鱼菜共生立体栽培、气雾栽培生态循环种植技术应用现状及发展前景

张和顺 田利华 劳栋添 江法源

摘 要：随着社会的快速发展以及人口的增加，近年来我国农业耕地面积日益减少，耕地污染形势日趋严重，人们对农产品质量安全，对环境生态循环种植及安全、绿色、无污染、有机种植的蔬菜提出了更高的要求，因此鱼菜共生立体栽培、气雾栽培生态循环种植技术有广阔发展前景。该文对鱼菜共生立体栽培、气雾栽培生态循环种植技术的应用现状及发展前景进行了分析，以期促进鱼菜共生立体栽培、气雾栽培生态循环种植技术的推广应用。

关键词：鱼菜共生;立体栽培;气雾栽培;现状;发展前景

中图分类号 S953.9 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）05-0075-03

鱼菜共生立体栽培、气雾栽培生态循环种植技术是近年新兴的蔬菜无土栽培技术，目前在我国应用规模较小，欠缺种植经验。为了探讨鱼菜共生立体栽培、气雾栽培生态循环种植技术的优缺点及应用价值，总结实践经验，为种植企业和农户提供参考信息，2016年1月至2017年12月笔者所在项目组建立了約1000m2的立体式栽培种植设施，开展为期2年的试验。

1 鱼菜共生立体栽培、气雾栽培生态循环种植技术背景

2018年中共中央、国务院印发《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》中指出，实施乡村振兴战略，是党的十九大作出的重大决策部署，是决胜全面建成小康社会、全面建设社会主义现代化国家的重大历史任务，是新时代“三农”工作的总抓手。实施乡村振兴战略，要把人力资本开发放在首要位置，畅通智力、技术、管理下乡通道，造就更多乡土人才，聚天下人才而用之。

1.1 国内 国内也有少数模仿外国技术开展的鱼菜共生生产，主要问题在于没有自己的技术方案和知识产权，使得生产受制于外国技术指导。同时，该项技术在国外的成功并不代表在国内能有效运作，例如不同的地方有不同的环境、气候、种植蔬菜品种和养殖鱼品种，这使得国外的生产模式和数据在国内并不一定能有效运行。

1.2 国外 在科研方面，国外各大学在鱼菜共生课题上的试验不足之处在于规模小、时间短。小型的种养规模在农业生产上难以获取可以稳定的试验数值，对大型生产的指导意义不大。同时，国外试验的观察期通常在1～3个月，而农业科学试验本身就随着季节气候的变化而出现不同的观察结果，因此使得相关文献的参考意义也有限。

在实际生产方面，纵观美国和澳大利亚的鱼菜共生生产先驱，其特征在于人力成本高、产出差异性大以及生产过程有人工添加物。国外生产者多采用浮筏深水式（DFT）鱼菜共生技术，这使得系统维护成本高，人力需求大，最终导致蔬菜成本高，难以推广。例如，香港市面的鱼菜共生蔬菜售价已为120港元/500g。与此同时，由于缺乏规范的操作步骤和生产种植标准，使得蔬菜品质不一，市场需求量大，产出不稳定，难以扩大生产规模。最后，传统鱼菜共生技术由于技术所限，仍需在系统中添加人工化学合成的试剂和营养液元素，以补充蔬菜所需的营养元素，并非有机绿色的种植生产模式。

2 鱼菜共生立体栽培生态循环种植技术的应用

建设的模型包括种植架、养殖箱、微生物过滤等设备。种植架为双层不锈钢结构，搭设营养液膜水培设备6组，每组4m。养殖箱为2个容积为1t的水箱，可按4∶6的养殖比例养殖锦鲤和草鱼50kg，提供50m2双层蔬菜种植模型，满足蔬菜生长量的需求。在鱼菜共生循环水处理方面，项目应用4个硝化池和转鼓过滤器循环鱼粪便水质的处理方法，成功培育出硝化细菌，用以分解水体中的氨氮。

2.1 微生物处理养殖 选育了广东开平地区的优生蝇种，通过吸引环境蝇种产卵的方式，既减少了环境中的害虫数量，又运用了蝇蛆的特点，以农业生产废物生产活体蛋白饲料和作为平衡水质的元素。与此同时，蝇蛆的养殖有助消耗农业废弃物，猪粪、鱼下脚料等均可作为蝇蛆的饲料，在生产过程中不但回收了污染物，更生产出了有经济价值的有机肥。

2.2 规模化种植 第一阶段，经过对鱼类的养殖试验筛选出2个品种对蔬菜生长具有非常好的效果;对30个蔬菜品种生长情况观察，筛选出6个蔬菜品种在鱼菜共生种植方面有特别好的生长效果。第二阶段，摸索出鱼菜共生水质的处理方法和鱼粪便处理方法及规模养殖鱼的数量，在生产中可以达到标准化种植。

2.3 生物降解 试验过程中发现了很多实用价廉的农业生化过滤介质。生化介质是用于硝化细菌附着的介质，使得硝化细菌能在水中顺利将氨氮分解成为能被植物直接吸收的硝酸盐。市面上的传统生化介质价格十分高昂。课题组经过论证和研究，发现废弃蚝壳和陶粒均为效果极佳的硝化介质，为农业生产中的水处理提供了可以推广普及的解决方案;研究了蚯蚓养殖技术，将蚯蚓养殖引入鱼菜共生体系中，使蚯蚓协助分解鱼粪和残余饲料等大分子废物，从而有助微生物分解，促进蔬菜吸收营养物质。

2.4 营养生态平衡 在传统鱼菜共生的生产中，由于鱼粪营养比例问题，需要人为添加化学肥料，例如螯合铁和氯化钾元素等。而研究组在2年的攻坚过程中，研究提取益生菌，以益生菌发酵技术发酵水果皮、废弃的蔬菜叶、花生麩等生活废料，并以发酵的自然产物逐步取代化学肥料的添加，实现了纯天然的有机生产体系。课题组现已能通过不同有机发酵液的精确调控，满足蔬菜生长中的营养平衡和比例所需。

2.5 优选适合的鱼类和蔬菜品种 现以生态循环方式进行生产试验，养殖了锦鲤、草鱼、罗非鱼，密度达到工厂化生产标准。在蔬菜生产方面，课题组选取了具有水培特色的蔬菜品种进行品种对比种植试验，现阶段总结培育了10种特别适宜鱼菜共生的蔬菜品种，其中有水口白菜、生菜、珍珠介菜、奶油生菜、奶白小皇菜、小白菜、菜心、空心菜、鱼腥草、台湾西洋菜。

2.6 蔬菜育苗 鱼菜共生系统中定植的蔬菜相对于传统蔬菜具有更高的要求。首先，菜苗要具有较强的吸收能力，保证蔬菜在相对传统营养液肥量较少的鱼菜共生系统中仍能吸收其中的养分。其次，菜苗要有较强的水培适应能力，能适应移植后的环境改变，如EC值、pH和渗透压差等。最后，蔬菜需要有较强的耐低氧能力，以应对夏季极端天气水溶氧低的问题。

2.7 环境调控 传统鱼菜共生或水培均以单一的种植方法栽培，缺点是不能适应四季气候的变化和不同蔬菜对环境的要求。课题组在试验过程中不断探索新的种植方法，包括浮筏式（DFT）、营养液膜式（NFT）和气雾栽培，其中更研发了空气液模式（AFT）和极浅基质培等多种种植方法，以适应广东省夏季高温种植难的情况。另外，课题组率先提出了标靶供水的概念，经过长达1年的试验，统计显示了在特定情况下水培蔬菜供水的时间差和生长情况的关系。

3 鱼菜共生气雾栽培生态循环种植技术的应用

在设施的搭建上，高强度的泡沫定植板被倾斜铺设在纵截面为三角形的种植架上，使种植架中间形成一个被称为气雾室的密闭空间，并在其中安装气雾喷头。株高8cm的菜苗以海绵固定在泡沫定植板的孔洞上，使得蔬菜的根系裸露在气雾室中，气雾室定时喷洒营养液，使蔬菜获取足够的水分、氧气及营养元素。

3.1 种植方式 相对于传统水培而言，气雾栽培直接将雾状的养鱼营养液喷洒在蔬菜根部，所需积存的营养液少，节省了约60%的用水量和肥量，提升了营养液的运用率和精准度。未能被利用的雾化营养液将被收集，经紫外光杀菌后再次被利用，直至其导电率低于水培指标值时更换。根据实践经验，通常在1～2年的叶菜种植周期中均无需更换养鱼的水。此外，气雾栽培技术采用间歇式气雾喷洒，无需连续运作，耗电量低。

3.2 蔬菜生长速率 气雾栽培的特点在于让根系暴露在空气中获取足够的氧气进行呼吸作用，从而优化了根系环境，提升了根系的生长速率和吸收速率。实践发现，叶菜类蔬菜根系生长十分发达，如生菜的根系最长达1m，是传统水培的2～3倍。发达的根系增加了蔬菜对营养液的吸收面积，使得蔬菜在根系强大的吸收作用下，生长速率大幅提升，相对于传统浮筏式水培，叶菜类的生长周期缩短了1/5。

3.3 空间利用率 塔式气雾栽培是通过把蔬菜定植在倾斜的强化泡沫板上进行种植，让种植空间倾斜向上发展，使种植面积相对于水平种植提升了1倍，有利于充分利用智能温室内的空间和提升产量。此外，气雾栽培在人工条件下进行集约化生产，人工控制环境，无需土壤和基质，对环境恶劣地区乃至远洋航海船舶的蔬菜供应有着重要意义。

3.4 存在的缺点及改进方法 气雾栽培管理精细，维护成本高。因为营养液要经过气雾喷头雾化，而喷孔非常细微，因此营养液在喷洒前需要被过滤以防止喷头堵塞，建议过滤条件为400目。此外，喷头在长期运作下会累积污垢，如果不及时清理，同样有可能造成堵塞，影响生产。因此，在每个叶菜种植周期都要拆卸气雾喷头进行清洗，并在拆卸喷头后启动设备喷洒清水，从而冲出积累在管道和喷头上的杂质。

3.5 卫生条件 因气雾室是一个密闭空间，阴暗潮湿，如果管理不当，则有可能滋生细菌和真菌，影响蔬菜的正常生长，因此在管理中应注意2点：安装紫外光灯灭菌器，保证所有养鱼水中的营养液在进入气雾室前均经过消毒，防止病害传播;在每个生产周期收获后都要打开定植板，晾晒定植板和气雾室3d，既能通过阳光杀菌，也能干燥定植板，从而破坏细菌滋生的条件。

3.6 适应性 在定植方面，因需要以海绵包裹菜苗，然后固定在泡沫板的孔洞中，因此定植时有可能出现折损。建议不同的蔬菜应选定不同的阶段定植，保证其茎部已成长到足够的硬度和韧度，通常蔬菜株高為8cm时均适宜被定植。此外，气雾栽培使蔬菜被立体倾斜种植，故蔬菜需要适应该种植角度。实践发现，空心菜和广东菜心对倾斜立体种植的适应性不佳。在种植方面，不同蔬菜对水培的适应性也存在不同，实践中以小白菜、芥菜和生菜的传统水培蔬菜品种的生长情况最佳，且生长期相对传统水培更短，因此在实际生产时应试种各种蔬菜，筛选适应性最好的蔬菜进行气雾栽培，才能最大发挥其优势。

4 发展前景

我国农业蔬菜生产耕地面临严重的污染以及耕地面积越来越小的变化，鱼菜共生气雾栽培生态循环种植技术是一种新型的复合耕作体系，其将水产养殖与水耕栽培这2种原本完全不同的农耕技术，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，种菜不施肥而能正常生长的生态共生效应。鱼菜共生气雾栽培让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是未来可持续循环型零排放的低碳生产模式，更是有效解决农业生态危机的有效方法。

通过鱼菜共生系统各阶段的试验研究，表明运用鱼、植物、微生物间、益生菌的平衡相生，可以使有效的水资源最大化地利用于养殖与种植，特别是养殖过程中鱼类排泄物与饲料残渣是养殖水污染恶化的主要诱因，将蚯蚓养殖引入鱼菜共生系统中，使蚯蚓协助分解鱼粪和残余饲料等大分子废物，从而有助微生物分解，促进蔬菜吸收营养物质。这对于高密度节水型的工厂化养殖来说是一个关健性的技术问题，如果没有卓著的水处理能力，是难以做到水资源的循环利用。在常规的工厂化养鱼过程中，通常以结合物理、化学综合处理方法来解决，这虽能有效修复水质，但成本过高，除了涉及到相关设备与设施外，运行成本及电费也是一笔不小的投入。针对这些问题，课题组采取植物与微生物的生物处理方法来取代原来的氨氮等污染物处理的物理化学装备，既可以降低成本，又可以使生产更方便，管理更简单，减免了繁琐的设备操作与管理，让工厂化种养轻松且绿色，与微生物及植物技术有机相结合，形成一种特有的养殖种植模式，这也是研究鱼菜共生系统主要目标。鱼菜共生系统是当前工厂化养殖种植过程中，投入成本最低的一种集约化现代化种养结合生产模式。

鱼菜共生立体栽培、气雾栽培生态循环种植技术是一种全新的现代化科技生态农业项目，运用封闭式水产养殖技术、蚯蚓养殖技术和水循环种植技术，搭建一个环保节能、生态有机、安全健康、无污染、无公害的鱼菜共生气雾栽培系统，在养殖和种植生产过程中，充分发挥自然有机的生产优势，均不使用农药、化肥、抗生素等有害物质，保证农产品安全、绿色、优质、有机、健康。该系统将是有机农业、绿色农业、创新农业和科技农业的发展前景。

参考文献

[1]张和顺.工厂化蔬菜气雾栽培技术[J].中国农业信息，2017（3）：90-91.

[2]徐伟忠.新型鱼菜共生系统项目[Z].丽水市农业科学研究所，2007（5）.