鱼菜共生+池塘循环水养殖模式.doc

山东海洋学院

毕 业 设 计 （论 文）

题目: 鱼菜共生+池塘循环水养殖模式

姓 名： 蔡莺媚

2013年 05月 10日

鱼菜共生+池塘循环水养殖模式

【摘 要】
鱼菜共生是一种涉及鱼类与植物的营养生理、环境、理化等学科的生态型可持续发展农业新技术，就是在鱼类养殖池塘种植蔬菜，利用鱼类与蔬菜的共生互补，池塘水面进行蔬菜无土栽培，将渔业和种植业有机结合，进行池塘鱼菜生态系统内物质循环，互惠互利。
    池塘鱼菜共生生态养殖具有净水，降低池塘水体富营养化；光合作用增氧；遮阴避暑；提高水产品质量；卖菜增收；减少水电药等成本投入；抑菌；景观工程等优势。
池塘循环水养殖模式的水处理设施由底部吸污、生物滤槽、鱼菜共生池塘等组成。采用池塘养殖水环境调控与循环利用技术、养殖源水处理与废水减排再利用技术、养殖设施构建技术、养殖容量与品种搭配技术以及池塘健康养殖生产管理技术，建立池塘循环水养殖模式系统。通过高效生物滤槽、水生蔬菜等水处理设施，有效的对养殖水体进行净化。
并针对不同的养殖环境做出不同的生态养殖模式
淡水调控与修复：鱼菜共生生态系统+池塘循环水养殖模式
海水调控与修复：池塘循环水养殖模式
【关键词】
水质调控与修复；生态养殖；循环水养殖；鱼菜共生

1 引 言

中国是世界渔业大国，水产养殖产量约占世界总产量的70%，然而由于养殖业迅猛发展而产生的环境和病害问题不容回避。日趋严峻的食品安全和生态安全等问题，使传统养殖模式正面临巨大挑战，资源与环境的刚性约束将成为今后长期制约我国水产业可持续发展的主要因素。生态循环水养殖是中国水产养殖业的必然趋势。
随着养殖业的发展，过度追求高产、高密度养殖，饲料的投喂、肥料及药物的使用量大大的增加，养殖动物的排泄、未摄食完的饲料、施肥、生物（如藻类等）留下的尸体等远远超过了水体本身的自净化能力。养殖水质的调控与修复成为了势在必行的举动。
水产养殖中，随着养殖时间的增长，养殖池塘逐步老化，池塘自净能力及缓冲能力下降，养殖环境恶化。总的来说环境的恶化是方方面面的影响而形成的，要想解决水质的恶化，也必须从方方面面入手，全面提高水体的自净能力，培养平衡的生态系统。
循环水养殖是人类保障食物来源必走的一条路，具有不可估量的前景。相对其他养殖业来说，水产养殖是消耗资源最少、污染最小、供给量最快、最大的一个行业，而现在海洋资源逐渐走向枯竭，食物来源势必转向水产养殖业获取，将来这个行业会变得越来越重要；其次，中国土地资源越来越紧张，环境污染也日益加重，驱使行业不得不走向标准化的循环水养殖模式，所以说，水产养殖业势必会走上室内循环水养殖之路。

2 设计理念

2.1 设计理念

根据台湾鱼菜共生循环水系统理念而设计的循环水池塘改造。以池塘为主体，在池塘边上修建生物滤槽和生态净化渠，由池子底部的水抽到生物滤槽，经而循环。在鱼菜共生的技术基础上结合池塘循环水养殖和蔬菜无土栽培技术，开展进一步的鱼菜共生系统工程研究。池塘循环水主要运用生物菌群（益生菌、硝化细菌）为鱼类创造一个高品质的生态环境，为水体的生态系统保持在一个平衡上，使水体能有相对应的自净化能力。
鱼菜共生技术是一项涉及微生物、植物、鱼三者共营共生的技术，利用三者间的生态关系实现能量物质间的可循环可持续动态发展，达到一种仿自然生态而胜于自然生态的人工系统。鱼菜共生技术以饲料为物质投入，既系鱼类营养源，也是蔬菜直接或间接的营养源。水体作为载体或介质，中间无污染环节。鱼类为第一产出，蔬菜为第二产出，并均具备无公害品质，与工业化养鱼技术比较，体现了净化过程中自身增值的优点，并且具有净水，降低池塘水体富营养化；光合作用增氧；遮阴避暑；提高水产品质量；卖菜增收；减少水电药等成本投入；抑菌；景观工程等优势。鱼菜共生系统可完全实现可循环节能型的有机耕作，是农业现代化发展的一大趋势，更是生态农业、观光旅游的主体，小投入、大产出的“鱼菜共生”模式，具有广阔的前景。

3设计视图

（3 D 视 图）
（剖 面 图）
备注：（剖面图）管道1适合现有池塘、旧池塘改造
管道2适合新池塘的建设
4设计原理

主体池塘+鱼菜共生（淡水）+生物过滤器

4.1 生物滤槽（生物过滤器）

氨氮是鱼排泄物中的一个重要成分，它对鱼的毒性很大。一般鱼类养殖水体中要求总氨氮量不高于1mg/L，或非离子态氨小于0.025mg/L。生物滤槽用于去除氨氮，是池塘循环水养殖系统的重要装置，其主要功能是通过细菌的作用，将氨氮转化为一般不具毒性的硝态氮。当然生物滤槽也有分解有机物的作用。

4.2 生物菌群在水产养殖中的应用

水产动物生活在水环境中，其体内微生物组成除了受自身机体内在因素的影响，还易随着来自外界环境与食物中的微生物入侵而发生改变。为了有效地对水产动物疾病的进行防治，可以采用外界添加益生菌的手段实现改善水产动物生存的环境，平衡体内的微生物群落的组成，增强水产动物对病原菌的抵抗能力，提高养殖成功率的目的。
在水产养殖过程中，益生菌常作为生长促进剂、免疫促进剂、治疗剂、水质改良剂进行实际应用：
1、分泌作用：通过分泌细菌素、胞外酶等物质，抑制或杀灭有害细菌。

2、竞争作用：通过分泌抑制性物质，竞争营养物质，竞争宿主的定植位点或通过竞争排斥的原理，抑制有害细菌的生长繁殖；

3、提高水产动物的免疫力：通过提高抗体水平和巨噬细胞的活动，激活机体体液和细胞免疫系统从而提升宿主的免疫能力。

4、净化改良水环境：通过直接或间接的分解和利用养殖水体中的有机物质，减少氨氮、亚硝酸盐的含量，抑制有害细菌滋生，改善水体环境，促进水产动物的健康生长。

4.3 生物滤槽简介

用于水处理的生物过滤器有两大类：有机物消化菌类与氨氮转化菌群类。循环水养殖系统中用到的是最后一类，该过滤器的细菌以氨氮为基质生长并将氨氮最终转化为硝态氮。一般认为，每转化1g氨氮约需4.18-4.57g氧气，生成0.17g细菌干物质，同时还消耗7.14g碱度（碳酸钙）及8.6g有机碳。
按细菌生长的形式，生物过滤器又可分为悬浮生长式或固定膜式两类。养殖系统中常用的是固定膜式过滤器。顾名思义，这类过滤器的特点是氨态氮转化菌群依附在某种固体表面上生长，氨氮通过扩散的方式传递到固定生物膜内并被转化掉。因此，我们可以通过对固定膜面积的估算，对生物过滤器的工作进行设计与评估。

（内 部 结 构 图）
4.3.1 影响生物过滤器的主要因素
（1）氨态氮浓度 由于鱼类新陈代谢，水体的氨态氮随着升高。生物过滤需要保持一个相对的平衡，得以长期稳定的保持水质的稳定。
（2）溶解氧浓度 生物过滤器工作过程中需要消耗大量的溶解氧。因此，溶解氧常常成为生物过滤氨态氮去除率的一个限制因素。一般要求溶解氧浓度是氨态氮的2.5倍以上。
为了能达到理想的过滤环境，让生物过滤器随时保持充足的溶解氧，因在（内部结构图）①号生物滤槽里面曝气，①号滤槽填充滤材为移动滤料。移动滤料材质较轻，气体上升的过程中，受到气体的托举，移动滤材之间相互碰撞，高效的增加水与气体的混合，产生更高的溶解氧，碰撞之间又促进了老化生物膜的脱落，防止老化、处理效果较差的生物膜占用了滤材的表面积。

（①号滤槽）移动滤料
（3）有机物含量 鱼类排泄物及饵料残渣使养殖水体的有机物含量较高。虽然氨氮转化菌的生长液需要一定的有机物，但过多的有机物会引发有机物消化菌的繁殖，并与氨氮转化菌在生物膜中竞争生长空间、溶解氧及营养物。
（4）PH值与碱度 当PH值小于6.0时，生物过滤器的工作效率大为下降，甚至停止。对氨氮转化生物过滤器来说，PH值的优化范围是7-9。氨氮转化过程中消耗很多碱度，因此需要添加缓冲剂来维持稳定PH值，是碱度维持在200 g/m³（碳酸钙）以上。②号③号滤槽建议放置珊瑚砂，稳定PH，碱度。
（5）水温 一般认为，水温越高，过滤器的氨氮转化反应速度越快。但事实上如果水温在一定范围内缓慢变化，氨氮转化菌对温度有一定的调节适应能力，这样生物过滤器的工作效率不会受到较大的影响。例如试验表明，当生物过滤器在20 ℃或 27℃水温下长期运行时，其氨氮去除率并没有明显差异。然而，如果水温突然大幅度下降，则细菌的生长会受到很大抑制，过滤器的工作效率将大为下降；如果水温突然上升较多，过滤器的工作效率也不会很快提高。
（6）水体的对流混合作用 由于固定膜式过滤器是依赖于物质(氨氮、溶解氧等)扩散传递来工作的，固定膜与水体间的对流混合作用对其工作效率影响很大。试验表明，适当增大水体的对流混合将有效地提高氨氮去除率。

4.4.1 底质对水体的影响

水产养殖中，随着养殖时间的增长，养殖池塘逐步老化，池塘自净能力及缓冲能力下降，养殖环境恶化。池塘环境的自净和缓冲能力，很大程度上取决于池塘底部的生态质量。
随着养殖业的发展，过度追求高产、高密度养殖，饲料的投喂、肥料及药物的使用量大大增加，养殖动物的排泄、未摄食完的饲料、施肥、生物（如藻类等）留下的尸体等远远超过水体本身的自净能力，这些有机物难以及时充分的进行有效分解，积累在塘底形成淤泥。
底部长期不处理，也会产生诸多不利的影响，主要有：
1、增加耗氧量，底层容易缺氧
2、水体自净能力差，水易浑浊；水色不稳定，容易倒藻。
3、产生有害物质：氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等
4、病源细菌、寄生虫等大量滋生
5、为有害藻类提供营养物质
6、池塘酸化或酸碱失衡

4.4.2 底部吸污的作用（详见剖面图）

表层水的溶氧都是过饱和的，而底层水的溶解氧一般都偏低，而池塘养殖动物一般都生活在中下层，而中下层溶解氧过低就会产生有害物质：氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等，这时候病源细菌、寄生虫等就会大量滋生，影响池塘养殖动物的生长跟健康。
通过底部吸污，上下层水体进行交换，打破溶氧分界，形成输氧通道，把水体表层过饱和的溶解氧输送到中下层水体，把底部过低的溶解氧通过底部吸污的方式抽送到生物滤槽，流经生物过滤器，经过增加溶解氧、降解氨态氮的干净水源引入池塘，改善底部溶氧环境。
5 结论

5.1 淡水调控与修复：鱼菜共生生态系统+池塘循环水养殖模式
鱼菜共生调控，以菜净水，以鱼长菜，以鱼养水，适当增加滤食性鱼类和食腐屑性鱼类投放量，改善池塘的生态结构，实现生物修复。微生物制剂调控，使用有机物消化菌类与氨氮转化菌群等有益细菌，实现净水。
　　由于夏季池塘养殖鱼类生长迅速，代谢旺盛，每天消耗大量的饲料和产生较多的粪便，残饵和粪便经过一系列氨化分解反应转化为水体的氨氮和其他营养废弃物，氮等营养物质浓度升高，藻类和浮游动物大量繁殖，造成池塘底部淤泥富积，水色发黑或变绿，气味发臭，耗氧增加，池塘水质过肥，引起养殖鱼类病害多发。
　　池塘种植蔬菜就是消耗水体有效氮而达到净水的目的，较肥的池塘适合开展水上蔬菜种植，水质越肥，种植蔬菜比例越高。可以通过水色、气味、底泥深度和养殖年限来确定养殖池塘是否适合种植蔬菜，一般精养池塘，养殖周期较长的，水色黄褐、褐绿、油绿、黄绿色的池塘水质较肥，适合开展蔬菜种植。
因此较肥池塘开展水上蔬菜种植，种植面积控制在5%-15%较为适宜，能起到较好的净水和生长作用，根据池塘水体肥瘦程度可适当的增减种植比例，但应控制在池塘面积的20%以内。鱼菜共生池塘在氨氮含量、亚硝酸盐含量、高锰酸钾指数、总氮、总磷含量方面有明显降低，充分说明了池塘开展蔬菜种植对水塘水质的重要改善作用。
5.2 海水调控与修复：池塘循环水养殖模式
循环水水产养殖系统的核心是养殖水处理系统，围绕水处理系统，所有水处理方式都是模仿大自然中水体的自净过程，建立合适的循环水养殖模式。养殖水污染物主要来源于养殖动物的分泌排泄物、残饵。在池塘养殖，溶解氧充分的条件下水中大部分有机物是经生物氧化分解作用得到降解和去除，对于养殖动物的影响不大。同样它们也在各种微生物作用下。不断转化为对养殖动物无毒或者毒性较低的物质形态，不是养殖水处理主要针对和检测的目标，所以循环水养殖最关注的是氮循环。
池塘氨氮的处理能力——即净化力，是池塘养殖管理的核心。所以，池塘养殖管理的本质是养殖动物“生活污水”的处理。高产池塘本质上是一个水产动物的生活污水处理厂，要用这种眼光来看待池塘。
笔者的循环水养殖模式主要着重于水产养殖环境中的氨氮、有机物的降解。通过对养殖养殖用水的过滤。生物净化、增氧等处理，是水质保持在对养殖动物无毒无害的状态。
5.3 模式经济分析
优点：1、后期使用成本较低，仅水泵耗电
2、预防疾病的发生，减少药物的投入
3、调控水质，提高水产品质量
4、净水，降低池塘水体富营养化
5、(淡水)绿色生态，卖菜增收，减少水电药等成本投入，抑菌
6、底部吸污，改善底部环境，减少养殖动物中毒、死亡率
7、增加溶解氧，降低饵料系数
8、增加池塘产量
缺点：1、前期建造成本较大，但属于一次性投入
2、循环水做到预防疾病，但不能有效的治疗，一旦疾病发生，
需要配合药物的使用

6参考文献

[1]作者：张明华,丁永良,杨箐等 《鱼菜共生技术及系统工程研究》
《现代渔业信息》2004年 第4期 7-12页
[2]作者：朱松明，《循环水养殖系统中生物过滤器技术简介》
《渔业现代化》2006年第2期 16-18页
[3]中国水产，《史上最全池塘鱼菜共生综合种养技术》
水产养殖网 2015-11-20
[4]作者：杨明，《Werner Gaus：室内循环水养殖，中国还没读懂》
《水产前沿》2014年2月刊
[5]作者：澳华集团研发中心 杨阳 陈亮亮 马豪勇，《人工增氧方式多 底部增氧最重要》
农财宝典水产版，2015-11-13报道改变行业
[6]作者：淮安区水产技术推广站 胡宝林 《池塘里集中常见水草的栽植及护理技术》
水产养殖网 2015-11-19
[7]作者:水产前沿《看透水中的氮循环，有针对性的进行肥水调水》
中国水产论坛 2015-6-24

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