综述：干旱与沿海地区的海洋鱼菜共生：盐碱食物系统中的闭环利用

本综述系统探讨了海洋鱼菜共生（Marine Aquaponics）技术如何整合陆基海水养殖（RAS）与盐生植物（Halophytes）水培，构建可持续的盐碱农业模式。该系统在干旱、沿海区域利用咸水资源，减少淡水依赖，通过营养循环（如氮、磷转化）与生物调控（如生物絮团技术BFT、益生菌）提升资源效率，对应对气候变化（如温室气体CO2减排）、保障粮食安全具有重要潜力，但经济可行性与物种互作机制仍需深入研究。

　　

海洋鱼菜共生（Marine Aquaponics），亦称“maraponics”，是一种将陆基海水养殖与盐生植物水培相结合的新型循环农业系统。它旨在利用咸水或海水资源，在淡水资源匮乏的干旱、沿海及盐渍化地区实现食物生产，同时减少环境污染、提升资源利用效率。

系统设计与关键组件

典型的海洋鱼菜共生系统由水产养殖 tank、水培单元、机械与生物过滤器、水泵及监测设施等构成。养殖 tank 多采用高密度聚乙烯（HDPE）或玻璃钢等耐腐蚀材料，常为圆形或跑道式设计，并配备覆盖装置以防藻类滋生和动物逃逸。

水培部分可采用浮板栽培（Floating Raft）、营养膜技术（NFT）或潮汐式灌溉（Ebb-and-Flow），依据作物种类和环境条件调整。光照多通过 LED 或荧光灯提供，光强范围因作物而异，例如盐角草（Salicornia）在 115–350 μmol m^?2 s^?1 下生长良好。

生物过滤是系统稳定运行的核心。生物滤器中富集的氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）负责将有毒的氨（NH₃）转化为硝酸盐（NO₃^?），供植物吸收。常用滤料包括生物球（Kaldnes）、陶瓷环等，其在咸水环境下的活性和群落结构仍是研究重点。

水生生物与植物的选配

系统内适宜养殖的盐耐受水生物种包括：

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  凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei），耐受盐度可达 35–45‰
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  欧洲海鲈（Dicentrarchus labrax）与金头鲷（Sparus aurata），适盐范围约 14–20‰
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  尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus），经驯化后可适应中高盐度

植物则以盐生植物为主，例如：

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  盐角草属（Salicornia spp.），可用于蔬菜、油料或生物能源
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  海马齿（Sesuvium portulacastrum），具有较强的氮、磷提取能力
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  滨藜（Atriplex hortensis）和枸杞叶（Plantago coronopus），适合中低盐度环境，具较高营养价值

这些植物不仅提供作物产出，更承担了系统内生物滤器的功能，有效去除氮、磷等营养物质。

水质与营养管理

水质参数对系统稳定性至关重要：

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  盐度：通常维持在 15–24‰ 以兼顾水生动植物生长
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  溶解氧（DO）：需维持在 5–8 mg/L
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  pH：略偏碱性（7.5–8.5）有利于硝化细菌，但可能限制某些植物对铁和磷的吸收
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  碱度：建议高于 60 mg/L（以 CaCO₃计），以稳定 pH

营养动态方面，鱼类饲料是氮、磷的主要输入源。约 30–40% 的饲料氮被转化为生物质，其余进入水体循环。碳氮比（C/N）的调控尤为关键，维持在 15 左右可促进生物絮团形成，增强水体自净能力。

技术增效策略

生物絮团技术（BFT）通过添加有机碳源（如糖蜜）刺激微生物生长，形成可被滤食动物利用的絮团，减少饲料投入并提升水质。

益生菌（如芽孢杆菌 Bacillus spp.）的应用有助于优化微生物群落结构，促进营养循环，并增强动植物抗逆性。某些植物促生菌（如假单胞菌 Pseudomonas）还能提升盐角草的抗盐性与生物活性物积累。

系统优势与挑战

该系统的显著优势包括：

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  大幅减少淡水消耗，尤其适用于缺水地区
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  实现养分循环利用，降低废水排放
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  可在非耕地上（如沙地、盐碱地）进行生产
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  产出包括高品质海鲜与特色盐生植物，市场潜力较大

面临的主要挑战涵盖：

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  初始投资与运行成本较高
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  系统管理复杂，需跨学科知识
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  缺乏适用于咸水环境的经济物种与作物品种数据库
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  政策与市场认可度尚待提高

应用前景与总结

海洋鱼菜共生在阿拉伯联合酋长国、卡塔尔等干旱地区已有示范项目，多与太阳能、自动化控制结合，展现出适应极端气候的潜力。

未来研究应聚焦于：

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  筛选与培育更适应咸水条件的物种
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  优化系统比例，如鱼植配比与水培面积
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  开发低能耗的过滤与循环装备
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  进行全生命周期评价（LCA）与经济可行性分析

总之，海洋鱼菜共生代表了一种资源节约、环境友好的农业生产新模式，尤其适合于沿海、干旱及盐渍化地区。通过整合水产养殖与水耕栽培，该系统不仅有助于缓解淡水危机，还可为实现可持续食物生产提供创新路径。