家庭景观式鱼菜共生系统设计

鱼菜共生是利用养鱼所产生的粪便及残饵等经过处理转化成可供蔬菜吸收的营养,到达养鱼不换水、种菜不施肥的目的.结合城市居民家庭景观式鱼菜共生系统的初步设计,主要从水产品养殖池、自动反冲洗过滤杀菌装置、硝化菌培养床、蔬菜种植槽及动力及杀菌系统等方面介绍了系统各模块的设计要点.     

斑节对虾循环水养殖系统构建与运行试验

为探索斑节对虾循环水养殖可行性及应用发展价值,该研究自主设计蛋白分离组合装置、内循环流化床等关键工艺环节水净化装备,构建了技术先进、结构紧凑的斑节对虾循环水养殖系统.针对其不同阶段生长特性及水环境需求,提出一种水质调控方法,科学投喂.运行试验120 d,溶解氧浓度5.30～7.14 mg/L,pH值7.23～8.44,...     

四川地区稻渔菜循环种养模式探索与实践

稻渔菜循环种养（鱼、黑斑蛙、黄鳝、泥鳅、水稻及蔬菜立体循环共生）农业项目的出现,为川渝地区农业可持续发展提供了创新的解决方案。采用这种立体循环共生模式,能够实现资源高效利用和生态环境保护,提高土地利用率和产出效益,增加农民收入。基于此,对鱼、黑斑蛙、泥鳅、黄鳝、水稻及蔬菜生态立体循环共生农业项目的实施背景、技术原理、实施过程及取得的成效进行简要介绍,为该立体循环共生模式的推广应用提供经验借鉴。     

不同鱼-菜比值共生系统的水体无机态氮磷含量变化

为研究不同鱼-菜共生系统水体污染物中无机态氮(N)和磷(P)的变化,本研究在自行设计的实验室规模鱼-菜共生装置上,通过固定水培系统红薯叶(Ipamoea batas)的数量而改变养殖系统罗非鱼(Oreochromis niloticus)的数量进而改变鱼/菜共生体系,测定了不同养殖时间系统水体pH、溶解氧(DO)、无机态N (NH₄⁺-N、NO₂^--N和NO₃^--N)和无机态P (PO₄^3--P)的含量。实验共设置6尾(罗非鱼)：10株(红薯叶)、8尾：10株和10尾：10株3个处理。研究结果表明,鱼-菜共生系统水体NH₄⁺-N含量在实验前期与养殖系统鱼的数量呈正相关关系,后期(13 d)随着养分循环的逐渐稳定而呈较低含量的波动状态;不同鱼/菜比值对水体NO₂^--N含量无明显影响且始终维持较低水平;水体NO₃^--N和PO₄^3--P的含量与鱼体生长和植物长势相关性显著且均受鱼/菜比值的影响。因此,选择适宜的鱼/菜比值对鱼-菜共生系统长期健康运行至关重要。     

南沙岛礁蔬菜无土栽培设施的设计与研究

该试验根据南沙地区气候特点进行了南沙岛礁蔬菜无土栽培设施的设计与研究。设计了抗12级台风,能防暴雨,能降温的装配式无土栽培保护棚和隔热效果好、能保持营养液温度相对恒定、拆装方便的立体栽培床。研究结果表明该套设施适于南沙岛礁开展蔬菜无土栽培。     

池塘陆基循环水养殖系统构建及其运行效果

为探讨陆基循环水养殖系统与现有淡水池塘如何有机结合,本研究将养殖池塘改造为“菌-藻-鱼-水生植物”联合的水处理区,并与陆基养殖单元结合,构建成一套陆基循环水养殖系统,并开展瓦氏黄颡鱼（Pelteobagrus vachelli）养殖试验。试验过程中监测了各水处理单元水质理化指标及陆基养殖单元鱼类生长情况,评估了养殖系统氮磷收支情况及养殖单元与水处理单元面积配比关系。结果表明：经8周运行,水处理单元对氨氮（NH₄⁺-N）、亚硝酸盐（NO₂⁻-N）、总氮和总磷的总去除率分别为75.69%、64.99%、29.1%和43.29%,养殖尾水经水处理单元净化后能够满足《淡水池塘养殖水排放要求（SC/T 9101-2007）》。陆基养殖单元瓦氏黄颡鱼（Pelteobagrus vachelli）的成活率为97.5%,单位产量为6.38 kg/m³,增重率平均为71.57%,特定生长率（R_SGR,m）平均为0.96 %/d,饵料系数平均为1.48。氮磷收支结果表明,饲料是系统氮、磷的主要来源,分别占氮、磷总输入的61.71%、61.85%。瓦氏黄颡鱼和综合积累（包含底泥沉积、水体渗漏、吸附等）分别是氮、磷输出的主要项目,分别占氮、磷总输出的50.26%、38.53%。瓦氏黄颡鱼对氮、磷的利用率分别为29.12%、10.65%,鲢（Hypophthalmichthys molitrix）和鳙（Aristichthys nobilis）对氮、磷的利用率分别为0.06%、1.14%和0.02%、0.33%,瓦氏黄颡鱼对氮、磷的利用率均显著高于鲢、鳙（P<0.05）。养殖桶与水处理单元实际面积配比关系为0.043:1,尚有进一步优化空间。因此,本研究表明基于养殖池塘改造的陆基循环水养殖系统在养殖尾水净化、氮磷利用等方面具有良好效果,值得进一步优化和推广。     

稻-鱼系统的发展与未来思考

耕地和淡水是保证全球食物可持续供应所必不可少的资源,如何有效利用有限的水土资源、在保障食物供给的同时降低农业生产过程对资源环境的负面影响,是当今世界农业面临的重大挑战。稻-鱼系统(本文的\"鱼\"是水产生物的统称)是通过有效利用水土资源同时产出稻谷和水产品的重要农业方式,对保障区域食物供给和保护当地资源和环境有重要作用。近几十年来全球稻鱼-系统迅速发展,至目前全球六大洲的稻作区共28个国家都有了稻-鱼系统的分布;在中国稻-鱼系统也正由原来传统、规模小、养殖单一的模式逐渐发展为规模化、专业化、机械化和养殖多样化的模式。大量研究表明,稻-鱼系统可实现水稻产量稳定和获得水产品,稻-鱼系统同时具有化肥农药减量和农业面源污染降低等效应;稻-鱼系统也有助于解决水产单一养殖而产生的面源污染。虽然全球1.63亿hm2稻田面积90%以上具有发展稻-鱼系统的潜力,但目前稻-鱼系统的比例仍很低,我国稻-鱼系统面积也仅占稻田面积的4.48%。因此,保障稳产高效可持续的稻-鱼系统发展,需要对不同稻作区发展稻-鱼系统的生态经济可行性和适应性进行评估,同时必须建立新的技术体系(田间设施、种养结合技术、农业机械等),并适当扩大规模和创建品牌以增加农民收益。     

京津冀地区设施蔬菜土壤镉累积风险与粪肥镉输入阈值研究

设施蔬菜土壤中重金属过量累积,影响生态环境与农产品质量安全。为明确遏制设施农业土壤中重金属过量积累的输入阈值,本文通过野外调查采样与文献数据收集,分析2023年京津冀地区设施蔬菜土壤和粪肥中6类重金属铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）和铅（Pb）的含量状况;基于2005-2025年京津冀畜禽粪肥相关文献,明确常见设施叶类和瓜果类蔬菜种植中粪肥重金属Cd的输入阈值,以期为减少设施蔬菜种植中土壤重金属积累提供参考。结果表明：（1）京津冀地区设施蔬菜土壤中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb平均含量分别为74.4、26.6、26.8、97.7、0.3和21.3mg·kg^-1,均未超过国家标准（GB 15618-1995）规定的背景值。土壤重金属累积指数≥1时,镉含量超过背景值样本量占所有取样点的61.4%;土壤重金属累积指数≥2时,镉含量超过背景值的点位占比为10.0%,远高于其他5种重金属的金属累积指数,表明该种植区土壤重金属Cd累积最严重。（2）设施蔬菜种植中施用粪肥的重金属Cr、Ni、Cu、Zn和Pb含量均超过农业行业标准（NY 525-2021）规定的标准值,镉含量未超过相应标准值。（3）基于2005-2025年京津冀地区设施蔬菜中施用粪肥中关于重金属Cd的相关文献显示,随着设施种植年限增加,粪肥中Cd含量显著降低,由8.2mg·kg^-1降到0.5mg·kg^-1,表明粪肥中Cd含量得到良好的控制。以京津冀地区叶类蔬菜白菜和芝麻菜为代表,当粪肥施用量为15000kg·hm^-2时,粪肥中重金属控制阈值分别是0.240mg·kg^-1和0.378mg·kg^-1;瓜果类蔬菜以黄瓜为代表,基于环境容量控制,明确了不同粪肥施用量及施用年限下重金属Cd输入阈值,土壤污染等级在清洁水平,粪肥施用量为15000kg·hm^-2时,Cd在施用年限为20a、30a和50a输入阈值为0.60、0.40和0.24mg·kg^-1,即低于该阈值情况下粪肥连续施用20a、30a和50a可保证不超过其管控目标值。研究结果可为京津冀地区设施蔬菜土壤重金属源头管控提供重要参考。     

小型电动叶菜收割机设计与试验

针对我国叶菜类蔬菜收割绝大部分由纯手工收割完成、劳动强度大且收割效率低的情况,设计了一种适用于设施农业的小型电动叶菜收割机。该收割机通过直流电机驱动,再利用双动往复式割刀实现叶菜的收割,采用气动输送通过平带输送至收集筐内。设计的收割机结构紧凑、功率低、振动小,适合于各种柔性茎秆类蔬菜的自动收割。经现场试验证明,设计的小型电动叶菜收割机可实现收割根部平齐,没有漏割、撕裂及堵刀等情况,提高了叶菜收割效率和一致性,降低了劳动强度,减少了叶菜损伤量和土壤多次踩踏量,对开发类似的叶菜收割机具有重要的参考价值。     

简易式工厂化循环水对虾养殖系统构建及试验

为探索低换水量的对虾养殖生产方式,该研究构建了一种简易式工厂化对虾养殖系统,试验组利用自行研发的蛋白分离器和新型集污盘去除系统总悬浮颗粒物和老化微藻,对照组不设置蛋白分离器和集污盘,进行对虾养殖和水质调控试验,结果表明:试验组平均总氨氮浓度、平均亚硝氮浓度、平均TSS(Total Suspended Solids)浓度、平均副溶血弧菌数量分别为(0.4±0.16)、(0.53±0.23)、(68.33±39.72)mg/L和(140±113.83)cfu/mL,显著低于对照组(0.96±0.62)、(1.17±0.59)、(147.14±94.18)mg/L和(661.34±473.96)cfu/mL(P<0.05);试验组成活率及单位产量分别为82.62%±5.64%和(3.44±0.85)kg/m³,显著高于对照组18.29%±4.63%和(1.09±0.23)kg/m³(P<0.05)。该研究构建的简易式循环水工厂化系统,设置蛋白分离器流量10 m³/h且不间断运行,养殖前45 d不换水、后55 d利用...     

对虾工程化循环水养殖系统构建技术

讨论了一种高效经济保持藻类生长的对虾工程化循环水养殖系统构建技术。并利用此系统开展室内凡纳滨对虾生产试验。养殖用水采用经室外池塘充分氧化后的咸井水（盐度14‰～26‰）,放苗密度：500尾/m2,排放水经系统处理后循环使用。并且在试验期间,探索了一种低耗高效运行模式。90 d养殖期,系统溶解氧均值5.1 mg/L,氨氮0.002～0.15 mg/L,pH值7.62～8.29,获良好水生态环境调控效果。系统产量4.6 kg/m2,饲料系数1.14,每生产1 kg虾耗水 1 000 L、耗电2.16 kWh,取得高产量、高效率养殖生产结果。     

基于光流法的鱼群摄食状态细粒度分类算法

对鱼群摄食状态的细粒度分类有利于更精细地描述鱼群的摄食行为.该研究基于工厂化的循环养殖池环境提出了一种利用光流法进行特征提取的鱼群摄食状态细粒度分类算法.算法对鱼群的巡游视频进行摄食状态分类,首先通过光流法提取视频内鱼群的帧间运动特征,其次构建了一个帧间运动特征分类网络对该特征进行细粒度分类,最后基于投票策略确定视频的...     

基于升降套筒体积调整的海蟹养殖定量投饵机设计

为满足工厂化循环水养殖的需要,该文通过触摸屏后端控制单片机升降套筒调整体积定量设计了一套自动投饵机,克服了常用称重法的精度易受振动影响、行走式投饵设备称质量和行走不能同时进行的缺点,在保证性能的同时简化了结构、提高了效率。对系统投饵精度性能测试结果表明:该系统能够定时完成启停和控制过程,在设定投饵量在5～7 g/次时,误差控制在8%以内;设定投饵量在9～13 g时,误差不超过4%,可以满足工厂化海产养殖的需求。该研究可为今后海蟹类单筐养殖科学化、智能化提供参考价值。     

种植密度对鱼菜共生系统氮素转化的影响

为评估不同植物密度对鱼菜共生系统氮素转化的影响,在试验温室内搭建了基于营养液膜(nutrient film technique,NFT)栽培的鱼菜共生系统。养殖水量350L,养殖密度10 kg/m~3;栽培面积1.0 m~2,栽培密度60、45和30株/m~2。考察了系统33d运行期间的水质情况和鱼菜生长情况,探讨了投入氮素的转化情况以及时间和植物密度对氮化合物质量浓度的影响情况。结果表明:试验期间,不同植物密度系统的水质适合鱼菜生长,鱼类和蔬菜主要生物学特性指标有不同程度的增长。氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮质量浓度随时间变化显著(P0.01);不同植物密度系统的硝酸盐氮质量浓度存在显著差异(P=0.028),植物密度为45株/m~2的系统具有较高的硝酸盐氮积累优势。系统运行后期,氮化合物质量浓度基本稳定,氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮质量浓度分别为2.50、0.20和5.00 mg/L左右。49.32%～68.41%投入饲料的氮素积累在鱼菜生物体内,与普通水产养殖和NFT栽培相比,鱼、菜含氮量均不具优势。可通过扩大栽培面积、配备生物滤池、调整栽培模式等方法加强氮素转化。综上,试验系统的优势栽培密度为45株/m~2,应结合其他措施提升氮素转化效果。     

生态工程化循环水池塘养殖系统

为研究解决池塘养殖污染、水资源浪费和水产品安全等问题,针对传统淡水鱼类池塘养殖特点,设计了一种生态工程化循环水池塘养殖系统,系统由生态沟渠、生态塘、潜流湿地和养殖池塘组成,面积比为1︰5︰3︰30,系统中池塘呈串联结构排列,池塘对角方向建设有水层交换过水设施,系统利用1级动力提升形成循环水流。在池塘养殖密度0.20～0.82 kg/m3和系统水体日交换量10%～15%的情况下,水质检测结果表明,池塘养殖水体中的铵氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮、总磷、化学需氧量（COD）等水质指标分别低于1.89、0.20、1.50、3.27、0.59、9.0 mg/L,均低于对照池塘, 并符合淡水池塘养殖用水标准。生态工程化设施水体净化效果研究表明,潜流湿地对养殖排放水体中总氮、总磷和COD的去除率分别高于52%、39%和17%;生态沟渠对养殖水体中总氮、总磷和COD的平均去除率超过18.35%、17.39%和18.18%;生态塘对养殖水体中总氮、总磷和COD的平均去除率分别为24.72%、26.32%和5.86%。与传统池塘养殖模式相比,生态工程化循环水池塘养殖系统可节约养殖用水63.6%,减少COD排放81.9%,有明显的节水、减排效果。     

生物絮凝反应器对中试循环水养殖系统中污水的处理效果

试验设计了一种生物絮凝反应器,用作中试规模循环水养殖系统(recirculating aquaculture system,RAS)的唯一水处理装置,研究其在不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT,12、6、4.5、3 h)条件下的运行效果。试验结果表明,反应器可耐受最小HRT为4.5 h,当HRT降低至3 h,反应器发生不可逆的洗出现象而使试验不能继续进行。反应器絮体沉降性能一般,随着HRT的减小(12、6和4.5 h HRT),絮体体积指数(SVI-30)逐渐降低,但是始终大于150 m L/g,为丝状菌膨胀,主要的丝状细菌由TM7 genera incertae sedis逐渐演变为Haliscomenobacter和Meganema菌属,相对丰度逐渐降低。12 h HRT反应器污染物去除率最高。反应器亚硝氮(NO_2~--N)、硝氮(NO_3~--N)在4.5 h HRT出水质量浓度最低,分别为(0.02±0.01)、(1.70±0.06)mg/L;氨氮(total ammonium nitrogen,TAN)、总氮(total nitrogen,TN)、悬浮颗粒物(suspended solids,SS)出水质量浓度在12 h HRT时最低,分别为(0.48±0.05)、(4.47±1.00)、(14.20±8.14)mg/L,同时未造成有机污染。4.5 h HRT对RAS养殖区污染物的控制效果最佳,TAN、NO_2~--N、NO_3~--N、SS质量浓度分别被控制在0.76、0.10、2.95、60.00 mg/L以下。反应器在不同HRT条件下均以异养细菌为主,主要通过同化作用去除TAN,好氧反硝化细菌和厌氧反硝化细菌同时是反应器的优势菌属。反应器可获得较长的稳定运行状态和良好的水处理效果,具有用作RAS核心水处理装置的可行性,该研究可为其在RAS的进一步研究和应用提供参考。     

养殖密度对圆形循环水养殖池自清洗能力的影响

循环水养殖具有养殖密度大、环境污染低、经济效益高的优点,是重要的水产养殖模式。然而,如何快速高效地排出养殖池内的残饵粪便等污物,降低其对水质的影响是循环水养殖模式中面临的首要问题。针对该问题,该研究采用物理试验研究鱼类养殖密度对圆形循环水养殖池的水动力特性及污物运动汇集的影响,揭示不同流量驱动下养殖密度与养殖池自清洗能力的响应关系。结果表明：提高鱼类养殖密度会降低养殖池内整体流场的平均流速v_avg,衰减幅度在0.05 m/s（25％）以内,并提高水中阻力系数C_t;鱼类游动引起的湍流能够导致池内污物再悬浮,有助于污物排出;集污时间同时受到养殖密度和流量的影响,9.8 L/min进水流量下集污时间都在5 min以内;进水流量为6.54 L/min时,养殖密度从0提高到6.20 kg/m³,湍流强度提高2.4倍,集污时间减少了40 min以上。因此,设计循环水养殖系统时需要综合考虑进水流量和预期养殖密度对养殖池自清洗性能的综合影响。研究结果可为圆形循环水养殖池的设计和日常管理提供参考。     

基于物质平衡的循环水养殖系统设计

针对工厂化循环水养殖系统中快速去除水中的溶解性氨氮和增加溶解氧等系统设计的核心问题,采用物质平衡关系建立氨氮、溶解氧的平衡方程式,推导出系统设计的计算公式,并根据工程实践的经验对部分公式进行了修正,得到了一组较贴近实际情况的设计参数,如：系统补水量、供氧量、循环量、循环次数、生物过滤器有效体积等。同时构建了一个工厂化循环水养殖系统设计的基本流程。以设计一套年产50 t鮰鱼（Ictalurus）,养殖密度为50 kg/m³的高密度工厂化循环水养殖系统为例,可以计算得到系统的补水量为30 m³/d,系统补水率为6%,系统供氧为11.0 kg/h,系统循环量740 m³/h,循环次数为36次/d,生物过滤器有效体积为44.2 m³。     

基于复合垂直流人工湿地的循环水养殖系统净化养殖效能与参数优化

该文对基于复合垂直流人工湿地(IVCW)的循环水养殖系统的净化效率、养殖效果和系统优化设计进行了研究.结果表明,在420 mm/d的水力负荷下,湿地可有效地去除循环水中的总悬浮物(去除率85%)、CODCr(去除率50%)、BOD5(去除率44%)、总氨氮(去除率53%)、亚硝酸盐(去除率83%)和硝酸盐(去除率54%),能够满足养殖用水的要求,整个试验期间系统实现了零污水排放.经过5个月的养殖,成功地将斑点叉尾鲴(Ictalurus punctatus)鱼苗(1.8 cm,0.08g)培育成鱼种(15.9 cm,33.9 g),成活率达到92.6%.在养殖容量、病害控制、成活率以及鱼体生长速度等方面均优于常规池塘养殖模式.建立了一个预测湿地与养殖池塘面积配比的数学模型,为实际应用和优化设计提供依据.