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Aqu @teach：水生系统的元素
水生系统的 “硬件” 包括：(i) 鱼缸，(ii) 水泵和空气泵，(iii) 固体去除装置（滚筒过滤器、定居器），(iv) 生物过滤器，(v) 植物种植床，以及 (vi) 管道材料。 这些元素是由一个社区填充的，主要生产者（植物）与消费者（主要是鱼类）分离开来，无处不在的微生物在两个主要群体之间建立了一座 “桥梁”。 ！ [图片-图片-https://cdn.farmhub.ag/thumbnails/48357acd-95e7-4daa-b01c-c89436381ea3.jpg 图 2：水生系统的主要组件（在 [拉科奇 * 等人 * 2006] 后重新绘制（https://www.researchgate.net/publication/284496499_Recirculating_aquaculture_tank_production_systems_Aquaponics-Integrating_fish_and_plant_culture）） #水产养殖 水产养殖是指在受控条件下捕捞和生产鱼类和其他水生动植物物种（萨默维尔 * 等人 * 2014）。 水产养殖正在成为全球蛋白质生产的一个日益重要的来源，同时减少了过度捕捞海洋的压力。 然而，开放水系统、池塘培养和流通系统等水产养殖技术都将富含营养的废水释放到环境中，造成水体富营养化和缺氧。 在循环水产养殖系统 (RAS) 中，这种废水在系统内进行处理和再利用。 然而，这些系统消耗大量能源，产生大量鱼类污泥，必须单独处理。 因此，水上乐器也可以被视为 RAS 的一种形式，或 RAS 的扩展。 ！ [图片-图片-https://cdn.farmhub.ag/thumbnails/87a9ea0e-7b60-4461-bf13-a0595bee666f.jpg 图 3：水产养殖系统的主要类型。 详情见 第 2 章 水耕 水培学的发展可以追溯到 1929 年加利福尼亚大学威廉·格里克博士的工作（[格里克 1937]（doi：%2010.1126/ 科学 .85.2198.177））。 在过去几十年里，水培技术一直在扩大，主要是因为它通过减少虫害和土壤传播的疾病，并通过操纵生长条件来满足最佳的植物需求，同时提高了水和肥料的使用效率，从而提高了产量。 它还允许在质量差的土地上发展农业 (萨默维尔 * 等人 * 2014)。 然而，所谓的传统水培种植也有其缺点。 它利用昂贵而且往往是不可持续的矿物肥料来生产作物，并消耗能源。 水培系统需要大量的大量营养素（C、H、O、N、P、K、钙、S、镁）和微量营养素（铁、Cl、Mn、B、Zn、铜、钼、镍），这对植物的生长至关重要。 营养物质以离子形式添加到水培溶液中，而 C、H 和 O 则可从空气和水中获得。 需要监测营养物质的浓度。 另一方面，Aquaponic 系统使用含有丰富的鱼类废物的水作为植物生长的营养来源。 然而，水的营养成分并不总是完全符合植物的要求。 一些营养素通常缺乏，因此需要添加来调整其浓度，例如铁、磷酸盐和钾（Bittsanszky *等人 * 2016a）。 第 5 和 6 章解释了有关营养素的更多信息。
· Aqu@teachAqu @teach：水生技术简介
今天，由于人口迅速增长、粮食需求增加和城市化，农业用地正在迅速减少，我们的海洋被过度捕捞。 为了满足未来的食品需求，需要创新、节省空间和生态食品生产技术。 Aquaponics 是一种多养殖（综合多营养生产系统），由两种技术组成：水产养殖（养鱼场）和无土（水培）蔬菜种植。 水生动物的主要目标是重复利用鱼饲料和鱼粪中含有的营养物质，以便种植作物（[Graber & Junge 2009]（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916409004299）；[伦纳德和伦纳德 2004 年]（https://link.springer.com/article/10.1007/s10499-004-8528-2）；伦纳德 & 伦纳德公司伦纳德 2006 年; 拉科奇等人 * 2003). 将两个系统合并为一个系统消除了独立运行水产养殖和水培系统的一些不可持续因素（萨默维尔 * 等人 * 2014）。 ！ 图片-3 ！ 图片-3 ！ [图片-图片-https://cdn.farmhub.ag/thumbnails/398b3e8a-c31a-4ee5-97a2-38bb97fc3a2c.jpg 图 1：水产养殖 (a)、水培 (b) 和水生 (c) 系统中的基本物质流 鱼类排泄物可以由植物直接使用，也可以在细菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐后使用。 鱼饲料为植物增加了营养物质的持续供应，从而解决了排放和替代耗尽的养分溶液的需要，或者在运作广泛的系统的情况下，调整溶液的需要，如水培学中的溶液。 随着为植物作物购买额外肥料的需求减少，该系统的利润潜力增加。 Aquaponics 是一种迅速兴起的农业做法，因此可以带来一系列潜在的好处；然而，这一潜在的可持续农业生产体系也存在重大弱点（表 1）。 表 1：水上乐器的好处和弱点（[2006 年潜水员]（https://attra.ncat.org/attra-pub/download.php?id=56）[乔利 * 等人 * 2015 年]（http://real.mtak.hu/42594/）；[萨默维尔 * 等人 *，2014 年]（加拿大））https://learn.farmhub.ag/resources/small-scale-aquaponic-food-production/ 好处 弱点 水资源的养护
· Aqu@teachAqu @teach：水生动物的食品安全风险
水生鱼类的一个主要食品安全问题是在含有鱼类排泄物和其他有机物的水中种植蔬菜作物，包括鱼类和植物颗粒残留物。 致病细菌可以通过水、动物粪便、植物幼苗、工具或人类进入系统。 热血动物的主要风险是引入 * 大肠杆菌 *，而鸟类可携带 * 沙门氏菌 * spp。 (粮农组织 2014 年). E. 大肠杆菌 * O157: H7、 沙门氏菌 * spp. 和 * 单核细胞增生李斯特菌 * 是可在循环水系统中发现的主要食源性病原体，在这些条件下可以生存。 水生子系统的粪便污染主要是在使用质量差的水源或者家畜或野生动物可能进行粪便投入时发现的（Fox 等人 * 2012）。 尽管先前发表的报告表明，蔬菜中的 *E. 大肠杆菌 * O157: H7 和 * 沙门氏菌 * 等人类食源性病原体内化 2 ，但 Moriarty * 等人 (2018) 所做的研究并未提供细菌内化的证据。 内化可能是一种只有在细菌浓度极高和植物损伤 (特别是根部受损) 等特定情况下才能看到的现象，这种现象增加了细菌内化的可能性。 2 细菌通过植物表面的天然开口和/或通过生物或物理损伤的部位进入，或细菌与水一起吸入内部组织（[Deering *等人 * 2012 年）]( 此外，来自不可靠来源的鱼可能会引入与水果和蔬菜无关的食源性病毒和疾病（例如 * 弧菌 * spp.）（Fox *等人 * 2012）。 * 隐孢子虫 * 和 Girdia lamblia 等寄生虫也可以引入水本身，因此水生物中使用的水源对于食品生产的安全非常重要 [（Ljubojević *等人，2017 年]（https://www.
· Aqu@teachAQu @teach：水生动物的分类
水生技术与其他综合技术之间的界限有时还不清楚。 Palm et al. (2018) 提出了一个新的水生生物定义，其中维持植物生长的大部分 (> 50%) 养分必须来自喂养水生生物的废物。 较窄意义上的水生生物学（水生生物 sensu stricto）仅适用于具有水培的系统，而不使用土壤。 将鱼类与藻类生产结合起来的一些新的综合水产养殖系统也属于这一概念的范围。 另一方面，广义上的水生生物一词 (aquaponics sensu lato) 可适用于包括园艺和作物生产技术在内的各种系统，这些系统利用包括土壤在内的不同基质的矿化过程、缓冲和营养储存功能。 棕榈等人 (2018) 为这些活动提出了 “水生养殖” 一词。 表 2：根据不同设计原则对水生生物进行分类，并附有每个类别的实例（改编自 Maucii et al. 2018） 设计目标 类别 示例 目标或主要利益攸关方 商业作物生产 ECF 农场 家庭自给自足 萨默维 尔等人 2014 年 教育 格雷伯 等人 2014 年 a 容格 等人 2014 年 社會企業 莱德劳与玛吉 2016 绿化和装饰 史尼茨勒 尺寸 大尺寸（大于 1000 平方 米 ） 蒙西 等人 2017 年 M 介质（200-1000 平方 米 ） 格雷伯 等人 2014 年 b 小型 (50 至 200 平方米) 屋顶水上农场 XS 非常小（5-50 平方米 2 ） 波德格拉伊舍克 等人.
· Aqu@teachAqu @teach：水上乐器作为教育工具
Aquaponics 促进科学知识，并为从小学到高等教育的各级自然科学教学提供了一个有用的工具。 水上乐园课堂模型系统提供了丰富科学、技术、工程和数学（STEM）课程的多种方式。 水上乐器系统的日常维护也可以实现体验式学习，这是通过体验学习的过程，更确切地说是个人直接体验的 “创造意义” 过程。 因此，Aquaponics 可以成为学习者学习 STEM 内容的一种愉快而有效的方式。 它还可用于教授商业和经济学等科目，以及解决可持续发展、环境科学、农业、粮食系统和卫生等问题。 互联网上有许多类型的水生系统，可以作为套件购买，或者可以交付和安装完整的系统。 然而，建立一个水生系统本身就是一个宝贵的教育经验。 还可以通过回收材料轻松、低成本地构建基本的水生系统。 即使是微型系统（1.5 平方米）也可以在水质和用水量方面模拟全尺度单位，从而使其成为一个有效的教学工具（Mauberi *等人 * 2018）。 然而，在教室中实施水上乐器并非没有挑战。 技术困难、缺乏经验和知识，以及假日期间的维持都会对教师使用水上乐器造成重大障碍，教师方面的不兴趣也可能是一个关键因素（Hart 等人 . 2013; [Hart]((https://fisheries.org/docs/wp/AFS-Fisheries-November-2014.pdf#page%3D) * 等人 * 2014 年)。 然而，其他研究表明，许多教育工作者都愿意在课堂中融入水肺学习，尤其是当它为体验式学习提供了机会时（Clayborn et al. 2017）。 教师们强烈认为，在课堂上引入一个水生学校对学生有启发，并促进了学生与教师之间的互动，从而有助于开展关于科学的对话（[Wardlow * 等人 * 2002]（https://www.agronomy.org/files/jnrlse/issues/2002/e00-15k.pdf))。 对美国教育中使用水上乐器的调查发现，在小学和中学，它往往以项目为导向，用于教授化学或生物学等单一学科科目，而学院和大学水上乐园系统通常用于教学跨学科诸如食品系统和环境科学等科目. 在职业和技术学校中，水生系统很少用于教授水生学以外的其他科目（Genello *等人 * 2015）。 版权所有 © Aqu @teach 项目合作伙伴。 Aqu @teach 是伊拉斯穆斯 + 高等教育战略合作伙伴关系（2017-2020 年），由格林威治大学牵头，与苏黎世应用科学大学（瑞士）、马德里技术大学（西班牙）、卢布尔雅那大学和纳克洛生物技术中心（斯洛文尼亚）合作 。 *
· Aqu@teachAqu @teach：水上乐器中的重要参数
除了监测对保持水生系统水质至关重要的一般物理化学参数以及表明系统性能和发现潜在水质问题的生物参数外，还有必要定期检查性能的技术（过滤器，水，空气泵等）。 #技术 固体去除 操作程序：水生生物中的一个主要考虑因素是保留时间和去除大颗粒物质。 这些颗粒包括未食用的食物、鱼类废料以及其他生物材料来源，如植物颗粒。 它们会对化学参数（如 pH 值和溶氧化物）产生负面影响。 机械过滤（物理筛网和屏障）将是监测的第一个重要步骤，以便能够有效地去除颗粒物。 对筛网和过滤器进行目视检查通常是检查大颗粒的最佳方法。 重要的是要迅速去除颗粒，以防止颗粒分解成更小的碎片，这将增加去除颗粒所需的时间，并且由于营养含量增加而导致氧气需求量增加（[Torarinsdottir et al 2015]（https://www.researchgate.net/publication/282732809_Aquaponics_Guidelines))。 屏幕应经常清洁，以确保碎片被清除。 监测：对于较小的颗粒，一个有用的措施是水的净度，也称为浊度，尽管这可能是一种主观测量，具体取决于所使用的方法。 该方法是一种表示光通过水转移的良好程度。 浊度的主要原因通常是悬浮固体，确定为总悬浮固体 (TSS)。 这些可以通过干重精确测量。 首先，从系统中取出大约 1 升的水。 对于含有 TSS 的水，可以减少样品体积，如果水清晰，则可以增加样品体积。 然后通过预称重过滤纸对水样进行过滤，具有指定孔隙大小的滤纸进行过滤。 固体将保留在过滤纸上，当完全干燥时（即当纸张在持续干燥后停止减肥时），可以称量过滤纸上。 过滤纸的重量增加可以衡量出现的微粒数量，可以用毫克/升或千克/立方米 3 表示（大米 *等人 * 2012）（表 2）。 表 2：悬浮固体的测量程序 没有。 程序 备 注 1 将过滤纸称重至 最接近的 0.1 mg 将 质量记录为质量 1 2 设置过滤装置，插入过滤器，然后涂抹avacuum 用真空泵吸水通过过滤器 3 用 少量去离子 (DI) 水湿过滤纸 4 大力摇动样品，然后测量预先确定的样品体积使用分级圆柱体。 记录过滤的体积 5 用三个 20 mL 体积的 DI 水冲洗分级气缸和过滤器，允许清洗之间的完整排 水 6 使 用真空泵继续吸入 3 分钟后滤完成 7 小 心地将过滤器转移到铝质称重盘上，并将过滤器放在饼干板或类似设备 上 8 将过滤器放在设置为 104 ± 1 C 的烤箱中，然后干燥至少 1 小时 9 从烤箱中取出过滤器，并将它们转移到干燥器，以便将它们冷却到室温。 将一个样品滤波器称重至最接近的 0.
· Aqu@teachAqu @teach：水上乐器和健康
Aquaponics 提供一种创新的园艺治疗方式，这是一种以自然为基础的方法，通过开展一系列绿色活动，如园艺和与动物接触，促进精神健康问题患者的福祉。 在过去十年中，出现了一些社会企业，提供治疗性园艺方案，以改善当地社区的福祉。 社会企业方法建立在 “社会公司” 的基础之上，帮助有心理健康问题的人发展新技能并重新参与工作场所。 社会企业是一种特定类型的社会企业，其社会使命是在支持性和包容性的环境中为面临重大就业障碍的人，特别是残疾人创造就业、工作经验、培训和志愿服务机会 (包括精神病和学习障碍）、虐待问题、监狱记录或无家可归问题（Howarth * 等人 * 2016)。 植物与人之间的关系具有特殊的特质，可以促进人们与环境的互动，从而促进他们的健康、功能水平和主观幸福。 植物被视为给予照顾者非歧视性的奖励，而不会强加人际关系的负担，而且通过对照顾或忽视作出反应，可以立即加强个人作用感。 在群体范围内开展园艺活动的有效性也得到了证明。 许多身心健康问题的人面临社会排斥，因为他们没有平等的机会获得社会机会，包括有偿就业、住房、教育和休闲。 社会网络，如社区园艺倡议所提供的社会网络，可以缓解压力，提供获取技能的结构，并验证和提高个人的自我价值感 (钻石与 Waterhouse 2010；外地之家 2003 年. 迄今为止，水产养殖被用于治疗性园艺的例子很少。 在美国，印第安纳州一家名为 绿色桥梁种植者 的小型农业企业正在全年种植农产品，主要使用水上乐器。 该公司现在雇用了许多患有自闭症谱系障碍（ASD）的个人，发现水肺学所需的调度、精确度和监测与他们的技能完全匹配。 同样，宾夕法尼亚州的 ACRES 项目 (成人创造住宅和就业解决方案) 利用水产养殖学为患有自闭症和智力残疾的成年人提供园艺治疗、就业和社区融合。 他们参与水生生物系统的所有方面，从护理和维护到收获和销售，而水生动物所需的计划程序和日常工作为他们提供了令人放心的稳定性和结构。 因此，ACRES 通过培养社会、职业和自我宣传技能，利用水疗学帮助自闭症患者发挥潜力，发展实际生活技能，提高社会能力，过渡到工作和独立。 北爱尔兰的 FabLab 神经中心 建立了一个社会企业水上乐园数字农场，教授有学习困难的人创业和数字技能。 使用神经中心 FabLab 最先进的数字设备，如 3D 打印机、CNC 路由器和激光切割机，学生将接受一系列数字设计和制作技术的实践培训和经验，使他们能够设计、建造和运营水上乐园。 作为该项目的一部分，青年将发展一个新创建的社会企业，使他们能够将农场的农产品出售给当地企业，从而培养他们在社会创业、商业和营销方面的技能。 变革解决方案 一家致力于解决家庭无家可归问题的社会企业，在加利福尼亚州经营解决方案农场。 水上乐园为无家可归的家庭提供种植罗非鱼和季节性绿叶蔬菜和草药的培训，然后出售给当地的餐馆、市场和学校。 它作为一个实验室，教授重要的工作价值观，为人们重新进入工作场所做好准备，从而带来希望和生产。 [韦尔托拉索协会]（http://www.huertolazo.eu/）是西班牙马拉加省的一家社会企业，为来自困难背景的年轻人提供实习机会。 实习生在安全的环境中接受水上乐器的实践培训。 鲶鱼、罗非鱼和天鹅出售给福恩吉罗拉的 El Sollo 餐厅。 ！ 图片-3 图 2：Huerto Lazo 协会的水生设施 — 左上角逆时针方向：水生温室中的鲶鱼槽；用于药用目的的 *Gynostemma 五灭虫 * 的罗非鱼水槽；胡尔托拉佐的水过滤罐；Ulrich Eich 展示了他的水生系统（照片：莎拉·美利肯）.
· Aqu@teachAQu @teach：水上乐器的历史
利用鱼类粪便对植物施肥的概念已经存在了几千年，亚洲和南美洲早期的文明都在使用这种方法。 最著名的例子是在中美洲浅湖（公元前 1150—1350 年）建立的 “静止岛” 或 “阿兹特克岛”（https://www.ancient-origins.net/ancient-places-americas/chinampas-floating-gardens-mexico-001537），以及 “水稻鱼水产养殖系统”（https://www.telegraph.co.uk/sponsored/china-watch/society/12211099/ancient-farming-practice-china.html）在亚洲推出大约 1500 年前，至今仍然使用。 水稻鱼水产养殖系统和中国水产养殖均被粮农组织列为全球重要农业遗产体系（Koohafkan & Altieri 2018）。 在欧洲，早期的 RAS 可以追溯到 20 世纪 70 年代末（博尔 1977）。 与此同时 纳格尔 (1977) 已经测试了水培与 RAS 的水和营养循环。 美国的当代水上乐器从 Todd 的开创性研究开始，如 爱 * 等人 * (2014) 中所述，以及 [高盛 * 等人 * 1974] 的研究（https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0043135474900074) 和 莱瑟 * 等人 *. 1975 关于将废水中的营养物质再用于植物和动物生产。 在 1980 年代技术进步之前，大多数试图将水培和水产养殖结合起来的努力都取得了有限的成功。 1980 年代和 1990 年代在系统设计、生物过滤和确定最佳鱼类与植物比率方面取得了进展，从而建立了封闭的系统，可以回收水和养分积聚，促进植物生长。 激发了许多追随者的水上乐器的先驱是： -马克·麦克默特里博士（[麦克默里 * 等人 * 1990]（https://www.researchgate.net/profile/Mark_Mcmurtry2/publication/287890596_Sand_culture_of_vegetables_using_recirculated_aquacultural_effluents/links/576ecf0b08ae62194746bb9a/Sand-culture-of-vegetables-using-recirculated-aquacultural-effluents.pdf））开始工作当他在北卡罗来纳州立大学在八十年代中期到九十年代初的水上乐器。 他称之为 “综合水产养殖系统”（IAVS）的方法。 今天的洪水和排水系统，正如后院从业人员所喜爱的，都是从这一模式中衍生出来的。 -詹姆斯·拉科奇博士设计了可能是最广泛复制的设计，[维尔京群岛大学（UVI）水上乐园小号]（https://www.uvi.edu/research/agricultural-experiment-station/aquaculture-home/aquaponic-systems/default.aspx)ystem 在 1980 年（[Rakocy * 等人 * 2003]（https://www.
· Aqu@teachAQu @teach：水培学简介
水培学的原理 水培是一种不使用土壤的作物种植方法，并将营养添加到灌溉水中（所谓的培养）（图 1）。 传统的地面种植技术和无土技术之间的主要区别在于水和肥料的相对使用以及总体生产力. 无土农业通常也是劳动密集程度较低的，支持单一农业比地面农业更好，可用于非耕地 (萨默维尔 et al. 2014c)。 ！ 图片-2 图 1：根据基材或生长培养基的使用情况对无土培养物进行分类。 基材的主要作用（如果所有使用）是作为植物的支撑，并提供水分和曝气 水培的优势 水培技术使农民能够监测、维护和调整植物的生长条件，确保最佳的实时营养平衡、输水、pH 值和温度。 此外，没有竞争从杂草，植物受益于更高的控制害虫和疾病。 据说，使用水栽培法种植的植物使用的水比在土壤中种植同一植物的用水少 90%（萨默维尔 * 等人 * 2014 年 c）。 在水耕中，用水是植物生长所需的最低水分，而地面农业通过从表面蒸发、渗透到底土、径流和杂草生长而失去水分。 因此，水耕技术为水稀缺或昂贵的地区的作物生产提供了巨大的潜力。 由于植物生长所需的营养物质是直接输送到根部的解决方案，因此可以根据植物在特定生长阶段的需求量身定制解决方案。 另一方面，由于土壤中的复杂过程，农民无法完全控制向植物输送养分，有些肥料可能因径流而丧失，这不仅降低了效率，而且还引起环境问题。 由于水培植植物的根部直接浸入营养液中，因此它们比在土壤中生长的植物更容易获得所需的东西，所以它们通常具有较小的根系，并且可以将更多的能量转移到叶片和茎的生长中。 因此，水培培养的产量比土壤培养物高出 5-25%（萨默维尔 * 等人 * 2014 年 c）。 水培的缺点 然而，水培系统也有一些局限性。 主要问题是初始设置成本高。 由于系统中的电驱动设备无法在没有电力的情况下提供营养液，因此它们也容易受到停电的影响。 此外，当植物病原体（微生物，如 * 黄萎 、 * 和 * *）污染溶液或作物时，水传播疾病可以迅速蔓延到整个系统。 水培系统操作人员需要专门的技能和知识来生产高产作物；他们必须学习适量的营养物质和照明，处理复杂的营养问题，维持虫害控制，并防止水管系统中生成生物膜。 最后，虽然营养丰富的水培溶液和塑料材料可以重复使用，但水培系统仍然产生大量废物，可能对环境产生负面影响（Lee & Lee 2015）。 版权所有 © Aqu @teach 项目合作伙伴。 Aqu @teach 是伊拉斯穆斯 + 高等教育战略伙伴关系（2017-2020 年），由格林威治大学牵头，与苏黎世应用科学大学（瑞士）、马德里技术大学（西班牙）、卢布尔雅那大学和纳克洛生物技术中心（斯洛文尼亚）合作 。 *
· Aqu@teachAQu @teach：水培系统
有三种主要类型的水培系统（另见模块 1）。 在介质床水培植植物生长在一个基底。 在营养膜技术 (NFT) 系统中，植物的根源在广泛的管道中生长，并提供一流的水。 在深水培养 (DWC) 或浮筏系统中，植物使用浮筏悬浮在水槽上。 每种类型都有其优点和缺点，下面将详细讨论。 就水生系统作物生产的相对效率而言，证据有些矛盾。 伦纳德 和 Leonard (2006) 比较了生菜生产的三个水培子系统，发现砾石介质床产量最高，其次是 DWC 和 NFT。 然而，[潘塔内拉 * 等人 * 2012] 的后续研究 (https://www.was.org/meetings/ShowAbstract.aspx?Id=26225) 发现 NFT 表现与 DWC 一样，而介质床的产量一直低于表现。 关于水培组件的设计对水生系统整体性能和用水量的作用，[Mauperi *等人 2018] 的一份文献回顾（https://www.agronomy.it/index.php/agro/article/view/1012/918）发现，NFT 效率低于培养基床或 DWC 水培，尽管结果并不明确. 水培成分直接影响水质，而水质对养鱼至关重要，也是植物蒸散导致水分流失的主要来源。 因此，水培组件的设计直接影响到整个过程的可持续性，无论是从水消耗和（或）间接的系统管理成本方面。 水培组件的选择也将影响整个系统的设计。 例如，在介质床系统中，基板通常为细菌生长和过滤提供足够的表面积，而在 NFT 通道中，表面积不足，需要安装额外的生物过滤器（[Maucii et al. 2018]（https://www.agronomy.it/index.php/agro/article/view/1012/918))。 #介质床水培学 在培养基床水培中，使用无土生长的培养基或基质来帮助根部支撑植物的重量。 介质床也可作为生物和物理过滤器。 在水培子系统中，介质床具有最有效的生物过滤，因为表面积较大，含有硝化和其他细菌的生物膜可以殖民。 该基材还可捕获固体和悬浮鱼类废物以及其他浮动有机颗粒，尽管这种物理过滤器的有效性将取决于基材的颗粒和颗粒大小以及水流速率。 随着时间的推移，有机颗粒被生物和物理过程慢慢分解成简单的分子和离子，供植物吸收（萨默维尔 * 等人 * 2014b)。 基材可以是有机的、无机的、天然的或合成的（图 1），并且存放在不同形式的生长容器中。 它需要有足够的表面积，同时保持水和空气渗透性，从而使细菌生长、水流、植物根部能够呼吸。 它必须是无毒的，具有中性的 pH 值，以免影响水质，并且能耐霉菌生长。 它也不能如此轻便，以至于浮动。 保水、曝气和 pH 平衡是根据基材的不同而有所不同的方面。 水保留在颗粒表面和孔隙空间内，因此保水量取决于颗粒的大小、形状和孔隙度。 颗粒越小，它们的包装越接近，表面积和孔隙空间就越大，因此保水量越大。 与光滑的圆形颗粒相比，不规则形状的颗粒具有更大的表面积，因此具有更高的保水性。 多孔材料可以在颗粒内储存水；因此，保水率很高。 虽然基材必须能够良好的保水性，但它也必须能够良好的排水。 因此，必须避免过度精细的材料，以防止过度的水分滞留和基底内缺乏氧气运动。 所有基材都需要定期清洗（瑞士 2013）。
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