孫銳康， 付京花， 徐民俊

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院， 廣州 510642）

魚(yú)菜共生系統(tǒng)作為新型的生態(tài)種養(yǎng)模式，通過(guò)魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖和水耕栽培的有機(jī)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的循環(huán)共生效應(yīng)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球面臨水資源短缺、土壤肥力退化和糧食供給不足等挑戰(zhàn)，而魚(yú)菜共生系統(tǒng)的應(yīng)用可以緩解這些壓力。在魚(yú)菜共生系統(tǒng)中，未食用的飼料和魚(yú)類(lèi)的代謝廢物被微生物分解并轉(zhuǎn)化成可供植物根部吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)通過(guò)植物的凈化作用將優(yōu)質(zhì)的水源再次供給魚(yú)類(lèi)使用。目前國(guó)內(nèi)外正對(duì)魚(yú)菜共生系統(tǒng)進(jìn)行深入研究和積極探索，魚(yú)菜共生在未來(lái)有望成為新型農(nóng)業(yè)的重要生產(chǎn)方式。

1 魚(yú)菜共生系統(tǒng)發(fā)展歷程

傳統(tǒng)魚(yú)菜共生技術(shù)的應(yīng)用可以追溯到兩千多年前的農(nóng)耕時(shí)代，亞洲居民在稻田里養(yǎng)殖田螺和鯉魚(yú)等淡水經(jīng)濟(jì)種類(lèi)，初步實(shí)現(xiàn)漁業(yè)和農(nóng)業(yè)的有機(jī)結(jié)合。公元11 世紀(jì)，南美洲的阿茲特克人掌握“奇南帕（Chinampa）”技術(shù)，使用木筏等材料制作成人工浮島，并將農(nóng)作物直接種植于浮島上，實(shí)現(xiàn)早期的無(wú)土栽培[1]。

魚(yú)菜共生技術(shù)在近幾十年迅猛發(fā)展。20 世紀(jì)70 年代，美國(guó)馬薩諸塞州的“新煉金術(shù)”研究中心開(kāi)始探索水生植物和水生動(dòng)物的養(yǎng)殖融合技術(shù)，成為現(xiàn)代魚(yú)菜共生技術(shù)的起源[2]。20 世紀(jì)80 年代初，美屬維爾京群島大學(xué)（University of the Virgin Islands, UVI）Rakocy 博士等[3]將植物栽培在可調(diào)節(jié)水深的浮閥上，首次提出適合戶(hù)外大規(guī)模生產(chǎn)的UVI 模式；美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)（North Carolina State University, NCSU）Mcmurtry博士等將植物栽培于固體基質(zhì)（礫石或砂石），研發(fā)出在溫室生產(chǎn)的NCSU 模式[4]，后期這2 種模式被不斷地優(yōu)化和完善，共同催生了現(xiàn)代魚(yú)菜共生技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)90年代，魚(yú)菜共生系統(tǒng)正式被中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)院引進(jìn)國(guó)內(nèi)，丁永良等[5]先后開(kāi)展集約化魚(yú)菜共生系統(tǒng)以及庭院型設(shè)施和中試的專(zhuān)題研究，成功研發(fā)出國(guó)內(nèi)首套實(shí)驗(yàn)性魚(yú)菜共生裝置，該項(xiàng)新型復(fù)合養(yǎng)殖技術(shù)很快在國(guó)內(nèi)推廣起來(lái)。

歐洲議會(huì)研究服務(wù)局在2010 年將魚(yú)菜共生技術(shù)認(rèn)定為能夠改變?nèi)藗兩畹?0 項(xiàng)技術(shù)之一[6]。自此，現(xiàn)代魚(yú)菜共生復(fù)合系統(tǒng)的研究出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。國(guó)外市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)（Stratistics Market Research Consulting）的數(shù)據(jù)表明，2019年魚(yú)菜共生系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備在全球的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)13.6 億美元，預(yù)計(jì)2027 年將達(dá)到49.5 億美元，并且在預(yù)測(cè)期內(nèi)將以17.5%的年復(fù)合成長(zhǎng)率穩(wěn)步發(fā)展[7]，魚(yú)菜共生系統(tǒng)具備良好的發(fā)展趨勢(shì)。此外，相關(guān)調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)2022—2026年，全球垂直農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的價(jià)值將達(dá)到124.9 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為23.52%[8]，魚(yú)菜共生的垂直結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也將具備更大的市場(chǎng)潛力和經(jīng)濟(jì)效益。

2 魚(yú)菜共生系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容

2.1 魚(yú)菜選育及種養(yǎng)密度

養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)和栽培植物的選取是魚(yú)菜共生體系的核心基礎(chǔ)。通常情況下，魚(yú)類(lèi)的選取會(huì)根據(jù)各地區(qū)的氣候條件和飲食習(xí)慣，優(yōu)先考慮生長(zhǎng)周期短、抗病能力強(qiáng)、環(huán)境耐受力高的經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)，目前魚(yú)菜共生體系常用的養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)包括羅非魚(yú)、草魚(yú)、泥鰍、鯉魚(yú)和觀賞魚(yú)等。植物品種的選取需要結(jié)合栽培方式、養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場(chǎng)需求等多種因素共同確定，國(guó)內(nèi)常用的魚(yú)菜共生植物包括白菜、西蘭花、卷心菜、茄子、油麥菜、草莓和芋頭等；而國(guó)外主要栽培西紅柿、羅勒和沙拉蔬菜[9]。

除了魚(yú)菜品種的多樣性選育外，魚(yú)類(lèi)、植物和水體間的配比關(guān)系以及種養(yǎng)密度對(duì)于魚(yú)菜共生系統(tǒng)的能量平衡也起著重要作用。美國(guó)、日本和加勒比海等地區(qū)早期的典型魚(yú)菜比約為1∶2；張明華等[10]通過(guò)中試試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在1 m3的水體養(yǎng)殖100尾規(guī)格為75 g·尾-1的魚(yú)類(lèi)，同時(shí)在1 m2內(nèi)栽培25株番茄或66株萵苣，此時(shí)系統(tǒng)的氨氮吸收效果良好且pH趨于中性，系統(tǒng)整體穩(wěn)定。如果魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖密度過(guò)高，水體中的溶解氧減少且代謝廢物增多，魚(yú)類(lèi)的生存環(huán)境變差而不利于生長(zhǎng)；如果植物的栽培密度過(guò)高，水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)法充分滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需求，植物的產(chǎn)量受限；只有在適合的種養(yǎng)密度下魚(yú)菜共生系統(tǒng)才能發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。Goddek 等[11]研究表明，魚(yú)菜的最優(yōu)種養(yǎng)密度也與魚(yú)菜的生長(zhǎng)階段、飼料成分、投喂頻率和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等因素緊密關(guān)聯(lián)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行密度調(diào)整和配比優(yōu)化。

2.2 物質(zhì)循環(huán)利用及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡

Neori 等[12]研究表明，零排放的魚(yú)菜共生循環(huán)系統(tǒng)具備可行性。為了實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排放，需要深入研究魚(yú)菜共生系統(tǒng)的循環(huán)機(jī)制，保持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡。在魚(yú)菜共生系統(tǒng)中，魚(yú)類(lèi)未食用的飼料和代謝廢物含有大量的氨氮和礦物質(zhì)，其中大部分氨氮會(huì)被異養(yǎng)細(xì)菌和硝化細(xì)菌分解轉(zhuǎn)化成植物根部易于吸收的硝酸鹽，而礦物質(zhì)所涉及的微生物分解機(jī)制目前尚不清楚[13]，并且在這個(gè)過(guò)程中30%～65%的磷會(huì)以魚(yú)類(lèi)固體排泄物的形式流失[14]，難以實(shí)現(xiàn)礦物質(zhì)的高效循環(huán)利用。為加強(qiáng)磷的循環(huán)利用，Jung 等[15]往富含固態(tài)磷的滲透液中加入可分解磷的特定微生物，經(jīng)過(guò)缺氧消化后將其重新排回系統(tǒng)以供植物吸收，為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)再利用提供了發(fā)展思路。

對(duì)于如何保持魚(yú)菜共生系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡仍存在諸多難題，除氮磷的轉(zhuǎn)化吸收外，系統(tǒng)還受pH、光照強(qiáng)度、溶解氧含量、構(gòu)成比、溫濕度、投喂頻率和水流率等多種因素的影響[16]。因此，在確保魚(yú)菜共生系統(tǒng)各單元正常運(yùn)行的前提下，也要基于各參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)分析其對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，使魚(yú)菜共生系統(tǒng)更加高效且穩(wěn)定地循環(huán)運(yùn)作。

2.3 魚(yú)菜共生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代魚(yú)菜共生系統(tǒng)主要由水產(chǎn)養(yǎng)殖、蔬菜種植、運(yùn)行動(dòng)力和過(guò)濾分解4 個(gè)單元組成。水產(chǎn)養(yǎng)殖和蔬菜種植是主要的生產(chǎn)單元；運(yùn)行動(dòng)力單元可分為人工動(dòng)力和重力動(dòng)力，貫穿魚(yú)菜共生系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)[17]；過(guò)濾分解單元主要包括排污除雜和微生物反應(yīng)池，國(guó)內(nèi)主要采用構(gòu)造簡(jiǎn)易的單通道底排模式進(jìn)行排污，該技術(shù)難以有效消除水體泡沫和油污；而國(guó)外主流的排污技術(shù)為養(yǎng)殖池分路排污模式，不僅能夠有效清除沉淀性顆粒和油污泡沫，同時(shí)還能保持水位穩(wěn)定。以上各個(gè)單元還能夠通過(guò)改變循環(huán)通路的閉合方式來(lái)形成不同的系統(tǒng)。

目前，國(guó)內(nèi)仍存在較多小規(guī)模的魚(yú)菜共生系統(tǒng)，其中以耦合型或半閉合系統(tǒng)為主。耦合型系統(tǒng)只存在1 個(gè)水流方向，屬于單向閉路水循環(huán)系統(tǒng)，主要由養(yǎng)殖池、水培槽、過(guò)濾池、沉淀池、蓄水池和脫氣池等構(gòu)成[18]，該系統(tǒng)能夠加強(qiáng)氮磷的吸收循環(huán)，但由于閉路循環(huán)的限制，很難同時(shí)協(xié)調(diào)不同單元構(gòu)建出各自生長(zhǎng)所需的最佳環(huán)境。

近年來(lái)，國(guó)外逐步研究解耦型魚(yú)菜共生系統(tǒng)，歐盟對(duì)魚(yú)菜共生復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化并形成INAPRO 系統(tǒng)（圖1）[19]。該系統(tǒng)打破了單循環(huán)的限制，將循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（recirculating aquaculture system, RAS）和基于營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)（nutrient film technique, NFT）的水耕栽培相互融合，形成具有獨(dú)立子循環(huán)回路的系統(tǒng)。該系統(tǒng)比耦合型系統(tǒng)更節(jié)約水資源，并且能滿(mǎn)足不同單元對(duì)不同pH 和營(yíng)養(yǎng)鹽的需求，整體穩(wěn)定性更高[20]。但是由于解耦型系統(tǒng)構(gòu)建更復(fù)雜且需要更多泵管和添加營(yíng)養(yǎng)液，其成本也更加昂貴。

圖1 INAPRO系統(tǒng)概述Fig. 1 Overview diagram of INAPRO system

2.4 魚(yú)菜共生系統(tǒng)智能化發(fā)展

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模的增大，信息技術(shù)開(kāi)始推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)生根本性變革和模式創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于集成化魚(yú)菜共生智能系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源利用和生產(chǎn)循環(huán)等，國(guó)內(nèi)外在智能化系統(tǒng)的研究中都取得了一定進(jìn)展。

2016 年，國(guó)內(nèi)建成第1 代魚(yú)菜共生生產(chǎn)試驗(yàn)系統(tǒng)，但試驗(yàn)基地僅有0.022 hm2；2019 年，在有關(guān)院校及機(jī)構(gòu)的技術(shù)支持下建成面積0.067 hm2的第2 代模塊化魚(yú)菜共生生產(chǎn)試驗(yàn)系統(tǒng)；2020 年，成功研發(fā)第3 代具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字模塊化魚(yú)菜共生系統(tǒng)，現(xiàn)代魚(yú)菜共生系統(tǒng)趨向智能化[21]。趙月玲等[22]基于傳感器技術(shù)研發(fā)了魚(yú)菜共生實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的智能化監(jiān)管。近年來(lái)，我國(guó)也從國(guó)外引入魚(yú)菜共生系統(tǒng)的智能化設(shè)備，并在廣東、北京和山東等省市開(kāi)展魚(yú)菜共生示范項(xiàng)目，推動(dòng)了集成化魚(yú)菜共生系統(tǒng)的發(fā)展。

國(guó)外在魚(yú)菜共生智能化監(jiān)測(cè)技術(shù)上已漸趨成熟，主要包括營(yíng)養(yǎng)液成分監(jiān)測(cè)、溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)和水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)[23]。Morimoto 等[24]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法實(shí)現(xiàn)了智能化控制營(yíng)養(yǎng)液水平，能夠使系統(tǒng)內(nèi)各參數(shù)快速達(dá)到設(shè)定的最優(yōu)值，為植物營(yíng)造最理想的生長(zhǎng)環(huán)境。Savidov 等[25]基于集成化信息技術(shù)，利用特定的探頭對(duì)溫室和系統(tǒng)內(nèi)的重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，大大提高了魚(yú)菜共生系統(tǒng)的穩(wěn)定性。Silva等[26]針對(duì)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計(jì)了1 套用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)的新型毒性預(yù)警傳感器，通過(guò)建立毒性預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)水體質(zhì)量的把控，便于隨時(shí)更換優(yōu)質(zhì)水源。與傳統(tǒng)魚(yú)菜共生系統(tǒng)相比，新型的集成化魚(yú)菜共生系統(tǒng)能夠更加精準(zhǔn)且快速地監(jiān)測(cè)各項(xiàng)重要參數(shù)，并且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控和多渠道監(jiān)管，為魚(yú)菜共生系統(tǒng)的大規(guī)模商業(yè)運(yùn)營(yíng)和全自動(dòng)化運(yùn)作提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.5 魚(yú)菜共生系統(tǒng)大規(guī)模化及經(jīng)濟(jì)可行性分析

大規(guī)模魚(yú)菜共生系統(tǒng)具備更加復(fù)雜的解耦型或半解耦型循環(huán)回路，是高度集成多單元多裝置的大型多循環(huán)系統(tǒng)，因此也需要占據(jù)更大的空間位置。Palm 等[27]將占地面積100～500 m2的系統(tǒng)稱(chēng)為中型魚(yú)菜共生系統(tǒng)，將占地面積超過(guò)500 m2的系統(tǒng)稱(chēng)為大規(guī)模魚(yú)菜共生系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)大規(guī)模魚(yú)菜共生系統(tǒng)的具體案例還十分有限，而國(guó)外也處于初步發(fā)展階段。2015 年，羅斯托克大學(xué)建成實(shí)驗(yàn)性的大規(guī)模魚(yú)菜共生半解耦系統(tǒng)（fish glass house），該系統(tǒng)基于RAS 系統(tǒng)和NFT 技術(shù)，主要結(jié)構(gòu)包括6 個(gè)耦合型水培艙、300 m2的水產(chǎn)養(yǎng)殖單元和600 m2的植物栽培單元等，屬于耦合型和解耦型魚(yú)菜共生系統(tǒng)的混合體。隨著不斷地研究發(fā)展，大規(guī)模魚(yú)菜共生系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于工業(yè)化商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

經(jīng)濟(jì)效益是決定魚(yú)菜共生系統(tǒng)能否商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵因素，由于目前國(guó)內(nèi)外成功發(fā)展大規(guī)模商業(yè)魚(yú)菜共生系統(tǒng)的案例較少，且很多研究機(jī)構(gòu)不公開(kāi)魚(yú)菜共生系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益數(shù)據(jù)，所以對(duì)于其經(jīng)濟(jì)可行性仍存在較大爭(zhēng)議，但更多人認(rèn)為魚(yú)菜共生系統(tǒng)具備良好的經(jīng)濟(jì)效益。在國(guó)內(nèi)，上海某莊園基于基質(zhì)栽培模式運(yùn)行魚(yú)菜共生系統(tǒng)，最終成本收益率為1.17，表明該莊園魚(yú)菜共生系統(tǒng)存在盈利空間，并且后續(xù)通過(guò)推廣魚(yú)菜共生池塘養(yǎng)殖技術(shù)在2020年達(dá)到年凈收益1 652.1萬(wàn)元[28]。除了系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式，國(guó)外也深入研究了系統(tǒng)規(guī)模和產(chǎn)品類(lèi)型對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益的影響。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，更大的生產(chǎn)規(guī)模和更豐富的產(chǎn)品種類(lèi)能夠?yàn)轸~(yú)菜共生系統(tǒng)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)收益[29]。此外，魚(yú)菜共生系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益也與當(dāng)?shù)丨h(huán)境、市場(chǎng)需求和維護(hù)成本等息息相關(guān)，對(duì)于系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性分析仍需結(jié)合多個(gè)實(shí)際因素綜合評(píng)估。

3 魚(yú)菜共生系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)

3.1 魚(yú)菜共生系統(tǒng)構(gòu)建趨向解耦型、生態(tài)型

Goddek 等[30]在2015 年正式提出解耦型魚(yú)菜共生系統(tǒng)理念，該系統(tǒng)獨(dú)立的子循環(huán)回路能使各單元維持穩(wěn)態(tài)，并且更加高效穩(wěn)定地調(diào)控系統(tǒng)循環(huán)水。近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)魚(yú)菜共生系統(tǒng)的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，歐洲等國(guó)家逐漸轉(zhuǎn)向研究解耦型系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和發(fā)展?jié)摿?。與此同時(shí)，中國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)家逐步構(gòu)建生態(tài)型魚(yú)菜共生模式，如使用清潔能源、加強(qiáng)資源利用、減少有害物質(zhì)排放等，生態(tài)模式的研究促進(jìn)了現(xiàn)代魚(yú)菜共生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展。

盡管?chē)?guó)內(nèi)外對(duì)魚(yú)菜共生系統(tǒng)的構(gòu)建模型有了深入的研究，但系統(tǒng)構(gòu)建單元仍然存在過(guò)濾系統(tǒng)不完善、物質(zhì)利用效率低等問(wèn)題。水體中經(jīng)常含有難以直接過(guò)濾的魚(yú)類(lèi)代謝產(chǎn)物，并且由于技術(shù)限制很多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率很低，系統(tǒng)難以形成高效穩(wěn)定的生態(tài)循環(huán)體系。對(duì)此可以嘗試生物輔助，如引入蚯蚓或特定的益生菌進(jìn)行輔助消化，加強(qiáng)代謝廢物的分解循環(huán)；同時(shí)發(fā)展水耕栽培的創(chuàng)新模式，如應(yīng)用現(xiàn)代氣霧栽培生態(tài)循環(huán)種植技術(shù)，直接將營(yíng)養(yǎng)液以霧狀形式精準(zhǔn)噴灑在植物根部，能夠節(jié)省約60%的化肥用量和用水量[31]，極大提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率和生態(tài)效應(yīng)。

3.2 魚(yú)菜共生系統(tǒng)布局邁向城鎮(zhèn)化、立體化

目前，國(guó)內(nèi)外的魚(yú)菜共生系統(tǒng)除了中小型的開(kāi)放式池塘養(yǎng)殖或者家庭式都市陽(yáng)臺(tái)等，較大規(guī)模的魚(yú)菜體系通常在溫室中搭建。然而在城市建設(shè)溫室的投資成本遠(yuǎn)高于城鎮(zhèn)，所以魚(yú)菜共生系統(tǒng)的布局逐步轉(zhuǎn)向城鎮(zhèn)化建設(shè)，以此來(lái)有效控制經(jīng)濟(jì)成本。此外，為了進(jìn)一步提升魚(yú)菜共生系統(tǒng)單位面積的經(jīng)濟(jì)效益，Khandaker 等[32]將魚(yú)菜共生系統(tǒng)與現(xiàn)代垂直農(nóng)業(yè)相結(jié)合，研創(chuàng)出種植墻技術(shù)，推動(dòng)了系統(tǒng)的立體化發(fā)展。常見(jiàn)的立體化結(jié)構(gòu)包括托盤(pán)層疊、垂直管柱和垂直面板等，通過(guò)重力作用和水泵輸送來(lái)實(shí)現(xiàn)立體化循環(huán)。雖然立體化結(jié)構(gòu)能夠極大地節(jié)約占地空間，但是高層管理和水泵運(yùn)輸?shù)纫矔?huì)產(chǎn)生額外成本。

在實(shí)際的城鎮(zhèn)化建設(shè)和立體化搭建中，往往還需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。例如當(dāng)溫室建設(shè)在熱帶地區(qū)，可以增設(shè)熱吸收裝置以充分利用太陽(yáng)能和地?zé)崮?；若建設(shè)在嚴(yán)寒地區(qū)，則應(yīng)額外增加供暖設(shè)備來(lái)保護(hù)魚(yú)菜成長(zhǎng)。在垂直化魚(yú)菜體系的搭建中，需要充分考慮高度規(guī)模、植物間種比例和光照等的影響，可以為底層植物增設(shè)可持續(xù)照明設(shè)施，并且探索不同間種比例下植物的生長(zhǎng)狀況，以不斷調(diào)整和優(yōu)化最適的立體化結(jié)構(gòu)。

3.3 魚(yú)菜共生系統(tǒng)推行大規(guī)模智能化、商業(yè)化

現(xiàn)代集成化魚(yú)菜共生系統(tǒng)漸趨成熟，國(guó)內(nèi)外研發(fā)了多個(gè)基于現(xiàn)代信息技術(shù)的智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)多項(xiàng)重要參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能夠以此為依據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，例如自動(dòng)化噴水、智能投喂飼料以及更換營(yíng)養(yǎng)液等，完成魚(yú)菜共生系統(tǒng)的半自動(dòng)化監(jiān)管。未來(lái)魚(yú)菜共生系統(tǒng)仍將與現(xiàn)代信息技術(shù)交互融合，形成集成智能化和自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)管理體系。

隨著魚(yú)菜共生建設(shè)規(guī)模的壯大，商業(yè)化魚(yú)菜共生系統(tǒng)的理念開(kāi)始被大家熟知。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在商業(yè)化魚(yú)菜系統(tǒng)的建設(shè)中都取得了不錯(cuò)成果，現(xiàn)代魚(yú)菜共生系統(tǒng)向商業(yè)化轉(zhuǎn)型已成為未來(lái)發(fā)展的主流趨勢(shì)。但由于缺乏可視化數(shù)據(jù)和實(shí)際生產(chǎn)案例，并且經(jīng)營(yíng)者需要高昂的投資成本和極強(qiáng)的管理能力，所以商業(yè)化魚(yú)菜共生系統(tǒng)目前的規(guī)模發(fā)展十分緩慢。為此，可考慮以下發(fā)展方式：①深入研究商業(yè)模式，分析多模型下的經(jīng)濟(jì)可行性；②嘗試魚(yú)菜新搭配，優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)成，增加系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益；③加強(qiáng)政府支持，優(yōu)化魚(yú)菜共生市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，推廣魚(yú)菜共生技術(shù)的應(yīng)用。

3.4 魚(yú)菜共生系統(tǒng)呈現(xiàn)多元化融合創(chuàng)新

在研究現(xiàn)代魚(yú)菜共生系統(tǒng)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)外也積極探索魚(yú)菜共生的多元化發(fā)展。美國(guó)和阿肯色州亞利桑州的研究表明，魚(yú)菜共生的多元化發(fā)展有利于發(fā)揮自身的潛在價(jià)值，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)收益，增值服務(wù)包括開(kāi)展與魚(yú)菜共生相關(guān)的農(nóng)業(yè)旅游、農(nóng)場(chǎng)參觀、技術(shù)培訓(xùn)和研討會(huì)等[33-34]。作為集成多學(xué)科的現(xiàn)代化體系，魚(yú)菜共生被賦予了創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的多種可能。我國(guó)黑龍江省的農(nóng)墾山河農(nóng)場(chǎng)結(jié)合市場(chǎng)需求和園區(qū)模式，成功形成“觀光+采摘+私人訂制”的多元化魚(yú)菜共生發(fā)展格局[35]，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)收益。

此外，也可以結(jié)合地域文化和市場(chǎng)需求等，打造個(gè)性化的生態(tài)餐廳或科普講座，并且通過(guò)線上渠道推廣魚(yú)菜共生，形成多元化發(fā)展的特色魚(yú)菜共生體系。同時(shí)，還可以將鹽生植物和海洋養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)進(jìn)行創(chuàng)新結(jié)合，嘗試構(gòu)建新型“咸水魚(yú)菜共生”培育體系，初步實(shí)現(xiàn)海洋農(nóng)業(yè)化生產(chǎn)。

4 展望

魚(yú)菜共生系統(tǒng)是極具創(chuàng)新的新型綜合種養(yǎng)模式，能在植物、動(dòng)物和微生物間達(dá)成互利共生的協(xié)調(diào)發(fā)展，是解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)危機(jī)、資源匱乏和糧食安全危機(jī)的有效途徑。國(guó)內(nèi)在魚(yú)菜共生系統(tǒng)的研究中起步較晚，目前更多集中在中小型魚(yú)菜共生體系的應(yīng)用上；而國(guó)外逐步轉(zhuǎn)向發(fā)展大規(guī)模商業(yè)魚(yú)菜共生體系，大部分理論基礎(chǔ)和現(xiàn)代技術(shù)相較于國(guó)內(nèi)更為成熟。整體而言，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于魚(yú)菜共生的研究與發(fā)展仍存在較大不足，未來(lái)需要深入研究系統(tǒng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化及循環(huán)機(jī)制、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配比關(guān)系、建立全面智能化和自動(dòng)化集成體系、提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益以發(fā)展大規(guī)模商業(yè)化魚(yú)菜共生系統(tǒng)，推動(dòng)魚(yú)菜共生系統(tǒng)的多元化融合創(chuàng)新發(fā)展。