宁夏大学：鱼菜共生复合种养技术——助力兴泾镇十里铺村乡村振兴事业高质量发展

　　一、基本情况

　　习近平总书记提出“没有农业农村现代化，就没有整个国家现代化”重要论断，设施农业是农业农村现代化建设的主要抓手，是实施乡村振兴战略及现代化强国的一个重要组成部分。2020年6月9日习近平总书记来宁夏视察，充分肯定种养结合的节水农业。设施园艺产业是宁夏六特产业之一“冷凉蔬菜”的重要组成部分。设施农业作为“保供增收”优势特色产业，一直以来是宁夏地方经济发展的重要引擎。

　　宁夏设施农业经过近几十年的快速发展，产值是露地生产的 10 倍左右，对农业结构调整、农民增收起到了巨大的推动作用。设施种植种类已由以设施蔬菜为主，向设施果树、花卉、食用菌、特种养殖、种养结合等迅速发展，初步形成了银北、银川、银南、中部干旱带和固原等设施园艺产业园区，以及各种设施类型齐头并进的设施农业发展趋势。

　　宁夏素有“塞上江南，鱼米之乡”的美誉，渔业是宁夏沿黄灌区的特色优势农业产业，主要分布在宁夏黄河冲击平原，发展渔业和水生植物种植具有得天独厚的条件。但是，随着宁夏水产养殖业的不断发展，集约化、高密度的养殖模式在带来丰厚的经济效益的同时，也带来许多新的环境问题。水产养殖在利用有限的水体资源的同时投入大量的饲料，大量的排泄物与饲料残渣极易在微生物作用下分解出对水生生物生存大量有害的氨与硝酸盐等，导致水体富营养化与恶化，甚至各种疾病的爆发，因此控制养殖水体污染，维护水体生态平衡，实现水体的良性循环已势在必行，寻找探究一种高效环保的水产养殖用水处理技术，对宁夏水产养殖业健康发展以及资源的可持续利用，具有重要的理论和现实意义。

　　我国西北地区土地面积广阔，光热资源丰富，农业发展极具潜力，但目前农业发展亟待解决的两大问题是水源和耕地。虽然土地面积占全国的三分之一以上，但是可耕地面积却仅占全国的5%左右。由于该地区地形高原、山地、戈壁和荒漠等地貌类型占绝大部分，气候干燥、降水少、水分蒸发快，加之人为开垦和过度利用导致土地退化等因素，使得该地区土地贫瘠严重，土壤肥力低下，土地退化程度较高。而设施鱼菜共生是一种新型的立体复合耕作体系，其把水产养殖与水耕种植这两种完全不同的农耕技术，通过巧妙的生态设计相结合，达到科学的协同共生，从而实现“养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长”的生态共生效应。鱼菜共生让动物、植物、微生物三者之间达到和谐的生态平衡关系，是可持续循环、零排放的低碳生产模式。

　　二、实施进展

　　团队在2018年3月成立，成员在设施农业实践中，深入了解西北干旱地区“三农”问题，紧盯制约当地农业因素。2019年4月依托专业优势，跨学科研发实践，研制装置设备。2019年9月首个试验基地在银川市永宁县落地实施。2020年10月在宁夏银川市兴庆区掌政镇杨家寨和碱富桥建立核心示范基地。2020年12月在宁夏6个区县推广鱼菜共生模式，助力当地农民增收。2021年3月完善了8套科学鱼菜配比方案，3种鱼菜种养模式。2021年5月进行西北地区辐射推广，如内蒙、新疆、青海等地。团队自组建以来，围绕鱼菜共生立体复合种养技术开展的工作取得了显著的效果并得到了农户、合作社、企业及自治区技术推广单位的广泛认可，近6年来获批自治区重点研发项目1项、科技成果转化项目2项、横向课题2项，合同金额共计1133万元，已到校经费共计495万，科研项目经费呈现出逐年稳步大幅上升态势。团队获得专利2个，发表论文15篇，鱼菜共生相关计算机软件著作权4个，鱼菜共生注册商标3个和3个推广服务合作企业签订合同，和4个推广服务合作企业签订协议。

　　三、主要特点

　　立体复合种养及整套生产技术，主要针对水产养殖存在的水体富营养化，水质恶化，尾水乱排导致水、土环境污染，生态环境失衡、水资源浪费等问题，课题组研发了水循环、水质调控和设施环境调控等系统，自主开发了鱼菜共生生产模式3种：（1）鱼菜共生直接共生型生产模式；（2）鱼菜共生闭环型生产模式；（3）鱼菜共生开环型生产模式。该技术是将园艺作物种植和水产（主要是鱼类）养殖有机的结合在一起，是一种低碳环保、生态循环、立体垂直的设施农业生产方式，项目实施后可大幅降低肥、药、水的用量，显著提升经济、社会及生态效益。同时，可为促进宁夏设施农业的可持续健康发展，加快建设黄河流域生态保护和先行区、乡村振兴及区域经济高质量发展贡献力量，提供技术支持。

　　鱼菜共生系统是在一个封闭的环境中，建立鱼、蔬菜、微生物的循环链。鱼的排泄物和多余的饵料，经微生物转化和分解为植物提供营养，植物根系吸收净化鱼类的生存环境，水被生态净化后重新排入养鱼池内，从而鱼类以此生存，形成一个封闭的生态圈，达到鱼类养殖与水培蔬菜互利共生。其技术基础是利用机械、物理、生物、化学和自动控制等现代技术装备进行的集约化循环流水水产养殖。

　　团队通过“1+1+1”的新型种养模式实现“养鱼不换水，种菜不施肥”绿色可持续生产模式，整个模式不依赖当地土壤环境、水资源，能够完美避开气候问题，实现周年生产，是第一个在西北干旱地区应用的鱼菜共生模式。下面是3个主要技术介绍：

　　1、鱼菜立体种养技术

　　直接漂浮法(深水栽培法)即直接在养殖水面放置用塑料浮板等制成的种植浮床，将水培蔬菜苗在浮床上栽培，让鱼、菜直接接触，既起到净化水质作用也获得了生长必须的营养。

　　主要优点：操作方便，装置简易。不需要土壤不占用耕地，可用于非耕地，如沙漠或盐碱地，水泥地等，实施水培，解决土壤贫瘠的痛点。

　　主要缺点：养殖鱼易将植物根系破坏，该种方式的养分利用和转化率并不高。

　　适用范围：资金缺乏，发展落后，设备不齐全的地方。

　　该装置系统运行稳定后，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 mg/L、0.20 mg/L 和 5.00 mg/L 左右。结果发现：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。

　　2、鱼菜共生闭环水循环技术

　　养殖池与种植槽（或床）之间形成闭环，由养殖池排放的废水经过滤硝化后，进入到栽培池，供应蔬菜生长，经蔬菜吸收水中的氮素后，经水泵再将水流回养殖槽，整个系统可节约水资源95%，且鱼饲料是系统唯一能量来源。

　　主要优点：很大程度上减少水资源的使用，避免水资源的浪费，不使用化肥或化学农药不会污染环境，明显改良周边生态。

　　适用范围：这种闭锁环工艺的鱼菜共生系统可用于大规模的生产，商业和农庄的应用。

　　3、鱼菜绿色低碳生产技术

　　核心配方：根据当地水质、温室温度等情况，精准科学配比鱼、菜、微生物种类及数目，以及投喂鱼饲料量，以鱼饲料作为系统唯一的能量来源，平衡鱼菜共生系统，实现周年绿色生产。

　　四、成效经验

　　（1）服务地方方面

　　银川市西夏区兴泾镇十里铺村是我区最早的移民村之一，监管3个辖区，户籍1528户6093人，流动人口876户，4031人。十里铺于2019年注册汇创兴邺产销专业合作社，成立了壮大村集体经济示范园区，新建18栋日光温棚，但是，该村“人多耕地少”。为了完善“党建带村惠民生、文化强村润民心、生态立村转民风、产业兴村促民富”的发展思路和夯实党建引领振兴乡村道路。打造出一体化休闲观光旅游民俗和现代设施农业精品生态园。该村书记马而利找到宁夏大学设施农业团队，想要对设施温棚升级改造，提质增效，改善制约该村设施产业的瓶颈问题。

　　2020年，十里铺村集体经济合作社引入鱼菜共生高效种养系统及关键生产技术。这项技术是叶林教授及其团队设施农业团队最新研发成果。结合村集体的实际情况，设计了占地1300平方米鱼菜共生系统，其设置水产养殖槽120立方米，投放鱼苗2500尾，闭环和开环种植面积各660平方米。该项技术与传统种养模式相比，平均亩产能提高20%左右。不仅如此，渔菜共生闭环系统让动物、植物、微生物三者之间达到和谐的生态平衡关系，脱离了土壤病害，病虫害明显减少，鱼药使用量降低50%左右，节水50%以上，单棚单茬效益能达到10万元左右。2020年，引进鱼菜共生模式，总投入28万元，当年回本。相比较传统设施农业效益提高了3.3倍。鱼菜品质高，风味佳，农残及重金属含量远低于国家绿色标准。

　　（2）人才培养方面

　　在“四新”人才培养的要求和引领下，充分融合农科、工科、商科等学科优势，实现专创融合。叶林教授团队培养研究14名、本科生13名，带领学生成立农业科技公司1家，录制《鱼菜共生系统》生产课程1门，获得全国第八届大学生农业建筑环境与能源工程学科专业创新创业类优秀指导教师三等奖1项；获得第十三届全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛宁夏大学校级赛乡村振兴实战赛赛道优秀指导教师1项；获得宁夏大学第十四届“挑战杯”三等奖。获得第十三届全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛宁夏大学校级赛乡村振兴实战赛赛道一等奖。获得第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛银奖。破格竞聘教授1名。开展技能培训1500余人次，直接就业500余人，间接就业3000人。

　　（3）成果转化方面

　　叶林教授团队研发了1+1+1”鱼菜共生设施生产新模式，实现了鱼菜系统方案设计+鱼菜共生配套设备+鱼菜科学配比配方的技术服务方式，在温室内实现了养鱼不换水，种菜不施肥”，绿色、周年、可持续生产，充分发挥立体种养优势，土地利用率提高5-8倍；通过30个装置，在养殖池、滤液床和种植槽之间形成闭路循环；实现尾水不外排，重复利用，水资源综合利用率可达95%；8套科学鱼菜配比方案，3种鱼菜种养模式，以鱼食为能量来源，充分发挥动物、微生物、植物三者共生互利关系， 构建“鱼·菌·菜”生态系统，实现“养鱼不换水，种菜不施肥”绿色低碳周年生产。现已成果转化区内外6家企业，辐射5个省份，累计100余万元。该成果也被中央电视台、央视频、学习强国、宁夏电视台、宁夏日报等多家媒体报道。

　　五、下一步推广实施

　　经过5年的研究和实践，我们在宁夏易地搬迁地区进行了充分的示范。随着技术的不断成熟和市场的检验，会进一步的推广实施，未来三年的发展规划如下：

　　1、2023年发展目标

　　在现有项目基础上，全力做好已建成基地的服务工作，完善服务体系，充分进行资源的整合和市场的拓展。2023年底，在宁夏5市对接异地搬迁地区农业合作社2个，农户20户，村集体2个的业绩目标，总落地面积达50亩。同时完成鱼菜共生核心技术1项。第三方投资150万元，出让20%的股份，用于核心技术的迭代、商业运营的推广。

　　2、2024年发展目标

　　强化宁夏全区干旱和半干旱地区的项目对接，实现从易地搬迁地区向自然环境匮乏地区的扩展。2024年，在宁夏5市对接农业合作社5个，农户50户，村集体5个的业绩目标，总落地面积达100亩。同时，向甘肃、内蒙等省（自治区）进行推广。联合当地农业科技企业，进行设备、技术的服务，完成农业企业落地合作2个，农户30户，村集体2个的业绩，落地面积达100亩，其中由第三方合作农业企业试点异地扩张50亩。同时本团队完成升级鱼菜共生核心技术2项。积极打造团队科技品牌，对接产品市场资源，优化订单销售模式，进一步拓宽农户的产品销售渠道，完善服务体系，为广泛推广打下坚实基础。

　　3、2025年发展目标

　　充分进行项目的推广和实践，对接产业上下游资源。在第三方合作农业企业的大力推广下，全区对接农业合作社10个，农户100户，村集体10个的业绩目标，落地面积达500亩，计划由第三方合作农业企业扩张300亩。在甘肃、内蒙、青海、新疆、陕西等西北省份（自治区）完成由第三方合作农业企业主导的扩张模式，计划与10个农业合作社，100户农户，10个村集体达成合作的业绩目标，落地面积600亩。同时由本团队完成更新鱼菜共生核心技术2项。