《Green Technologies and Sustainability》：Categorical nomogram to estimate aquaponics production using community-based participatory research approach
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摘要：鱼菜共生为粮食生产提供了可持续的替代方案，但其复杂性限制了其在缺乏技术培训的社区中的采用。本研究采用基于社区的参与式研究（Community-Based Participatory Research, CBPR）方法，与Chaparralunas妇女和平
摘要：鱼菜共生为粮食生产提供了可持续的替代方案，但其复杂性限制了其在缺乏技术培训的社区中的采用。本研究采用基于社区的参与式研究（Community-Based Participatory Research, CBPR）方法，与Chaparralunas妇女和平网络（一个位于哥伦比亚Chaparral市的土著、非裔和农村妇女组织）合作，共同设计了一个用于预测鱼菜共生系统产量的分类列线图。列线图刻度采用多元对数回归构建；验证包括系统可用性量表（System Usability Scale, SUS）和每位参与者三次读数的相对误差，与参考电子表格进行比较。列线图的SUS得分为77.07%（良好可用性）。82%的参与者在1分钟内完成读数，相对误差小于5%；而使用分类刻度时，所有情况下的误差均为零。CBPR方法促进了文化元素融入设计，激发了学习动机和愿望。该分类列线图是将鱼菜共生技术向发展中社区转移的有效工具。
鱼菜共生（aquaponics）作为一种整合水产养殖（aquaculture）与水培（hydroponics）的可持续农业技术，通过将鱼类废弃物转化为植物养分，在环境与社会可持续性方面具有潜力。然而，其复杂的设计与操作要求较高的跨学科知识，导致在缺乏技术培训的社区中推广困难。现有技术转移过程常忽视社会文化维度，社区虽能引入新技术，但核心挑战在于不丧失文化完整性的前提下实现技术占有；同时，技术设备需符合用户经济与技术能力，否则易被弃用。为此，本研究旨在通过基于社区的参与式研究（Community-Based Participatory Research, CBPR）方法，与哥伦比亚Chaparral市土著、非裔和农村妇女组织（Chaparralunas妇女和平网络）合作，共同设计一个低成本分类列线图（categorical nomogram），用于简化鱼菜共生系统产量预测，促进技术转移与社区技术占有，并服务于可持续发展目标（SDGs）。该研究发表在《Green Technologies and Sustainability》。
研究人员采用CBPR方法，实施六个阶段：培训系统运行与设计、识别关键变量、确定设备规格、构建首个列线图原型、社区测试与反馈、原型调整。通过多元对数回归（multivariate logarithmic regression）构建三平行刻度列线图，基于对数方程logX+logY=logZ，其中X轴代表鱼塘数量（NT）与鱼类数量（NFT），Y轴代表植物产量（NPP），Z轴代表所需水流量（Qw）与空气流量（Qa）。关键技术方法包括：数学验证（几何推导）、数值验证（24种生产场景）、系统可用性量表（SUS）评估（11名社区成员，样本来自超2000名土著、非裔及农村妇女的便利抽样），以及用户性能评估（三次读数的时间与相对误差，与参考电子表格对比）。社区参与设计过程中，颜色与刻度由社区根据文化意义选择，最终构建了三个版本（纸质、木质双旋转刻度、木质三旋转刻度），并采用分类颜色刻度直接对应设备选型。
研究结果如下：
3.1 列线图的构建：列线图手动构建，基于对数方程，三平行刻度轴（X、Y、Z）通过尺度因子（λ）校准，确保读数角度大于45°以提高精度。
3.2 与社区共同构建列线图：社区参与构建了三个版本，最终采用三旋转刻度设计，颜色由社区选择（如黄色代表太阳能量，蓝色代表宁静，红色代表生命），增强文化认同与动机。
3.3 列线图的数学验证：通过几何推导证明列线图满足方程fX+gY=hZ，任何连接三个刻度轴的直线（索引线）均满足该对数关系。
3.4 列线图的数值验证：对24种生产场景（NT=1~6，FD=10、20、30、40 kg/m3）进行数值计算，结果与参考值一致，最大相对误差小于0.6%，归因于参数舍入。
3.5 与社区验证列线图：SUS得分77.07%（标准差8.1），表明“良好”可用性，需最小指导；82%参与者在1分钟内完成读数，相对误差小于5%，分类刻度误差为零（所有情况）。手动计算需3小时，而列线图仅需3-4分钟。
3.6 主要发现与讨论：社区认为技术采用与梦想、文化及传统兼容，而非仅经济利益；列线图缩短设计时间，促进社区主导的技术转移与知识共享。
讨论部分总结：社区成员指出，技术采用受文化传统与集体梦想驱动，CBPR方法整合社会文化维度，创造协作学习环境，融合经验与科学知识，从而促进技术占有。分类刻度消除了插值误差，直接对应市场设备规格，简化用户决策。
研究结论部分翻译：本研究并不主张列线图完全替代鱼菜共生系统的分析与设计；然而，在需要迭代求解复杂函数的过程中，其效用显著。将社会文化维度融入列线图开发，产生了技术占有的元素，如学习动机。共同创建的列线图被社区视为不仅是一种计算工具，而且是一种可理解、可独立复制并根据文化特征进行调整以造福集体的工具。因此，在CBPR方法下共同创建简单工具，可以促进鱼菜共生等技术在发展中社区的采用与转移——消除大量计算需求，并激发高度动机与所有权意识。列线图的分类刻度通过将水流量和空气流量严格呈现为离散值，消除了主观插值误差。这些类别直接与市场上可用的泵和鼓风机规格相关联。因此，这种设计策略消除了图形读取中的歧义，并简化了社区规模技术转移中的用户决策。
