魚菜共生系統的十大準則-魚菜共生之父 James Rakocy 博士專文

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Gogreen.tw 編譯:黃昶立

以下這十條準則的排列,無優先順序之分,因為每一條準則都十分重要。

 一、以固定公式計算出的比例進行餵食。

在一個設計正確且保持平衡生態的魚菜共生系統中,魚類和蔬果的比例,是建立在餵食比例當中。所謂的餵食比例是指,在每一平方公尺的水耕式植床中,每日需要餵食魚類飼料的總量。在一個採用浮筏式的系統中,最理想的餵食比例是,60至100公克 / 每平方公尺 / 每日。

例如,假設平均每日餵食魚類的飼料總量為1000公克,套用60公克 / 每平方公尺 / 每日餵食比例的計算,則水耕式植床的面積應為16.7平方公尺。

相反地,在200平方公尺的水耕式植床中,若要套用100 公克 /每平方公尺 / 每日的餵食比例,則在調整養殖槽體積、魚的數量和養殖程序後,計算出的每日餵食的飼料總量為2萬公克。

最理想的餵食比例也會隨著幾個因素而有所不同,譬如,水耕植床的型式(浮筏式或礫石床)、蔬果的種類、水中的化學成分、過濾時所喪失的水量等因素。

 

二、確保系統中魚隻養殖的持續性 

有兩種方法可以確保系統中,魚隻養殖的持續性沒有間斷的情形發生。第一種方法是,採用多個養魚槽,然後交錯安排養殖。美屬維京群島大學(以下簡稱UVI)魚菜共生系統的設計是置放4個養魚槽。由於吳郭魚的養殖週期約24個星期,而置放在每個養魚槽中的吳郭魚都是處在不同的生長階段,所以每6個星期便可以收穫一次。當其中一個養魚槽中的魚隻都全數撈出以後,我們須再放入新的魚苗,此時魚餌餵食總量須減少25% 到30%,然後在接下來的6個星期中,再逐漸回復到原始該有的餵食量。在進行這種交錯安排養殖時,餵食量和水中提供給蔬果的養份程度會有所波動,但是波動的幅度不大。當系統中只有置放一個養魚槽時,在撈出收穫的成魚和再放入新魚苗時,餵食量將下降90%,而在接下來的24個星期中,再逐漸恢復餵食量到原有的餵食比例。如此一來,水中提供給蔬果的養份,在放入新魚苗時會降到很低,而在快要撈出成魚時,水中的養份攀高,這將對系統中水耕式蔬果的種植產生不良影響。 

另一種確保系統中魚隻養殖持續的方法則是,在單一的養魚槽中放入不同尺寸大小的魚群。以養殖24個星期就可以收成的吳郭魚為例,養魚槽中放入6組不同尺寸大小的魚隻。然後每個月再用量尺放入水中,過濾撈出大型的成魚,接著再補回同數量的魚苗。如此一來,水中提供給蔬果的養份含量不會有太大的波動。這種方式適用於空間較小,且須降低投入成本的系統,然而它有兩個缺點。每個月使用量尺進行打撈成魚時會造成魚群緊張,且同時引起小部分的魚隻死亡。另外,發育遲緩的魚隻躲避過打撈後,將會長時間留在系統的養魚槽中,造成魚隻飼料的浪費。

  

三、鈣質、鉀質和鐵質的補充。

植物的生長需要13種不同的營養成分,而魚隻的餵食提供了水中10種適量的營養成分。然而在魚菜共生系統中,栽種甜美蔬果所需的鈣質、鉀質和鐵質含量往往過低,需要另外補充。UVI的魚菜共生系統,鈣質和鉀質的補充是透過,在調整pH酸鹼值時,所加入的鈣氫氧化物和鉀氫氧化物中來取得。鐵質則是透過添加一種與金屬結合的螯合物(chelate)。 

 

四、確保良好的通風。 

魚菜共生系統中的魚隻、蔬果和細菌,需要適量的水溶性氧氣來達到最優化的生長。養魚槽和蔬果所需的水中含氧量,必須維持在每公升5毫克的標準上。水中適當的含氧量,對於維持那些將氨(ammonia)與亞硝酸鹽(nitrite)有毒成分,轉化為無毒硝酸鹽離子(nitrate ions)的硝化細菌 (nitrifying bacteria)數量,亦是不可或缺。水中的氨主要是透過魚鰓分泌而產生。亞硝酸單胞菌(nitrosomonas)將氨轉換為亞硝酸鹽,而硝化桿菌(nitrobacter)則將亞硝酸鹽轉換為硝酸鹽。這種硝化作用需要氧氣來進行。 

 

五、排泄物質的移除。 

在餵食給魚隻的飼料中,大約有25%最後會以排泄物的形態存在養魚槽中,所以設置過濾設備來阻絕這些排泄物,流入水耕式植床中是必要的。若沒有進行妥善的移除,這些排泄物將附著在植物的根部,然後在逐漸腐敗的過程中,將減少水中的含氧量,以及影響植物根部對水分和養分的攝取。過多的排泄物也會對硝化細菌產生不良影響。當排泄物在分解時,氧氣被消耗而產生出氨。 

 

六、注意有機顆粒的生成 

在水耕系統中,礫石、砂石或珍珠岩(perlite),都是非常合適用來栽種蔬果的介質。然而,在魚菜共生系統中,水中的有機顆粒會阻塞這些介質,造成水流不順暢或是偏離。在水流無法完全抵達這些被有機顆粒阻塞的介質床時,有機顆粒的分解會產生缺氧狀態,導致植物根部死亡。即使微小的有機顆粒在流入植床前已被濾出,但是這些有機顆粒早已在水中釋放出不少,可以促進細菌和其它有機體生長所需的水溶性有機物質。硝化作用亦會帶來細菌的生長。不論死亡或仍存活的細菌,都會阻塞介質床。一般而言,如果是採用鋪設礫石或砂石的介質床來栽種植物,魚隻的數量和餵食量必須向下修正。 

 

七、特大號輸水管的使用。 

採用特大號輸水管可以有效減少生物性汙底阻塞(biofouling)的發生。應用在礫石介質的原理,一樣可以應用在輸水管上。魚菜共生系統中的高密度有機物質,會促進水管中絲狀菌(filamentous bacteria)的生成,並且影響水流。即使直徑4英吋連接養魚槽的排水管,也會特別因為生物性汙底阻塞的原因,產生水流減少,導致養魚槽水位增高。在UVI的魚菜共生系統中,一些吳郭魚可以游入特大號的排水管中,啃食附著在排水管內的雜質,減少生物性汙底阻塞現象的發生。此外,較低的水溫也會減少生物性汙底阻塞的生成。

  

八、採用生物控制。 

在魚菜共生系統中,絕對不能使用殺蟲劑來控制害蟲或植物的疾病,因為許多農藥對魚有害,且禁止食用遭到農藥污染的魚隻。同樣地,許多治療魚隻寄生蟲或疾病的化學藥品,也不允許在魚菜共生系統中施放,因為這些藥品會傷害水中有益的細菌,並且囤積在蔬果內。因此,生物控制乃是唯一抑制細菌和疾病的方式。目前生物控制法持續在進行大規模研究,所以飼養生命力強健的魚種,例如吳郭魚等,加上良好的管理則是最有效防止魚隻寄生蟲與疾病的方式。 

 

九、生物過濾的進行。 

在移除雜質之後,處理水循環的下個階段便是進行生物過濾,也就是需要氧氣的硝化作用。在UVI系統中,生物過濾作用是在浮筏式的水耕植床中進行。事實上,維持適當的餵食比例,需要進行生物過濾的水量會增加。在需要較好水質的魚菜共生系統中,生物過濾器的安裝是有必要。生物過濾器對那些沒有像吳郭魚般,具有強勁生命力的魚隻而言是個安全保障。 

 

十、pH酸鹼值的控制。 

pH酸鹼值被認為是一個重要的變數,因為它控制著許多其它有關水質的變數。其中一個最重要的變數就是硝化作用。當水中的pH酸鹼值達到7.5或是更高時,硝化作用的效率最高,反之,若pH酸鹼值降到6以下時,硝化作用則停止。硝化作用是一種產生酸性(acid),且持續弱化鹼性的作用。因此,pH酸鹼值必須每天測量,加入氫氧化鈣(calcium hydroxide)和氫氧化鉀(potassium hydroxide)來中和酸性。pH酸鹼值同時影響水中養份的可溶性,而對養份可溶性最優化的pH酸鹼值是6.5或是再稍微低一點。硝化作用和養份可溶性這兩者必須取得平衡,所以在魚菜共生系統中,pH酸鹼值維持在7是最理想的。倘若pH酸鹼值過高,養份將沉澱而無法溶入水中,植物將呈現營養不良狀態,影響到作物的生長和採收。反之,如果pH酸鹼值過低,水中的氨將會累積到一個毒害魚隻的程度,不同的養份將沉澱而無法溶入水中,對植物的生長和產出帶來不利影響。因此,務必監控水中pH酸鹼值。 

 

後記 

有一位資深的水產養殖專家曾經說過,水產養殖場只需要一部幫浦即可。他說:一個上帝、一個國家、一部幫浦,而這個人就是美國加州Seagreenbio水產養殖場的主人Dean Farrell。他的養殖場有10萬條吳郭魚,但他只用一部13匹馬力的幫浦。在魚菜共生系統中,一樣的道理,僅須設計安裝一部幫浦即可。將水從系統中的最低點打到最高點,每個點都彼此緊密併排在一起,然後讓水流透過地心引力作用,流送到系統中的每一個角落。一個幫浦的定律可以省下金錢和帶來成功。

 

本譯文摘自 Aquaponics Journal  10th Anniversary  Issue 3rd Quarter, 2007

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