水上乐器简介
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水生动物的适用性
Aquaponics 结合了两个最具生产力的系统在各自的领域。 再循环水产养殖系统和水培在世界上经历了广泛扩展，不仅因为它们的产量更高，而且还因为它们更好地利用了土地和水，更简单的污染控制方法，改进了生产要素的管理，提高了产品质量和更多的食物安全 (框 1). 然而，水上乐器可能过于复杂和昂贵，并且需要一致地访问某些输入。 方框 1 水生食品生产的好处和弱点 水生食品生产的主要优势： 可持续和密集的粮食生产系统。 两种农产品（鱼类和蔬菜）由一种氮源（鱼类食品）生产。 极其节水。 不需要土壤。 不使用化肥或化学杀虫剂。 更高的产量和高质量的生产。 有机类管理和生产。 提 高生物安全水平，降低外部污染物的风险。 更高的生产控制，降低损失。 可用于非耕地，例如沙漠、退化土壤或咸沙岛。 产生少量浪费。 日常工作、收割和种植节省劳动力，因此可以包括所有性别和年龄。 在许多地 方，家庭粮食生产或经济作物的经济生产。 广泛提供建筑材料和信息库。 水生食品生产的主要弱点： 与 土壤蔬菜生产或水耕相比，初始启动成本昂贵。 每个农民都需要掌握鱼类、细菌和植物生产知识，才能取得成功。 鱼类和植物的要求并不总是完美匹配。 不建议在养殖的鱼类和植物无法满足其最佳温度范围的地方使用。 与独立水产养殖或水培系统相比，管理选择减少。 错误或事故可能导致系统的灾难性崩溃。 日常管理是强制性的。 能源要求苛刻。 需要可靠地获得电力、鱼种和植物种子。 单独一人，水上乐器不会提供一个完整的饮食。 Aquaponics 是一种技术，在可持续集约农业的更广泛背景下，尤其是在家庭规模的应用中占有一席之地。 它为蔬菜和鱼类生产提供了支持性和协作性的方法，并能够在土壤农业难以或根本不可能的地方和情况下种植大量粮食。 水上乐园的可持续性考虑环境、经济和社会动态。 在经济上，这些系统需要大量的初期投资，然后是低经常性费用和鱼类和蔬菜的综合回报。 在环境方面，水产养殖污水可防止水产养殖流出和污染流域。 与此同时，水上乐器可实现更大程度的水和生产控制。 Aquaponics 不依赖化学品作肥料，也不依赖害虫或杂草的控制，从而使食物更安全地抵御潜在的残留物。 从社会角度来看，水生动物可以提高生活质量，因为食物是在当地种植的，而且可以种植符合文化的作物。 与此同时，水生动物可以整合生计战略，以确保无土地和贫困家庭获得粮食和小收入。 国内粮食生产、市场准入和获得技能是发展中国家赋予妇女权力和解放的宝贵工具，水产学可以为公平和可持续的社会经济增长奠定基础。 鱼蛋白质是许多人的饮食需求的宝贵补充，因为小规模园艺中往往缺乏蛋白质。 在土地昂贵、水稀少、土壤贫瘠的情况下，水生动物是最适合的。 沙漠和干旱地区、沙岛和城市花园是最适合水生动物的地方，因为它使用的水绝对最低限度。 没有必要土壤，水生物可以避免与土壤压实、盐碱化、污染、疾病和疲劳相关的问题。 同样，在没有土地或很少的土地的城市和城市周边环境中使用水上乐器，为在小阳台、庭院、室内或屋顶上种植茂密的作物提供了一种手段。 然而，这种技术可能是复杂的，小型单位永远不会为一个家庭提供所有的食物。 水生养殖系统昂贵；业主必须安装完整的水产养殖系统和水培系统，这是启动水生养殖系统时最重要的一个因素。 此外，成功的管理需要对所涉三组不同的生物体进行全面的知识和日常维护。 需要测量和操纵水质。 建立和安装系统需要技术技能，特别是在管道和布线方面。 在获取土地、肥沃的土壤、足够空间和可用水的地方，水上乐园可能是不切实际和不必要的。 如果同样的食物可以直接在土壤中种植，强大的农业社区可能会发现水生活过于复杂。 在这种情况下，水上乐器可以成为一种昂贵的爱好，而不是一个专门的食品生产系统。 此外，水生动物需要一致地获得一些输入。 本出版物中描述的所有水生系统都需要电力，不可靠的电网和/或电力成本高，可能会使一些地方无法使用水上乐器。 需要定期购买鱼类饲料，需要获得鱼种和植物种子。 这些投入可以减少（太阳能电池板、鱼饲料生产、鱼类繁殖和植物繁殖），但这些任务需要额外的知识，并为日常管理增加时间，对于小规模系统来说，这些工作可能过于繁琐和耗时。 也就是说，基本的水生系统可以在广泛的条件下工作，并且单元可以进行设计和扩展，以满足许多农民的技能和兴趣水平。 从高科技到低科技，从高价到合理的价格水平，有各种各样的水上乐园设计。 Aquaponics 是相当适应性可以开发与当地材料和国内知识，并适合当地的文化和环境条件。 它将始终需要一个专门和感兴趣的人或一群人来维护和管理该系统。 通过书籍、文章和在线社区，以及通过培训课程、农业推广人员和专家咨询提供大量培训信息。 Aquaponics 是一个组合系统，这意味着成本和收益都得到了放大。 成功来自于当地、可持续和密集的鱼类和植物生产，而且可能会高于分开采取的两个组成部分，只要在适当的地点使用水生生物，同时考虑到其局限性。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations水上乐器的当前应用
最后一节简要讨论了世界各地水上乐器的一些主要应用。 这份清单绝不是详尽无遗的，而是一个小窗口，介绍那些使用 quaponic 概念的活动。 附录 6 进一步说明了在哪里和在什么情况下最适用水生药的情况。 ###家用/小型水生动物 ！ 鱼缸大小约为 1 000 升，生长空间约 3 平方米的水上乐园单元被认为是小规模的，适合家庭家庭的国内生产（图 1.6）。 这种规模的单元已经在世界各地的许多地区进行了试验和测试，并取得了巨大成功。 这些单位的主要目的是生产供维持生计和家庭使用的粮食，因为许多单位可以同时种植各种蔬菜和草药。 在过去五年中，水生团体、协会和论坛取得了相当大的发展，有助于传播关于这些小规模单位的咨询意见和经验教训。 #半商业和商业水生产品中心 ！ 由于初始启动费用很高，而且这种规模的综合经验有限，商用和/或半商用水上生物系统的数量很少（图 1.7）。 许多商业企业因利润无法满足最初投资计划的要求而失败。 大多数确实存在的人都采用单一养殖做法，通常是生产生菜或罗勒。 虽然美利坚合众国、欧洲和亚洲的许多学术机构已经建造了大型单位，但大多数用于学术研究，而不是用于粮食生产，并不打算或旨在与私营部门的其他生产者竞争。 世界各地有几个成功的农场。 夏威夷 (美利坚合众国) 的一个专家组建立了一个完全成熟的商业系统. 他们还能够获得自己单位的有机认证，使他们能够从产出中获得更高的财政回报。 另一个在商业上取得成功的大规模水上乐园业务位于纽堡（美利坚合众国），通过来自不同鱼类和蔬菜种类的多种收入来源以及成功地向当地餐馆、杂货店、保健食品和农民推销战略，获得利润市场。 详细的业务计划，对当地和区域市场上利润最丰厚的植物和鱼类进行彻底的市场研究，对于任何成功的企业都至关重要，小规模水产养殖、商业水产养殖和商业水栽培方面的经验也是如此。 # 教育 各种教育机构包括小学和中学、学院和大学、特殊教育中心和成人教育中心以及社区组织，正在倡导小型水上乐园单位（图 1.8）。 Aquaponics 正被用作一种手段来弥合一般人口与可持续农业技术之间的差距，包括雨水收集、养分回收和有机食品生产等相同的可持续活动，这些活动可以纳入课程计划。 此外，水上乐器学的这种综合性提供了关于解剖学和生理学、生物学和植物学、物理学和化学以及伦理学、烹饪和一般可持续性研究等广泛主题的实践学习经验。 ！ 包含建筑, 火车, 大, 轨道说明自动生成的图片 # 人道主义救济和粮食安全干预 ！ 一群人在一个花园说明自动生成 随着高效水生系统的出现，人们对发现这一概念在发展中国家的运作情况感到兴趣。 巴巴多斯、巴西、博茨瓦纳、埃塞俄比亚、加纳、危地马拉、海地、印度、牙买加、马来西亚、墨西哥、尼日利亚、巴拿马、菲律宾、泰国和津巴布韦都可以看到水上乐园倡议的例子 (图 1.9)。 乍一看，人道主义领域内似乎有相当多的水生活动。 此外，小型水生单位是一些城市或城市周边农业举措的组成部分，特别是与非政府组织和城市粮食和营养安全方面的其他利益攸关方合作，因为它们能够安装在许多不同的城市景观中。 特别是，联合国粮食及农业组织 (粮农组织) 在西岸和加沙地带的屋顶上试行了小型水生单元，以应对该区域长期存在的粮食和营养安全问题 (图 1.10)。 迄今为止，这一试点项目和随后的扩大规模是世界各地越来越多的例子之一，在这些例子中，水产养殖器被成功地纳入中等规模紧急粮食安全干预措施。 然而，许多尝试都是 * 临时 * 和机会主义的，在许多情况下会导致独立的、影响低的干预措施，因此，在评估人道主义水产学的成功时应谨慎行事。 近年来，世界各地的水上乐园会议激增。 此外，水产养殖学越来越多地成为水产养殖和水培学会议的一部分。 其中许多专题讨论会概述了来自不同背景和专业的研究人员、决策者和利益相关者对寻找可持续解决方案以确保持久增长和确保增加粮食产量的问题，以满足不断增长的世界人口的需求。 一组彼此周围的人说明自动生成
· Food and Agriculture Organization of the United Nations水上乐器
Aquaponics 是将再循环水产养殖和水培集合在一个生产系统中。 在水生装置中，鱼缸中的水通过过过滤器循环，植物生长床，然后返回鱼类（图 1.5）。 在过滤器中，将鱼类废物从水中清除，首先使用机械过滤器去除固体废物，然后通过处理溶解废物的生物过滤器。 生物过滤器为细菌提供了一个位置，将对鱼有毒的氨转化为硝酸盐，这是植物更容易获得的营养物质。 这个过程被称为硝化。 随着水（含硝酸盐和其他营养物质）通过植物生长床，植物吸收这些营养物质，最后水返回到净化的鱼缸。 这一过程使鱼类、植物和细菌能够共生繁荣，并共同努力，为彼此创造一个健康的生长环境，条件是该系统的适当平衡。 在水产养殖中，水产养殖废水通过植物床被转移，而不会释放到环境中，同时植物的营养物质是从一种可持续的、具有成本效益的和非化学性的来源提供的。 这种整合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。 除了这种融合带来的好处之外，水产养殖学还表明，其植物和鱼类产量与水培和再循环水产养殖系统相媲美。 在某些情况下，特别是在土地和水资源有限的情况下，水资源可以提高生产力和经济上的可行性。 然而，水上乐器是复杂的，需要大量的启动成本。 产量的增加必须弥补整合这两个系统所需的较高投资成本。 在承诺建立一个大型或昂贵的系统之前，应制定一项考虑到经济、环境、社会和后勤方面的全面业务计划。 虽然鱼类和蔬菜的生产是水生单位最明显的产出，但必须理解，水生是一个完整的生态系统的管理，其中包括三个主要的生物群体：鱼类、植物和细菌。 ！ 图片-3 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水培和无土培养
无土壤培养是种植农作物而不使用土壤的方法。 使用各种惰性生长介质，也称为基材，而不是土壤。 这些培养基提供植物支持和保湿。 灌溉系统集成在这些介质中，从而为植物根部带来营养解决方案。 该解决方案为植物生长提供了所有必要的营养物质。 最常见的无土培养方法是水培，其中包括在基质上或水性培养基中生长植物，并在具有裸根的水性培养基中生长。 水培系统有许多设计，每种设计都有不同的用途，但所有系统都具有这些基本特征（图 1.3）。 无土农业被用来减少影响单一种植作物的虫害和土壤传播疾病。 水培实际上可以通过避免植物与土壤之间的接触来控制土壤传播的害虫和疾病，因为无土介质可以在作物之间消毒和重复使用。 这种基材的再利用能够满足密集生产的特殊需求。 有些基质远远优于土壤，特别是在根区的保水能力和氧气供应方面。 农民还通过加强对植物生长的几个关键因素的控制，改善了植物的绩效。 植物根部的营养物质可用性得到更好的操纵、监测和实时控制，从而提高定量和定性产量。 此外，大多数无土培养方法使用传统土壤生产所需的一小部分水，因为营养溶液是回收利用的。 ！ 图片-3 无土农业是过去 200 年来一般农业领域科学, 经济和技术发展的一个方面. 总的来说，但在温带气候的发达国家，对季节性高价值作物的需求日益增加。 部分原因是生活水平普遍提高。 这种需求的增加导致许多种类的受保护种植系统的扩大, 以提高生产能力, 延长作物的供应全年. 在这些受保护的系统内，作物可以在土壤中种植。 然而，为了保持与开放农业生产的竞争力，必须加强强度，以抵消与控制环境农业相关的较高生产成本。 因此，已经从土壤生产转向无土文化，以满足不断变化的农业需求。 这种方法提供了有毒土壤杀菌的替代办法，以控制害虫和病原体，并有助于克服单一种植做法带来的土壤疲劳问题。 除了与传统农业相比显著提高产量外，无土农业也很重要，因为它具有较高的水和肥料使用效率，这使得水耕作在干旱地区或营养分散是一个问题的地方成为最适合的耕作技术环境和经济原因. 在没有可耕地的地区，土壤偏移使水耕成为不可或缺的解决办法。 相反，可以在干旱地区、盐碱易发地区以及城市和郊区环境中发展无土农业，或者在争夺土地和水或不利的气候条件需要采用密集生产系统的地方。 小空间的高生产率使得无土农业成为粮食安全或发展零粮食里程微型农业的一种有趣的方法。 总而言之，无土培养成为一种不断扩大的农业做法的四个主要原因是：由于无菌条件，土壤传播疾病和病原体的存在减少；改善生长条件，以满足最佳植物需求，从而提高产量；增加水和肥料使用效率以及在没有适当土地的地方发展农业的可能性。 除了对无化学品和无农药产品以及更可持续的农业做法的需求日益增加之外，还对有机和减少土壤的方法进行了广泛的研究。 第 6.1 节更详细地讨论了这些差异。 现代农业可持续性的一个主要问题是完全依赖制造的化肥来生产粮食。 这些营养物质可能昂贵而且难以获取，而且往往来自环境恶劣的做法，这些做法在农业所有二氧化碳排放量中占很大比例。 许多这些关键营养物质的供应正在迅速消耗，预计今后几十年全球将出现短缺。 与土壤农业相比，水培在水和养分利用方面的效率要高得多，但其管理更为复杂，需要不同的投入，特别是在安装期间。 通常需要电力循环或使水富含氧。 然而，它不需要燃料来耕作土壤，不需要额外的能源来抽取更大量的水用于灌溉或进行除草控制，也不会通过密集的农业做法破坏土壤有机物。 初始成本、建筑材料以及对电力和投入的依赖也将成为水生物的重要限制，但在这种情况下，化肥的需求完全消除。 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。 许多水生物种已经培养，特别是鱼类、甲壳动物和软体动物以及水生植物和藻类。 水产养殖生产方法已在世界各地区得到发展，因此已经根据这些区域的具体环境和气候条件进行了调整。 水产养殖的四个主要类别包括开放水域系统（例如笼子、长绳）、池塘养殖、流通滚道和循环水产养殖系统（RAS）。 在 RAS（图 1.4）操作中，经过清洁和过滤处理后，将水重新用于鱼类。 尽管由于投资、能源和管理成本较高，RAS 并不是最便宜的生产系统，但它可以大大提高单位土地的生产力，并且是鱼类养殖中最有效的节水技术。 RAS 是发展综合水产养殖农业系统最适用的方法，因为可能使用副产品，而且蔬菜作物生产中的水营养浓度较高。 Aquaponics 是从 RSS 中发生的营养物质的有益积累开发而来的，因此是本手册的主要重点。 ！ 图片-3 水产养殖是全球蛋白质生产的一个日益重要的来源。 事实上，水产养殖占全世界食用鱼类的近一半，水产养殖产量在 2012 年首次与捕捞渔业上岸相匹配。 水产养殖有可能减少对世界渔业的压力，并大大减少可持续性较差的陆地动物养殖系统在向人类提供动物蛋白质方面的足迹。 然而，可以解决水产养殖的两个方面，以提高这种农业技术的可持续性。 水产养殖可持续性的一个主要问题是处理富含营养的废水，这是上述所有水产养殖方法的副产品。 根据每个国家制定的环境条例，农民必须处理或处置污水，污水既昂贵又有害环境。 如果不进行处理，富含营养的水的释放会导致流域和局部沿海地区的富营养化和缺氧，以及珊瑚礁的大藻过度生长和其他生态和经济干扰。 在污水流中种植植物是防止其排入环境的一种方法，也是通过灌溉、人工湿地和其他技术，从使用无成本副产品种植的作物中获得额外经济利益的一种方法。 另一个可持续性问题是，水产养殖严重依赖鱼粉作为主要鱼类饲料。 从保护的角度来看，这是通过引起另一种债务来解除一种债务，替代饲料成分是水产养殖未来的重要考虑因素。 本出版物的大部分专门讨论重复利用水产养殖污水作为增值产品，而替代鱼类饲料及其有助于减少水产养殖足迹的方式则在 9.1.2 节中讨论。 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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