1.4 经济和社会挑战

从经济角度来看，水电系统存在一些固有的局限性，使特定商业设计或多或少可行（Goddek 等人，2015 年；Vermeulen 和 Kamstra 2013）。 其中一个关键问题是，独立、独立的水培和水产养殖系统比传统的单循环水产养殖系统更有效率（Graber 和 Junge，2009 年），因为它们不需要在鱼类和植物成分之间进行权衡。 传统的、经典的单循环水生鱼需要在鱼类和植物成分之间达成妥协，当试图优化这两个部分内在不同的水质和营养水平（例如，所需的 pH 值范围以及营养要求和浓度）。 在传统的水生系统中，植物化肥需求的节省并不能弥补因各子系统条件不佳而造成的收获短缺（Delide 等人，2016 年）。

优化两种植物的生长条件（Delide 等人，2016 年；Goddek 和 Vermeulen 2018）和鱼类是盈利能力的最大挑战，目前的结果表明，在多环分耦水生系统中可以更好地实现这一点，因为它们是基于独立的循环环环环环涉及（1）鱼类、（2）植物和（3）用于污泥消化的生物反应器（厌氧或有氧）和单向水（养分）流，这可以改善宏观和微量养分回收和生物利用度，并优化用水量（Goddek 和 Keesman 2018）。 目前的研究表明，这种系统可以在每个房间内维持特定的微生物群体，以便更好地管理疾病，而且这种系统更具经济效益，因为这些系统不仅减少废物流出，而且还可以重新利用本来无法使用的污泥，将其转化为有价值的产出（例如沼气和肥料）。

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** 图 1.2** 被视为黑盒方案的水生系统。 我们看不到盒子里面，但我们知道输入，输出（即鱼类和植物）和废物

独立的 RAS 系统和水耕单位也面临广泛的操作挑战，这些挑战在第 [3] 章（社区/文章/第 3 章循环-水产-技术）和 [4]（社区/物品/第 4 章-水培技术）中详细讨论。 越来越多的技术进步带来了更高的生产率（图 1.2），可以界定为系统输出（即鱼类和植物）相对于系统投入（即鱼类饲料和/或额外施肥、照明、取暖和泵送的能量输入 CO~2~ sub2/sub剂量和生物控制）。

考虑到水产业所面临的诸多挑战，生产问题可大致分为三个具体主题：(1) 系统生产力，(2) 有效的价值链和 (3) 高效的供应链管理。

** 系统生产力 ** 农业生产力以农业产出与农业投入的比率来衡量. 传统的小规模水产养殖系统主要是为了解决环境方面的考虑，如排水、水投入和养分回收，但近年来，重点越来越多地转向经济可行性，以便提高大规模耕作的生产力应用程序。 然而，这将需要水产养殖系统的生产力，以便能够与独立的、最先进的水培和水产养殖系统进行经济竞争。 如果要在大规模上成功地应用水生动物的概念，就必须优化营养物质和能源的再利用，但也必须考虑最终市场。

** 有效价值链 ** 农产品的价值链 (附加值) 主要来自于收获的蔬菜、水果和鱼类等农产品的加工。 例如，香蒜酱的销售价格（即红色和绿色）可能比西红柿、罗勒、橄榄油和松子高出十倍以上。 此外，大多数加工食品具有更长的保质期，从而减少腐蚀。 显然，新鲜农产品非常重要，因为营养价值大多高于加工食品的营养价值。 然而，生产新鲜和高质量的农产品是一个真正的挑战，因此在世界许多地区都是一种奢侈品。 如果水果和蔬菜不迅速进行罐头或冷冻，则在储存水果和蔬菜过程中营养物质的损失会很大（Barrett 2007；Rickman 等人，2007 年）。 因此，对于大规模系统，至少应考虑食品加工，以平衡供求之间的任何波动，减少食物浪费。 在减少食物浪费方面，应加工不符合新鲜农产品标准但仍然具有可销售质量的蔬菜，以减少产后损失。

虽然这些标准适用于所有农业和渔业产品，但增值可以大大提高水产养殖场的利润，特别是如果产品能够进入利基市场。

** 高效的供应链管理 ** 在运输和制冷网络发达的国家，可以从世界各地进口水果和蔬菜，以满足消费者对新鲜农产品的需求。 但如前所述，高质量和新鲜农产品在世界许多地区是一种稀缺的商品，为满足高端消费者需求而进行的长途货物流动 — — 即供应链管理 — — 常常受到批评，也是有道理的。 世界各地的大多数城市居民依靠远距离运输食物以满足日常需求 (Grewal 和 Grewal 2012)。 因此，主要的批评之一是，大距离运输产品所需要的化石燃料（Barrett，2007 年）。 粮食里程问题的重点是食品从生产时间运输到购买的最终消费者的距离 (Mundler 和 Criner 2016). 然而，就每吨/公里 COSub2/Sub 排放量而言，铁路运输一英里粮食 (13.9 克 COSub2/Sub/TKM) 不等于卡车/公路运输的食物里程，因为卡车运输对环境的影响超过 15 倍以上 (麦金农，2007 年)。 因此，交通距离不一定是唯一的考虑因素，因为农村地区农场种植蔬菜的生态足迹可能低于在靠近城市中心的温室种植粮食所需的投入。

因此，食物里程只是图片的一部分。 粮食是远距离运输的，但与粮食生产相关的温室气体排放主要由生产阶段 (即能源对供暖、冷却和照明的影响) (Engelhaupt 2008；韦伯和马修斯，2008 年)。 例如，Carlsson（1997 年）表明，冬季从西班牙进口到瑞典的西红柿的碳足迹远远低于瑞典当地种植的西红柿，因为瑞典温室的能源投入远远超过了从西班牙运输的碳足迹。 在采购食品时，货物运输不是唯一考虑因素，因为产品的新鲜度决定了其营养价值、口味和对消费者的普遍吸引力。 通过在当地种植新鲜食品，许多学者一致认为，城市农业可以帮助确保未来城市居民获得优质农产品，同时减少粮食里程（Bon 等人，2010；dos Santos 2016；Hui 2011）。 这两个领域将在 [第 1.5 节] 中更详细地讨论 (社区/文章/第 15 章-智能-水壶-集成-微电网).

因此，从消费者的角度来看，城市水产品具有优势，因为它由于供应链短而带来的环境效益，并且满足了消费者对本地生产的高品质新鲜食品的偏好（Milčić 等人，2017 年）。 然而，尽管有这些优势，但仍存在一些社会经济问题：主要问题涉及城市房地产价格，因为土地价格昂贵，而且往往被认为对粮食生产过于宝贵。 因此，购买城市土地很可能使得无法实现可行的预期投资回报。 然而，在人口不断减少的城市，未使用的空间可以用于农业目的 (Bontje 和 Latten，2005 年；Schilling 和 Logan 2008)，如美国底特律的情况 (Mogk 等人，2010 年)。

此外，还有一个重大的城市规划控制问题，在许多城市，城市土地不被指定用于农业粮食生产，水产养殖被视为农业的一部分。 因此，在一些城市，水生养殖是不允许的。 与城市规划人员接触的时机已经成熟，他们需要相信城市农场的好处，这些农场具有高生产力，并在城市和郊区发展中生产新鲜、健康的当地食品。