鱼类养殖与水培蔬菜互利共生技术的效用分析

刘 郡

（北京生态创意农业服务联盟，北京 100070）

1.引言

当前，全球的农业危机主要存在两个方面：资源匮乏和环境污染。其中，土地资源和水资源的缺乏与污染是当前农业危机需要解决的重点问题。土地资源与水资源的缺乏会使得农业发展萎靡不振，无法满足国民的物质需求，从而导致社会危机；而污染问题会导致农业生产遭受大面积破坏，使得农产品质量的提升停滞不前，甚至会影响国民的身心健康。因此，合理利用自然资源，必须要开发新的农业发展技术，尽量减小因粗放型农业而导致的对环境的负面影响，才能有望实现可持续发展的绿色农业道路。

现代农业提高了农业的劳动生产率，并产出了丰富多样的农产品，但也在一定程度上造成了土壤侵蚀严重、化肥和农药使用量上升、环境污染等众多生态危机。多个国家开始发展新型农业方式，如“生态农业、生物农业和有机农业”等，用这几种方式生产的食品称为“自然食品、有机食品和生态食品”。因此，常规农业的创新升级必须因地制宜利用现代科学技术与传统农业技术相结合，方能实现生态农业和设施农业的高质量发展。

现代的鱼菜共生技术作为生态农业和设施农业的重要组成部分，是集循环水养殖和水耕栽培于一体的综合养殖生态系统，利用养殖水体中释放的氨氮作为水耕栽培作物的营养物质，达到养殖净水处理和水耕作物生长的双重目的。该项技术已在重庆、天津等地推广多年，主要种植空心菜、水芹菜、丝瓜等蔬菜，有效改良了池塘水质，提高了经济效益，在渔业养殖与农业栽培方面取得了双赢局面，是现代农业技术的创新典范。

2.鱼菜共生技术的概述

现如今，工业化进行水产养殖的过程中会产生大量的污染物，如未被食用的饲料和鱼类排泄物等。研究表明，生产1 kg的鱼需要干重1～3 kg饲料，而其中36%的饲料将被转化为有机废物排泄出去，会有大约 75% 的氮磷饲料遗留在水中造成污染，这些物质浓度达到一定程度就会影响生态平衡、破坏生态环境。因此，更加环保的农业生产方式亟待人们发掘。鱼菜共生相比传统生产方式具有更高的可持续性，既能实现工业大规模生产，又利用了自然消化工艺，合理循环利用资源。

因此，鱼菜共生系统的生产模式是生态可持续的，其所生产的产品是绿色有机的。鱼类养殖与水培蔬菜共生技术，是一种科学的复合型农作种养循环体系。它基于生态共生的原理，将鱼类养殖与蔬菜栽培这两种完全不同的培养技术，通过巧妙合理的生态设计，达到科学生长、协同共生的有机效应，是水产养殖与无土栽培的互利结合，近年来在全球的农业领域得到迅速发展。

鱼菜共生是利用水产养殖排放水为植物提供营养,由一种氮源(鱼饲料)生产两种农产品(鱼和蔬菜),具有水和氮源利用效率高、不使用化肥和抗生素、对环境友好等特点，是一种可持续的农业发展方式。传统的水产养殖模式中，随着鱼类排泄物的积累，水体中的氨氮含量逐渐增加，导致水质毒性逐步提高，不利于鱼类生长，形成水质污染、环境恶化。利用药剂或其他方法降低氨氮含量，不仅导致水资源浪费，还会使得周边养殖水域富营养化，从而限制了水产养殖业的健康可持续发展。

对于鱼菜共生系统而言，水产养殖中的富营养水通过管道输送至栽培系统，在表面附着的微生物细菌的作用下，将水里的氨氮氧化成为亚硝酸盐，进一步转化为可以被植物直接吸收利用的硝酸盐，促进植物生长。这个循环不断反复，鱼群为细菌提供营养，细菌分解鱼类的排泄物并喂养植物，植物则净化水质返回给鱼群。在这个生态循环系统中，动物、植物、微生物协同作用、互利共生，处于稳定的生态平衡状态，既实现了节水减排效应，又可以使得资源再生利用，形成生态循环系统，被认为是极具创新性和可持续发展潜力的现代农业生产模式。

3.鱼菜共生技术体系的原理及特点

鱼菜共生技术包含植物种植和水产养殖两个主要系统组件。无土栽培是鱼菜共生系统的核心技术，该技术将植物移栽到水面，或移植到生态浮床等人工载体上，通过植物深入水中的强大根系吸收、截留水体中的氨氮磷等物质，从而达到净化水质的目的。实践证明，生态浮床是一种行之有效的生态模拟修复技术，主要包含以下几方面的特点：

一是拥有巨大表层面积的发达根系水生植物，是水中悬浮态污染物和各种微生物良好的固着载体，对水体中的有机污染物和氨氮磷等营养盐富有强大的阻隔效应与净化效果，为水产养殖提供更好的生存环境。

二是水体中溶解的氨氮磷等营养物质可以被水生植物直接或间接的有效吸收利用，并将其分解，通过挥发、代谢或矿化作用使其转化为二氧化碳和水，或转化为无毒性作用的中间代谢物贮存在植物细胞中，达到去除污染的作用。

三是水生植物根区微生物的转化，可以实现对污染物的有效降解。植物根区的菌根真菌与水体形成共生效应，并通过光合作用向水体释放大量氧气，提高水体溶解氧含量，促进污染物的快速分解与转化，解决水产养殖的缺氧问题。

鱼菜共生的应用场景比较广泛，是一种新兴的种养方式。系统的规模可大可小，小到一家人，大到可以形成立体的种植生态、农业模式。在国外一些发达国家，由于家庭一般都有后院，很多人已经开始建立自己的院落式鱼菜共生系统。由于该系统过滤效果强、生产工艺简单、生产成本低、生态环保，在国外逐渐受到水族馆爱好者、种植园爱好者和环保爱好者的重视。

4.鱼菜共生养殖模式的特点及优势

鱼菜共生生产模式具有安全性、环保性、节能性、省水性和持续性等特点，对推进生态农业生产帮助极大。同时，这种生产模式也将会为鱼菜安全提供有效保障，对生产者而言，生产效率和优质产品的产出能力更强，对消费者而言，该模式产出的鱼和菜的吸引力和可信赖程度极高，具有五大优势：

第一，系统安全性高。鱼菜共生系统利用的是无污染的地下水或自来水养殖，水体循环利用，由于鱼菜共生的生产模式和系统内严禁使用任何药物，也不能直接喷洒农药，否则就会引发有益微生物种群死亡或导致鱼的大量死亡，甚至会引发系统崩溃。如果在鱼池部分使用渔药会危及蔬菜部分的生长；如果在蔬菜种植部分使用农药，会立刻导致鱼的死亡。因此，养鱼和种菜部分均无须使用药品，系统输入端仅是通过国家行业标准认证的安全鱼饲料，无论是水产养殖还是蔬菜栽培的安全性都在该模式中得到了保障。

第二，鱼菜天然有机。蔬菜对病虫害的抗性强，蔬菜根部的根际微生物分泌的植物抗生素对鱼的健康也非常有利，该模式生产的蔬菜都拥有水生根系，可在销售时带根配送。因此，鱼菜共生的蔬菜种植部分天然具备有机蔬菜生产属性，因为吸收营养较为全面，具有甘甜、鲜嫩、爽口的质量特点。出品的鱼产品洁净无污染，吃起来没有任何泥腥味，鱼肉鲜美紧致。

第三，生态环保无污染。由于鱼菜共生模式中含有的微生物众多，对水环境的健康程度要求极高，因此，水体受污染概率很低。鱼菜共生系统可以将鱼粪及水溶的氨氮通过生物作用转化为硝酸盐，为无土栽培蔬菜提供营养。由于整个系统采用无土栽培，鱼粪和残饵转化为蔬菜的肥料后，水体得到净化，并且不会将污染物排放放到周边环境，从而有效规避因土壤污染而导致的农产品安全问题，是真正的零排放、可持续的农业发展模式。

第四，资源成本降低。鱼菜共生生产模式具备了杂草免疫，作物栽培在种植孔，根系漂浮在水中，天然隔绝杂草生长，因此完全无须喷施除草剂。鱼菜共生系统没有传统土壤栽培的休耕、轮作，也没有连作障碍。传统土壤栽培连作时会进行土壤消毒，必然给下轮栽培带来药害。只消耗传统农业2-10%的水。可以做到接近0排放，除了极少量有机物几乎无法转化为无机营养盐，其他都可以循环利用，进一步降低了资源成本。

第五，产业应用性强。鱼菜共生生产模式优势颇多，既能实现生态生产，又能推进鱼菜增产。而且，此类型生产模式的作业原理十分简单，实操性和适应性极强，具有非常广泛的运用前景。用该模式能大量节省人力，一个人就可以运作一个农场。比如，安徽省绩溪县徽香园养殖家庭农场等基地就引进了这种生态养殖模式，通过科学的运营和精细化管理，实现了水产养殖和蔬菜栽培的共赢。

5.生态效应与社会意义

鱼菜共生技术作为现代化农业的绿色生态系统，具有稳定性和可持续性的发展特性。通过对鱼类养殖与水培蔬菜互利循环系统的严格把控与不断优化，将排泄物与污染物控制在最低水平，从而实现提高生产效率、优化资源配置的最佳生态协同效用。与此同时，因为鱼菜共生系统自身的独特性，不需要添加肥料与农药产品，可以实现无公害养殖，对保护生态环境、减少污染、增产减排具有十分重要的积极作用。

5.1 净化水质、维持水温，为微生物提供栖息地

研究表明，对于生态浮床TN、TP等污染物，利用水生植物的根、茎、叶吸附、吸收和降解，可以有效提高污染去除率，一般在60%以上，最高可达90%，以实现净化水质的作用。鱼菜共生系统采用生物浮床技术，在水面形成一层绿色屏障，改变光照途径，使得水体吸热能力大大降低，从而形成平衡水温、减小水体温度变化的作用。此外，水生植物庞大根系所形成的网络状结构，能创造出不同养分的生态环境，为各种微生物的吸附和代谢提供了良好的附着条件。

5.2 美化养殖生态环境，建立绿色养殖机制

鱼菜共生技术采用近自然恢复手段重建生态系统结构，在改善水质的同时，又使水体成为具有景观效益的生命综合体，具有生物与自然和谐共处的意义。此外，水产与植物相互依存的场景具有较高的观赏价值与景观价值，可以让人们真正享受到“碧水微澜，鱼鸟成群”的绿色养殖生态环境，适用于休闲观光农业的融合与发展，也契合当前生态渔业、观光渔业的养殖需求。

5.3 开展休闲农业项目，推动多元化产业发展

鱼菜共生技术与系统的推广，可以将具有一定科技含量的休闲农业项目应用到农业生产中，通过创建集“观光旅游、研学活动”于一身的生态园模式，让更多的学生与家庭参与到鱼菜共生项目的普及与推广中，不但有利于建立绿色农业、生态农业的环保意识，还能产生一定的观光效益与体验效益。通过发展综合型生态旅游项目，推动并优化农业结构调整，将资源优势转化为经济优势，带动周边乡村经济的快速健康增长，实现区域经济一、二、三产业多元化发展。

5.4 实现资源的优化利用与开发

广泛推广鱼类养殖与水培蔬菜技术可以大量节约农业耕地，实在土地资源优化配置。以池塘鱼菜共生系统为例，每养殖100亩水面生态浮床，可增加10 ~ 20亩的蔬菜种植产量。此外，还可以节约淡水资源。每年的高温季节，为保证水质，池塘必须每隔10 ~ 15天换注15 ~ 20厘米深的新水，换水量根据池塘大小约为960 ~ 1440吨。采用鱼菜共生技术不仅可以节约上述换水量，还能减少人工换水所导致的水质污染，大大降低养殖风险，提高农业产量，对节约土地资源和水资源、促进农业创新升级意义重大。

5.5 提高社会综合经济效益

对比农业种植和传统无土栽培，鱼菜共生在系统运转前期投入相对较大，但在系统正常运转后，从劳动力密集程度与消耗的资源数量来看，维护成本都大幅下降。该技术可以有效缓解土地紧张、资源匮乏的问题，在净化水质的同时额外收获蔬菜类农产品，从而增加综合性经济效益。此外，还可以减免单独工厂化养殖的物理化学处理与单独无土栽培所需的大量无机矿质化学元素污染，实现真正的免化学农药与肥料的有机生态栽培与养殖，为市场提供绿色环保、安全无公害的有机食物提供必要保障。

通过硬件建设和改造建成鱼菜共生系统后，需要对相关管理人员进行技能培训，只要熟练掌握鱼菜共生系统生态平衡操作的关键环节，就可以轻松实现互利模式的农业养殖，还可以实现可循环、节能型的有机耕作，这不仅是当前农业转型升级的迫切需要，更是生态农业及观光旅游休闲农业的发展趋势。

6.鱼菜共生系统的技术难点

一是如何减少系统对藻类的抑制作用。在水环境中水生的蔬菜和浮游藻类在吸收利用营养物质和光能等方面有很强的竞争关系，前者个体大、生命周期长、吸收储存营养能力强，所以能间接抑制浮游藻类的生长。如漂浮型水生蔬菜的种植面积过大，作为水体内初级生产者的藻类减少将降低水体中的溶氧量，可能会影响养殖鱼类的生长。

二是解决系统内养分充分供给的问题。种植的蔬菜需额外添加相应的肥料鱼池中的养分不能完全满足蔬菜生长所需要的全部营养元素，如铁、钾、钙等，水体中不能提供的营养元素还需要定期、额外添加相应的肥料。但添加营养元素的量要掌握适度，否则会影响养殖鱼类的健康生长而减少经济收入。

三是如何提升系统的后期清理和维护。鱼菜共生系统是一个相互影响的整体，其中任何环节出现问题都会导致整个系统难以运行。冬季大多数水生蔬菜枯萎死亡或生长缓慢，后期清理和维护较难，株残体如不及时清除，易引起二次水污染，不但水体难以取得理想的净化效果，而且还会影响系统的后续运行。因此，后期的技术研发要重点关注因季节变换所带来的不利影响。

7.未来的研究方向

鱼菜共生技术在结合休闲农业共同发展的过程中，必须从国民的实际需求出发，以达到缓解农业危机、发展绿色经济、走可持续发展道路的目的，从而实现经济、社会、生态的多维度共同发展。据此，根据我国鱼菜共生系统目前的发展状况与评价体系，未来还应加强以下四方面的研究：

第一，商业模式研究。鱼菜共生的健康发展需要实现可持续的盈利能力，因此，要对不同气候环境、不同生活水平地区的商业模式也应进行更细致的研究。虽然我国拥有较为成熟的鱼菜共生技术，但是在调研结构体系上有所欠缺，有关部门应组建相应的专家团队进行实地调研勘察，为完善商业及运营数据的资料统计提供有力保障。

第二，提升技术的融合水平。技术是保障鱼菜共生系统长远发展的重要因素，随着科技的进步，应充分实现鱼菜共生与智能化、信息化的融合，从而可以进一步节约能源成本和劳动成本。因此，开发鱼菜共生技术智能软件是推动系统发展的重要举措，有利于标准的审核与体系的推广，应当与种养殖技术的研发与创新同步。

第三，完善建立标准体系。根据各地区运行鱼菜共生系统的特点，应结合我国农业经济发展的现行标准与条例，通过多领域专家学者的实地考察与共同探讨，全面建立并完善鱼菜共生系统的评价标准与体系，审核与修订既有规则，从而起到明确行业发展趋势、进一步规范行业准则与实现可持续性发展的目标。

第四，政策与资金扶持。由于鱼菜共生系统存在初始投资较大和技术难度高的问题。针对这些问题，政府应适当拓宽惠农渠道，增加对农户的政策支持和资金扶持，加强宣传力度、普及相关知识，提高民众选择鱼菜共生绿色有机环保产品的觉悟。逐步将鱼菜共生系统发展成为生态种养模式的典范,强化鱼菜共生系统中核心技术的研究与培训，降低技术难度，逐步实现区域中生态农业的规模化效应。

8.结论与展望

鱼菜共生系统作为一种融合了生态发展的运行系统，不但实现了农业生产的生态环保，还大幅度节约了资源，实现了鱼菜产品的高质量产出，是一种全新的农业发展模式。在促进产业融合方面，鱼菜共生生产模式可以很好地与旅游、教育、文化、康养等产业深度融合，在一定程度上提升旅游经济规模，对所在区域的生态效益、社会效益和经济效益产生深远影响。鱼菜共生实现规模化生产会带来相关产业的协同效应和溢出效应，不断实现跨界融合，从而提升产业结构与社会结构，实现区域经济与社会的综合发展。

鱼菜共生是从传统农业提升凝练发展而来的经典农业发展模式，随着技术研发的不断深入、设施设备的成熟推广以及人工智能的不断发展，鱼菜共生在未来农业中的占比将更为重要。鱼菜共生体系不但符合未来农业的发展方向，还对产业的融合创新发展意义重大。在国家倡导大力推进高效生态循环的种养模式和乡村振兴战略的持续推进下，一定要全面做好项目的规划和建设，不断培养产业人才，逐步推进农业供给侧结构性改革、优化产业发展模式、促进生产提质增效，加快培育农业农村发展的新动能！