蒲鳳林 陳江會(huì) 董士澳 王鈴霞 黃靜晨 蔣鑫 任柯羽 錢春

摘 要 魚菜共生是利用養(yǎng)魚所產(chǎn)生的糞便及殘餌等經(jīng)過處理轉(zhuǎn)化成可供蔬菜吸收的營(yíng)養(yǎng)，到達(dá)養(yǎng)魚不換水、種菜不施肥的目的。結(jié)合城市居民家庭景觀式魚菜共生系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，主要從水產(chǎn)品養(yǎng)殖池、自動(dòng)反沖洗過濾殺菌裝置、硝化菌培養(yǎng)床、蔬菜種植槽及動(dòng)力及殺菌系統(tǒng)等方面介紹了系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 魚菜共生;家庭景觀式;系統(tǒng)設(shè)計(jì);水耕栽培;水產(chǎn)養(yǎng)殖

中圖分類號(hào)：S24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.19.025

魚菜共生是由水耕栽培和水產(chǎn)養(yǎng)殖組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，結(jié)合了水產(chǎn)品養(yǎng)殖與蔬菜種植2種不同的農(nóng)業(yè)工程技術(shù)。聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的定義為養(yǎng)殖水生有機(jī)物，包括魚類、軟體動(dòng)物、甲殼類和水生植物等的養(yǎng)殖;對(duì)水耕栽培的定義為，在無(wú)土基質(zhì)中生產(chǎn)植物，植物通過水輸送獲得生長(zhǎng)所需的所有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1]?；诖?，F(xiàn)AO對(duì)魚菜共生的定義為：循環(huán)水養(yǎng)殖和水耕栽培在一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的集成[2]。魚菜共生的原理是將水產(chǎn)養(yǎng)殖排放水經(jīng)微生物硝化作用后轉(zhuǎn)化為植物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收又可為水產(chǎn)養(yǎng)殖凈化水體，達(dá)到種菜不施肥、養(yǎng)魚不換水的目的。

在當(dāng)今對(duì)生態(tài)健康的農(nóng)產(chǎn)品追捧的大背景下，魚菜共生有很大的現(xiàn)實(shí)意義。1）解決養(yǎng)魚水體面源污染的問題。由于自然水體的水源來自于土壤表面徑流，大量的農(nóng)業(yè)用地由于過度使用的肥料、農(nóng)藥、除草劑，自然水體中上述物質(zhì)會(huì)長(zhǎng)期富集，水產(chǎn)品作為水體生態(tài)鏈的高端，富集農(nóng)藥、除草劑等最多。魚菜共生系統(tǒng)，利用的是無(wú)污染的地下水或自來水養(yǎng)殖，水體循環(huán)利用，在整個(gè)系統(tǒng)中不打農(nóng)藥、除草劑。系統(tǒng)輸入端僅是通過國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的安全魚飼料，因此水產(chǎn)品的食品安全可以有保障。2）廢物利用，變廢為寶，發(fā)展可持續(xù)的低碳生態(tài)農(nóng)業(yè)。將魚糞及水溶的氨氮通過生物作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，為無(wú)土栽培蔬菜提供營(yíng)養(yǎng)。由于整個(gè)系統(tǒng)采用無(wú)土栽培，無(wú)雜草，病菌少，不使用除草劑，因此蔬菜的食品安全有保證。魚糞和殘餌轉(zhuǎn)化為蔬菜的肥料后，水體得到進(jìn)化，并且不會(huì)將污染物排放到到自然。是真正的零排放，可持續(xù)的農(nóng)業(yè)模式。3）為城市家庭綠化空間提供新模式。對(duì)于城市人來說，蔬菜要從農(nóng)村運(yùn)輸?shù)睫r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，分送到各大超市，消費(fèi)者再買回家去，整個(gè)過程下來，蔬菜早已經(jīng)不再新鮮。家庭式魚菜共生系統(tǒng)讓食材觸手可及，現(xiàn)摘現(xiàn)捕現(xiàn)吃，自給自足。由于魚和菜的共生關(guān)系，整個(gè)過程不能施用農(nóng)藥和化肥，絕對(duì)無(wú)公害。同時(shí)，魚菜共生系統(tǒng)是家庭中一個(gè)靚麗的景觀，讓長(zhǎng)期生活在都市中的人可以享受種菜種花養(yǎng)魚的田園式生活。

總之，在有空間條件的家庭引入魚菜共生系統(tǒng)，既可以獲得新鮮綠色的蔬菜，鮮活的魚類等水產(chǎn)品，也可以因地制宜綠化美化家園。本文在重慶市大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目課題支持下，對(duì)家庭景觀式魚菜共生的裝置系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，現(xiàn)將主要設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)闡述如下。

1? 系統(tǒng)組成

家庭景觀式魚菜共生系統(tǒng)包括水產(chǎn)品養(yǎng)殖池、自動(dòng)反沖洗過濾裝置、硝化菌培養(yǎng)床、蔬菜種植槽、潛水泵及殺菌系統(tǒng)等五部分組成，系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2? 水產(chǎn)養(yǎng)殖池設(shè)計(jì)

庭院魚池一般以養(yǎng)殖觀賞魚為主，但也可以喂養(yǎng)食用的品種（比如鯽魚、草魚、青波、鳊魚）。若觀賞魚和食用魚都有考慮喂養(yǎng)，最好將兩者分開養(yǎng)殖，可以在養(yǎng)殖池中用厚塑料網(wǎng)分隔，水可自由流動(dòng)，但魚不會(huì)混在一起。這樣，捕撈食用魚的時(shí)候不會(huì)傷害觀賞魚。魚池形狀也會(huì)因?yàn)橥ピ夯蚵杜_(tái)的地形和面積不同而差異很大，整體上需要將養(yǎng)殖池底部設(shè)計(jì)成漏斗狀（如圖1），便于魚糞和殘餌的收集。漏斗底部連接直徑110 mm的PVC管，接到池外與殺菌池、潛水泵池連接。用塑料格柵將漏斗底部管口堵上，防止魚被吸入管道。整個(gè)池體四周需要用紅磚砌成24墻，底部如果較為松軟，需要用鋼筋混凝澆筑，防止下沉開裂，池底和池子四周都進(jìn)行防水處理，防水材料選用無(wú)毒環(huán)保的聚合物水泥防水涂料。

3? 殺菌及潛水泵池設(shè)計(jì)

殺菌及潛水泵池緊挨養(yǎng)殖池，大小以能放入潛水泵和殺菌燈為宜，池高度需要略高于養(yǎng)殖池水面，底部進(jìn)水口與養(yǎng)殖池漏斗狀底部用110 mm的PVC管連接，水泵啟動(dòng)后，靠潛水泵池水面與養(yǎng)殖池水面形成高差壓力將養(yǎng)殖池中沉積在漏斗底部的魚糞和殘餌等吸出，達(dá)到分離雜質(zhì)的目的。殺菌燈采用防水的紫外燈，功率可根據(jù)魚池水體的大小選擇10～40 W范圍，安裝浸沒在該池水下。潛水泵功率需要根據(jù)養(yǎng)殖池蓄水的體積確定，原則上潛水泵1 h抽水量要更新1次所有水體。

4? 自動(dòng)反沖洗過濾裝置設(shè)計(jì)

自動(dòng)反沖洗過濾裝置取代原有采用多層海綿及毛刷過濾方法，能夠完全避免清洗海綿及毛刷的大量勞動(dòng)力及清洗所需用水。微濾機(jī)的工作原理是：當(dāng)含有微小懸浮物質(zhì)的水進(jìn)入滾筒內(nèi)，微小懸浮物質(zhì)被不銹鋼篩網(wǎng)截留，經(jīng)過濾后不含懸浮物的水進(jìn)入蓄水池。當(dāng)滾筒內(nèi)懸浮物積聚到一定數(shù)量時(shí)，會(huì)引起濾網(wǎng)透水量下降，導(dǎo)致滾筒內(nèi)水位上升，當(dāng)水位上升到設(shè)定的高水位時(shí);液位自動(dòng)控制組件（鴨嘴浮球開關(guān)）工作，此時(shí)，反清洗水泵和滾筒減速機(jī)同時(shí)自動(dòng)開啟工作，反清洗水泵的高壓水經(jīng)微濾機(jī)的反清洗組件對(duì)旋轉(zhuǎn)的滾筒篩網(wǎng)進(jìn)行高壓清洗，堵塞在滾筒濾網(wǎng)上的懸浮物在高壓水的沖洗下，流入污物收集槽再經(jīng)排污管排出。當(dāng)篩網(wǎng)清洗干凈后，滾筒濾網(wǎng)的透水量上升，滾筒內(nèi)的水位下降，當(dāng)水位降至設(shè)定的低水位時(shí)，反清洗水泵和滾筒減速機(jī)將自動(dòng)停止工作，微濾機(jī)又進(jìn)入新一輪工作循環(huán)。對(duì)排污管排出的污水，可以用容器收集起來，供庭院植物澆水，達(dá)到零排放。該裝置需要放置在整個(gè)系統(tǒng)的最高位置，便于經(jīng)過凈化的水體自流進(jìn)入硝化菌培養(yǎng)裝置。

5? 硝化菌培養(yǎng)裝置設(shè)計(jì)

在閉合的沒有流水的魚池中，魚飼養(yǎng)過程產(chǎn)生的氨氮是對(duì)魚兒致命的物質(zhì)。因此需要通過硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，為下一步蔬菜栽培提供氮源。硝化菌培養(yǎng)可以采用塑料箱或水泥池，大小原則上不超過1 m3，由于硝化菌是好氧菌，箱體內(nèi)用多孔的沉水陶?；蛱沾森h(huán)鋪填，多孔的物質(zhì)表面為硝化菌繁殖提供附著空間，并且從過濾裝置留出的水不能長(zhǎng)期浸泡硝化菌培養(yǎng)介質(zhì)，需利用虹吸原理采用潮汐供水的方式（如圖2），當(dāng)從自動(dòng)反沖洗過濾的出水端的水流入硝化菌培養(yǎng)裝置時(shí)，水位逐漸上升，虹吸管外側(cè)的水位逐漸從金鐘罩的底部空隙進(jìn)入也逐步上升，由于金鐘罩上端是封閉的，水位上升將金鐘罩內(nèi)的空氣從虹吸管排出，造成金鐘罩內(nèi)外形成空氣壓力差。當(dāng)空氣壓力差達(dá)到足以形成虹吸現(xiàn)象時(shí)，硝化菌培養(yǎng)裝置內(nèi)的水會(huì)迅速?gòu)暮缥鼙弧拔弊?，整個(gè)裝置水位逐步下降，當(dāng)水位下降到金鐘罩的進(jìn)水口時(shí)，空氣被吸入，金鐘罩內(nèi)外空氣壓力差消失，虹吸現(xiàn)象停止工作。整個(gè)硝化菌培養(yǎng)裝置的水位又會(huì)逐步上升，水位周而復(fù)始上升和下降。介質(zhì)間歇式獲得水分，間歇式有空氣進(jìn)入，從而讓硝化菌長(zhǎng)期穩(wěn)定生存繁殖。硝化菌培養(yǎng)裝置的設(shè)計(jì)高度略高于蔬菜種植池，通過該裝置的水源自流進(jìn)入蔬菜種植池。

6? 蔬菜種植池設(shè)計(jì)

蔬菜種植池是凈化水體的最后一個(gè)步驟。種植池可采用多孔陶粒栽培或浮板漂浮栽培。采用陶粒栽培方式，所選擇的蔬菜品種更加多樣化，更適合家庭對(duì)蔬菜品種的需求。采用浮板漂浮栽培，則更適合喜水的蔬菜種類，如生菜、芹菜、香蔥、蕹菜等。無(wú)論陶粒栽培或漂浮培養(yǎng)栽培，池體均需要做防水處理，面積則根據(jù)所養(yǎng)殖水產(chǎn)品數(shù)量動(dòng)態(tài)調(diào)整。若采用陶粒栽培，也需要設(shè)計(jì)安裝潮汐裝置（同培養(yǎng)硝化細(xì)菌的裝置），讓種植槽內(nèi)的蔬菜根系間歇式獲得水分和氧氣。漂浮培養(yǎng)栽培方式支撐蔬菜的骨架采用高密度硬質(zhì)泡沫板。在泡沫板開孔按照株行距10 cm×10 cm開孔，孔直徑大小4 cm，用于放置定植杯。種植池的高度要略高于養(yǎng)殖池水體，經(jīng)蔬菜根系吸收凈化的水體可自流進(jìn)入養(yǎng)殖池。

7? 系統(tǒng)日常管理

將整個(gè)系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備組裝連接好后，即可開始水產(chǎn)養(yǎng)殖及蔬菜種植。水產(chǎn)養(yǎng)殖品種可選擇觀賞的錦鯉及可食用的鯽魚、草魚、青波等。每天定時(shí)向養(yǎng)殖池中投放魚飼料，作為整個(gè)系統(tǒng)中的唯一肥源。養(yǎng)殖水產(chǎn)品數(shù)量和投放飼料的多少要更根據(jù)蔬菜種植的面積和長(zhǎng)勢(shì)確定。當(dāng)蔬菜表現(xiàn)缺肥的癥狀時(shí)，可以增加魚飼料的用量或增加魚的數(shù)量。在硝化池中，初期可以加入少量商品硝化菌，以便硝化菌快速繁殖并穩(wěn)定消解氨氮。潛水泵工作的頻率可以通過微電腦開關(guān)設(shè)定間歇式工作，便于節(jié)省電費(fèi)。原則上保證水體無(wú)明顯的魚糞或殘餌的懸濁物。平時(shí)還要每月用pH試紙檢測(cè)水體的酸堿度，保持水體弱堿或微酸的環(huán)境。蔬菜要根據(jù)家庭的喜好需要選擇繁殖品種，也可以培育一些喜水花卉品種，直接放置在陶粒中或用定植杯漂浮于浮板定植孔中。蔬菜要輪流分批次采收，避免蔬菜根系短時(shí)間大量減少造成水體中營(yíng)養(yǎng)富集。

參考文獻(xiàn)：

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[2]? 周宇翔，隋曉瑩.關(guān)于魚菜共生景觀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].智能環(huán)保，2020，6（16）：112-113.

（責(zé)任編輯：敬廷桃）