魚菜共生簡史

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Gogreen.tw  黃昶立 編譯

 

將魚蝦養殖與蔬果耕種整合為一座單一循環生產系統,並非是人類農業史上的新發明。在古代時期,人們便發展出了簡易整合系統,包括在墨西哥的浮園耕作法(chinampas)以及遍佈在亞洲的水稻田。

那麼,我們是如何將老祖先的整合系統雛型,演進成今日在自家後院或陽台的魚菜共生系統呢? 

魚菜共生(aquaponics)這個詞彙是在1970年代所創造出來,雖然詞彙的起源有待商榷,但是其系統的操作方式在人類歷史上是有跡可循。 

最早的例證可見諸於中南美洲的馬雅低地(lowland Maya)和後來發展的阿茲特克帝國(Aztecs)當中。在西元1000年左右,當地印地安人便將浮筏置放在湖泊上進行蔬果種植。

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上圖為阿茲特克印地安人所發展出的浮園耕作法

阿茲特克印地安人所發展出的浮園耕作法,可以被視為當代魚菜共生系統的雛型。浮園耕作法是一種連結運河以及一座人造固定小島的系統。人們在小島上進行蔬果種植,而蔬果的養份則來自流經附近城市的運河及泥巴當中。 

另一個更遠古的例證則是存在於中國的南方、泰國和印尼。人們在水田中種植米稻,同時又在水中養殖魚隻,達成兩個不同物種生存互惠的系統。這種綜合的農耕方法存在於許多東亞國家中,養殖的魚類包含了泥鰍、沼澤鰻魚、鯽魚、鯉魚甚至蝸牛。 

古代時期的中國人則採用一種整合不同水產養殖的系統來達到魚菜共生的效益,這其中融合了魚隻、鴨子和植物三種不同物種互惠共存的關係。 

鴨子放在籠中飼養,而這籠子則架設在池塘上,所以其排泄物則由池塘中的魚隻攝取處理。而在更下一層的池塘中,鯰魚則攝取來自池塘魚隻水中的排洩物。然後,在這系統的最終端,人們則拿取鯰魚池塘中的水來灌溉稻田和蔬果。

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上圖為利用在池塘上飼養家畜,然後利用家畜的糞便做為池塘中魚隻的食物來源

當代魚菜共生的發展 

當代魚菜共生系統的崛起,可以說是源自於水產養殖漁業的需求。水產養殖業者始終期望能找到一種養殖方法來降低對土地、水和其它資源的依賴。 

傳統上,魚隻都飼養在大型的池塘中或是在海岸邊所圈設的網架養殖場裡。然而在過去35年當中,隨著再循環水產養殖系統(Recirculating Aquaculture Systems)的使用,魚隻養殖方式開始產生變化。 

再循環水產養殖系統的優勢是魚隻的養殖密度提高,因此只要有少量適當的水以及空間,便可以產出和水塘飼養一樣的魚獲量。 

魚菜共生(aquaponics)這個詞彙常常與美國新鍊金術協會(New Alchemy Institute)和北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University)的Mark McMurtry博士所設計出的多種養殖系統相提並論。

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上圖為美國新鍊金術協會外觀

1969年,John Todd,Nancy Todd和William McLarney共同創立了新鍊金術協會。他們最後努力開發出方舟(Ark)養殖系統的原型架構。方舟(Ark)養殖系統的設計是一座採用太陽能發電、自給自足、提供一家四口一年所需食用之魚類和蔬菜的室內養殖場。

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上圖為方舟(Ark)養殖系統的原型架構

在1970年代同時,一股使用植物做為魚類養殖天然過濾系統的研究興起,其中最著名的便是後來被稱為美國魚菜共生之父,且曾任教於維京群島大學(University of Virgin Islands)的James Rakocy博士。到了1997年時,James Rakocy博士和他的研究夥伴已經發展出使用水耕殖床的大規模魚菜共生系統。

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上圖為美國維京群島大學學生立用魚菜共生系統所飼養及觀察研究用之吳郭魚

另一方面在1980年代時,Mark McMurtry博士和Doug Sanders教授共同創造第一座封閉迴路式魚菜共生系統。在這座系統中,從魚缸流出的水進入灌溉在沙石殖床上的番茄和小黃瓜,而這沙石殖床也扮演了生物過濾的角色,因為流經砂石殖床的水最後也回到了魚缸中。McMurtry博士的研究和發現佐證了魚菜共生系統可行性的基礎。

 商業用途的魚菜共生系統

第一座大型的商業用魚菜共生是在1980年代中期建立在美國麻塞諸塞州(Massachusetts)的Amherst,直到今天,這座商業用魚菜共生系統仍在持續運轉和產出。 

在1990年代早期,美國密蘇里州(Missouri)的Speraneo夫婦檔農夫,把養殖吳郭魚2200公升水槽中的水引進礫石床中來種植香料和蔬菜。雖然礫石床早已經廣泛被使用在水耕種植的領域中數十年,然而Speraneo這對夫婦是第一個將其有效地應用在魚菜共生系統當中。在這之前,魚菜共生系統都是採用一般的沙石做為媒介。這套系統非常有效且產量可觀,並被廣泛地複製使用。 

家庭用的魚菜共生系統亦受惠於Speraneo夫婦所創造的系統,這些家用系統的養殖者甚至撰寫出版養殖手冊,變成家用型養殖者欲投入此產業的跳板,並且傳播到世界各地。 

另一方面,加拿大於90年代也看出魚菜共生系統在經濟上的前景,因此首先著重在設置可產出高價值作物的魚菜共生系統,譬如養殖鱒魚和萵苣。 

魚菜共生在北美洲之外的近況

魚菜共生在澳洲的發展起因,肇於養殖者洞察出魚菜共生系統,能夠解決澳洲內陸當地水資源的短缺以及良好土壤的取得。Joel Malcom首先於2006年發起運動並成立論壇,撰寫書籍教導大眾如何在自家後院建立魚菜共生系統,同時生產及客製化家用型魚菜共生系統所需的設備。Joel Malcom目前在澳洲設立魚菜共生系統的零售中心,同時於2007年開始編輯出版「後院魚菜」 (Backyard Aquaponics)雜誌。 

除了Joel Malcom以外,具有學術背景且實務上擁有魚菜共生商業運轉操作經驗與知識的Wilson Lenard,也是名澳洲的指標人物。Lenard的博士研究是側重在,如何優化使用魚菜共生系統養殖澳洲莫瑞鱈魚和綠橡萵苣。整個研究過程是透過科學性複製實驗魚菜共生系統來完成。Lenard博士證明了魚隻和蔬菜在系統中的優化平衡可以達成,所以一樣的水能夠在系統中持續長期使用。 

這意味著,如果你的設計和操作正確,系統中的水根本不必移除,讓魚菜共生系統有條件成為當今世界最有效的食物生長技術。除此之外,魚菜共生系統具有最不傷害環境的潛能,主要乃因為沒有任何的排泄廢棄水質會導出到系統之外。 

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上圖為澳洲後院魚菜共生系統

魚菜共生系統在發展中國家的倡導 

在加勒比海地區中,目前以家用型魚菜共生系統為主,將農產品銷售給觀光客並減低對進口食物的依賴。 

在孟加拉,由孟加拉農業大學(Bangladesh Agricultural University)農業系教授M. A. Salam博士所領導的一個團隊正在研發一套低成本且提供無化學污染的蔬菜和魚隻的魚菜共生系統。這套系統主要是針對氣候地理環境較為惡劣的地方,例如:土壤鹽分較高的南部地區和易於受到水災侵犯的東部區域。Salam博士擬研發的架構乃適合以微量生產為目標,同時適用在社區或個人需求的農業系統。 

美國的社區型魚菜共生系統 

在美國中西部的威斯康辛州(Wisconsin),有一家非營利組織Growing Power,提供給該州Milwaukee市的青年有關魚菜共生的工作機會和訓練,讓他們養殖農作物來提供給他們自己的社區食物。 

Growing Power建立了一系列採用魚菜共生系統的溫室,每年養殖一萬尾湖鱸魚(lake perch)和產出超過一百萬磅的蔬果。利用堆肥燃燒產生能量來使溫室保持恆溫,這家非營利組織成為中西部農作物年產量最高的供應者。