养耕共生系统技术简析与探索

王 莹

(辽宁农业职业技术学院，辽宁 营口 115009)

0 引言

都市农业依托于城市、服务于城市、适应于城市发展的要求，是一种被规划到城市建设发展战略的农业。发展都市农业，不但可以为都市人群供应新鲜、安全、卫生的农产品，满足城市人群对食品消费的需求，还对保护生态系统，涵养水源，调节温度、湿度，改善生态环境起到重要作用。另外，都市中的农业可以作为城市文化和社会生活的一部分，通过农业活动，城市居民与农民之间增加了社会交往，满足了精神文化生活的需要，像休闲观光农业、农耕与民俗文化旅游业也随之兴起。现代化高科技对农业的运用，对各个地方起到示范和带头的作用。高科技农业园区为大众居民起到了农业科技知识教育的作用。

1 养耕共生系统介绍

1.1 养耕共生系统的定义

养耕共生系统是一种结合水产养殖、水耕栽培植物和微生物3种元素共营共生的复合系统，利用这3种元素之间的生态关系，实现能量和物质间的转移与平衡，形成动态的、可持续发展的生态系统[1]。这种共生系统必须安排好三者之间共同存在于一个健康、良好的互生环境，要搭建一个成功的共生系统，选择合适的物种是极其重要的一个环节，另外环境的调控也成为关键。这种水产养殖与水耕栽培相结合，同生同存，持续有机的生产机制，能够实现循环用水的自动净化和农作物的自动施肥，从而达到了资源再利用、节省成本、减少污染的效果。

1.2 系统的组成及原理

养耕共生系统可以看成是水产养殖系统和水耕栽培系统在微生物的作用下，在一些辅助设备的监测和控制中，由鱼类的排泄废物和食物残渣作为农作物肥料，由农作物根系净化和改善水质，亦或是利用系统中的水培植物作为鱼类的饲料。两个系统相辅相成，达到废物再利用、水资源循环使用的生态平衡。

1.3 系统的起源与现状

养耕共生系统起源于古老的农业智慧，早在中国的明末清初珠江三角洲地区就兴起过桑基鱼塘，塘内养鱼，桑叶养蚕，蚕沙喂鱼，鱼粪肥基的物质循环利用模式的生产方式。在东南亚地区，也曾有过在水稻田中养殖黄鳝、泥鳅、田螺等水产养殖与水耕栽培相结合的生产先例。

2 系统搭建成功的要素

在生产中，场地的搭建、相关设备的构建、养殖鱼种的选择、微生物的培养都要依据以上原理，要建立一个成功的系统，主要需要考虑以下3个方面。

2.1 基地选择

生产基地最好选择在光照充足、水源丰富、电力交通都便利的地点，可以在城市比较空旷的区域或者是在城郊距离市场比较近，便于运输和上市销售的地点，这样，既可以降低运输成本，又能在短时间内，让消费者直接购买到新鲜产品，保证质量，从而发挥地域优势和市场优势。事实上，养耕共生系统中，水的消耗主要由自然蒸发和植物蒸腾，系统的运行当中并没有太多的浪费，是一种节水集约型农业生产模式，是一种非常适合城市发展的农业项目。

2.2 要素之间的比例

养耕共生系统是一个能量循环系统，日换水量很小，检测与维护不当会使系统中的氮、磷等营养盐物质积累过多或严重缺乏，影响系统的生产和运行。养耕共生系统中，农作物与养殖物种之间要依据物质能量循环规律，确定最佳的比例关系以确保生态平衡，这是系统成功的关键所在。比如农作物需要多少比例的鱼类粪肥作为肥料，鱼产生的废物需要多少微生物来作用分解等。

农作物强大的根系能够吸收水中的有机物或矿物质，吸附水中残留物及对鱼有害的物质，在植物与微生物的共同作用下，水中的有机物和对鱼类生存不利的物质得到了分解与转化[3]。相较于传统的依靠人工与化学反应净化水质的方法，养耕共生系统节省了劳动力与设备等资源的成本，使其具备更强的市场竞争力。

2.3 物联网传感器与智能APP的应用

养耕共生系统中采用智能监控设计，设计研发采用了先进的物联网技术、传感器技术、自动控制技术[4]。利用4G网络实现数据传输，利用手机APP软件或搭配电脑实现控制功能，从而实现实时远程无线自动控制。该系统能够自动监测并控制光照强度，空气温度、湿度，检测酸碱平衡等，养耕共生自动控制解决方案可广泛应用于现代农业园区、农业温室大棚、智能食用菌房、食品蔬菜保鲜库等场所。

3 实践应用中的优势与不足

目前，我国一直不断推进农业转型升级并积极支持物联网技术研究，已经研发了很多具有知识产权的计算机软件、硬件技术。在已有的技术基础之上，可以实现养耕共生系统的智能监测与管控、数据的收集和查询、种养殖分析等功能。这些都为我国打破传统的农业生产模式奠定了一定的基础，但是我国物联网技术在农业中的应用开发仍处于较低水平，物联网应用于养耕共生系统上还存在着一定的问题。由于我国还没有对养耕共生系统物联网技术的应用和设备进行标准化的管理与精确的要求，以致于造成技术厂家众多，但是真正有技术含量的传感器类型少，质量参差不齐，标准化程度不够，加大了保证系统正常运行的难度。另外，传感器等设备的成本、维护成本、技术成本相对较高，也让大部分企业望而却步。再者，农业物联网技术是一种新兴的综合的网络技术，普通农民对此专业并不了解，学习难度大，不懂管理，农民技术人员的缺乏也阻碍了养耕共生系统的发展[5]。

4 总结与展望

粮食是维持生命所必需的，农业要养活不断增长人口的压力越来越大，我们期待看到农民和其他农业机构求助于最新的技术。随着养耕共生技术的发展，毫无疑问物联网在水产养殖领域的应用将得到重视。依据建筑功能的不同可有多种经营模式，经济效益广而高。智能APP的监测与控制能够节省人力、物力，提高生产效率与产品质量，物联网养耕共生系统的开发与完善对促进我国“智慧农业”的建设影响重大，意义深远。对于以后的发展提出3点建议。

1)继续加强人工智能技术与传感器技术的应用。养耕共生技术涉及所养殖的动物、种植的农作物、微生物多个元素，系统的运行和维护涉及到众多的技术和设备，需要较高的管理水平和技术成本，加强人工智能技术的应用能够降低维护成本和人力消耗，进而提高生产效率和经济效益。利用计算机大数据分析技术，科学配置动植物营养需求、控制好能量转化比例，利用传感器技术自动调控水质、自动控制温湿度、光照等，进而打造出成功的生态系统生长模型，最终力求达到无人生产。

2)加强商业规模系统研究。赢得经济效益，服务于人民，是一个生产系统的最终目的，现有的一些小规模的养耕共生系统还处于研究与起步阶段，还不能产生较大的经济效益，缺少商业运作研究，应该根据不同区域、不同人群、不同气候条件以及不同的产品类型，制定商业规划，加强生产与经营的结合，二者共同研究与发展。

3)加大政府的支持力度、提高职业农民人才的职业素质。项目的研究与运行离不开政府对农业物联网基础建设的投入和引导，政府的宣传与帮助同时也能够增强企业与经营者学习、研究和发展的积极性，为职业农民提供更多的学习机会，提高农民的素质也是发展中必须关心的问题。