eddha-铁(鱼菜共生植物缺素新认知 汇总)

植物缺素是衡量一个系统是否成功的重要标准。因此，植物缺素是每位” 鱼菜人 “在建立系统的过程中都将面临且要解决的重要问题。

鱼菜系统植物缺素图集

鱼菜共生系统植物缺素一直以来都是难以绕开的话题。那么，植物为什么会出现缺素的症状呢 ？究其原因，还得从最根本的理论环节和系统的构造方式深究了。

始于中国早期的“池塘养殖搭配浮筏种植（图左） ”和 “稻田养鱼（图右）” 种养结合模式

这种始于中国早期的种养结合模式，采用了水面种植水下养鱼的结构。鱼和植物同处在一个有机的整体当中，结构简单，却蕴涵了无穷的自然力量和祖先智慧。由于没有过多的人为干扰，植物的营养获得来源于整个完善的水生生态体系，因此”稻田养鱼”和”池塘养殖搭配浮筏种植”这类中国古老的种养结合方式使植物都不会出现缺素的情况。

鱼菜共生UVI模式原型

随着无土栽培和循环水养殖技术的发展，在上世纪80年代，维尔京群岛大学”詹姆斯·瓦克斯”博士在总结”马克·莫特瑞”等前人的经验基础之上，将循环水养殖与无土栽培两种技术结合起来成功研发了”鱼菜共生UVI模式”。这种模式便遵循了循环水养殖和无土栽培系统的设计原理：”养殖区和种植区被分离，植物对营养的获得方式和无机营养液对植物的营养供应方式相同”。因此，UVI模式系统中养殖池，沉淀池，过滤和硝化池就好比无土栽培系统的营养液池。养殖产生的废弃有机物质在沉淀，过滤，硝化的环节中逐渐矿化，为植物提供营养。

UVI模式系统结构

UVI模式系统同中国传统种养结合系统中植物对营养的获得原理和方式从本质上来讲是完全不同的。在中国传统种养结合系统中，有机物质的矿化分解更多地依赖于自然的环境条件，植物对各种营养物质的获得与吸收比较均匀，能够满足自身的生长；而UVI模式系统中，有机物质矿化分解的环境条件需要人为控制（ 溶氧 PH 温度 等 ）。在UVI模式系统中，鱼的养殖采用高密度，这就需要整个水体的溶氧需要达到一个较高的水平，但是有机物质的分解过程是一个流水线工程，需要各种微生物的存在，每一种微生物分别对应着流水线上的一个岗位。系统在满足了各种微生物的生存条件之后才能够保证植物所需要的各种营养物质的充分分解转化，而人为控制的单一环境条件不能够满足各种微生物对不同环境条件的需求。

UVI模式系统 养殖区（图左）和 种植区（图右）

自然生态系统都遵循着一个适量原则，物极则反。溶氧含量过高，对部分微生物的生存产生影响，因此也会影响到部分营养物质的矿化分解，植物会因为得不到全面的营养而出现缺素症状。

螯合铁 ( EDDHA-Fe )

以铁营养的供应为例：在自然界的土壤中，尽管铁的含量很高，但由于 Fe2+的特殊性质，因而铁素的供应受环境因素的影响。植物能够直接利用有效铁源为” Fe2+ “，但在PH接近中性和氧气充足的条件下，铁很难以” Fe2+ “的形式存在。因而在UVI模式系统中，较高浓度溶氧条件下水体中有效铁源” Fe2+ “的浓度几乎为零，再加上高溶氧的胁迫使转化铁的微生物生存困难。植物因为缺少有效的铁源而出现缺素症状，这就是UVI模式系统缺铁最严重的原因。因此UVI模式系统要以性质稳定的螯合铁 （EDTA-Fe ，EDDHA-Fe ）来弥补植物；所以UVI模式系统本身并不缺铁，而是缺少能被植物吸收的有效形铁的态” Fe2+ “。直接原因还是人为控制的系统条件不能够满足植物生长。

UVI模式系统改造前

UVI模式系统改造前植物因缺铁出现的黄化现象

UVI模式系统之所以缺素是因为系统的结构设计不符合植物健康生长的需求。要改变系统设计直到能够同时满足鱼，植物，微生物的生存生活需求才能有效解决植物缺素的问题。对症下药才能要到病除，因此在找到根源问题后根据生态学原理对传统的UVI模式系统进行了针对性地改造。

UVI模式系统改造后

改造后的UVI模式系统不加螯合铁和任何外源物质的情况下依然能够正常生长

改造后的UVI模式系统不加螯合铁和任何外源物质的情况下依然能够正常生长

改造后的UVI模式系统不加螯合铁和任何外源物质的情况下依然能够正常生长

改造后的UVI模式系统不加螯合铁和任何外源物质的情况下依然能够正常生长

改造后的UVI模式系统植物生长的旺盛白根

虹吸粒培模式系统结构

虹吸粒培模式在系统结构上面依然采取养殖池与栽培池分开的方式。养殖废水经水泵直接抽吸到介质栽培池，水位达到一定高度之后再通过虹吸作用将介质床内的水抽干，形成潮汐作用。残饵和粪便被介质过滤，并在介质栽培床内被微生物逐步分解矿化，给植物提供营养。

虹吸粒培系统

与UVI模式系统相比，为什么虹吸粒培模式在系统结构的设计上面能够较好地避免植物缺素 ？ 这是因为介质栽培床相对UVI系统的水培环境更能给植物提供一个较为稳定的生长环境 。在一个稳定的系统中，植物能够通过改变自身或者改变根际生长环境来保证自身对铁的充分吸收。

有这种事情吗？

其实植物的智慧要远远超过我们对其的认知程度。举一个我的亲身实例：大学期间在做关于” Fe3+对植物生长影响试验”时，发现了一个很有趣的现象，当我们用” Fe3+” 替代螯合铁（EDDHA-Fe）作为” 日本园试营养液配方 “的铁源来配置全价营养液时，发现：” 随着植物缺铁程度越来越严重，营养液的PH值也随着逐渐降低。当营养液的PH值在降至某一个最低点时，营养液的PH反而逐渐上升，与此同时植物的缺素症状也慢慢消失了 。”

有这种事情吗？

一个大写的” Why “停留在脑海，经过长时间研究以及大量文献的查阅后才最终认知到出现这个现象的缘由：” 当植物在出现缺素状况时，其对营养的获取是一种主动而非被动的行为。因此在营养缺乏时，植物会产生一种主动调节机制 — 通过改变自身或者改变根际的环境来主动适应或者改变环境。”

缺铁程度 PH值 根系分泌螯合物浓度 三者的变化关系

在 ” Fe3+对植物生长的影响试验中 “：植物在遇到不能够吸收的Fe3+时，出现缺素症状。在缺铁的胁迫下，植物基因中” 补铁机制 “被激活，植物开始合成螯合物，并从根系分泌出去。这种根系分泌的螯合物呈酸性，随着螯合物的分泌逐渐增多，营养液的PH也随着逐渐降低。在PH值降低到某一个程度时，Fe3+与根系分泌的螯合物开始螯合，形成植物能够直接吸收的螯合铁素。植物在吸收掉螯合铁素之后，缺素的症状也就逐渐缓解，直至正常。因此随着螯合铁素的吸收PH也就逐渐上升至正常。

虹吸粒培系统 缺素植物的根部（左）正常植物跟部（右）

既然植物在缺铁的胁迫之下会主动做出这样的反应，那么如果鱼菜共生系统缺铁，是否也会出现上述现象呢？

这个问题在后期的研究项目”鱼菜共生立体种养殖系统 “中得到了充分论证。在缺铁的胁迫下，鱼菜共生系统中的植物根系会分泌大量物质，这些物质可以调节植物根部环境使其朝着植物生长有利的方向发展，从而保证植物对铁的吸收。但与UVI模式系统相比，虹吸粒培模式更能给植物提供一个较为稳定的生长环境。因此，虹吸粒培模式在系统结构的设计上能较为理想地避免植物缺素。

正是这样的经历让我充分认识到自己知识储备量的不足，以及大自然的神奇，从而更加激发了我对鱼菜共生的兴趣。

虹吸粒培系统 缺素植物的根部（左）正常植物跟部（右）

综上所诉：在一个成功的虹吸粒培模式系统中，植物不会出现缺素。即使缺素，植物在经过一段时间的自我调节后，症状会逐渐消失，但前提是处于一个稳定的系统环境中。

植物缺素（左图 )经过一段时间自我调节后恢复（右图）

然而在实际生产当中，往往会因为虹吸系统的不正常运行而导致系统环境的不稳定。那么要怎么样才能建立一个稳定的系统环境呢 ？仅仅靠虹吸的稳定运行吗？在这之前我们首先要明确一点：”虹吸在粒培系统当中充当的首要作用是提供适量的氧气用于营养物质的充分分解而不是给植物的呼吸提供氧气。”在粒培系统当中过量的氧气反而会影响营养物质的充分分解 。

虹吸运行过于频繁 植物出现缺素症状

鱼菜共生系统中植物在交替环境中分化出的两种根系（上部分为气生根 下部分为水生根 ）

植物都有三种根（ 土生根 水生根 气生根 ），种子萌发时从胚芽萌发出的根会预先判断周围环境，然后根据环境的情况来决定生长哪一种根系。若是有两种环境交替出现，则植物会对应地根据环境的发育出不同的根系来满足自身的生长。因此在虹吸粒培系统中虹吸的作用显得并非如此重要了。从建设成本和美学的角度来看，虹吸的运用甚至限制了目前鱼菜共生的发展，所以是否可以运用一种全新的方式来替代虹吸，在降低成本的同时让系统的建设更加合情合理 ？据此我们也做了相应的对比试验，成果斐然。

与UVI系统相比虹吸粒培系统介质对磷的吸附

与UVI系统相比虹吸粒培系统介质对氮的吸附

虹吸粒培模式系统除了系统结构与UVI模式系统不同之外，其与UVI模式系统最大的差异在于虹吸粒培系统对植物营养的供应是可持续的。营养物质能够被储存于介质栽培床内部，在被微生物同化异化的同时形成腐殖质被介质吸附，给植物持续地提供营养。因此一个成熟的虹吸粒培系统在长时间没有饲料投喂情况下植物依然能正常生长。

当然鱼菜共生的定义永远都是有争议的话题，各有各的道理，以上观点仅供参考。

注：此文图片来源于大学期间的实验研究以及艾维农园担任义工期间 先后拍摄于2014年 – 2018年。

下篇文章将分享 ” 鱼菜共生养殖废水如何实现气雾栽培 ” 希望大家多多关注

谷兵 水产养殖专业

五年前接触到鱼菜共生，在大学期间完成鱼菜共生有关项目” 鱼菜共生立体种养殖系统 “和”天津市大学生创新训练项目 — 铁（ Fe3+）对紫球藻生长的影响 “项目期间先后解决了UVI系统植物缺铁 和 养殖废水直接用于气雾栽培的难题，并取得相应国家专利 。 毕业后在艾维农园担任义工，期间成功改造了艾维的UVI系统并完成了养殖废水直接用于气雾栽培的中试推广试验。现从事生态循环农业，在研究项目—” 生态循环复合种养系统 “。

公众号，更新更及时哦