在实际条件下，将活墙与养鱼观赏池相结合的鱼菜共生系统的可行性研究

《CLEAN – Soil, Air, Water》：Feasibility of an Aquaponic System Composed of a Living Wall Coupled With an Ornamental Pond With Fish in Real-Life Conditions

垂直绿化墙与装饰性鱼塘结合的水循环系统在一年内表现出良好的生态效益，植物覆盖率从30%提升至近100%，同时水质监测显示氮、磷等污染物显著减少。该系统验证了利用鱼塘代谢物灌溉垂直绿化的可行性，优化了水资源和肥料利用，符合循环经济理念。

　　在当今城市化进程不断加快的背景下，绿色基础设施与蓝色基础设施的结合正成为可持续城市规划的重要策略。绿色基础设施，如绿化带和屋顶花园，不仅能够美化城市景观，还能提升生态系统的稳定性，而蓝色基础设施，如水体和池塘，则为城市提供了生态、环境、社会和景观价值。本文探讨了一种将生活墙（Living Wall, LW）与观赏性鱼塘结合的新型系统，该系统通过植物吸收鱼塘中的代谢废物和未被消耗的饲料，实现水体的自然净化功能，从而提高水体质量与植物生长的协同效应。研究通过一年的实验观察，评估了该系统的生态和美学表现，并验证了其作为生物过滤器的潜力。

该实验选址于西班牙塞维利亚大学农业工程学院附近的一片371.50平方米的景观区域，实验时间为2020年11月6日至2021年11月25日。实验分为两个阶段：第一阶段，鱼塘与生活墙未连接，生活墙通过自来水系统进行灌溉；第二阶段，鱼塘与生活墙连接，生活墙成为鱼塘水体的生物过滤系统。鱼塘的尺寸为17.9平方米，总体积为4.2立方米，其底部铺设了防渗层和防漏膜，周围设有砾石沟和植物带以防止土壤侵蚀和污染。生活墙则固定于西北朝向的混凝土墙上，采用六块Fytotextile模块构成，总面积为7.2平方米，内部采用排水和透气结构，确保植物根系的良好发育。

实验中选择了11种常见的观赏性植物，包括紫背万年青、波斯菊、常春藤、日本五叶松、爬山虎、鹤望兰、白鹤芋、吊兰、虎尾兰和芒草等，这些植物因其良好的适应性和观赏价值被选中。这些植物被种植在生活墙的各个模块中，且在种植前进行了充分的根系清洗，以避免土壤残留对水体的额外污染。生活墙采用perlite作为基质，这种无机材料已被证明在类似实验中是合适的。鱼塘中饲养了金鱼，其选择基于其对温度变化的适应性、观赏价值以及对动物性蛋白需求较低的特性，有助于减少饲养过程中的资源消耗和环境影响。

在实验过程中，通过数字图像分析技术监测植物覆盖度的变化，结果显示，经过一年的运行，植物覆盖度从最初的30%提升至接近100%。这表明生活墙在连接鱼塘后，植物生长得到了显著改善。此外，对植物叶片进行营养分析，发现其铁、镁和氮含量在连接鱼塘后显著增加，而磷含量则在部分植物中有所上升，其他植物则有所下降。这可能是因为鱼塘水体中富含氮，而磷可能由于水体pH值和磷酸盐浓度的影响，部分转化为不溶性物质，如羟基磷酸钙，从而限制了植物对磷的吸收。同时，生活墙在吸收营养物质的同时，也对水体中的硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮等污染物表现出显著的去除效果，使得水体的营养成分趋于平衡，有助于维持鱼类的健康生长环境。

在水体质量监测方面，每周对鱼塘水体的pH值和电导率（EC）进行了测量，发现连接生活墙后，pH值略有下降，而EC值有所上升，但仍保持在500微西门子/厘米以下，未对植物生长造成负面影响。此外，水体中的硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮和磷酸盐含量在连接生活墙后显著降低，说明生活墙在净化水体方面发挥了积极作用。然而，实验过程中也遇到了一些挑战，例如高温季节可能促进藻类生长，影响水体的营养平衡。为此，实验人员在7月安装了遮阳网，以减少藻类繁殖，而在9月天气转凉后将其移除。这些措施有助于维持水体的稳定性。

值得注意的是，实验并未设置对照组，因此对生活墙作为生物过滤器的效果无法进行定量分析。然而，从植物生长和水体质量的变化来看，生活墙在连接鱼塘后确实提高了水体的净化能力，同时改善了植物的生长状态。此外，实验还发现，生活墙的高排水能力有助于防止过度灌溉导致的根系窒息，同时有效过滤水中的悬浮颗粒和藻类，提升了整体的水体质量。这些结果表明，将生活墙与鱼塘结合的系统具有较高的可行性，特别是在水资源和肥料使用效率方面，能够实现资源的循环利用，从而减少对环境的负担。

然而，该系统也存在一些局限性。由于是实际环境中的实验，受气候、光照、温度等自然因素的影响较大，且无法完全控制外部干扰，如降雨、停电、人为活动等，这些都可能对实验结果产生一定影响。此外，实验中未考虑系统的能耗和维护成本，这些因素在未来的应用推广中需要进一步评估。因此，未来的研究可以考虑在不同气候条件下进行更多样化的实验，以验证该系统的普遍适用性。同时，也可以进一步研究该系统对生态系统服务的贡献，如碳储存、空气质量改善、生物多样性支持等，以及其在经济上的可行性，包括建设成本、运行成本和潜在的收益。

总的来说，该研究展示了将生活墙与观赏性鱼塘结合的可行性，不仅提升了城市景观的美观度，还通过植物的自然吸收能力，改善了水体的生态质量。这种结合方式有助于实现可持续的城市环境建设，同时减少了水资源的浪费和化学肥料的使用。因此，未来在城市和郊区环境中推广此类系统具有重要的生态和社会意义。