【摘要】：養(yǎng)耕共生系統(tǒng)是將循環(huán)水養(yǎng)殖和水耕栽培技術(shù)相結(jié)合的一種高效、低污染、可持續(xù)的新型食品生產(chǎn)方式,具有廣闊的應(yīng)用前景。在養(yǎng)耕共生系統(tǒng)中,循環(huán)養(yǎng)殖水中污染物的凈化和水質(zhì)控制對(duì)于魚類和蔬菜產(chǎn)品的生產(chǎn)至關(guān)重要,然而關(guān)于養(yǎng)耕共生系統(tǒng)水質(zhì)凈化能力方面的研究報(bào)道較為缺乏,制約了養(yǎng)耕共生系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。本研究在上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院實(shí)驗(yàn)大棚搭建了循環(huán)水養(yǎng)耕共生系統(tǒng),系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行總計(jì)180余天,期間持續(xù)監(jiān)測(cè)了系統(tǒng)水質(zhì)狀況,定期測(cè)定了系統(tǒng)魚菜產(chǎn)量,并通過靜態(tài)實(shí)驗(yàn)分別考察了養(yǎng)殖單元由于投加餌料產(chǎn)生的污染負(fù)荷,水耕栽培單元和固定化微生物單元對(duì)于循環(huán)養(yǎng)殖水中幾種污染物的去除效果,結(jié)果表明:(1)系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行期間,平均水溫和pH基本保持在魚菜生長的最適溫度范圍內(nèi),平均溶解氧濃度保持較高水平,含氮污染物主要以NO_3~--N的形式存在,TAN和NO_2~--N平均濃度低于1 mg/L;(2)養(yǎng)殖魚類和水培植物生物量增長顯著,但養(yǎng)殖效率有待提高,平板種植架填充介質(zhì)水培方式在產(chǎn)量方面高于管廊種植架營養(yǎng)液膜水培方式。(3)養(yǎng)殖餌料是循環(huán)養(yǎng)殖水中TAN,NO_2~--N,NO_3~--N,DTP和TOC的主要來源,養(yǎng)殖單元的污染屬于多次同負(fù)荷污染,水芹菜種植期單次污染負(fù)荷為:TAN 900 mg,NO_2~--N 470 mg,NO_3~--N 180 mg,TN1160 mg,DTP 3800 mg,TOC 3940 mg,空心菜種植期為:TAN 980mg,NO_2~--N 610 mg,NO_3~--N 410 mg,TN 2580 mg,DTP 2610 mg,TOC 4650 mg;(4)兩種水耕栽培單元對(duì)于NO_3~--N的去除速率高于TAN和NO_2~--N,對(duì)于TN的24 h去除率和去除速率高于DTP,平板種植架對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)的去除速率高于管廊種植架;包埋菌單元對(duì)于TAN和NO_2~--N的24 h去除率和去除速率高于填料單元,去除速率在循環(huán)運(yùn)行期內(nèi)保持穩(wěn)定,填料單元對(duì)于TOC的24 h去除率和去除速率高于包埋菌單元,空心菜種植期去除率和去除速率高于水芹菜種植期。(5)養(yǎng)耕共生系統(tǒng)對(duì)于循環(huán)養(yǎng)殖水中TAN和NO_2~--N的去除由水耕栽培單元和固定化微生物單元共同完成,其中固定化微生物單元微生物硝化作用為主,水耕栽培單元水培植物吸收作為為輔,去除效果穩(wěn)定,因而循環(huán)養(yǎng)殖水中TAN和NO_2~--N濃度保持在較低水平;NO_3~--N,TN和DTP的去除由水耕栽培單元完成,主要通過水培植物對(duì)氮磷營養(yǎng)鹽的吸收,但吸收能力受到收割植物的影響,造成循環(huán)養(yǎng)殖水中NO_3~--N,TN和DTP有一定的積累;TOC的去除由固定化微生物單元完成,主要通過彈性填料生物膜對(duì)于TOC的降解,循環(huán)運(yùn)行期生物膜有一定的增長,因而TOC濃度在水芹菜種植期內(nèi)持續(xù)升高,在空心菜種植期內(nèi)基本保持穩(wěn)定。
【圖文】：

研究技術(shù)路線圖

2.1 養(yǎng)耕共生系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)應(yīng)研究需要，本課題組于 2016 年 8 月在上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院的實(shí)驗(yàn)大棚內(nèi)搭建了循環(huán)水養(yǎng)耕共生系統(tǒng)，大棚頂配備遮陽板，棚內(nèi)配備風(fēng)扇，一方面能夠保持內(nèi)部空氣流暢，同時(shí)也能夠起到降溫的作用，溫室大棚內(nèi)夏季室溫度約30-35 ℃，冬季溫度約 10-15 ℃。大棚內(nèi)有 24 小時(shí)水電供應(yīng)，能夠保證系統(tǒng)中潛水泵，內(nèi)循環(huán)泵，空壓氣，，加熱棒，紫外消毒燈等電器設(shè)備的全天候運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)流程圖和實(shí)拍圖如圖 2-1 所示，系統(tǒng)內(nèi)水循環(huán)方式為：養(yǎng)殖單元出水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池 1，之后經(jīng)潛水泵 1 提升進(jìn)入水耕栽培單元用于植物灌溉，水耕栽培單元出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池 2，之后經(jīng)潛水泵 2 提升進(jìn)入固定化微生物單元，最后經(jīng)微生物反應(yīng)凈化的出水回用于養(yǎng)殖單元。系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的總水量約 4000 L，循環(huán)水流量約為 50 L/h，系統(tǒng)總占地面積約 20 m2，各單元之間通過 PVC-U 給水管連接，調(diào)節(jié)池尺寸為 65×65×60cm，總蓄水量約 500L，主要起到觀察水位變化和調(diào)節(jié)水量的作用，系統(tǒng)運(yùn)行期內(nèi)僅補(bǔ)充由于植物蒸騰和蒸發(fā)作用造成的水量損耗不進(jìn)行換水操作。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X714

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;關(guān)于全國耕地質(zhì)量等級(jí)情況的公報(bào)[J];中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公報(bào);2015年01期

2 許高峰;王運(yùn)博;;城鎮(zhèn)化進(jìn)程中中國糧食安全問題研究[J];中國青年政治學(xué)院學(xué)報(bào);2013年05期

3 王靜萱;李軍;張振家;趙白航;劉偉巖;;固定化包埋顆粒對(duì)二級(jí)出水深度脫氮特性研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

4 陳錫文;;我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的“三農(nóng)”問題[J];國家行政學(xué)院學(xué)報(bào);2012年06期

5 歐陽麗華;周偉麗;張振家;王暉;;包埋固定化微生物的硫自養(yǎng)反硝化實(shí)驗(yàn)研究[J];環(huán)境科學(xué);2011年06期

6 陳家長;孟順龍;胡庚東;瞿建宏;范立民;;空心菜浮床栽培對(duì)集約化養(yǎng)殖魚塘水質(zhì)的影響[J];生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào);2010年02期

7 簡新華;黃錕;;中國城鎮(zhèn)化水平和速度的實(shí)證分析與前景預(yù)測(cè)[J];經(jīng)濟(jì)研究;2010年03期

8 蔡繼晗;沈奇宇;鄭向勇;李凱;呂永林;陳強(qiáng);;氨氮污染對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的危害及處理技術(shù)研究進(jìn)展[J];浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年02期

9 陳軍;徐皓;倪琦;劉晃;;我國工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖發(fā)展研究報(bào)告[J];漁業(yè)現(xiàn)代化;2009年04期

10 劉晃;張宇雷;吳凡;倪琦;徐皓;;美國工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)研究[J];農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備;2009年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 董亞梅;聚氨酯包埋硝化菌顆粒的制備及其應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2687379