9.1 导言

当涉及到以创新和可持续的方式生产食品时，Aquaponic 系统具有各种优势。 除了温室作物空中 COSub2/Sub 浓度增加以及在同一空间种植鱼类和作物时减少总热能消耗的协同效应（Körner 等人，2017 年），水生生物在营养循环方面具有两个主要优势。 首先，再循环水产养殖系统与水培生产相结合，可避免将富含溶解氮和磷的水产养殖废水排放到已经受到污染的地下水中（布兹比和林 2014；广治 2001；van Rijn 2013）；第二，它允许对水产养殖的施肥无土作物与可视为有机解决方案（Goddek 等人，2015 年；Schneider 等人，2004 年；Yogev 等人，2016 年），而不是使用由耗尽自然资源制成的矿物来源化肥（施毛茨等人，2016 年；[第 2 章]（/社区/文章/第 2 章，第 2 章，第 2 章 — — — — — — — — — — — — — — — — — —有限的水土地和营养资源））。 此外，尽管水产养殖水中大多数营养物质的浓度较低，但水产养殖的生长率与传统水培相比较（Graber 和 Junge，2009 年；Bittsanszky 等人，2016 年；Delide 等人，2016 年），产量可能比土壤更好（Rakocy 等人，2004 年）。 大气环境中 COSub2/Sub 浓度增加以及根带生物群落的变化被认为是造成这种情况的主要原因。 此外，据报告，水生番茄的矿物含量和营养质量相当于或优于传统种植的番茄的矿物含量（Schmautz 等人，2016 年）。

尽管拥有两项有吸引力的资产 (即水产养殖废水的回收和使用有机肥料)，但水产养殖污水的使用增加了监测溶液中营养成分的挑战。 事实上，控制营养物源自有机物生物降解的溶液的组成比跟踪基于矿物化合物的精确剂量水培溶液中养分浓度的演变更困难（Bittsanszky 等人，2016 年；Timmons 和 Ebeling(2013 年)。 此外，植物在生长期间的营养需求随着生理阶段的不同而变化，有必要满足这些需求，以最大限度地提高产量（Bugbee 2004；Zekki 等人，1996 年；[第 4 章]（/社区/物品/第 4 章-水培技术））。

为了回收水产养殖废水以产生植物生物量，有必要优化磷和氮的回收率（Goddek 等人，2016 年；Graber 和 Junge 2009；[第 1 章]（/社区/文章/第1章-水壶和全球食品挑战））。 有几个因素可能影响这一点，例如鱼类种类、鱼类密度、水温、植物类型和微生物群落（同上）。 因此，最重要的是了解水生养殖中营养循环的功能 (Seawit 等人, 1998 年)。 本章旨在解释水生系统中营养物质的来源，描述营养周期，并分析营养素流失的原因。