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系统技术

1. 3.1 水源

   Original publication 2021 · 首次发布于 FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   采水是一个重要的考虑因素，因为它直接影响系统管理和性能。 通常情况下，系统用水总量的 1-3% 会根据气候、一年中的时间和生产的作物每天更换（萨默维尔 et al，2014 年）。 水在系统中通过蒸发、蒸腾进入植物，以及通过飞溅、清洁和收获的正常过程而流失。

   盐度高于每千分之 0.8（ppt）的水通常不适合水生产，因为大多数养殖植物甚至不能容忍少量盐（香农和悲伤，1998 年）。 具有耐盐度的常见水生作物包括生菜（0.83 — 2.8 磅）、羽衣甘蓝（高达 7.4 磅）、瑞士甜菜（1.5 至 3.5 磅）和西红柿（高达 5.8 磅）（马焦等人，2007 年，香农和悲伤 1998 年，2000 年）。 尽管有些作物确实具有耐盐能力，但生长在生产过程中的某个时候会受到影响。

   大多数水生产者利用雨水、井水、城市水或其系统的综合用水。

   _ 雨水：_ 雨水通常具有中性或微酸性 pH 值，微微钙镁硬度，无盐度（萨默维尔 et al，2014 年）。 在大型系统中，雨水通常最好与其他来源结合使用，以降低间接费用和提高可持续性。

   雨水径流可以很容易地从屋顶或排水沟中捕获，并储存以备日后使用。 从屋顶收集的水应在使用前加以处理，因为它们可能含有来自鸟类或啮齿动物粪便的细菌和病原体。 考虑因素包括可能接受酸雨的地区、禁止采集的法律以及屋顶材料和年龄。 一些研究表明，新屋顶和老化屋顶不适合收集（Clark et al. 2008），因为带状疱疹、雪松和未涂层镀锌铝等材料可能会污染水中的化学品、重金属和污染物。

   _ 井水：_ 井水是一些生产者可行的选择。 考虑因素包括潜在污染物和基岩成分。 特别有害的化学品包括重金属、铁和硫。 含水层由石灰岩构成的基岩含水层具有较高的水硬度和碱度。 碱度（水中的碱性，如碳酸盐、碳酸氢盐和氢氧化物）可以防止 pH 值波动，这在水生物中自然降低硝化作用。 另一方面，鱼类产量极低的生产者可能需要水处理，才能降低硬度和/或碱度（Somerville et al，2014 年）。 缺乏鱼类和随后的饲料输入会导致 pH 值过高，使得植物无法获得某些营养物质。 如果含水层是水生系统的唯一水源，则还需要确定含水层的抽水速度。 在需要大量添加或更换水的系统中，这一点尤其重要。

   _ 市政水：_ 市政水是理想的水生系统使用。 自来水中的氯可以消除细菌、病原体和藻类，使其成为安全可靠的水源。 但是，氯和氯胺在使用前必须去除，因为它对鱼有毒，并会杀死硝化细菌。

   氯胺基本上是一个非常稳定的氯分子与氨结合。 与单纯氯不同，氯胺不能从水中蒸发。 这为农村家庭提供了安全的饮用水供应，但对于水生产者来说，水源生产者来说也很难使用。 水中的游离氯可以在 48-72 小时内通风。 氯胺需要化学耗散（例如硫酸钠）或木炭过滤。 鉴于水交换量很小，氯胺通常不会对水生系统产生负面影响。 通常，您可以更换大约 10% 的系统水量，而无需对氯/氯胺进行处理或测试。

   _ 地表水 _：地表水包括池塘、湖泊、河流和溪流。 地表水可以引入病原体、藻类、蜗牛和其他生物体。 此外，许多地表水受到污染物或农业径流的污染，对系统中的生物体和消费者构成食品安全威胁。

   • 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *

2. 3.2 废物的处置

   Original publication 2021 · 首次发布于 FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   鱼类废水的回收和消化比废物处理更为重要。 大部分饲料被作为固体废物排泄。 植物生长所必需的营养素被困在这种浓缩浆中，应予回收，以降低生产成本并限制营养补充的需要。 这些营养物质的回收将使水生生产转向零排放系统。 营养物质可以通过对固体进行有氧或厌氧消化来回收。 将营养物质直接应用于作物土地或堆肥污泥也许是适当的。

   _ 矿化 _：鱼类利用饲料中的 N 和 50% 的 P 生长（Timmons et al，2018 年）。 N 和 P 的其余部分（分别为 70% 和 30%）作为废物产品被鳃排出，并作为颗粒废物排出（N 和 P 分别为 10% 和 20%）。 颗粒废物还含有鱼类没有吸收的宏观和微量养分。 回收这些营养物质可以改善植物生长，并限制对补充营养物质的需求。

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   鱼类废水的矿化功能类似于土壤中发生的过程。 在 AP 中，浓缩的鱼类污水被排放到离线保持罐中。 微生物以有氧方式（或厌氧方式）降解有机固体物质，释放可溶性无机养分到水中，然后可供植物使用（Delide et al. 2018，Goddek et al. 2018）。 只有以无机形式提供给植物的营养物质。 在有氧条件下，对浓缩固体施加重曝气（图 10）。 8-10 天后，曝气被关闭，固体被允许沉降，澄清的水被释放到系统中（Pattillo 2017）。 在厌氧条件下，细菌在很少或没有氧气的环境中分解有机物。 厌氧消化产生的甲烷气体 (CH4) 可用作生物燃料 (Dana 2010) 和浓缩消化剂，可用于温室作物 (Pickens 2015) 或用于幼苗生产 (Danaher et al, 2009, 潘塔内拉 et al, 2011)。 对鱼类固体进行厌氧消化比有氧消化更为复杂，而且由于需要大量消化，费用可能会高昂（Chen et al，1997 年）。

   有关微生物贡献或环境过程的信息有限，这些过程构成鱼类废水有氧矿化的基础；然而，研究表明，鱼类固体的养分回收可能十分重要（Cerozi 和 Fitzsimmons 2017，Cerozi 和 Fitzsimmons 2016，Goddek et al，2018 年，拉科奇等人，2016 年，泰森等人，2011 年，约盖夫等人，2016 年，基亚里等人，2019 年，格雷伯和荣格，2009 年）。 肯塔基州立大学 (KSU) 现场 AP 研究系统的初步结果表明，14 天的鱼类废水有氧矿化使磷酸盐 (PO4) 增加 143% (7.61 至 18.5 毫克/升)，硝酸盐增加 47% (NO~3 ~-N; 28.5 至 41.7 毫克/升)，钙增加 20% (57.97 74.23 毫克/升）和 K（27.38 至 32.7 毫克/升）与系统水（未公布）相比。 然而，即使从污水中回收养分，并以正确的形式和数量提供营养物质，与其他营养物质和水化学物质的相互作用有时会使植物无法获得这些物质（Bryson 和 Mills，2014 年）。

   _ 直接应用 _：废物也可以直接作为土壤改良剂使用，通过传统的热处理方法或通过粉末堆肥（蠕虫堆肥）进行堆肥。 直接施用应作为低级肥料使用，或者如果泥浆少于 1% 的固体物质。 以热为基础对脱水鱼类固体进行堆肥需要额外的专业知识和劳动力成本，但可以增加重要的额外收入。 粉末堆肥使用与传统堆肥相似的方法，但不依赖热处理废物。 蠕虫消耗有机物、碎片和通气固体材料，并有可能为鱼类提供补充活饲料（Yeo 和 Binkowski，2010 年）。 堆肥可以包括生产中的蔬菜废物或其他可堆肥材料。 矿物化污水直接装瓶并销售给家庭园丁或小型温室作业并非罕见；但是，根据您当地的法规，可能会有一些限制。

   • 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *