自制适合城市家庭的鱼菜共生系统

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自制适合城市家庭的鱼菜共生系统

@Sunny
小小3平米的鱼菜共生系统，1年可以结出100多斤瓜果蔬菜以及三四十只可以吃的鱼——的确是收获颇丰！不管是叶菜还是瓜果类，都可以在鱼菜共生系统中茁壮成长。

和土壤种植比起来，水耕的栽培方式对于城市家庭来说有诸多好处：
避免土壤中带进的虫卵；
下大雨时不会造成土壤从花盆里被冲出、阻塞阳台水管；
避免更换营养液时倒掉的废水造成的水体污染；
用养鱼的水取代营养液，回收鱼类产生的废物；
节省水；
不会因为忘记浇水或者浇水过多而导致植物死掉。
有这么多好处的鱼菜共生，究竟有什么奥秘呢？
什么是鱼菜共生系统？
鱼菜共生(Aquaponics)是一种新型的复合耕作体系，它把水产养殖与蔬菜生产这两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，种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。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最有效方法。


鱼菜共生耕作体系有以下几种模式：
1、闭锁循环模式：养殖池排放的水经由硝化床微生物处理后，以循环的方式进入蔬菜栽培系统，经由蔬菜根系的生物吸收过滤后，又把处理后的废水返回至养殖池，水在养殖池、滤液床、种植槽三者之间形成一个闭路循环。2、开环模式：养殖池与种植槽（或床）之间不形成闭路循环，由养殖池排放的废水作为一次性灌溉用水直接供应蔬菜种植系统而不形成返还回流，每次只对养殖池补充新水。在水源充足的地方可以采用该模式。
根据种植部份的技术差异又分为以下几种共生方式：
1、直接漂浮法（比如艾维农庄的鱼菜共生）：用泡沫板等浮体，直接把蔬菜苗固定在漂浮的定植板上进行水培；这种方式虽然简单，但利用率不高，而且一些杂食性的鱼会有吃食根系的问题存在，需对根系进行围筛网保护，较为繁琐，而且可栽培的面积小，效率不高，鱼的密度也不宜过大。2、养殖水体与种植系统分离（如下图）：两者之间通过砾石硝化滤床设计连接，养殖排放的废水先经由硝化滤床或（槽）的过滤，硝化床上通常可以栽培一些生物量较大的瓜果植物，以加快有机滤物的分解硝化。经由硝化床过滤而相对清洁的水再循环入水培蔬菜或雾培蔬菜生产系统作为营养液，用水循环或喷雾的方式供给蔬菜根系吸收，经由蔬菜吸收后又再次返回养殖池，以形成闭路循环。这种模式可用于大规模生产，效率高，系统稳定。

3、养殖水体直接与基质培的灌溉系统连接（如本文将要介绍的DIY）：养殖区排放的废液直接以滴灌的方式循环至基质槽或者栽培容器，经由栽培基质过滤后，又把废水收集返回养殖水体，这种模式设计更为简单，用灌溉管直接连接种植槽或容器形成循环即可。大多用于瓜果等较为高大植物的基质栽培，需注意的地方是，栽培基质必须选质豌豆状大小的石砾或者陶粒，这些基质滤化效果好，不会出现过滤超载而影响水循环，不宜用普通无土栽培的珍珠岩、蛭石或废菌糠基质，这些基质因排水不好而容易导致系统的生态平衡破坏。4、水生蔬菜系统：这种方式就如中国的稻鱼共作系统，不同之处在于养殖与种植分离式共生，即于栽培田块铺上防水布，返填回淤泥或土壤，然后灌水，构建水生蔬菜种植床，把养殖池的水直接排放农田，再从另一端返还叫集回流至养殖池，这样废水在防水布铺设下无渗漏，而水生蔬菜又能充分滤化废液，同样达到良好的生物过滤作用，有点类似自然的的沼泽湿地系统。如茭白与鱼共生、水芋慈菇等水生蔬菜的共生，都可以采用该系统设计。鱼菜共生技术原理简单，实际操作性强，可适合于规模化的农业生产，也可用于小规模的家庭农场或者城市的嗜好农业，具有广泛的运用前景。在具体的实践操作中，需注意的是鱼及菜之间比例的动态调节，普通蔬菜与常规养殖密度情况下，一般一立方水体可年产50斤鱼，同时供应10平方米的瓜果蔬菜的肥水需求。家庭式的鱼菜共生体系，一般只需2-3立方水体配套20-30平方米的蔬菜栽培面积，就可基本满足3-5人家庭蔬菜及鱼产的消费需要，是一种极适合城市或农村庭院生产的农耕模式，也是未来都市农业发展的主体技术与趋势。新车间创始人李大维正在推广适合家庭的鱼菜共生方法，来听听他在“一席”的演讲吧！
李大维一席演讲：“鱼便便的魔力”

DIY鱼菜共生
我们自己在家也可以做小型的鱼菜共生设备！（制作方法来自李大维http://blog.shanghaiaquaponics.com/zh）简单的鱼菜共生可以丛身边容易取得的材料做，这里用简单的宜家箱子加上五金店容易买到的PVC水管，和淘宝上淘的水泵和陶粒（花鸟市场也买得到）。
准备的材料



宜家的Samla箱子；
小水泵；
PVC管子：2条直径2公分，长13.5公分的PVC管；1条直径1.5公分，长16公分；一个2公分的弯头。
制作步骤
1、在上面的箱子打洞，开两个2公分直径的孔：

2、管子接到盒子上：这两根管子一根是进水，另外一根是排水。上面有弯头的是进水用的，另外一根是排水的：



注意到这个管子上在盒子的内侧接近底部的地方有钻了一个洞，这个洞在进水停止的时候能完全把水排干：

3、连接水泵：把16公分的1.5公分直径的管子连接到水泵上：

4、安装水泵：水泵固定在箱子的底下，1.5公分的输水管套到上面箱子的2公分有弯头的管子里面，水就透过水泵到上面的箱子里面：

5、加入陶粒：系统加水和喂鱼透过排水的那根管子，为了避免管子太小不好喂食和加水，加一个漏斗方便投放食物和加水：

6、把植物种植到箱子里面：

植物放到这个箱子里面有两个方法：
标准的水耕方式，把植物的根直接放入陶粒里面；
利用土壤虹吸的特性，把底下有排水洞的花盆直接放到陶粒上稍微接触到水面，透过虹吸的作用，会均匀的保持土壤的潮湿；
上面陶粒主要的作用是为了培养硝化菌，硝化菌需要水分和空气，所以要用潮汐的方式让陶粒那一层有干和潮的过程，最简单的一个做法是把水泵接在定时器上，半个小时开，半个小时关。这个箱子大概是20升左右的水在里面，可以养大概10条的8厘米左右小金鱼和一条清道夫。晾晾俺的鱼菜共生系统
@艾维农夫徐庄主
“鱼菜共生”是一种新型的复合耕作体系，它把水产养殖与蔬菜生产这两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，种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。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最有效方法。这周Peter又要去夏威夷了。他这次去夏威夷是要重返他的课堂，汇报一年来的工作和成果，他嘱咐我为他拍一组我们艾维农园的鱼菜共生系统的照片，以供他在汇报演讲之用。前年的中秋节前，他去夏威夷参加了“鱼菜共生”的培训。正是这次培训，将我和我们引到了生态农业这条路上来。回想开始筹备我们的艾维农园的时候，我们的想法很简单：就是做一个简简单单的鱼菜共生系统就好了。却没想到循着“鱼菜共生”这条道儿一路走了下来，竟然一发不可收拾：“鱼菜共生”……气雾栽培……非试管快繁……越搞越大，越搞越复杂！今天上午在温室大棚里面，我为Peter拍了一组我们当下鱼菜共生系统的照片。唯一遗憾的是鱼池里的鱼儿刚刚死光光，暂时没法拍照，只好等几天待重新将鱼苗补充进去之后再补上了。


温室大棚中鱼菜共生系统的水培定植槽


在水培的环境中这些苦菊长得飞快，甚是茁壮，可谓一天一个样儿


首批入驻的水芹菜也是绿意盎然，一派生机


尽管因为鱼儿生病的关系，水中的肥料欠缺了一些，但就长势而言，还是很猛的
试着在鱼菜共生系统中以砾培的方式种植水芹菜，效果非常不错。最让我感到意外收获的是水芹菜在鱼菜共生系统中过滤清水、吸附污物以的作用，这些特性对于稳固和培养硝化菌非常有利，甚是难得！


鱼菜共生系统中以砾培的方式种植的水芹菜
因为“求胜心切”，我们将各种植物都塞在定植板上，成了名符其实的“大杂烩”。不过也很养眼啊！


“大杂烩”
这些白白嫩嫩的根须都是后来催生出来的水生根，一旦这些根须发育完善，其作物的生长速度就不可限量了。


水生根


只有根深才能叶茂，看看这些根须，就知道作物的“繁华”程度了！


养鱼池中让硝化菌“寄居”的“巢穴”


养鱼池附加的过滤系统



稻鱼共生系统可持续性背后的生态学机制

稻鱼共生系统可持续性背后的生态学机制

千百年来，传统农业系统对世界范围的粮食与生计安全做出了重要贡献。然而，近代以化肥和杀虫剂大量投入为基础现代农业的扩张，使得许多传统农业系统已经消失。认识到传统农业系统的生态遗产可以帮助我们开发新的可持续农业。为了保护这些重要的农业系统，联合国粮农组织、联合国发展计划署和全球环境基金启动了“全球重要农业遗产（GIAHS）” 项目。中国浙江省青田县的“稻鱼共生系统”历史悠久，延续了1200年。2005年被列入 “全球重要农业文化遗产”( GIAHS)。稻鱼共生系统的价值已被确认，其背后的生态系统机制也值得深入研究。浙江大学陈欣教授研究团队对青田县的“稻鱼共生系统”进行了6年的试验研究，并将研究成果“农业遗产稻鱼共生系统可持续性背后的生态学机制” 一文发表在2011年11月《美国国家科学院院刊》 （PNAS）上。研究结果以独特的视角揭示了物种间的正相互作用及资源的互补利用是稻鱼共生系统可持续的重要生态学机制。

稻鱼共生系统即稻田养鱼，是一种典型的农田生态系统。系统中，水稻、杂草构成了系统的生产者，鱼类、昆虫、各类水生动物构成了系统的消费者，细菌和真菌是分解者。也是一种典型的生态农业生产方式。系统内水稻和鱼类共生，通过内部自然生态协调机制，实现系统功能完善。系统即可使水稻丰产，又能充分利用田中的水、有害生物、虫类来养殖鱼类，综合利用水稻田的一切废弃能源，提高生产效益，不用或少用高效低毒农药，以生物防治虫害为基础，减少了化肥与农药的使用，保护了生态环境，提高了农产品质量，生产优质鱼类和稻米。通过在研究区域内实地调查发现，这种稻鱼共生系统中，鱼是当地品种，红色的普通鲤鱼（Cypinius carpia color var.），具有较高的遗传多样性。而系统中的水稻品种已经随着时间的推移而发生改变，在过去的十年中，高产的杂交水稻品种占主导地位。“稻鱼共生系统”被认为是一种可持续的农业形式，因为它能使有限的土地和水资源的利益最大化，且化学品投入相对较少，同时有助于糖类和蛋白质产品的生产及生物多样性的保护。中国在过去的30年中发生了翻天覆地的变化，而农民还继续使用稻鱼共生系统，当然部分是因为这个系统是当地传统文化和地方风俗的一个重要组成部分（例如，稻田养鱼的节日）。

稻鱼共生系统生产能减少农业化学品对环境的影响并且有助于提高水稻种植的利润。这种物种间的正相互作用，资源互补利用产生新的生态系统特性，能帮助解释这个共生系统的稳定性与可持续性。当把鱼引入到稻田后，农民不仅能够种植出与传统单一水稻栽培同样产量的谷物，同时水稻和鱼类之间的正相互作用减少了杀虫剂在“稻鱼共生系统”的施用。与常规水稻单作模式相比，稻鱼共生系统能够降低68%的杀虫剂和24%的化肥施用量。“稻鱼共生系统”中的鱼类能显著减少了水稻害虫和杂草。稻田中的鱼在活动过程中常常撞到水稻茎秆，致使水稻飞虱（昆虫纲同翅目飞虱科害虫）落入水中，成为鱼儿的食物，从而降低其对水稻的危害。其中，研究人员通过录像和实验控制详细重现了此过程。同时，鱼儿的这种撞击活动能够使清晨水稻叶片露水坠入稻田中，减少稻瘟病原孢子产生和菌丝体生长，降低水稻纹枯病和稻瘟病对水稻的危害。鱼儿能够取食甚至连根拔起杂草，显著降低稻田中的杂草数量，致使几乎没有杂草的种子留存在稻田中。另一方面，水稻能有效调节生活在其中鱼类的水环境。水稻能为鱼儿够抵挡烈日照射，在炎热季节降低稻田表层水温，补充一些食物（如掉入水中的食草类昆虫和水稻飞虱等）。除此之外，水稻相当于一个氮库，帮助降低水中铵盐浓度，为鱼类生长创造良好环境。研究结果还表明“稻鱼共生系统”中氮肥能有效利用，及使得较少的氮释放到环境中，降低氮的环境危害。在“稻鱼共生系统”中没有被利用的氮肥能够刺激作为鱼儿食物的浮游生物的生长。“稻鱼共生系统”中由于水稻和鱼儿使用氮的形式不一样也是氮高效利用的原因之一。与传统水稻田一样，化肥施用量的减少，对降低农业生产中的氮素过量施用提供了很好的解决方法。物种间的正相互作用和营养的补充是水稻和鱼儿能够长期共存的基础，并且能够帮助解释为什么共生系统随时间的推移，能够在低杀虫剂和化肥投入的同时维持系统的生产力。目前，由于世界人口的不断增加，农业资源的限制（例如，土地和水），全球气候变化对农作物生产的影响致使全球粮食安全问题日益突出。世界农业目前在生产足够粮食的同时最小化农作物种植对环境的负面影响方面正面临着巨大的挑战。在过去的50年里，由于化肥、杀虫剂的使用，新作物品种的培育与栽培方法的改进等原因使得农作物产量大幅增加。然而，由于化肥和杀虫剂长期使用对环境负面影响，导致了害虫的抗药性，增加了农业成本。因此，需要对现代农业进行反思，这样的反思应包括对传统农业系统重新认识。世世代代的农民使用因地制宜的管理方式建立、发展和维持了传统的农业系统。这些系统基于丰富多样的物种和物种间的相互作用。传统农业系统其生物多样性非常丰富，能够成功适应不同的环境。认识这些传统农业系统和集成这些独特的经验到将来的农业生产规划，可以帮助我们发展更可持续的农业。事实上，这种传统系统的研究已经帮助科学家创造新颖的农场设计。稻鱼共生系统作为一种传统的农业耕作方式，起因于地区自然条件的局限，是农民长期适应自然而形成的特有生产方式与土地利用方式。这种传统农业生产方式，具有增产、节约开支与保护环境等特点，可节省土地，实现天然的立体农业生产模式，有效缓解人地矛盾。这种源自传统经验的农业耕作使农民获得了与自然和谐相处的生存方式。陈欣教授等深入研究了这种传统的农业方式背后的生态学机理，让我们在对现代农业存在的问题进行反思的同时，重新认识传统农业系统。
更多信息：
论文原文“Ecological mechanisms underlying the sustainability of the agricultural heritage rice–fish coculture system”（点击至PNAS网站可下载原文）

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文章来源：Shanghai Aquaponics、微刊《知乎哲也》