

鱼菜共生概念及特点

1.鱼菜共生的概念

鱼菜共生是一种新型的复合生态体系,把水产养殖与水耕栽培结合起来形成有机循环的生态系统,结合计算机控制技术实现鱼菜共生自动智能化管理,实现养鱼不换水而无水质忧患,种菜不施肥而正常生长的生态共生效应。

在传统的水产养殖中随着养殖鱼类排泄物的积累,水中的氨氮含量增加,毒性越来越大,需要定期换水,以维持水质干净、延续产能;水耕栽培是一种无土栽培的耕作方式,通过在水面上种植水生蔬菜吸收水体中的营养物质,将水产养殖与蔬菜种植有机结合起来,实现营养物质的循环再利用。

2.鱼菜共生的特点

(1)鱼菜共生系统是高科技农业的最佳结合点。传统数千年以来,农业分工大多是较为明晰而专业的,分为种植业,养殖业及农产品加工业等。鱼菜共生技术巧妙地把水产养殖与果蔬种植业进行有机结合,让种菜与养鱼之间形成一种密不可分的互生共促的生态关系,除了让产业链得以延伸完善外,更重要的是让农业排污实现最小化,这是符合当前所倡导的生态绿色环保理念的生产模式。

(2)鱼菜共生是可持续发展农业模式。鱼菜共生系统是一种继承了传统有机农耕理念的现代农耕模式,它集果菜、粮食、药材等作物的栽培与自循环工业化养鱼为一体的生态系统,并且结合现代计算机控制技术与农业专家系统实现鱼菜共生管理的自动化、智能化,是一种现代农业模式的种植、养殖有机结合的新型农业技术。它的推广将会使农业从业者生产管理理念发生质的飞跃与变化,让人们找到可循环持续发展型农业的新路子。

3.鱼菜共生系统典型模式

(1)耦合型鱼菜共生系统。耦合型鱼菜共生系统是指由水产养殖单元和水培单元组成的一个单向闭路水循环系统,系统中所有水池只有一个水流方向。Rakocy博士建立的UVI模式是典型的耦合型系统,被认为是现代鱼菜共生的原型。该系统由鱼池、沉淀池、过滤池、脱气池、水培槽(浮筏栽培)和蓄水池等组成(图1)。水从鱼池经重力作用通过沉淀池和过滤池,去除大颗粒固体和悬浮颗粒,经脱气池后进入水培槽,微生物将水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮,并进一步转化为硝酸盐氮供植物吸收利用,水中营养物质被植物吸收后,水流至系统最低点的蓄水池,经水泵抽取回到养鱼池,完成整个系统循环过程。

图1 耦合型鱼菜共生系统

(2)解耦型鱼菜共生系统。解耦型鱼菜共生系统是近年在欧洲兴起的一种新模式,是指包含子循环回路的系统,系统中水产养殖和水培单元具有独立循环回路,各单元水质能够得到更精细的调控。Kloas等在温室环境下构建了一种新型多回路鱼菜共生系统(图2),该系统由鱼类循环水养殖和基于营养膜技术(NFT)的水培番茄两个独立的循环单元组成,并通过单向阀连接。鱼池排放水经物理过滤和生物反应器后进入水培调节池。水培调节池可根据植物生长所需的最佳条件,进行营养盐添加、pH调节等水质调控措施后再将水输入水培槽用于植物生长;在水培单元后端设置冷却阱,用于凝结回收植物蒸腾的水分,再与经植物吸收营养盐后的水一同返回鱼池。解耦型系统会额外向水培单元中添加营养液,增加了一定的运行成本。

图2 解耦型鱼菜共生系统

发展鱼菜共生的意义

1.有利于提升蔬菜产量

“鱼菜共生”模式比传统蔬菜种植方式产量更高。有数据表明,鱼菜共生养殖模式下生菜年产量可达3595kg/亩,芹菜产量达3468kg/亩,这比传统蔬菜大棚产量要高得多,有利于提升蔬菜种植产量和经济收益。

2.有利于提升养殖户经济收益

“鱼菜共生”模式可以帮助养殖户降低饲料、肥料采购量,降低养殖成本,还可以使用太阳能代替传统能源,降低资源浪费,提升养殖户收益。鱼菜共生技术可以自行对水进行净化,节省了用水量和净化设备费用。此外,鱼菜共生技术可以改善生态环境,蔬菜可以消耗水中的氨和磷,降低养殖病虫害,提升养殖户综合收益。

3.有利于节省养殖空间

鱼菜共生模式在同一空间内实现了蔬菜种植和水产养殖,不仅可以节省用地面积,降低养殖空间投入,还可以合理调节植物和水产动物需求。养殖户可以在大棚内打造鱼菜共生生态养殖系统,把农业和观光产业结合起来,让蔬菜种植和水产养殖过程清晰可见,做到产品可溯源。

鱼菜共生发展措施

1.人工智能技术实现全面监测

随着人工智能技术发展,养殖户可以利用物联网、传感器和自动化技术来构建新型鱼菜共生生态养殖系统,根据自身栽植植物、养殖鱼类特点来研发集成性计算机控制系统,采购智能化设施,进一步提升鱼菜共生技术智能化水平。例如,养殖户可以采购智能化管理系统,实时监测水质含氧量、氨氮等指标,同时监测微生物和藻类生长情况。此外,养殖户还可以利用计算机智能控制系统进行智能投喂、自动化喷水和水质调控,降低劳动力投入,科学控制鱼类饵料投喂量,通过水质检测及时发现鱼类潜在的病虫害风险,科学控制光照时间,全面促进鱼菜共生技术向智能化转型,提升养殖户收入。

2.优选养殖对象

栽培植物要和养殖动物、市场需求等因素相结合,确保养殖动物和栽培植物可以顺利销售,让农户可以快速回笼资金,这也是优化鱼菜共生技术的重要保证。首先,农户要优先选择根系比较发达的植物,如空心菜、生菜和水芹等叶类蔬菜,在水中可以迅速长出根系,最大程度吸收水中的氮、磷等营养元素,促进植物生长。同时,要慎重选择鱼类,尽量选择抗病能力强、生长周期短和适应性强的鱼类。

3.规范技术标准

鱼菜共生技术在我国属于新兴生态养殖技术,很多农民缺少鱼菜共生养殖经验,养殖技术欠规范,这不仅会影响蔬菜和鱼类产量,还容易导致病虫害发生,因此,技术人员要进一步规范养殖技术,提升农户栽植和养殖水平,稳步提升蔬菜产量、鱼类产量。

4.扶持优化鱼菜共生市场

当前,我国正积极推进种养循环技术,鱼菜共生属于种养循环技术之一。政府要积极推广鱼菜共生模式,立足当地农业、水产养殖业发展基础,积极扶持农民成立种养合作社,协助联系农业、渔业专家提供鱼菜共生养殖技术支持,还可以设立相应专项资金,给予鱼菜共生养殖户一定的资金补助,激励更多农民参与鱼菜共生养殖业。

5.发展农旅新方式

农业观光是一种新型农业发展方式,给鱼菜共生技术提供了新的发展渠道,养殖户可以把鱼菜共生打造为农业观光旅游新卖点,吸引周边消费者前来参观、购物。此外,养殖户可以开设鱼菜共生生态餐厅,游客也可以在农场自行采摘,开辟新的销售渠道,进一步推广鱼菜共生技术,让更多消费者认识鱼菜共生技术种养的鱼类和蔬菜,塑造良好的品牌形象,促进鱼菜共生长远发展。

鱼菜共生的发展趋势

1.向城镇化、立体化发展

据统计,农业用地约占全球可利用土地面积的33%,至2050年,随着人口增长对食物需求的增加,农业用地预计将增加7%~31%。因此,农业生产在减轻环境负担的同时,还需要发展集约化生产方式,提高可利用土地的单位产量,增加农产品供应。此外,鱼菜共生系统可结合城镇化和立体化生产方式,有望替代传统水平生产方式,进一步提高农产品的生产效率和可持续性。

2.向生态型、智能化转型

对鱼菜共生成本结构分析显示,劳动力、饲料和鱼苗、能源约各占成本的1/3,减少劳动力使用和能源消耗将是提升系统整体生产效益的重要方向。目前,自动化技术已经覆盖照明、环境控制、灌溉、监测、分级和包装等方面,一些温室作业生产已经基本实现自动化。新加坡格拉斯哥大学Kyaw等设计并开发了一种小型智能鱼菜共生系统,该系统可以根据收集到的数据和用户预设值不间断监控水质、照明和饲料投喂,传感器检测到异常情况时不需要人工干预便可自动纠正,用户可通过摄像监控系统进行实时观察,并在移动端进行操作,初步实现了无人化生产。

结语

鱼菜共生技术还有很大发展空间,各地政府要积极扶持养殖户发展,为他们提供技术支持,养殖户要积极参与技能讲座,学习鱼菜共生技术,打造智能化养殖监测系统和自动化采摘系统,优选养殖品种,规范养殖技术,严格控制病虫害,积极推广生态观光旅游,大力推广健康、优质的鱼菜共生技术生产的蔬菜和鱼类,开辟多元化销售渠道,提升养殖经济收益。

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