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在水资源有限、环境污染等问题下，研究人员开展了鱼菜共生系统（aquaponics system）性能研究。以尼罗罗非鱼和长叶生菜为对象，发现第三组（tank + box）表现最佳。该研究为可持续农业提供参考，推动相关领域发展。
在当今时代，水资源日益紧张，环境污染问题愈发严重，化肥成本不断攀升，肥沃土壤也逐渐减少。传统农业生产面临着诸多挑战，人们迫切需要寻找一种可持续的农业生产方式，既能高效利用资源，又能生产出安全健康的食品。在这样的背景下，鱼菜共生系统（aquaponics system）应运而生，它巧妙地利用了植物和鱼类之间的共生关系，成为解决这些问题的一个潜在途径。
埃及的研究人员来自 Kafrelsheikh University 的 Agricultural Engineering Department 等多个机构，他们开展了一项关于鱼菜共生系统性能的研究。研究旨在评估养殖尼罗罗非鱼（Nile tilapia）的水质，探寻生菜（Lactuca sativa）的最佳生长介质，以解决可持续性问题，获取无化学污染物的有机食品。最终研究发现，该鱼菜共生系统具有节水优势，水可通过灌溉生菜循环过滤，并利用鱼的废弃物施肥。在整个实验过程中，使用碎石（Crushed Gravel，CG）介质的第三组处理在鱼类生长速率、水质指标和植物生长指标方面表现最佳，其用水量相比其他单元减少约 50%。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上，为可持续农业发展提供了重要的参考依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，设计并构建了包含三个养殖尼罗罗非鱼的圆柱形水箱（T1，T2和T3）和对应种植生菜的木箱的鱼菜共生系统，水箱和木箱的尺寸经过精确设计。其次，搭建了灌溉和水循环系统，通过水泵定时抽水灌溉植物，再让水回流到水箱，实验期间还利用空气压缩机为系统补充氧气。实验过程中，每周使用专业设备测量水质指标，包括溶解氧（DO）、氨（NH3）、pH 值等；定期测量鱼的体重和生菜的生长参数；并使用 SPSS? Statistics 25 软件对数据进行统计分析。
鱼菜共生系统中鱼类生长性能
研究人员通过每周测量鱼的体重和投喂量，计算出鱼的生长参数。实验数据显示，在整个实验过程中，第三个水箱中的鱼体重最高。实验结束时，第三个水箱中鱼的平均体重达到 133.1g，高于其他水箱。从投喂量来看，随着实验进行，由于温度升高，鱼的新陈代谢加快，投喂量逐渐增加，第三个水箱中的鱼消耗的饲料量最多。在体重增长方面，实验前期受低温影响，体重增长速率下降，后期随着温度升高，体重增长速率加快，第三个水箱中的鱼体重增长速率最高。饲料转化率（FCR）在实验前期和后期较低，中期较高，而饲料效率比（FER%）则相反，且第三个水箱在整个实验过程中表现最佳。这表明第三个水箱为鱼提供了最适宜的生长环境。
生长介质对鱼菜共生系统水质参数的影响
研究人员对三个水箱的水质进行测量，结果表明，实验期间溶解氧（DO）的周平均值在 5.80 - 8.00ppm 之间，第一个水箱中溶解氧最低，第三个水箱最高；氨（NH3）的周平均值在 0.02 - 0.24ppm 之间，第一个水箱中氨含量最高。水温在 15 - 24°C 之间，三个水箱无明显差异；pH 值在 6.8 - 8.3 之间，第二个水箱最低，第一个水箱最高。总溶解固体（TDS）和电导率（EC）也在相应范围内波动。虽然三个水箱的水质指标均未超过鱼类养殖和生产的允许水平，但综合来看，第三个水箱的水质表现最佳。
生长介质和水质对鱼菜共生系统植物品质参数的影响
研究人员在种植生菜的三个不同介质（碎石（CS）、碎石 + 砾石（CG + CS）、砾石（CG））的木箱中，每周测量植物品质指标。实验种植了两季生菜，结果显示，在两季种植周期中，使用砾石介质的第三个木箱在叶片数量（No L）、叶宽（L W）、叶长（LL）和根直径（RD）等植物品质指标测量值方面表现最佳。
鱼菜共生系统的统计分析
研究人员使用 MANOVA 模型对数据进行统计分析，以检验时间和水箱作为自变量对氨（NH3）、溶解氧（DO）及其相互作用的影响。分析结果显示，NH3和 DO 指标与水箱（T）和时间（t）的 p 值显著，表明水箱和时间对这两个指标有显著影响。NH3和 DO 之间的相互作用（T*t）对 DO 不显著，但对NH3显著。此外，NH3和 DO 的生长指标R2值分别为 0.914 和 0.873，这进一步说明了这些变量之间的相关性。
研究结论表明，该鱼菜共生系统在水资源利用上具有显著优势，水的循环利用和鱼废弃物的肥料化利用体现了其环保和可持续性。在不同处理中，以碎石为介质的第三组处理在各个方面表现最优，为鱼菜共生系统的实际应用提供了有价值的参考。然而，研究也指出，虽然该系统展现出诸多优势，如高密度生长、低用水量、全年作物生产、病虫害和杂草控制等，但仍需进一步研究每个系统的可行性，并且需要更全面地研究鱼菜共生系统产品的质量和消费风险。这一研究为可持续农业发展提供了新的思路和方向，推动了相关领域的研究和实践。
