何謂養耕共生

何謂養耕共生

養耕共生系統結合水產養殖與農業耕作,形成了共生共榮的永續有機生產模式,更重要的是,農業耕作不再需要大量施肥,水產養殖不需常換水,是一種節省資源的生產模式,魚的排泄物及飼料殘渣是植栽生長的最好養料,而植栽的根系與生菌又是水質處理淨化的最佳生物濾材,三者所建立的(植栽/生菌/魚)生態平衡關係。
目前因土地資源,水資源的不足,農業生產面臨著生態與資源危機,如水污染讓魚蝦養殖面臨危害。而農耕也因大量化肥導致地力退化,永續生產成為農業的主要問題。而養耕共生結合了水產養殖與水耕技術,是一種讓生物自己平衡的環保生產模式,比起個別水產養殖與農業耕作更省資源,設備與管理成本。最重要的是有機食品是符合現代食品的消費趨勢。
養耕共生的演進
養耕共生技術早在1500年前,古代農耕技術中就已經存在。羅大佑-光陰的故事說,池塘的水滿了,雨也停了,田邊的稀泥裡到處是泥鰍。曾幾何時,現代農耕卻是泥鰍不見了。養耕共生就是要恢復自然生態共同體讓水產與植栽共生共榮。廣義的水產養殖包括魚蝦蟹貝等,廣義的農業耕作也可是稻菜果葯等。只要共生關係,以平衡為概念,讓水產養植和農業耕作整合到同系統中,就是現代的養耕共生系統。
現代養耕共生技術,可以追溯到1970年代的澳洲,因為澳洲水資源的不足,許多澳洲人將魚的排泄物轉化成為農業耕作的有機養分,並讓植栽幫忙淨化水質,二者間是一種生態的共生。其實魚蝦與植栽的共生是一種自然的生態系統,到處可以見到它的存在。工業發展,城市化推進,以及生態破壞環境污染,使水資源成為當前人類最為寶貴的資源,特別是無污染的水更是不可多得的財富。農業生產及水產養殖是用水量較大的產業,而且是以池水或自然水體為生產場所,它的生產性污染也大,再加上工業污染與農藥化肥,使水成為污染的傳播者,如養殖的污水是優氧化的水質,在地表徑流造成二次生物污染;河水地下水湖泊等養殖水,又因大量化肥農藥及工業空氣污染或排洩物自然水體造成了污染,而水又成為魚養殖的必要條件,從而污染水產養殖,所以現在許多地方徒有淡水資源,卻不再適合水產養殖。通過近40年的發展,養耕共生形成了一套完整理論與實作體系。
養耕共生系統中的生態關係
從自然界的觀察,養耕共生是水產與植栽間的共生,其實在水產與植栽間需要生菌作為轉化劑。在自然生態中,生菌是有機物的分解者,只有通過生菌的分解轉化才能讓魚的優氧化水體讓植栽吸收,必須先在生菌作用下分解,將有機物質分解為礦化的小分子,才能被植栽的根系通過離子交換的方式吸收利用。所以生菌是結合體。
水體中的生菌分為益生菌及非益生菌,大多好氧菌對魚及植栽生長是有益的,有較高分解轉化能力,而厭氧菌雖然也能分解轉化,但效率較低,中間產物較多,對水污染較大,對魚生長造成不良影響。所以培植益生菌來抑制非益生菌,讓水體在益生菌為主體的環境下運作,對植栽與水產養殖與植栽生長都是一種很好的改良生態。
現在先從生菌開始,生菌種類很多,而且也有共生關係,如何認識益生菌並讓各種生菌間形成強勢共生,建立生菌生態平衡,近年研究也已在加工業上充份運用。在養耕共生中,常見的益生菌有:硝化菌、光合菌、酵母菌、乳酸菌及線狀菌等。生菌共生可以保持相對的平衡與穩定,光合菌產生的物質與能量可以成為其他菌的生存條件與原料,這樣就可以在有機物較少的環境下通過光合菌的強勢生態群落,從而抑制非益生菌,讓生菌群保持長時間的良性生態。同樣利用益生菌的強勢生態來抑制病源或非益生菌的滋生,在生產上提高植栽抗病性,以及養殖業上的抗病性。在養耕共生中,利用益生菌處理水體,可淨化水質並提高魚體抗病性,共生植栽生長更好,抗病蟲能力更強,從而在不需藥物激素完成生態共生的永續生產。
建立植栽生態,植栽在土壤生長並形成了適於土壤的生態,這是演化的結果,而養耕共生大多採用的是水耕或霧氣栽培,植栽在生態上也會作出改變,特性將更趨於水生植栽,更利於水質淨化及營養吸收。在養耕共生中,如何讓植栽與魚之間建立共生,在實務上有哪些相應措施呢?
植栽的生態適應性是以環境為動力,而植栽大多是與水生植栽較近的類型,在萌芽初根期大多為水生根系,而且只要保持高濕環境,可以長時間保持水生根性。根據這點,我們直接播種於水耕系統,讓它從萌芽自然過渡到水生狀態。如需播種移栽可採無土育苗法,並保證苗期的高水濕基質及適時移栽,就可把植栽根系調整成水生鬚根根系,更具水生性及更好過濾淨化功能。在水與霧氣環境中,根系可以發育得比土壤栽培的數量更多,鬚狀吸收根愈發達,根系活力愈強,從而發揮更好的淨化與高效吸收作用。
建立水產生態,在自然界中,水體富含浮游生物,水草等生態,所以舌頭告訴你少有病害的野生水產比較好吃。而在高密度養殖生態中,水體發生了較大變化。特別是水中的氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫化物、二氧化碳等都因高密度養殖而密度倍增,同時含氧量倍減,在這樣的生態環境下,常見集體暴斃的現象。如何建立水產生態,首先高密度養殖必須減量多餐,使水質中懸浮的飼料殘渣或者排洩物可以在快速換水的過程中,透過物理過濾法從水中去除。在養耕共生中,讓水流經顆粒狀的固態基質而濾去殘留懸浮有機物,這些吸附在固體顆粒表面的有機物,在益生菌作用下分解,其中的氨氮則在硝化菌的作用下,轉化為硝酸鹽類而成為植栽可吸收的氮肥,從而減少水體氨氮指標。水產的二氧化碳會造成水體酸化,這些硫化物或二氧化碳可以用揮發的型式,提高環境的二氧化碳濃度,對植栽來說又是氣肥。另外,水體生態因有益生菌可抑制非益生菌,同時,益生菌及植栽的代謝物或分泌物中,又產生水產的抗病性物質,有助於改善水產生態。除了化學指標可以通過生物調控得以建立穩定的水體生態,水體中因酸化與水產代謝,常導致pH值下降,而水產最好pH 7,如果pH偏低,就得調整。據水體pH 6.8左右,這樣即不會影響植栽生長,又不會影響硝化菌的滋生及魚的生長。這種pH調控最簡易的方法就是在水體中加礦石調整,這樣即可以優化水生態,又可為植栽提供了鉀鈣離子。總之,水產生態是以水體為主體環境,水質的淨化與保持是工廠化高密度養殖關鍵。水溫環境則靠設施的保溫加溫技術。
這三者的共生,共同維繫著一個平衡的生態,共同建構了一個永續的可持續的生產模式。農業耕作建立在生態可持續迴圈基礎上才不會資源耗竭。三者的關係,除了物種多樣化以外,還要考慮數量與比例,這是保持平衡的關鍵技術,比如多少水產的排泄物能配置多少植栽面積,合理配置讓水質淨化同時植栽又能良好生長,植栽面積過大,因水肥不充足而長得慢甚至黃化或變成老苗,如果植栽面積過小又會出現未能淨化水體,危及水產的生長。可是植栽配置時,因不同品種的吸收過濾功能不同,生物的吸收轉換率也不同,所以在生產上要建構一個合理的科學系統,針對不同植栽品種,不同水產養殖,不同密度,不同生長階段,進行試驗研究。另外不同的環境因數,都影響著水產與植栽的生長代謝平衡關係,使這個共生系統是一個動態平衡系統,生命是一個美好的平衡,最大的產能並不代表最大的利益輸出。在建構時為了確保水產生存與生長的安全性,一般植栽面積可稍大,如果慢慢修正。益生菌與浮游生物在養耕共生中是嫁接的,沒有益生菌難以共生,它是物質分解者與能量轉換的仲介,水體中培育大量益生菌群落可把各種懸浮物或者富營養化的物質進行分解,使富營養化的物質成為植栽生長必需的營養成份。但生菌生態的微平衡關係也是由水體環境所決定,是與各種參數息息相關的。特別是水中保持充足的溶氧是益生菌繁殖的前提,對水體進行曝氣或瀑布增氧,對於優化水體生菌群落來說都是有益的。除此各種浮游生物的生長也需有充足的氧氣,更利於藍藻植栽的生長,這些植栽在生長代謝過程中不僅產生光合氧,又可以消耗水體中的二氧化碳,從而改善水產生態。
建立仿自然生態必須適當結合人工調控,根據生態平衡原則去建構合理的物種比例與族群數量,保持平衡是養耕共生系統成功的關鍵。

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