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7.7 鱼类和植物的选择

· Aquaponics Food Production Systems
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#7.7.1 鱼类生产

在较大规模的商业水生鱼类和植物生产需要满足市场需求。 根据各自的系统设计和当地市场，鱼类生产允许物种变化。 鱼类的选择也取决于它们对系统的影响。 可以避免由于营养浓度不足而造成的问题耦合水鱼类生产，对鱼类健康产生负面影响。 如果水生耦合系统具有平衡的鱼与植物比例，那么正在清洁水的植物将吸收有毒的营养物质。 由于接受有毒物质取决于物种，鱼种的选择对经济成功具有决定性的影响。 因此，必须找到鱼类和植物之间的正确组合和比例，特别是那些水污染活动较少的鱼类和养分保留能力较高的植物。

对于水质和可接受的养分负荷的具体需求，没有清楚地了解一个特定的鱼类家族在耦合水生系统中的好处。 Naegel（1977 年）发现，在他使用 _罗非鱼（罗非鱼）和普通鲤鱼（鲤鱼）时，对鱼类和鱼类生长没有明显的负面影响。 路易斯等人（1978 年）以及萨顿和刘易斯（1982 年）在美国也使用了海峡鲶鱼。 研究表明，水生水的质量很容易满足不同鱼种的需求，特别是通过使用 “易生产” 的鱼种，例如瓦滕和布希的蓝色 _罗非鱼（以前为沙罗冬金鱼）（1984 年）；尼罗罗非鱼（_Oreororomis）这种方法经常用于对不同植物种类的研究，作为示范鱼种进行研究（拉科奇 1989 年；拉科奇等人，2003 年，2004 年；哈菲德等人，2008 年；拉科西 2012 年；比利亚罗埃尔等人，2011 年；西梅尼杜等人，2012 年；棕榈等人，2014 年；2017 年；和 _ 罗非鱼 _ 杂交-红色株 (_在干旱沙漠环境中进行了调查（科岑和阿佩尔鲍姆 2010；阿佩尔鲍姆和科岑 2016）。

在水生鱼类中使用的鱼类种类有所扩大，至少在欧洲，这种种类的基础是使用本地鱼类以及消费者接受度较高的鱼类。 这包括棕榈等人（2014 年 b）、克瑙斯和棕榈（2017 年 a）和巴斯曼等人（2017 年）在德国北部成功生长在水生耦合条件下生长的非洲鲶鱼（Claras gariepinus_）。 C. gariepinus 的优点是更接受不利的水参数，例如铵和硝酸盐，而且由于其特殊的空气呼吸生理学，不需要额外的氧气供应。 意大利潘塔内拉（2012 年）和马来西亚 Endut 等人（2009 年）进一步描述了水生耦合条件下的高生长率。 由于世界许多地区的生产和管理没有问题, 产品质量高, 市场需求不断增加, 因此, 预计非洲鲶鱼的产量将会扩大.

在欧洲，其他具有较高市场潜力和经济价值的鱼类最近已成为水生鱼类生产的焦点，特别强调食鱼鱼类，如欧洲海鲈鱼 ‘赞德’ (Sander lucioperca)。 Pikeperch 生产是一种对水参数相对敏感的鱼类品种，在罗马尼亚进行了水生耦合测试。 Blidariu 等人（2013a, b）与传统生产相比，生菜（Lactuca sativ）中的 PSub2/Sub5/Sub（磷五氧化物）和硝酸盐水平显著高于传统生产，这表明可以在耦合水生物中生产梭鱼，而不会对鱼类产生负面影响通过营养物毒性生长。 诸如鲤鱼等 塞浦路斯科 (塞浦路斯形) 已经被用于水生耦合中，通常表现出更好的生长，储存密度降低，水生工艺水流量最低（有效使用水）印度 锦鲤的最佳放养密度为 1.4 公斤/米（Hussain 等人，2014 年），最佳体重增加和产量为 *Beta * var。 发现了 * 孟加拉 *（菠菜），水流速为 1.5 升/分钟（侯赛因等人，2015 年）。 通过研究报告，在最低水流速率为 0.8 升/分钟的情况下，水菠菜的生长和植物产量良好，养分去除率最大（NOSuB3/Sub/ 次 N、POSUB4/P、子 P、K）和多养鲤鱼（Carassiu___Canus_）万西等他人 (2016 年)。 有趣的是，有趣的是，在锦鲤生长和养分去除的锦鲤 (_鱼 _ 鱼. 锦鲤) 和金鱼 (__) 生产 (侯赛因等人, 2014 年, 2015 年) 生产的植物生长和营养物质。 菠菜（菠菜）和水菠菜（_Ipomoea 海洋藻 _）呈线性增加，工艺水流量在 0.8 升/分钟至 1.5 升/分钟之间减少。 这些结果表明，对于鱼养殖，建议降低水流量，因为这对鱼类生长没有负面影响。 然而，Shete 等人（2016 年）描述了普通鲤鱼和薄荷（薄荷）生产的流量较高，为 500 升 Hsup-1/SUP（约 8 升/分钟），这表明不同植物物种需要不同的水流速率。 Lobillo 等人（2014 年）在西班牙成功测试了另一种鱼（Tinca tinca），在没有固体去除装置的情况下，鱼类存活率较高（99.32%），低放养密度为 0.68 千克 msup-3 苏普，而且生菜存活率较高（98%）。 总体而言，塞浦路斯家族成员对全球水产养殖生产做出了巨大贡献（FAO 2017）；在水生条件和生产力下，这种情况很可能也是如此，但经济状况应该分别针对每个国家进行测试。

其他水生生物，如虾和小龙虾也被引入到水生水生产中。 Mariscal-Lagarda 等人（2012 年）研究了白虾工艺水对西红柿生长的影响，并发现在综合生产下具有双重节水效果的水生生产效果。 另一项研究比较了淡水虾的半密集水生产（马来西亚虾）与罗勒（Ocimum）与传统水培植物种植的营养液进行比较（Ronzón-Ortega 等人，2012 年）。 然而，罗勒生产水生产最初是不太有效的（25％ 的生存），但随着虾的生物量增加，植物生物量也增加，使作者得出了一个积极的结论与生产罗勒与 M. rosenbergii。 萨斯和菲茨西蒙斯 (2013 年) 报告，生菜 ( 白菜 _)、白菜 (北基嫩 _) 和白菜 (_甘蓝白菜 _) 的植物生长较好。 大虾种植在化学物理参数方面稳定了该系统，从而改善了植物生长，尽管由于 pH 值的提高，但白菜和生菜中出现了营养不足。 一般来说，这些研究表明，在水生条件下生产虾是可能的，甚至可以对闭环或耦合水生原理产生稳定作用。

#7.7.2 植物生产

多种植物、草药、果实作物和绿叶蔬菜的种植已经在水生联合学中描述过。 在许多情况下，水生工艺水的营养含量足以促进植物生长。 Thorarinsdottir 等人（2015 年）的综述总结了来自各种来源的水生生产条件下植物生产信息。 生菜（Lactuca sativa）是水生鱼的主要栽培植物，经常用于不同的变种中，如脆头生菜（冰山）、毛头生菜（美国围嘴）、红叶生菜和松叶生菜在低夜（3—12 ℃）和较高的白天温度（17—28）维尔等人(2014 年)。 许多实验都用生菜进行（例如 Rakocy 1989），或者作为生菜生长的比较，水培和补充水生养之间的生菜（Delide 等人，2016 年）。 罗马生菜 (__ 简历. Seawright 等人（1998 年）也对 Jericho 进行了研究，其生长结果与独立水培学相似，K、Mg、Mn、P、Na 和 Zn 的积累随着尼罗河鱼类生物量的增加而增加。 铁和铜浓度不受影响。 生菜的产量是微不足道的，因为鱼的放养密度不同（151 克、377 克、902 克、1804 克）和植物生物量在 3040 克（151 克鱼）和 3780 克（902 克鱼）之间不同。 生菜也被种植，例如伦纳德和伦纳德（2006 年）与默里鳕鱼（马库洛切拉贝利利 _），洛雷娜等人（2008 年）与鲟鱼 “贝斯特”（胡索雌性和红叶雄性杂交）和潘塔内拉（2012 年）与尼罗河 _nlapia 一起种植。伊洛蒂库斯 _）。 作为一种温水作物，罗勒 (Ocimum basilum) 被认为是水联合栽培的良好草本，81% 的受访者在国际调查结果中被报告为种植最多的作物（Love 等人，2015 年）。 Rakocy 等人（2003 年）调查了在批量生产和交错生产条件下产量可比的罗勒（2.0；1.8 千克/千克/千克/千克/吨/苏普 2 水），而与产量相对较低的田间栽培（0.6 千克/毫克/毫克/苏普 2 苏克）形成对照。 Somerville 等人（2014 年）将罗勒描述为最受欢迎的水生药草之一，特别是在大规模系统中，因为其增长速度相对较快，经济价值良好。 不同品种的罗勒可以在 20 至 25 ℃ 的高温下生长在介质床、NFT（营养膜技术）和 DWC（深水培养）水培系统中生长。 与罗非鱼青少年相比，在砾石介质床上生长的罗勒可以达到 2.5 倍的产量（尼洛提斯 _，0.30 克），而加里皮乌斯（0.12 克）（克瑙斯和棕榈 2017a）。

Somerville 等人（2014 年）将西红柿（Lycopersicon esculentum_）描述为水上乐园中的 “优秀夏季果蔬”，根据番茄种类，可以应对全阳光照射和温度低于 40 摄氏度。 然而，联合水生产的经济可持续性受到争议，原因是水生番茄生产的竞争力低于温室，例如布莱斯韦克 DLV GreenQ 荷兰改进中心，番茄产量为 100.6 千克msup-2/SUP（2015 年世界日报），甚至更高（Heuvelink 2018）。 早些时候的调查主要集中在这种植物的种植与田间生产相比。 Lewis 等人（1978 年）报告说，与田间生产相比，水下西红柿的作物几乎增加了一倍，使用乙烯二胺四乙酸解决了缺铁问题。 在过去几十年里，萨顿和刘易斯（1982 年）也在不同的水生生产系统中生产了西红柿，在水温高达 28 摄氏度的条件下，植物产量良好，结合海峡鲶鱼（Italurus Punctatus），Watten 和 Busch（1984 年）与罗非鱼（沙罗非鱼）结合使用计算出可销售的番茄果实总产量为 9.6 公斤/平方米/苏普 2 苏普，约为分离水生鱼的记录产量的 20%（每年 47 公斤/平方米/苏普/年，吉伦 2016 年）。 McMurtry 等人（1993 年）在相关的沙子生物过滤器中混合杂交罗非鱼（莫桑比克 x Niloticus）和西红柿，最佳 “植物产量/高总产量” 为 1:1 .5 罐/生物过滤器比（沙子过滤床）和 McMurtry 等人（1997 年）产量随着生物过滤器/储罐比的增加。 必须指出的是，生产的西红柿是可能在耦合水生。 继 Palm 等人（2018 年）之后，严格遵循无土植物栽培原理，部分施肥某些营养物质，如磷、钾或镁，以提高产量（见下面的挑战）。

还有可能种植更多的植物物种，不断报告对新作物进行测试。 在英国，Kotzen 和 Khandaker 已经测试了异国情调的亚洲蔬菜，特别成功的苦瓜，也被称为喀拉拉邦或苦瓜（Momordica charantia）（Kotzen pers. comm。）。 芋头是另一种物种，由于其大型的 “大象耳朵” 叶子和它的根源（Kotzen pers. comm.），据报道，它很容易生长成功。 Somerville 等人（2014 年）指出，花椰菜、茄子、辣椒、豆类、豌豆、卷心菜、西兰花、瑞士甜菜和香菜等作物具有水栽培潜力。 但还有更多（如芹菜、西兰花、花椰菜、辣椒等），其中包括喜欢湿根条件的植物，包括水菠菜（_Ipomoea 海洋动物）和薄荷（Menta sp.）以及一些盐生植物，如沼泽 (_Salicornia)。

观赏植物也可以单独或与其他作物一起种植（间作），例如罗斯托克大学 Palm & Knaus 在水生系统中种植的 Hedera Helix_（常春藤）。 试验使用的营养素减少了 50%，通常在正常苗圃条件下提供给植物的营养素成功率为 94.3%（图 7.10）。

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** 图 7.10** 三种质量类别的常春藤 (_Hedera 螺旋 _)，生长在水生联合系统中，表明幼儿园行业需要的质量：(a) 非常好且可直接销售；(b) 良好和适销；(c) 质量不够高

除了所选择的植物和变种之外，在两种建议的鱼类生产状态下，水生植物生产方面还存在两个主要障碍，即广泛和密集。 在广泛的条件下，工艺水内的营养可用性远远低于商业植物生产，钾、P 和铁等营养素缺乏，导电率在 1000 至 1500 μs/厘米之间，远远低于在常规水培生产商用下应用的水培生产植物定期在 3000 和 4000 微秒/厘米之间。 与最佳受精植物相比，缺乏某些营养素的植物可能会出现叶花蜜的迹象，叶绿素较少。 因此，选择性地添加一些营养物质可以提高生产具有竞争力的产品所需的植物质量。

总之，在密集鱼类生产条件下的水联生物商业植物生产难以与常规植物生产和商业水耕作大规模竞争。 根据 Palm 等人（2019 年），鱼类生产过程造成的不可预测的营养物质组成必须与水培系统中发现的最佳营养条件竞争。 毫无疑问，需要开发解决方案，以便最佳的植物生长，同时提供鱼类所需的水质。

#7.7.3 鱼类和植物组合选项

将鱼类和植物结合在封闭的水生鱼类中可以产生更好的植物生长（Knaus 等人，2018b），同时对鱼类福利带来好处（Baßmann 等人，2017 年）。 在工艺水中，微量营养素和大量营养素可能会发生巨大变化，对植物营养需求产生负面影响（Palm 等人，2019 年）。 对水生耦合系统的一般分析表明，与水培养液相比，该系统内的营养素水平较低（Bittsanszky 等人，2016 年）（Edaroyati 等人，2017 年）。 植物在不影响生长和质量的情况下，不能容忍营养素供应不足或过于供应，而且水生养系统的每日饲料输入需要根据植物的营养需求进行调整。 这可以通过调节鱼类的放养密度以及改变鱼类饲料来实现。 萨默维尔等人（2014 年）根据水生植物的营养要求对植物进行分类如下：

  1. 营养要求较低的植物（例如罗勒、_Ocimum _）

  2. 具有中等营养需求的植物（例如花椰菜，花椰菜 _ 肉霉素 _)

  3. 具有较高营养要求的植物，如果果种（如草莓，Fragaria 规格）。

并非所有植物都可以在所有水培子系统中进行培养，产量相同。 植物的选择取决于水培子系统，如果使用传统的无土水生系统（例如 DWC、NFT、潮汐和流动；严格意义上的水培子系统 — s.s. — 狭义意义上的水培系统）。 在水产养殖（“水生鱼感应拉脱维亚” — s.l. — 在更广泛的意义上，Palm 等人。2018），使用惰性土壤或添加肥料应用园艺技术，增加了可能的物种范围。

在水培条件下，子系统的组分结构对植物生长参数具有决定性的影响。 根据 Love 等人（2015 年），大多数水生产商都使用木筏和媒体床系统，而 NFT 和垂直塔则较少。 伦纳德和伦纳德（2006 年）研究绿橡木生菜的生长（Lactuca sativa），并记录了关系砾石床\ > 浮筏\ > NFT 在生物量发展和产量方面与墨雷鳕鱼（Maccullochella peelii）在澳大利亚。 Knaus & Palm（2016—2017 年，未公布的数据）在 FishGlasshse 中对不同植物的生长进行了分离水培子系统测试，如 NFT、浮筏和砾石基板，需要在耦合条件下进行后续测试。 随着非洲鲶鱼生产密度的增加，大部分养殖作物如黄瓜（黄瓜）、罗勒（黄瓜）和白菜（黄瓜）、白菜（黄瓜）等，对比度较高纳德和伦纳德（2006 年），在砾石和 NFT 水上乐器（砾石\ > NFT\ > 筏；Wermter 2016；普里伯诺 2016；洛伦岑 2017）和摩洛哥薄荷 “薄荷”（Mentha spicata）的生长表现相反（RAT = NFT\ > 砾石），在 NFT 中叶数最高（齐默尔曼 2017）。 这表明了砾石条件的优势，并且可以比喻地应用于具有土壤基质的传统植物盆中，在水生耦合条件下。 由于使用了园艺部门的基材（土壤、可可纤维、泥炭等），这种类型的水产养殖被指定为 “园艺 — 水产养殖器 _ (s.l.) _” (见棕榈等人, 2018 年). 这涉及到所有允许植物在盆栽中生长的植物种植技术，根据这种技术，锅里本身的基质可以被认为相当于用于水生的经典砾石基底。 Knaus & Palm 公司的研究（未公布的数据）显示，普通种植蔬菜的质量有差异，因此它们适合在土壤中生长这种类型的水生物中生长（图 7.11，表 7.1）。 在这种类型的水鱼类，豆类，羊肉生菜和萝卜做得很好。

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** 图 7.11** 在冬季条件下，2016/2017 年冬季在鱼类温室进行各种常见蔬菜的实验（德国罗斯托克大学）

** 表 7.1** 建议在水生养殖中使用园艺植物, 在有土盆中使用 50% 的常规肥料

表 海神 tr 类 = “标题” 名/th ThLat 名称/th 可能用于水/th 标/th 营养素计划/th /tr /thead Tbody tr 类 = “奇数” /TD td /i /td TDE /TD td1/td TX /TD /tr tr 类 = “偶数” TDPEA/TD td IPisum /i /td TDO/TD TD2/td TD/TD 强化 /tr tr 类 = “奇数” TBE/TD td ibeta /i /td TDO/TD TD2/td TDBOTH /TD /tr tr 类 = “偶数” TD/TD 西红柿 td /i /td TDO/TD TD2.3/td TDBOTH /TD /tr tr 类 = “奇数” TDLamb 的生菜 td /i /td TDE /TD td1/td TDBOTH /TD /tr tr 类 = “偶数” TRAD/TD td /i /td TDE /TD td1/td TDBOTH /TD /tr tr 类 = “奇数” TDWH/TD td /i /td TDO/TD TD2/td TDBOTH /TD /tr tr 类 = “偶数” 电子通信/TD td 萨迪瓦瓦/i /td TDE /TD td1/td TD/TD 强化 /tr /tbody /表格

植物的选择 (物种和菌株)，尤其是水培子系统和/或基材，包括泥炭、泥炭替代品、可可纤维、堆肥、粘土等或其中的混合物 (见 Somerville 等人, 2014 年)，对该项目的经济成功产生了重大影响。 一些基材的效率必须在介质床水培次级单元（例如沙子的使用（McMurtry 等人，1990 年，1997 年）、砾石（伦纳德和伦纳德，2004 年）和珍珠石（泰森等人，2008 年）中进行测试。 Somerville 等人（2014 年）介绍了其他介质床底材的使用情况，例如火山碎石或岩石（凝灰岩/tufa）、石灰岩砾石、河床砾石、浮石石、再生塑料、椰子纤维、木屑、泥炭苔藓和稻干等有机基材。 然而，提出建议的定性比较研究非常罕见，并且是今后研究的主题。

#7.7.4 多种子

单个水生系统中不同的水生生物组合可以提高总产量。 这一多种生产原理首次应用于 Naegel（1977 年），源自 Knaus 和 Palm（2017b）在耦合体系中的多种养殖结合水生物学这一术语，称为 “多培养 + 水生）”。 与 IMTA（综合多营养水产养殖）一样，多种植物扩大了生产系统的多样性。 在一个系统中使用多种物种既有利弊，因为 (a) 多样化使生产者能够满足当地市场需求，但 (b) 另一方面，重点分散在若干产品上，这需要更多的技能和更好的管理。 关于多种子的公布信息很少。 然而，Sace 和 Fitzsimmons（2013 年）报告了生菜、白菜、白菜和白菜在水生水生养中的植物生长较好。 Albert-Hubatsch 等人（2017 年）介绍了高贵小龙虾（阿斯塔克斯）、杂交条纹低音（沙沙地沙克斯 _ x M. Chrysops）、微藻（_ 南极氯藻 _）和豆瓣菜（Namnetica），生长率高于预期。喂食豆瓣根，鱼粪和派克珀尔设计的饮食。

罗斯托克大学的初步调查显示，两个相同的 25msup2/sup 背纱耦合水生单元的植物生长与非洲鲶鱼（Claras gariepinus）和尼罗河 _ 罗非鱼（Niloticus，Palm 等人，2014b）。 生菜 (__) 和黄瓜果实 (_Cucumis _) 的植物产量显著提高。 Knaus 和棕榈 (2017a) 也可以看到这一效应，罗勒（_Ocimum

  • 另一项比较显示，与罗非鱼的西红柿 (_Solanum Lycopersicum _) 每株植物总生物量 (g 植物素-1/sup) 高出两倍，黄瓜的总生物量则略有增加，但与较高的鲤鱼相比，黄瓜果重量在 _O. 尼洛提库斯 _ 水生单位（克瑙斯和棕榈 2017b）。 罗非鱼单位薄荷产量（Mentha_x piperita）大约高出 1.8 倍，但香菜与鲤鱼相比较高 2.4 倍（Knaus 等人，2018a）。 这些实验的结果是按照植物生长顺序进行的：植物生长的顺序：O. Niloticus\ > _C. 鱼类生长显示出相反的顺序：_C. 鱼类的生长顺序为：_C.

根据这些结果，鱼类的选择会影响植物产量，不同鱼种的组合，它们各自的生长性能可以调整耦合水生物，以达到最佳的鱼类和植物产量。 在连续的实验中（仅限 Niloticus_，仅限于加里埃皮斯），观察到生物量产量为 20.44%（植物生长差异 — PGD），而不同于罗勒产量的罗勒产量（Knaus 等）。 因此，可以使用 O. Niloticus_ 来提高一般的植物产量。 这种所谓的促进效应提高了系统的整体产量，并补偿了较差的植物生长，同时提高了鱼类生长率和鱼类生长率，从而提高了植物产量。 印度尼西亚巴厘岛开设了第一个商业多耕种农场，生产罗非鱼与亚洲鲶鱼（Claras batrachus）和传统农产品。

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