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异养细菌与矿化
还有另一个重要的细菌群，以及其他微生物，涉及水生物。 这种细菌群通常被称为异养群。 这些细菌利用有机碳作为食物来源，主要涉及固体鱼类和植物废物的分解。 大多数鱼类只能保留 30-40% 的食物，这意味着它们所吃的食物中有 60-70% 被释放为废物。 在这种废物中，50% 至 70% 是作为氨释放的溶解废物。 然而，剩余的废物是含有蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质的有机混合物。 异养细菌通过一种称为矿化的过程代谢这些固体废物，使水生植物能够获得必要的微量营养素（图 5.2）。 ！ 图片-2 这些异养细菌，以及一些天然存在的真菌，有助于分解鱼类废物的固体部分。 在这样做的过程中，他们将固体废物中锁定的营养物质释放到水中。 这种矿化过程是必不可少的，因为植物不能以固体形式吸收养分。 废物必须分解成简单的分子，才能被植物的根源吸收。 异养细菌依赖于任何形式的有机材料，如固体鱼废料、未吃的鱼食、垂死的植物、垂死的植物叶甚至死细菌。 有许多食物来源可用于这些细菌在水生单位。 异养细菌需要与硝化细菌类似的生长条件，特别是在高浓度的溶解剂中。 异养细菌会殖民单元的所有组成部分，但特别集中在固体废物积聚的地方。 异营细菌的生长速度比硝化细菌快得多，在几个小时而不是几天内繁殖。 在介质床中，废物收集在底部，永久湿区，这里发现了许多异养细菌。 在其他系统中，主要菌落被发现在过滤器和分离器上，以及在运河。 矿化在水生动物中很重要，因为它释放了几种植物生长所必需的微量营养素。 如果没有矿化，一些植物可能会出现营养不足，需要补充肥料。 异营养细菌在固体废物的分解中得到其他生物群落的帮助。 通常，蚯蚓、等脚类、两栖类动物、幼虫和其他小动物可以在水生系统中发现，特别是在介质床中。 这些生物与细菌一起工作来分解固体废物，拥有这个群落可以防止固体积聚。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *
· Food and Agriculture Organization of the United Nations新的水生系统和初始管理
建设和准备单元 详细的逐步构建说明见附录 8。 一旦装置完成，现在是时候为系统做好常规功能做好准备。 尽管 Aquaponic 单元管理不需要过多的时间和精力，但重要的是要记住，运行良好的系统每天至少需要 10-20 分钟的维护。 在放养一个新的系统与鱼和种植蔬菜之前，重要的是要确保所有的设备正常工作。 需要检查的最重要方面是水泵、空气泵和热水器（如适用）。 检查 NFT 管道和介质床是否水平稳定和平衡是非常重要的。 在系统中启动自来水，并确保没有泄漏或管道连接松动。 如果有，请立即拧紧或修复它们。 第 9.3 节提供了保障水位和防止灾难性失水事件的进一步方法。 一旦建成，循环水至少两天，以使任何氯消散。 这个过程可以通过沉重的曝气加速。 如果源水不含氯，例如雨水或过滤水，则不需要这样做。 媒体床单元准备 越来越多的介质（火山碎石，膨胀粘土）应该很好地清洗。 用介质填充床铺，让水通过它; 水应该是清晰的。 用水冲洗床，清除任何沉积物（如果存在）。 如果使用电动定时器洪水和排水床，重要的是要同步填充生长的床所需的时间和进入床的水的流速。 如果使用钟形虹吸管，应调整水流速，以确保自动虹吸功能。 水流速必须足以激活虹吸管，但不是那么强大，以防止吸入停止。 NFT 和 DWC 单元准备 确保流入每个种植管道或运河的水以正确的速度流动（NFT 为 1-2 升/分钟；DWC 的保留时间为 1-4 小时）。 较高的流量会对植物根系产生负面影响，而较低的流速则不能提供足够的营养物质或氧气。 系统循环和建立生物过滤器 一旦设备通过了初始组件检查并且运行了 2-3 天，没有问题，现在是时候循环设备了。 如第 5 章所述，系统循环是一个术语，描述了在新的水生单元中建立细菌菌落的初始过程。 通常，这是一个 3-6 周的过程，涉及在单元中引入氨源，以喂养硝化细菌并帮助它们增殖。 第 5 章概述了所涉步骤，每一个新单位都应遵循这些步骤。 在循环过程中，每 3-5 天测试氨、亚硝酸盐和硝酸盐水平至关重要，以确保氨浓度不会对细菌有害（\ > 4 毫克/升）。 如果他们这样做，换水是必要的。 当硝酸盐水平开始上升，氨水和亚硝酸盐水平接近零时，该装置已完成循环过程。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *
· Food and Agriculture Organization of the United Nations小规模水上乐园设置示例
Aquaponics 已成功应用于多个地区。 此外，除了通用中型散货箱或桶装方法之外，还对水生技术进行了修订，以满足农民的各种需求和目标（本出版物全文介绍）。 有很多例子，但选择这些例子是为了突出水生学科的适应性和多样性。 # 缅甸水上乐器为生计 在实施由意大利发展合作组织资助的电子妇女项目期间，缅甸建立了一个试点规模的水生系统，以促进微型农业。 目标是利用当地可用的材料和独立的太阳能，在低技术和低成本标准下建立一个生产单位。 该系统托管罗非鱼和各种蔬菜（图 9.17）。 该系统用于对家庭规模制度进行成本效益分析，包括折旧，目的是达到千年发展目标规定的 1.25 美元的日收入目标。 以当地价格计算，放置在竹网屋内并由太阳能电池板供电的 27 平方米水上乐园系统的费用为 25 美元/平方 米 。 该系统提供蔬菜净利润 1.6-2.2 美元/天，以及 400 克罗非鱼供家庭消费。 投资回收期为 8.5-12 个月，具体取决于作物。 网房防止任何虫害控制的需要，并通过确保收入抵御恶劣的气候条件（雨），避免季节性。 在东南亚农民中非常常见的鱼苗护理可能是另一个有趣的选择，可以进一步提高贫困或无土地家庭的收入。 这个试点项目表明，水产养殖器可以在世界许多地区保障粮食和生计方面发挥重要作用。 生产小块土地的鱼类和植物使弱势群体能够创造收入，增加家务劳动的价值，并在社区一级赋予妇女权力。 ！ 盐水生鱼 将海洋或咸水水养殖与农业结合起来，为在无法发展传统耕作的沿海或易发盐水地区生产粮食提供了新的途径。 除了污染或景观恢复所带来的环境效益之外，内陆水生动物培养有助于更好地控制生产要素，减少与污染物或病原体有关的风险。 虽然盐水不是植物的理想选择，因为它会造成渗透冲击，限制生长并造成钠毒性，但仍然有可能在低盐度下种植一些有用的植物。 ！ 从水生或封闭式循环系统中获得的富含营养的水可以使各种植物受益。 盐生植物（耐盐物种）可以提高干旱和盐碱地区的粮食产量，并提高农业生产力。 有些物种是高价值的特种作物，如 * 萨尔索拉 * spp。 （图 9.18），海茴香，* 中庭 * spp. 或 * 水杨 * spp.，而其他一些则被裁剪为谷物，如珍珠小米，藜麦和鳗鱼，还有一些可用于生物柴油。 盐生植物的理想盐碱条件在海洋强度的三分之一至一半的盐度范围内，但有些植物对超盐碱条件具有耐受性。 使园艺植物适应盐水是现代农业面临的最大挑战之一。 然而，有可能直接用咸水种植一些园艺品种。 大多数属于 Chenopodiaceae 家族的植物（甜菜、甜菜）可以很容易地生长在六分之一至三分之一的盐度下，因为它们对盐的抗性较高（图 9.19）。 番茄和罗勒等其他常见物种可以实现高达海洋强度的十分之一 (图 9.20), 条件是采用量身定制的农艺策略:增加营养物质的浓度, 植物生物调节, 植物耐盐根茎移植, 改进气候控制以及更高的种植密度. 然而，盐水作物的质量特性高于淡水，无论是因为其感官特征、口感和保质期。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations硝化细菌和生物过滤器
第二章讨论了硝化细菌在整个水生过程中的重要作用。 硝化细菌将主要作为氨进入系统的鱼废物转化为硝酸盐，作为植物的肥料（图 5.1）。 这是一个两步的过程，涉及两组不同的硝化细菌。 第一步是将氨转化为亚硝酸盐，这是由氨氧化细菌（AOB）完成的。 这些细菌通常由最常见的群组 * 硝基体 * 的属名称称称为。 第二步是将亚硝酸盐转化为硝酸盐是由亚硝酸盐氧化细菌（NOB）完成的。 这些通常由最常见的组 * 硝基杆菌 * 的属名称称称为。 在这些群体中有许多物种，但为了本出版物的目的，个体差异并不重要，它是更有用的考虑作为一个整体。 硝化过程发生如下： AOB 细菌将氨 (NH) 转化为亚硝酸盐 (NO₂ -) NOB 细菌然后将亚硝酸盐 (NO2-) 转化为硝酸盐 (NO-) ！ 硝化，因此，健康的细菌群落对于一个运作的水生系统至关重要。 硝化细菌的繁殖和建立菌落相对缓慢，需要数天甚至数周，因此农民的耐心是建立新的水生系统时最重要的管理参数之一。 许多水族馆和水族馆系统已经失败，因为在细菌的殖民地完全发育之前添加了太多的鱼。 还有几个其他关键参数可以支持硝化细菌。 一般来说，细菌需要一个大而黑暗的位置，以便在良好的水质、足够的食物和氧气的情况下进行殖民。 通常，硝化细菌在生物过滤器上形成粘糊糊的、浅棕色或米色的基质，并具有独特的气味，难以描述，但没有特别的气味，这可能表明其他微生物。 # 高表面积 具有高比表面积 (SSA) 的生物滤滤材料是发展大量硝化细菌群的最佳选择。 SSA 是界定某一特定体积介质暴露面积的比率，以平方米每立方米 (平方米 2 /m 3 ) 表示。 在一般情况下，介质中的粒子越小，更多的是可用于细菌殖民的表面。 这可以实现更高效的生物过滤。 有许多此类材料被用于水生物学，无论是生长培养基还是用于生物过滤，例如火山砾石、膨胀粘土、商用塑料生物过滤球和植物根系。 本手册中考虑的火山凝灰岩和 Bioballs® 分别有 300 平方米 2 /m 3 和 600 平方米 2 /m 3 ，这是一个足够的 SSA，使细菌能够繁殖。 表 4.1 和附录 4 总结了水生生物中使用的不同培养基的其他特征和 SSA。 如果生物过滤器材料不是理想的，而且表面积与体积比较低，则生物过滤器应该更大。 超大的生物过滤器不会损害水生系统，虽然过大的生物过滤器会增加不必要的费用，但过剩的生物滤清能力使许多系统免于崩溃。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations现代水生技术的简短历史
利用粪便废物和鱼类整体排泄物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采用这种方法。 通过新炼金术研究所和其他北美和欧洲学术机构在 1970 年代末开展的开拓性工作，以及随后几十年的进一步研究，这种基本形式的水生动物演变成了当今的现代食品生产系统。 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，从而建立了封闭系统，以便为植物生长回收水和营养物质。 北卡罗来纳州立大学 (美利坚合众国) 在早期的水生系统中表明，综合系统的用水量仅占养殖罗非鱼所用水量的 5%。 除其他关键举措外，这一事态发展指出，综合水产养殖和水培系统适合养殖鱼类和种植蔬菜，特别是在干旱和水贫乏地区。 尽管自 1980 年代以来一直在使用水产养殖器，但它仍然是一种相对较新的食品生产方法，全世界只有少数研究和从业者中心，具有全面的水上乐园经验。 James Rakocy 通过在美利坚合众国维尔京群岛大学的工作，一直是研究和发展方面的行业领导者。 他开发了生命比率和计算，以便最大限度地提高鱼类和蔬菜的产量，同时保持平衡的生态系统。 在澳大利亚，Wilson Lennard 还为其他类型的系统制定了关键计算和生产计划。 在加拿大艾伯塔省，Nick Savidov 为期两年的研究结果表明，在达到某些关键营养素水平时，水生单位的西红柿和黄瓜产量显著优越。 孟加拉国农业大学的穆罕默德·阿卜杜斯·萨拉姆利用水产养殖技术推动了家庭规模的自给农业领域。 这些研究突破以及许多其他突破，为开始在全世界发展的各种从业人员团体和支助/培训公司铺平了道路。 在本出版物的末尾提供了关于水生学的梯形作品的建议读数。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *
· Food and Agriculture Organization of the United Nations系统循环和启动生物过滤器菌落
系统循环是一个术语，它描述了首次启动任何 RAS 时建立细菌菌落的初始过程，包括一个水生单元。 在正常情况下，这需要 3-5 周；骑自行车是一个缓慢的过程，需要耐心。 总体而言，这个过程包括不断地将氨源引入水生装置，喂养新的细菌群并创建一个生物过滤器。 进展情况是通过监测氮水平来衡量的。 一般来说，自行车是在一个水生系统建成后进行的，但在创建一个新的水生系统时，可以让生物过滤器从头开始。 重要的是要了解，在循环过程中会有高水平的氨和亚硝酸盐，这可能对鱼类有害是很重要的。 此外，在开始过程之前，请确保所有水生组件，尤其是生物过滤器和鱼缸，都受到阳光直射的保护。 一旦引入该单元，氨就成为 AOB 的初始食物来源，其中一些是自然产生的，并自行吸收到该系统。 它们可以在陆地、水和空气中找到。 在 5-7 天后第一次添加氨，AOB 开始形成一个殖民地，并开始氧化氨成亚硝酸盐。 氨应持续但谨慎地加入，以确保发展中的殖民地获得足够的食物，而不会变成毒性。 再过 5-7 天的亚硝酸盐水平将开始上升，这反过来吸引 NOB。 随着 NOB 数量的增加，随着亚硝酸盐氧化成硝酸盐，水中的亚硝酸盐含量将开始下降。 图 5.3 说明了整个过程，其中显示了水中氨、亚硝酸盐和硝酸盐在骑行前 20-25 天内的趋势。 ！ 循环过程的结束被定义为硝酸盐水平稳步增加，亚硝酸盐水平为 0 毫克/升，氨水平小于 1 毫克/升。 在良好的条件下，这需要大约 25-40 天，但如果水温很冷，完成骑行可能需要长达两个月的时间才能完成。 在这一点上，一个足够的细菌菌落已经形成并积极将氨转化为硝酸盐。 这个过程很长的原因是硝化细菌生长相对缓慢，需要 10-15 小时才能在人群中增加一倍。 然而，一些异养细菌可以在 20 分钟内加倍。 水族馆或水产养殖零售商销售含有活硝化细菌（瓶装）的各种产品。 一旦加入到设备中，它们会立即固定系统，从而避免上述循环过程。 然而，这些产品可能昂贵或无法获得，最终没有必要，因为循环过程可以通过有机手段实现。 或者，如果有另一个水生子系统可用，那么将部分生物过滤器作为新系统的细菌种子共享是非常有用的。 这大大减少了循环系统所需的时间。 另外，通过提前几周连续滴滴含有 2-3 毫克/升氨的溶液，单独启动生物过滤器培养基也是有用的。 然后，该培养基只需将其纳入新的水生物滤清器即可发挥引物的作用。 一个简单的滴流系统可以通过一个小型水族馆泵循环的氨溶液在小型水箱上悬挂一个广泛的塑料箱。 很多人使用鱼作为氨的原始来源在一个新的水槽。 然而，这些鱼在整个循环过程中受到高氨和高亚硝酸盐的影响。 许多新的水族馆没有耐心让水箱完全循环，结果是新鱼死亡，通常被称为 “新水箱综合症”。 如果使用鱼类，建议使用非常低的放养密度（≤ 1 公斤/立方米 3 ）。 而不是使用鱼，还有这种初始氨的其他来源开始喂养生物过滤器菌落。 一些可能的来源包括鱼饲料、消毒动物废物、硝酸铵肥料和纯氨。 这些来源中的每个来源都有正面和负面，有些来源比其他来源更好和更安全。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations五个最重要的水质参数
氧气 氧气对于参与水生动物的所有三种生物来说都是必不可少的；植物、鱼类和硝化细菌都需要氧气才能生存。 DO 水平描述水中的分子氧量，以毫克/升为单位。 这是水质参数对水生物具有最直接和最严重的影响。 事实上，鱼类在鱼缸内暴露于低溶氧物时，可能会在数小时内死亡。 因此，确保足够的溶氧水平对于水生动物来说至关重要。 虽然监测溶解氧浓度非常重要，但它可能具有挑战性，因为精确的溶氧化物测量装置可能非常昂贵或难以找到。 小型单位往往只需依靠经常监测鱼类行为和植物生长情况，并确保水泵和空气泵不断循环和给水充气就足够了。 氧气从大气中直接溶解到水面。 在自然条件下，鱼类可以在这种水中生存，但在鱼类密度较高的密集型生产系统中，这种溶氧化物的扩散量不足以满足鱼类、植物和细菌的需求。 因此，需要通过管理战略来补充指定指定指定书。 小规模水上乐器的两个策略是使用水泵创建动态水流，以及使用在水中产生气泡的曝气器。 水的运动和曝气是每一个水生装置的关键方面，它们的重要性怎么强调都不过分。 这些主题，包括设计方法和冗余方法，将在第 4 章中进一步讨论。 每个生物体的最佳溶解氧浓度为 5-8 毫克/升（图 3.3）。 一些鱼类，包括鲤鱼和罗非鱼，可以耐受低至 2-3 毫克/升的溶氧化物浓度，但水生鱼的浓度更高要安全得多，因为所有这三种生物都要求在水中使用溶氧氧化物。 ！ 水温和 DO 具有独特的关系，可以影响水生食品生产。 随着水温升高，氧的溶解度降低。 换句话说，水容量随着温度的增加而减少；温水保持 氧气比冷水少（图 3.4）。 因此，建议在温暖的地方或在一年中最热的时候使用气泵增加曝气，特别是在饲养细腻的鱼时。 ！ pH 值 ！ 掌握 pH 值的一般知识对于管理水生子系统非常有用。 溶液的 pH 值是衡量溶液在 1 到 14 的规模上的酸性或碱性。 pH 值 7 是中性的；低于 7 的任何物质都是酸性的，而高于 7 的任何物质都是基本的。 术语 pH 值被定义为溶液中氢离子（H + ）的量；氢离子越多，酸性就越高。 pH 规模的两个重要方面如图 3.5 所示。 -pH 值为负值；pH 值为 7，氢离子比 pH 值 6 少。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations维持健康的细菌菌落
在维持健康的生物过滤器时，影响细菌生长的主要参数是足够的表面面积和适当的水条件。 # 表面积 细菌菌落将在任何材料上生长，例如植物根，沿鱼缸壁和每个生长管道内。 这些细菌可用的总面积将决定它们能够代谢多少氨。 根据鱼类生物量和系统设计，植物根部和储罐壁可以提供足够的面积。 养鱼密度高的系统需要一个单独的生物过滤组件，其中包含高表面积的材料，例如惰性生长介质-砾石、凝灰岩或膨胀粘土（图 2.7）。 ！ 水 pH 值 pH 值是水的酸性或基本性。 水的 pH 值对硝化细菌的生物活性及其转化氨和亚硝酸盐的能力有影响（图 2.8）。 以下两个硝化组的范围已被确定为理想的范围，但有关细菌生长的文献表明，由于细菌具有适应周围环境的能力，其耐受范围也大得多（6-8.5）。 | ** 硝化细菌 ** | ** 最佳 pH 值 ** | | — | — | | * 硝基糖 * spp. | 7.2-7.8 | * 硝酸菌 * spp. | 7.2-8.2 | 然而，对于水生动物来说，更合适的 pH 值范围为 6-7，因为这个范围对于植物和鱼类更好（第 3 章讨论了水质参数的折衷）。 此外，细菌效率的损失可以通过增加细菌来抵消，因此生物过滤器应该相应地调整大小。 ！ 水温 水温是细菌的一个重要参数，也是一般水生物的重要参数。 细菌生长和生产率的理想温度范围为 17-34 °C，如果水温降至 17 °C 以下，细菌生产率会降低。 低于 10 °C，生产率可以降低 50% 或更多。 低温对冬季单位管理产生重大影响（见第 8 章）。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations土壤和无土作物产量的重大差异
土壤农业与土壤少生产之间有许多相似之处，而基本植物生物学始终是相同的（图 6.1 和 6.2）。 然而，值得研究土壤和无土生产之间的重大差异（表 6.1），以弥合传统的地面做法和新的无土技术之间的差距。 一般而言, 化肥的使用和水的消耗, 使用非耕地的能力和总体生产力之间的差异. 此外，无土农业的劳动密集程度通常较低。 最后，无土技术比地面农业更能支持单一种植物。 ！ 图片-3 肥料 土壤化学，特别是有关营养物质的供应和肥料的动态，是一个完整的学科和相当复杂的。 需要添加肥料来进行密集的地面耕作。 然而，由于土壤中发生的复杂过程，包括生物和非生物相互作用，农民无法完全控制这些养分输送到植物。 这些相互作用的总和决定了植物根部的营养物质的可用性。 相反，在无土培养中，营养物质溶解在直接输送到植物的溶液中，并且可以根据植物的需求进行专门定制。 无土培养中的植物在含有惰性介质中生长。 这些介质不干扰营养物质的输送，这可能发生在土壤中。 此外，媒体在物理上支撑植物，并保持根部湿润和充气。 此外，由于地面农业，一些肥料可能会因杂草和径流而丧失，从而降低效率，同时引起环境问题。 肥料价格昂贵，可以占地面耕作预算的很大一部分。 在无土农业中对肥料进行量身定制的管理有两个主要优点。 首先，化学、生物或物理过程中损失最少的肥料。 这些损失降低了效率，并可能增加成本。 其次，可以根据植物在特定生长阶段的要求精确监测和调整营养素浓度。 这种增强的控制能够提高生产率并提高产品质量。 水的使用 水培和水生动物中的用水比土壤生产要低得多。 由于地面蒸发, 叶子蒸发, 渗透到底土, 径流和杂草生长, 地面农业中的水流失. 然而，在无土栽培中，唯一的用水是通过作物生长和通过叶子蒸腾。 所使用的水是植物种植所需的绝对最低水分，因为从无土介质中蒸发而损失的水量可以忽略不计。 总体而言，水生动物只使用大约 10％ 的水在土壤中种植同一植物所需的水。 因此，无土种植具有巨大潜力，可以在缺水或昂贵的地方进行生产。 # 非耕地的利用 由于不需要土壤，在非耕地地区可以使用无土培养方法。 水生动物的一个常见场所是城市和城市周边地区，这些地区不能支持传统的土壤农业。 Aquaponics 可以在地下室、地下室（使用生长灯）或屋顶上使用。 以城市为基础的农业也可以减少生产足迹，因为交通需求大大减少；城市农业是当地农业，有助于地方经济和地方粮食安全。 水生动物的另一个重要应用是在不能使用传统农业的其他地区，例如在极为干燥的地区 (例如沙漠和其他干旱气候)，土壤含盐度高的地区 (例如沿岸和河口地区或珊瑚沙岛)，土壤质量一直很高由于过度使用肥料而退化, 或因侵蚀或采矿而损失, 或一般而言, 由于土地保有权, 购买成本和土地权而无法耕地的情况. 在全球范围内，适合耕作的可耕地正在减少，而水栽培是一种方法，使人们能够在难以或不可能的地面农业的地方集中种植粮食。 # 生产力和产量 最密集的水培培养物比最密集的土壤培养物高 20-25% 的产量，尽管水培养专家对数据进行了四舍五入，声称生产率高出 2-5 倍。 在这种情况下，水培培养使用彻底的温室管理，包括花费昂贵的投入对植物进行消毒和施肥。 即使没有昂贵的投入，本出版物中描述的水培技术也可以相等的水培产量，并且比土壤更具生产力。 其主要原因是，无土培养使农民能够监测、维持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，在无土栽培中，与杂草没有竞争，植物受益于对虫害和疾病的更高控制。 减少工作负载 无土培养不需要耕种、耕作、覆盖或除草。 就大型农场而言，这等于降低对农业机械和矿物燃料使用的依赖。 在小规模农业中，这等于农民更容易、更少劳动密集的劳动，特别是因为大多数水生单位都是从地面上抬起的，避免了弯腰。 与以土壤为基础的农业相比，采伐也是一个简单的过程，产品不需要大量清洗即可去除土壤污染。 Aquaponics 适用于任何性别和许多年龄阶层和能力水平的人。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations水质的其他主要组成部分：藻类和寄生虫
藻类光合活性 水生单元中藻类的光合生长和活性影响 pH 值、DO 和氮水平的水质参数。 藻类是一类类似于植物的光合生物，并且它们会很容易生长在任何水体中，含有丰富的营养物质和暴露在阳光下。 有些藻类是微观的单细胞生物，称为浮游植物，它们可以为水呈绿色（图 3.8）。 大型藻类大得多，通常形成丝状垫子，连接在罐体底部和侧面（图 3.9）。 ！ 图片-3 对于水生动物，重要的是要防止藻类生长，因为它们是有问题的原因有几个。 首先，他们将消耗水中的营养物质，并与目标蔬菜竞争。 此外，藻类同时作为溶氧的来源和吸收器，通过光合作用在白天产生氧气，并在夜间呼吸过程中消耗氧气。 它们可以大幅降低夜间水中的溶氧水平，从而导致鱼类死亡。 这种氧气的生产和消费与二氧化碳的生产和消费有关，二氧化碳的生产和消费导致 pH 值日常变化，因为碳酸要么从系统中去除（白天-较高的水 pH 值）或返回（夜间时间-较低的水 pH 值）。 最后，丝状藻类会堵塞排水渠并阻塞装置内的过滤器，从而导致水循环问题。 褐丝藻也可以生长在水培植物的根部，特别是在深水培养中，并对植物生长产生负面影响。 然而，一些水产养殖业从饲料藻类培养中受益匪浅，称为绿水养殖，包括罗非鱼养殖、虾养殖和生物柴油生产，但这些主题与水生动物没有直接关系，在这里不讨论。 预防藻类是相对容易的。 所有水面都应该阴影。 应使用遮阳布、防水布、编织棕榈叶或塑料盖覆盖鱼缸和生物过滤器，以免水与阳光直接接触。 这将抑制藻类在单位开花。 # 寄生虫、细菌和其他生活在水中的小生物 Aquaponics 是一个主要由鱼类、硝化细菌和植物组成的生态系统。 然而，随着时间的推移，可能还有许多其他生物对这一生态系统作出贡献。 这些生物有一些是有帮助的，如蚯蚓，并促进鱼类废物的分解。 其他一些是良性的，既不帮助也不损害系统，例如生活在生物过滤器中的各种甲壳动物。 另一些则是威胁；寄生虫、害虫和细菌是不可能完全避免的，因为水生动物不是一种无效的努力。 防止这些小威胁成为危险侵害的最佳管理做法是通过确保高度有氧条件并获得所有基本营养物质，培育健康、无压力的鱼类和植物。 通过这种方式，生物体可以使用自己的健康免疫系统避免感染或疾病。 第 6 章和第 7 章讨论了鱼类和植物疾病的附加管理，第 8 章更详细地介绍了食品安全和其他生物威胁。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *
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