北方高寒地区“鱼菜共生”循环经济技术模式浅析

詹华天

(木兰县水产总站，黑龙江木兰 151900)

“鱼菜共生”是一种新型的复合养、耕体系，它把水产养殖与水耕栽培这两种原本完全不同的生产技术，通过巧妙的生态设计，达到科学的协同共生，从而实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。文章基于省内资源优势，浅析“鱼菜共生”循环经济技术模式。

1 发展基础

落实黑龙江省农业农村厅组织召开的全省绿色种养循环农业试点推进视频会议(2021年10月14日召开)精神，围绕“构建一套机制，创新一批模式、扶持一批主体，树立一个标牌，建立一个档案，打造一批典型”的工作要求，着力推进绿色种养循环农业试点工作见实见效。2021年～2022年，试验示范“鱼菜共生”技术模式，试点建设试验示范基地2处，分别是松北区的玉林村及北鱼集团的丁香岛生产基地，建有试验示范棚室3个，棚室面积超过3000m2，开展“鱼菜共生”技术模式试验示范工作。其中，哈尔滨市松北区玉林村建有棚室2个，总面积2880m2，路基池塘400m2；黑龙江北鱼集团丁香岛基地建有棚室路基鱼池22个，面积4800m2，养殖品种包括梭鲈、加州鲈、方正银鲫等，种植叶类蔬菜，并凭借优质的产品品质对接高端消费群体，同时探索与观光旅游及餐饮服务相结合的三产融合发展道路。

2 技术措施

“鱼菜共生”技术模式最早源于干旱缺水的气候条件，澳大利亚为鱼菜共生早期的先行者。后期在知识和经验分享的过程中，鱼菜共生园艺得到快速发展，之后，世界各国多个大学逐步开展相关技术研究，探索大规模鱼菜共生农业生产的技术方法。联合国粮农组织也把小型鱼菜共生系统作为可持续农业模式向全球推荐。近几年，规模化的鱼菜共生系统逐步在世界各地建设投产，室内的鱼菜共生工厂也开始出现，整个鱼菜共生农业产业正在快速发展。

2.1 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。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。通过鱼池蒸发、植物蒸腾和排污而损失的水通过蓄水池收集雨水补充。

该类型系统的主要优点是能够充分有效地利用饲料中的氮元素，氮使用效率比传统水产养殖高；水培槽发挥了与人工湿地净化废水相同的作用，减少了水产养殖排放对环境的影响；但是仅投入鱼饲料作为鱼和植物营养的来源，对植物而言，在营养供给的质量和数量上还有欠缺，可能因营养不足导致植物生长缓慢或枯萎，因此，水培品种的选择通常被限制在一些低营养需求的生菜、罗勒等叶菜上；并且，鱼类和植物由于共生在同一闭路循环系统下，植物生长对高营养盐的需求和鱼类生长环境需要低营养盐之间存在难以协调的矛盾，彼此生长环境都未处于最优状态，一定程度阻碍了系统整体产量的提升。

图1 耦合型鱼菜共生系统

2.2 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。在温室环境下构建了一种新型多回路鱼菜共生系统(图2)，该系统由罗非鱼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。

解耦类型系统拥有水产养殖单元、水培单元和鱼—菜共生单元3个循环路径，特点是水产养殖和水培单元可相互独立循环运行，能够为两个生产单元分别提供良好的生长条件，解决植物和鱼类生长对不同营养盐、pH 的需求，实现鱼和菜产量的最大化；还能够避免病虫害等问题在两个单元之间互相作用造成的不利影响，系统稳定性更好；为了使水培植物处于最佳生长条件，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；并且解耦型系统构建方式更复杂，需要使用更多的泵管和水池，占用更多的空间等，经济可行性和盈利能力仍需要进一步研究。

图2 解耦型鱼菜共生系统

2.3 立体式鱼菜共生系统

垂直农业技术与鱼菜共生相结合，研究了基于种植墙技术(Living wall)的鱼菜共生系统。该系统的无土栽培单元采用立体种植方式，由1m2垂直排列的花盆组成(花盆以5排、8列的方式分布在由脚手架支撑的不锈钢加强网面板上)，以椰壳纤维、矿棉等基质种植40棵罗勒，养殖排放水通过灌溉管抽取到最顶部一排的花盆里，水流经重力渗透基质后，从花盆底部连接的分支管道流到下一排花盆里，以此为植物生长提供养分。但立体化生产方式建设投入和能源消耗将更高，因为根据立体栽培的高度和种植分布情况，为保持光照均匀需要更多的照明设施，将水输送到高处也需要更大的水泵功率；基质栽培方式容易堵塞灌溉管道，需要定期清洗，增加了劳动力；若系统超过4 层种植高度，上层的管理和劳动力成本将增加25%。

2.4 可控虹吸交替式鱼菜共生系统

图3 可控虹吸交替式鱼菜共生系统

图注：1.养鱼池；101.水压驱动清污装置；2.砾石种植床；301.增温器淋水管；302.软管；303.增温器给水泵；4.保温墙；5.卷帘装置；6.大棚；7.虹吸管；8.流量调节装置。

可控虹吸交替式鱼菜共生系统包括：水产养殖系统、控制系统、交替式水循环系统、砾石种植床系统；所述养鱼池的一侧设进水位，其另一侧的底端设有出水位；所述砾石种植床系统包括砾石种植床，所述砾石种植床的一侧为给水侧，且与养鱼池的出水位同侧，所述砾石种植床的另一侧为回水侧，且与养鱼池的进水位同侧，所述养鱼池的出水位通过虹吸管和给水管连接砾石种植床的给水侧。该系统采用交替水循环结构，并在流经砾石种植床时增加溶氧，在流经回养鱼池内继续养鱼，整个过程中没有农药、药品的残留物，水质适合鱼和植物的生存，使得鱼在高密度的环境中不容易得病，大大增加产能。

3 发展建议

3.1 继续推广高端信息技术在鱼菜共生系统中的应用

鱼菜共生系统较为复杂，系统的运行、管理和维护对从业人员专业水平要求较高，劳动力和能源成本也较高。继续推广高端信息技术的应用，能够有效降低人力和能源成本，提高生产效率。

3.2 深入研究商业模式

鱼菜共生的发展需要经济上能盈利，已有许多关于小型鱼菜共生系统的研究，但对于大规模商业模式的研究还较少，大规模商业生产前期所需投入较大，经济可行性仍存在争议。对不同气候环境、不同生活水平地区等的商业模式也应进行更细致地研究。

3.3 寻求政府支持

大部分民众并不了解鱼菜共生，鱼菜共生作为一种环境友好型的生产系统，还没有得到有关部门足够的重视。应呼吁政府继续加大资金投入、出台相关扶持政策、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。