鱼—菜共生种养技术模式研究现状*

刘慧，汪小旵，施印炎，李天沛，於海明，郝向泽

(1. 南京农业大学工学院，南京市，210031； 2. 苏州市相城区农业农村局，江苏苏州，215100)

0 引言

我国一直以来都是水产养殖大国，已经连续27年水产品进出口总量保持世界第一的位置，据联合国粮农组织(FAO)统计表明，预计在2030年我国的水产品总产量将占世界水产品总产量的62%[1]。但随之而来的是由大规模传统水产养殖衍生的负面效应，例如传统水产养殖过程中残留的饲料以及鱼类排泄物长期滞留在水体中，产生大量的氮磷等元素，对鱼类具有毒性，如果无法及时分解或排出，则会影响鱼类的健康生长。然而，为保证水体环境的平衡，多数养殖户常采取更换养殖水的方式，不仅会造成环境污染、水体富营养化，而且浪费了大量的水资源。同时，在作物种植方面，随着人们生活水平的提高，健康的绿色有机食品越来越受到大家的欢迎，传统方式的施肥种植蔬菜被认为是有污染的产品，今后将会逐渐被替代。

基于以上原因，鱼—菜共生种养技术的提出备受人们的关注。鱼—菜共生种养技术将水产养殖与水培种植结合在一起，最大限度地实现高效生产两种经济作物，利用鱼类与植物的营养生理、环境、理化等生态共生原理实现了“养鱼不废水，种菜不施肥”[2]，相比于单一系统的种养殖技术而言更具有研究意义。鱼—菜共生种养技术的实施有效解决了传统水产养殖中环境污染与水资源浪费的问题，是新一轮水产养殖改革中更受大众青睐、更为绿色健康、更高可持续性的技术。

本文在鱼—菜共生种养技术溯源的基础上界定鱼—菜共生种养技术的概念，并阐述其运行原理，以国内外经典文献为起点，主要梳理总结鱼—菜共生种养技术的技术要点以及影响鱼—菜共生种养模式平衡的因素，在此基础上归纳目前鱼—菜共生种养技术发展中出现的问题，并给出促进其高效发展的建议。

1 鱼—菜共生种养技术的起源

1.1 发展溯源

据记载，最早出现鱼—菜共生种养技术的雏形是1 200多年前，当时中国的农耕社会就有稻田养鱼等养殖模式，并且在公元1100—1350年时，南美洲阿兹特克人便利用人工浮岛来进行养殖，此模式被称为“奇南帕”[3]，但在此之后到20世纪50年代之间都没有相关技术的介绍与实施。世界上对鱼—菜共生种养技术的广泛研究开始于20世纪70年代，最初James Rakocy博士设计了第一个大规模的鱼菜共生系统，用以培养罗非鱼和生菜，被称为UIV模式，此后又完善了鱼和菜的比例，以最大限度提高产量[4]。20世纪80年代，Mcmurtry博士在温室内采用固体基质栽培(细砂)，研发了一套温室鱼菜共生系统，被称为NCSU模式的系统[5]，是目前多数小型鱼菜共生系统的模型。直到20世纪90年代末期，国际学术界将水产养殖(Aquaculture)和水耕栽培(Hydroponics)组合在一起正式提出了一个新的概念词汇，即“Aquaponics”——鱼菜共生[6]。

在我国，最早发表鱼—菜共生种养技术相关文献的是中国水产科学研究院王雅敏，她详细介绍了鱼菜共生系统的运行原理、主要培养设备以及培养过程中的具体操作要点[7]，为后面我国展开鱼—菜共生种养技术的研究提供了理论支持。目前，FAO已经给出了鱼菜共生的定义为循环水养殖和水耕栽培在一个生产系统中的集成[8]。

1.2 运行原理

鱼菜共生是一种将鱼类养殖与植物种植结合在一起的循环生态系统，系统中鱼类的排泄物以及残留的饲料在水体环境中分解会产生氨氮磷等微量元素，此类元素在水中经过需氧微生物的分解形成亚硝酸盐，此时亚硝酸盐对鱼类有剧毒性，若水体环境中亚硝酸盐含量大于0.1 mg/L，会影响鱼类的健康甚至导致其死亡[9]。传统的水产养殖为避免发生鱼中毒事件，会通过不断更换养殖水来控制氨氮的含量。但在鱼菜共生系统中，氨氮产生的亚硝酸盐可以由好氧微生物转化为植物可以吸收利用的硝酸盐，再经过植物的固氮作用，水中对鱼类产生毒性的元素含量会大幅度减弱，从而将净化后的水体循环至养鱼环境中，形成氮循环[10]。生态循环系统不仅可以实现无污染、零排放，还可以做到减少营养物质(种植肥料)的输入，既节约了净水成本，又获得了广受喜爱的绿色无污染有机食品。

2 鱼—菜共生种养技术的关键要素

2.1 品种选择

研究表明，并不是所有的鱼类和蔬菜都适用于鱼—菜共生种养模式，这需要探究鱼类和植物的营养生理、生存环境、理化性质是否匹配。如果要将鱼类与植物友好的共生在一个系统中，必须要仔细选择两类生物的品种，有利于鱼类生长的水分参数必须与植物所需的营养参数相耦合，而且水产所投饲的饵料以及水产排泄物对植物养分吸收的有效性有很大的影响。

最初，丁永良等[11]基于水质和养殖环境的动态监控，探索了鲤鲫更适合与莴苣组成共生系统还是与番茄组成共生系统，试验结果表明：鲫鱼和莴苣更适合构建鱼菜共生系统，但鲫鱼在鱼菜共生系统中的生长状态较传统投饲相比并没有特别显著的区别。而有研究表明，罗非鱼更适用于鱼菜共生养殖模式，针对鱼—菜共生种养技术以及传统投饲模式下罗非鱼的品质进行比较，结果显示：两种模式下罗非鱼的粗蛋白含量差异显著，鱼—菜共生种养技术下养殖的罗非鱼鲜味氨基酸总量远高于纯投料模式[12]。并且由于罗非鱼天然抗病性强，有很强的适应能力，对溶氧需求较少、有极强的适应性，能以谷物、藻类及腐败物为主食，幼鱼存活率高，所以目前大多鱼菜共生系统都是主养罗非鱼。因此，为探究罗非鱼与哪类植物更适合组成共生系统，Savidov等[13]制定了一项共生系统培养方案，将24种植物分别与罗非鱼共生培养，并制定试验对照组展开验证。结果表明，黄瓜、小番茄与罗勒的产量提高较为明显。

另一方面，为增加鱼—菜共生种养技术中的投入品类，Endut等[14]研究以水菠菜和芥菜作为系统中的净水植物，探究两种植物去除养殖废水中无机氮和磷酸盐的能力，试验结果表明水菠菜能显著降低总氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和正磷酸盐，其净水能力远高于芥菜，更适合投入鱼—菜共生种养模式中。在鲤、泥鳅与黄豆种子组成的共生系统中，可以将亚硝态氮、总氮和活性磷含量随时间的变化用关系式表述，亚硝态氮、总氮和活性磷含量与时间x之间的相关方程分别为y=-0.036 9x+0.504，R2=0.946 1；y=-0.087 9x+0.988 2，R2=0.950 7；y=-0.322 6x+4.960 6，R2=0.980 3，结果表明此共生系统对水质具有明显的改善效果[15]。

当然，鱼—菜共生种养技术广受关注的同时，其经济可行性也备受质疑，Parrish等[16]指出在温带地区，鱼菜共生系统的投入成本更高，为提高系统的经济收益，应将观赏鱼作为系统的品种补充。将斑剑鱼、金鱼与罗勒、豆瓣菜、菠菜进行共生培养，试验结果表明斑剑鱼不适合商业模式的鱼菜共生系统，金鱼与豆瓣菜的组合经济效益更为明显。可见，鱼菜共生系统概念的提出主要是基于养护成本低，而选择什么种类的鱼类以及植物，不仅关系到此系统能否可持续运行，而且还牵连鱼—菜共生种养技术的经济效益。目前，鱼—菜共生种养技术中鱼类常选用罗非鱼、鲢鱼、鲈鱼等，蔬菜常选用生菜、菠菜、莴苣等，一定程度上也导致系统中鱼—菜的品种较为单一，经济效益不显著，也就限制了该项技术的广泛推广。

2.2 载体、微生物、藻类的利用

鱼—菜共生种养技术的载体通常是指在系统中加入一些陶粒、砾石等，这类物质由于是多孔结构，在可以起到一定物理过滤作用的同时，也可以为硝化细菌等提供好氧环境，以促进氨氮磷等元素的分解、净化水质，还可以通过代谢产生大量的酶、次生代谢产物等活性物质，为提高鱼和菜的生长抗性提供有利条件。目前，国内外对鱼—菜共生种养技术中载体的研究很少，但有部分相关研究表明，在鱼菜共生系统中加入矿物元素会对蔬菜生长以及品质产生积极影响[17]，例如在系统中投入麦饭石、火山石或者陶粒，可以增加水体中的矿物质含量，提高蔬菜叶绿素含量，促进系统中蔬菜的生长。另外，将麦饭石应用于鱼—菜共生种养技术中，不仅可以通过吸附作用净化水体，而且对于水体的pH值可以起到双向调节作用[18]。同时，麦饭石内溶出的各种微量元素对鱼类机体的生长发育、抗疲劳、抗疾病性有显著的提高。但是，具体此类载体在鱼—菜共生种养技术中的最佳投放比例，还需要今后更深入细致的进一步研究。

另一方面，微生物、藻类也是鱼—菜共生种养技术中不可或缺的一员。鱼菜共生是基于鱼类、植物和微生物之间动态平衡的生态系统，更好地理解微生物在系统中的作用有利于系统的构建，曾有研究利用16srrna基因深度测序分析8个细菌群落，最终确定在系统中一些细菌群落对植物的生长和健康具有显著的益处[19]，但其确切功能还需要更加深入的分析。同时，由于鱼菜共生系统所处的环境光照强度、温度恒定，所以系统中容易滋生各种藻类，有研究表明菌藻共生能够有效促进鱼菜共生系统的可持续性运行。山东大学的方颖珂[20]将菌藻共生技术引入到鱼—菜共生种养技术中，以此解决鱼—菜共生种养技术中氮利用效率低、水质净化不稳定的问题，试验结果表明，在菌藻共生技术下，水体中的氨氮、亚硝氮都维持在一个较低的水平，系统中N2O释放量较传统鱼菜共生系统降低了89.89%，且鱼和植物的生物质增长量分别提升了6.18%和27.21%。氮循环是鱼—菜共生种养技术中的重要环节，而硝化作用以及亚硝化作用在氮循环中扮演着重要角色，研究表明在鱼—菜共生种养技术中加入硝化细菌可以提高氮的转化利用效率、改善水体环境、增强鱼苗的抗应激能力[21]。并且，鱼—菜共生种养技术中加入硝化细菌可以增强蔬菜对氮元素的吸收能力，增加叶绿素和必需氨基酸含量，提高蔬菜的产量、改善了蔬菜的品质[22]。

2.3 种养环境检测与控制

鱼菜共生种养系统所处的环境分为外部环境与水质环境，统称为综合环境。外部环境有光照、温湿度等，水质环境包括pH值、水流速、溶解氧等，对外部环境与水质环境的调控直接关系到鱼类与蔬菜的生长情况。目前，对综合环境的检测主要是基于物联网以及传感技术，国内外就智能化鱼菜共生种养系统的研究主要集中开始于2019年。例如，赵月玲等[23]设计出一种基于传感器技术的低功耗鱼菜共生种养系统，对温度和pH值等环境特征进行实时监测，设置时间自动喂鱼、实现系统远程控制功能。但其测控功效单一，只能检测水环境中的温度及pH值，其程序以及软件控制的稳定性还需进一步提高。而目前美国、德国等研发的水质检测控制设备不仅能检测pH值、温度、微量元素等，还能够通过检测水质系数来自动控制温度以及水流速度等。

孙剑等[24]提出的基于物联网的鱼菜共生种养系统环境监测系统的研究，弥补了测控系统功效单一的缺点。该系统由信息感知、信息传输和信息处理3部分组成，首先通过多种传感器感知环境参数，如空气温湿度、光照强度、鱼池水温、水溶氧量、pH值等信息，应用ZigBee短程无线收发模块实现数据传输，通过GPRS无线通信方式发送到远程监控中心。如果某一节点出现故障也不会引起整个网络的瘫痪，稳定性较强。2020年赵立军等设计的基于物联网远程控制的智能鱼菜共生装置又进一步地实现了功能跨越，此装置的创新点在于在实现了断电保护，系统可以在停电时向用户端发出警告，并自动切换至内部蓄电池供电，再加上自动喂养、水温恒定等功能可以使鱼菜共生装置在短期无人甚至无电时正常运转，减少鱼菜死亡的可能性。另外，山东农业大学的任小娅[25]就鱼菜共生的水质环境研发了一套智能测控系统，构建了水质溶解氧DNNR预测模型，可以顺利预测未来半小时内的水溶氧量，并分别就智能测控系统的硬件与软件进行设计，实现鱼菜共生系统的智能化发展。邓顺华等设计了鱼菜共生耦合智能控制系统，该系统利用物联网及传感器技术进行数据采集、记录、分析以及控制，创新之处在于可以实现水肥自动配比、自动灌溉以及温室环境自动控制。

因此，选择适合投入鱼—菜共生种养系统的鱼菜品种，重点研究载体、微生物、藻类的利用以及系统中环境的检测与控制技术至关重要。不仅要考虑对鱼—菜品种对系统的平衡是否有影响，还需要考虑所搭建的系统是否有一定的经济效益。虽然针对鱼菜共生种养系统中鱼菜品种选择的研究日益精进，但是作为系统中的至关重要的一员，微生物、藻类以及各种菌类在鱼菜共生系统中发挥的重要作用并没有被完全挖掘，也并未重点研究系统中载体、微生物等的调节作用，未来将有待学者在此类方向进行进一步的研究。此外针对系统所处环境的检测与控制技术，国内外将人工智能应用于鱼菜共生种养系统中环境检测与控制的相关研究还处于起步阶段，然而通过智能技术对环境进行检测与控制是保证鱼菜共生种养系统稳定运行的前提和基础，因此研究学者可以重点加强相关领域的研究。

3 影响鱼菜共生种养系统平衡的因素

3.1 氮磷转化利用对系统平衡的影响

鱼菜共生种养系统从根本上来说是构建了氮素循环系统，系统中的营养物质、氮素主要来源于饲料，首先将鱼类的排泄物以及残余饲料所产生的氨氮，通过硝化细菌分解成亚硝酸盐，形成营养物质被植物所吸收。目前，影响鱼菜共生生态系统平衡最重要的就是氮磷元素，氮磷元素不仅对鱼类具有毒性，而且易导致水体富营养化、造成水污染。所以，对鱼菜共生种养系统中氮磷素迁移转化规律进行深入研究，可以更好地评估系统的能量流动，为鱼菜共生系统的进一步优化提供理论基础。在鱼菜共生系统中对鱼类来说，氨氮的理想范围是0～2 mg/L，适宜的亚硝酸盐溶解范围为0～1 mg/L，硝酸盐应保持在90 mg/L以下，就不会造成系统内生物健康威胁问题[26]。

2006年Ebeling等[27]将鱼菜共生种养系统中产生的总氨氮归纳为PTAN=F×PC×c，其中PTAN为TAN(kg/d)的产率，表示饲喂率(kg/d)；PC为蛋白质含量，F为在饲喂率的基础上，每个蛋白质输入的TAN排泄量恒定值；c为常数，通过经验获得，对于常有的鱼菜共生种养系统c=0.092。此研究的提出可以为鱼菜共生的饲料投喂提供理论基础。在我国，最早是2015年邹艺娜等[28]研究了鱼菜共生系统中的氮素迁移转化机制，并指出在水环境中氮素的转化与微生物之间有着直接关系，其通过微生物的硝化反硝化作用在不同形态之间转化。另外，系统中添加硝化细菌以及蔬菜种植部分基质填料分层可促进系统中硝酸盐氮的积累、减少N2O释放。因此，为了更好地发展鱼菜共生系统，可同时采用这两种处理方法，提高系统的经济效益和环保效益。

另一方面，影响系统中氮磷元素转化效率的因素有很多，例如饲料中的铁元素含量、抗生素磺胺嘧啶、植酸酶等。李晗溪等[29]就探究铁元素含量对氮磷调控的规律，试验结果表明投喂铁元素浓度在20 mg/kg左右的饲料更加有利于对鱼菜共生种养系统中氮磷元素的控制，研究为选择投喂饲料提供了帮助，有利于更好地构建鱼菜共生种养系统。胡浩东等[30]研究了典型抗生素磺胺嘧啶对系统中氮元素转化的影响，试验结果表明使用磺胺嘧啶虽然会提高鱼的生产性能，但也会很大程度地抑制氮磷转化，增加N2O释放量，而且在系统中加入抗生素会对人体健康产生一定风险。Ranka等[31]探究了在鱼菜共生系统中喂养含植酸酶的鱼饲料对磷元素转化的影响，植酸酶是一种磷酸酶，在鱼饲料配方中大量使用植物性成分时可用作膳食补充剂，研究表明植酸酶提高了鱼对磷的利用，减少了磷的排泄，并且不影响植物生长。

3.2 水质参数对系统平衡的影响

pH值是氢离子浓度的测量值，通常是溶液酸度或碱度的测量值，水的pH值会影响植物养分的有效性和硝化速率[32]。在鱼菜共生种养系统中，pH值的理想范围是6.5～9.5、可接受范围是5.5～10，理想范围与可接受范围会因鱼的种类等各种因素而发生变化。在合适的pH值范围之外会改变鱼菜共生种养系统的平衡。例如，在微酸性环境中，鱼的繁殖率可能会降低[26]，最适合鱼类繁殖的pH值在6.0左右，高于7.0的pH值会导致铁或锰的沉淀，低于4.5的pH值会导致根系损伤，植物会缺乏养分，对于硝化过程，所需的pH值范围一般是7.0～9.0。一般来说，鱼菜共生种养系统对水体pH值的变化非常敏感，有研究表明如果植物种植在pH值为7.0～8.0的环境下不会影响产量，那么鱼菜共生种养系统中的氨氮转化率将会提高[33]，这样有利于放养更多的鱼类，而植物也将从更多的鱼类排泄物中获得必要的营养元素。

溶解在水中的分子态氧被称为溶解氧，水中溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系，水温是主要的因素，水温愈低，水中溶解氧的含量愈高，水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个重要参数。同时，水环境中溶解氧的含量是影响鱼菜共生种养系统中3种生物(鱼、菜、微生物)是否能健康生存的重要指标，系统中的溶解氧指标决定了维持鱼类生存的能力。有研究表明，当鱼类进食时，溶解氧量的消耗将会增加，这就需要利用其他手段进行补偿(使用增氧机)，并且硝化过程也是一种氧化反应，进行硝化作用需要依赖水体中的溶解氧，当其含量较低时，细菌就会停止分解氨和亚硝酸盐，这样便会增加对鱼类以及植物的致命风险[8]。而且，植物在呼吸过程中需要根部吸收氧气，鱼菜共生种养系统中植物需要较高水平的溶解氧含量，通常需要>3 mg/L，如果氧气不足，植物的根部就会逐渐死亡，一些真菌就可能会出现，以此危害共生系统。在养殖鱼类时，所需的溶解氧浓度通常要>5 mg/L，如果含量不足，鱼的产量将会减少[34]。另一方面，溶解氧含量也会受到时空变化、光照强度以及喂食量的影响，溶解氧在鱼池中随垂直深度增加而减小，相关系数范围为-0.9～-0.7时，鱼池溶解氧空间变化量与喂食量呈显著的线性关系，溶解氧在水培槽中随水平距离增加而减小；相关性范围为-0.9～-0.8时，水培槽溶解氧空间变化量与光照强度呈显著线性关系，同时溶解氧日变化受到各环节空间变化影响，白天波动下降，夜间平缓上升[35]。

水流率即整个系统中的水循环速率，水流率与系统的管道长度有关，水流率的增加可以增加系统内的能量循环速度，从而促进植物的健康生长。水流率同时也会影响系统内的硝化能力。所以，研究最适合鱼菜共生种养系统的水流率并维持恒定具有重要意义，以此可以避免对鱼的压力以及植物的营养不良。曾有试验研究表明在鱼菜共生种养系统中，增加水流率以及管道长度可以使莴苣产量增加，并且可以更好地处理硝化氮[36]，通过评估鱼菜共生种养系统中水流率对西红柿生长的影响表明，随着水流率增加，营养素吸收率增加，西红柿的根和芽的长度也会随之增加。

3.3 鱼—菜投入比例对系统平衡的影响

一般在鱼菜共生种养系统中只有适合的鱼—菜比例才可以使系统发挥最大的效率，如果系统中投入的植物比例太高，会造成植物生长过程缺乏养分而无法保证产量；比例太少会导致营养元素在系统中无法及时消耗而造成积累，使得水质净化能力变差。目前，随着系统设计的不同，鱼—菜构成比例需要生产者依照具体情况而定。例如，在鲫鱼—水雍菜共生系统中植物的种植密度会对系统的氮素转化效率产生影响，当植物密度为45株/m2时，系统具有较高的硝酸盐氮积累优势[37]。在以泰国笋壳鱼和水蕹菜构建的鱼菜系统中发现，当栽培槽与鱼池体积比大于3时，能够有效去除83%的铵态氮、87%的亚硝态氮、70%的硝态氮、60%的总磷和88%的总悬浮颗粒物[38]。

3.4 环境参数对系统平衡的影响

系统所处环境的光照强度与光照周期对植物的生长有直接的影响，对鱼类的健康有间接影响。在以红罗非鱼和蕹菜构建的鱼菜系统中发现，将光周期从12 h 提高至24 h，4周内红罗非鱼增重2.4%、蕹菜增重12%，水中氮、磷积累量明显降低[39]。同样地，在以鸟巢蕨和泥鳅构建的鱼菜系统中，提高光照强度和延长光周期可以明显加快鱼和菜的生长，同时促进水体中氮、磷含量降低[40]。充足的光照是保证植物正常生长、开花与结果的重要条件，植物生长不良会导致水质净化效果减弱，影响鱼的健康。因此，保证温室内的光照条件十分重要。

鱼菜共生种养系统主要在温室环境下运行，对温度和湿度的要求与普通温室作业基本相同。然而，这方面专门的研究报道较少。一般而言，冬季气温较低，为了避免鱼池内的水温过低以及昼夜温差变化太大，通常需要在冬季设置加温装置。合适的水温不仅可以保证鱼的健康生长，而且还能避免植物根系发生冻伤。温室里的湿气主要来自植物的蒸腾作用，还有一部分是鱼池水的表面蒸发，湿度过高会影响植物叶片的蒸腾作用，降低代谢活动而影响生长。适当通风可以使室内湿度保持在合适水平，空气流通也会增加室内二氧化碳含量，利于植物吸收利用[41]。

利用鱼—菜共生种养技术时最关键的环节就是所搭建的系统保持平衡，否则会造成水产及植物的大面积死亡。而保持系统平衡的关键是找出影响系统平衡的因素，通过整理国内外文献可知系统中氮磷的转化与利用，pH、溶解氧、水流率，鱼—菜的投入比例以及系统所处环境的光照、温湿度等都会对系统平衡产生影响，因此未来的研究重点就在于深入探究影响系统平衡的因素并找出影响因素的影响效果。

4 存在问题

4.1 对系统中菌、藻利用的研究缺乏足够重视

鱼菜共生是维持鱼、微生物、菜三者互相平衡的共生系统，目前国内外对于系统中鱼和菜的研究更为广泛，而对于菌、藻的研究却少之又少。而菌、藻是鱼菜共生系统中的微观要素，发挥着不可替代的关键作用[42]，缺乏对此类微生物的研究使得构建平衡的共生系统更加局限。

4.2 鱼—菜共生种养技术内的氮磷转化不稳定

国内外的相关研究表明，影响鱼—菜共生种养技术内氮磷转化效率的因素来自方方面面，系统内氮磷转换存在一个波动的过程，如若不能及时发现氮磷转化出现的问题，将会危害鱼类和植物的健康生长。而我国对于鱼—菜共生种养技术中影响氮磷转化率的因素的研究尚不全面，对于揭示氮磷等重要营养盐迁移、转化的潜在反应过程不明晰，揭示氮磷等重要营养盐转化和吸收机制的相关研究较少[43]。

4.3 水产及植物种类局限，经济可行性尚不明确

鱼—菜共生种养技术的优点在于水产养殖不排污、植物种植不施肥，减少了种养过程中的资源浪费，而此项技术的关键点就在于鱼类和植物的选择方面，通常鱼类的选择多用适应能力强、存活率高的罗非鱼、鲢鱼、鲈鱼等，植物多选用根系多、再生能力强的生菜、青菜、莴苣等[44]。这样就导致了鱼—菜共生种养技术中投放品种单一的问题，同时此类鱼和植物的经济收益与系统投入成本相比并不高，使得鱼—菜共生种养技术的经济可行性备受争议，限制了该项技术的广泛推广，缺乏了商业化系统规模的研究。

4.4 人工智能技术的应用有待进一步提高

鱼菜共生系统是一个包含动物、植物、微生物的复杂生态系统，对于系统的运行维护管理技术要求较高，以至于目前人工智能在鱼菜共生系统中的应用较少。常见的仅仅是用于综合环境监测方面的物联网技术，而对于整个系统的维护控制还需要人工进行，增加了劳动成本以至于整个鱼—菜共生种养技术的投入成本都偏高。因此限制了智能化鱼菜共生系统的应用推广。

4.5 缺乏专业性人才以及政府支持力度不足

由于我国对鱼—菜共生种养技术的系统性研究起步较晚，所以目前相关技术的专业性人才储备不足，无法更高效地推动鱼—菜共生种养技术的发展。因此，加强相关技术型人才的培养是目前的重点。鱼菜共生种养系统作为环境友好型生态系统，目前还没有得到我国有关部门的足够重视，一些政策制定不够全面[45]，一定程度上会阻碍鱼—菜共生种养技术的快速发展。

5 发展建议

5.1 加强对鱼—菜共生种养技术中各类微生物利用的研究

菌、藻等微生物对于维持系统平衡发挥着至关重要的作用，按照生态学原理分析，菌藻多样性越高，越有助于维持生态平衡，实现系统的稳定运行。目前，菌种是否随地区和系统类型的不同而具有特异性尚不清楚，而藻类在鱼菜共生系统中扮演的角色仅有初步的认识，菌—藻共生关系也有待进一步深入研究。

5.2 加快人工智能技术在鱼—菜共生种养技术中的应用

鱼—菜共生种养技术的各个节点都可以巧妙地应用人工智能技术。例如，研发集成基于物联网控制的实时监测系统，检测内容包括鱼的活动状态、水质环境各项指标、植物生长状况以及植物净水能力；其次，研发基于计算机控制的智能设备，实现温度、照明和通风系统与环境变化实时联动；最后，基于数据分析技术所得的最适用鱼和植物生长所需的营养配比、生长模型，设计智能投喂以及水质调控装置，并基于鱼—菜共生种养技术的种养模式设计适用于鱼菜共生种养模式的采收装置。以此实现鱼菜共生种养模式的全程智能化操控，增强鱼—菜共生种养技术的可调控性和稳定性，减少劳动成本投入，同时可以考虑结合新能源作为系统运行动力来减少开支。

5.3 促进鱼—菜共生种养技术对氮磷转化吸收效率的研究

系统地研究影响氮磷转化吸收的因素，如鱼饲料的营养配比、pH、溶解氧、水力负荷以及微生物群落等，并指出这些因素的影响效果，揭示氮磷等重要营养盐转化和吸收的内在反应过程。此外，鱼—菜共生种养技术的有效运行涉及多种变量参数，不同的鱼菜品种需要不同的生物量配比、水质参数以及环境参数。所以，基于多变量参数进行统计分析、数学建模和仿真试验，建立鱼—菜共生种养技术状态的数学模型，为鱼—菜共生种养技术模型准确构建提供理论依据，将有利于鱼—菜共生种养技术的广泛推广。

5.4 实现投入种类多元化，推广构建商业模式

基于大量的试验对比分析，找出适用于鱼—菜共生种养技术的高回报率水产及植物。例如，可以尝试将该技术发展名贵花卉和优特观赏鱼类方面，通过提高共生系统的观赏价值和经济价值，从而提高经济回报。其次，因地制宜，针对我国不同地区的气候环境、生活方式探究适合本土发展的产业化模式。

5.5 注重培养专业人才，加大政府支持力度

专业人才是发展一项技术的骨干力量，我国目前对于鱼—菜共生种养技术的相关研究较少。因此，需要重点加强对专业人才的培养，例如可以建议高校推进相关技术的研究，邀请专业性人才进行技术指导，对有重大研究成果的学者进行奖励等。此外，应呼吁政府全面制定相关扶持政策，加大资金投入、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，多维度共同推进鱼—菜共生种养技术绿色、高效、优质、全面可持续发展。