鱼菜共生系统原理与方法（三）构成装置技术详解

鱼菜共生系统的主要构成主要包括养殖箱、过滤系统、生化系统、栽培植床、虹吸排水装置等。

一、养殖箱

必须保持不漏水，装配管路及排水阀门要经常检查，以免水完全流失造成鱼只死亡。养殖箱的形状会影响水的流动，形状不规则的养殖箱会形成水无法流动的死角，造成排泄物堆积而产生有害物质和毒素，因此以圆桶或方箱平底为宜。圆形桶能使水的循环更加均匀，且能使沉淀物借由离心力集中于圆心方便排出。养殖箱的材质耐久性较好、重量较轻且易于安装的强化塑料或玻璃纤维为佳。养殖箱里面的颜色以白色或浅色为佳，容易观察到鱼的行为和沉淀物累积情形。养殖箱上方必须加以覆盖避免孳生藻类，也可防止鱼只跳出或杂物落入。养殖箱需设置一定的安全机制，如水泵抽水口不要插到桶底预留一定高度的安全水位、排水管口与桶底保持一段距离或安装低水位预警装置。一般来讲，新安装的系统会由于菌藻未达平衡，导致水质不稳定，必须经常监测水质，不过只要与标准值相差不大也不必进行干涉调整，通常需要大概1月就能渐趋稳定。

二、过滤系统

主要将养殖箱中的沉淀物和排泄物从水中分离出来，因为这些杂质在养殖箱中沉积越久，越会产生大量有害物质，同时也可能造成管路堵塞影响水流。过滤的型式有很多种，最简单的方式就是筛网，一定要经常清洗，避免阻塞。也可利用填充特殊材料的过滤桶来进行过滤。过滤系统大约能除去60%的固态排泄物，降低有机质在系统内累积，对保持水质有极大的帮助。

三、生化系统

鱼的部分排泄物会直接溶解在水中，不易过滤移除。这类排泄物主要以氨态氮的形式存在，不但无法被植物吸收利用，还会对鱼产生毒性。生化系统利用活的硝化菌可以将氨转换成硝酸盐，生化系统的普遍使用的就是生化球，它具有特殊的形状，有很大的表面积，以生化球填充在生化系统中，能提高硝化反应的效率。其他可用的材质有生化棉、发泡炼石、火山岩、陶瓷环、尼龙网、毛刷等。对于有栽培基质的系统则不需要另外安装生化系统，因为植床基质本身就是一个生化过滤器，但还是需要安装过滤器将固态杂质滤除，以免栽培基质内累积太多固态有机物，造成分解时产生有毒物及堵塞管路。

四、栽培植床

(一) 深水栽培系统（DWC）

深水作物栽培系统类似于一般浮筏式的水耕栽培系统，是一个有进水口和出水口的栽培槽，作物栽培与定植板上。栽培槽的材质有PVC、强化塑料、保利龙，或者用木板钉制、水泥修建再铺防水布等。栽培槽的宽度须配合定植板，深度至少需30公分。为改善栽培槽水体的溶氧量，可在槽内安放空气管并放置气泡石。

(二) 潮汐型系统 (FAD)

在植床填充适合的颗粒物做为栽培基质，能较好的支撑作物根系，因此潮汐型系统可栽培的作物种类也比较多。在鱼菜共生系统种植槽中所填充的颗粒物，必须同时具备机械及生化分解的功能。对于养殖密度高的系统，在种植槽入水口最好再设置一个固体沉积物过滤器，拦截一部份的固态杂质，避免阻塞栽培基质间的空隙。而固体沉积物过滤器要定期清洗，保持过滤功能。如栽培蔬果类作物，基质厚度最好在30公分左右，而栽培叶菜类作物时，基质厚度仅需15-20公分。基质的选择以表面积大且透水透气的材质为主，酸碱度中性为佳。一般常用的材质有火山岩 (粒径约8-20mm)、发泡炼石 (粒径约8-20mm)、鹅卵石、蛭石、椰纤、锯屑及稻壳等，有机基质易变质，一定要及时进行更换移除，以免产生毒素。此外，在基质内养殖蚯蚓，不但有助于消耗多余有机质，还能提供额外养分供植物利用，而通过蚯蚓的生长状况也可了解基质的环境状态，如蚯蚓大量死亡可能为基质排水异常，或基质内累积太多有毒物质。

潮汐系统可通过虹吸立管及钟形管开口高度，设定最高及最低水位，基质植床会根据水的深度形成干区、干湿区及湿区三种不同的区域，每层各有不同的微生物。在基质最上层的2-5公分为干区，干区主要的作用是用以形成光屏障及避免太阳辐射直接对水和根系加温，对厌光的有益菌形成保护，也能避免真菌及有害菌类孳生。同时，也能降低干湿区水分的蒸发。干湿区位于干区下方，厚度约10-20公分，大部分的生物活动、有益菌的繁殖、根系的发展及微生物活动都集中在这个区域，植物及微生物能在此区域获得养分及水分。如在基质中加入蚯蚓，干湿区为其主要的活动区域，有助于分解鱼的排泄物及其他固体废物。湿区位于种植槽底部上方3-5公分，经常维持在恒湿的状态，细小的颗粒及淤泥会累积在其中，因此也是矿化作用的主要区域。潮汐式灌溉可确保植物的根系有足够的水分、营养元素和空气，也能使基质保持湿润，让硝化菌活动繁衍。潮汐系统一般以每小时1-2次的频率进行运作。

五、虹吸排水装置

虹吸排水装置主要是利用流体力学的虹吸作用，使栽植箱中的基质自动形成周期性的淹灌及排水，动作周期与水流入种植槽的速率和基质粒径有关。其作用原理为：水由进水管以流入种植槽基质，当水位达到立管顶端后开始流入管内。如果没有钟形的内管，此装置只形同一个溢流管，使水位保持在固定高度而已。有了钟形内管则当水由立管流出时，会在内管内产生真空吸力，使管内吸入更多的水，而内管一旦充满水，则开始产生虹吸作用，快速将种植槽内的水排出。当水位低于钟形管的入水口时，就会吸入空气使虹吸作用中断而停止排水，因此，这种钟型虹吸装置也叫做“金钟罩”，形成潮汐式的水位控制。制作钟形虹吸装置时，可用直径2.5cm的PVC管为立管，高度为基质表面下2-3公分。钟形管可用5cm的PVC管以堵头封住单边，而在另一端高度约为3公分处切出一圈入水口。至于外管则可利用10cm的PVC管在管壁大量横切长条形开口，再将之套在钟形管外侧即可。