水生动植物内循环生长繁殖共养系统

摘要

本发明公开了一种水生动植物内循环生长繁殖共养系统，包括依次布设的植物水栽培组件、植物基质栽培组件和水生动物饲养池，水生动物饲养池的出水端连通至输送泵的入水端，输送泵的出水端连通至植物水栽培组件，通过输送泵将水生动物饲养池输出的水泵送至植物水栽培组件内以供应植物水栽培组件内的栽培用水以及供应一部分植物所需的养分，植物水栽培组件中的水溢出并流向植物基质栽培组件以供应栽培用水以及供应一部分植物所需的养分，植物基质栽培组件通过内部基质对流经的水进行滞留和过滤处理并将处理后的水溢出至水生动物饲养池，并将植物生成的物质和氧气带入至水生动物饲养池内以供养水生动物，实现纯天然的内循环共生共养，既环保又节能。

权利要求

1.一种水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，包括依次布设的植物水栽培组件(1)、植物基质栽培组件(2)和水生动物饲养池(3)，所述水生动物饲养池(3)的出水端连通至输送泵(4)的入水端，所述输送泵(4)的出水端连通至所述植物水栽培组件(1)，通过所述输送泵(4)将所述水生动物饲养池(3)输出的水泵送至所述植物水栽培组件(1)内以供应所述植物水栽培组件(1)内的栽培用水以及供应一部分植物所需的养分，所述植物水栽培组件(1)中多余的水溢出并流向所述植物基质栽培组件(2)以供应所述植物基质栽培组件(2)的栽培用水以及供应一部分植物所需的养分，所述植物基质栽培组件(2)通过内部基质对流经的水进行滞留和过滤处理并将处理后多余的水溢出至所述水生动物饲养池(3)，并将植物生成的物质和氧气带入至所述水生动物饲养池(3)内以供养水生动物，进而形成无土栽培共养的水循环系统；

多组所述输送泵(4)分别电连接至控制装置，所述植物水栽培组件(1)的入水端上和/或多组所述输送泵(4)共用的用于输送至所述植物水栽培组件(1)的输送管上设有水流量传感器，水流量传感器电连接至控制装置，控制装置依据预设的泵送水量以及水流量传感器发出的信号控制至少一组所述输送泵(4)启动工作；

当多组输送泵(4)中一组输送泵(4)发生损坏或停机而导致泵送水量突然减少或突然增大时，由水流量传感器发送信号至控制装置，通过控制装置尝试关闭异常的输送泵(4)并控制其他输送泵(4)启动工作，直至恢复预设的泵送水量；

尝试关闭异常的输送泵(4)具体为：当前仅启动一组输送泵(4)时，关闭当前输送泵(4)并开启另一组输送泵(4)；当前已启动多组输送泵(4)时，尝试关闭其中的第一组输送泵(4)并开启另一组输送泵(4)，水流量传感器仍然发送水流量异常信号时尝试开启第一组输送泵(4)并关闭第二组输送泵(4)，以此类推，直至泵送水量达到预设值为止；

整个系统通过植物水栽培组件(1)和植物基质栽培组件(2)内的层数设置以及水流在各个区域的流量控制，进而达到系统的平衡，既能够形成利于植物生长的环境，又能够形成利于水生动物生长的环境，并且将彼此之间的不利影响减小，进而长时间的达到系统的稳定和平衡。

2.根据权利要求1所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，所述植物水栽培组件(1)包括至少一层植物水栽培单元(101)，所述植物水栽培单元(101)上开设有用于将所述植物水栽培单元(101)内的水排出的第一排水口(102)以及用于控制所述植物水栽培单元(101)内的最高水位的第一溢流口(103)，

所述植物水栽培单元(101)的所述第一溢流口(103)通过溢流管道(104)连通至所述植物基质栽培组件(2)；

所述植物水栽培单元(101)上还设有用于间隔固定各株植物的网格固定架(105)。

3.根据权利要求2所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，所述植物水栽培单元(101)设置有多层，所述植物水栽培单元(101)的所述第一排水口(102)通过排水管连通至下一层所述植物水栽培单元(101)内或者连通至所述植物基质栽培组件(2)，或者所述植物水栽培单元(101)的所述第一排水口(102)直接连通至下一层所述植物水栽培单元(101)内。

4.根据权利要求1所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，所述输送泵(4)的输出端通过喷淋头(401)从所述植物水栽培组件(1)的上方将水均匀喷洒至所述植物水栽培组件(1)内，所述植物水栽培组件(1)四周设有用于防止水向四周溅射的挡水板(106)；或者

所述输送泵(4)的输出端直接连通至所述植物水栽培组件(1)内。

5.根据权利要求1所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，所述植物基质栽培组件(2)包括至少一层植物基质栽培单元(201)，所述植物基质栽培单元(201)内装填有基质物料(202)，所述植物基质栽培单元(201)上开设有用于将所述植物基质栽培单元(201)内的水排出的第二排水口(203)，所述第二排水口(203)处于基质物料(202)装填区域的底部；

所述植物基质栽培单元(201)通过所述第二排水口(203)直接将处理后的水排出至下一层的所述植物基质栽培单元(201)内，或者所述植物基质栽培单元(201)的所述第二排水口(203)通过排水管将处理后的水排出至下一层的所述植物基质栽培单元(201)内或将处理后的水排放至所述水生动物饲养池(3)内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，

所述植物水栽培组件(1)和/或所述植物基质栽培组件(2)上设有用于将营养液按比例调制后输出以补充植物生长用营养液的营养液储箱(5)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，

所述水生动物饲养池(3)包括饲养区(301)以及排废区(302)，所述饲养区(301)与所述排废区(302)之间通过底部开设的排废槽或排废孔(303)连通，

所述排废区(302)的输出端连通至所述输送泵(4)，以通过流动的水将所述饲养区(301)底部的污染物带动至所述排废区(302)然后排出。

8.根据权利要求7所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，所述饲养区(301)底部设置为池底深度朝向所述排废区(302)方向逐渐增加的斜坡；

和/或

所述排废区(302)的池底深度大于所述饲养区(301)的池底深度。

9.根据权利要求8所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，所述水生动物饲养池(3)的出水端还设有肥料收集发酵箱(6)和肥料稀释调配箱(7)，所述肥料稀释调配箱(7)包括储水区、储肥区和混合区，混合区通过比例阀与储水区和储肥区连通；

所述水生动物饲养池(3)输出的带有污染物的水排放至所述肥料收集发酵箱(6)内进行沉积发酵，

所述肥料收集发酵箱(6)上设有用于将沉积形成的上层水排放至肥料稀释调配箱(7)的储水区内的排水管道以及用于将沉积发酵后的肥料定量排放至储肥区的排料管道；

所述储水区内设有浮球阀，储水区通过浮球阀连通至自来水管网，进而在储水区内水位低于警戒水位时及时补充水。

10.根据权利要求9所述的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，其特征在于，所述输送泵(4)的前端设有固体颗粒过滤装置(8)，以避免大颗粒固体颗粒进入所述输送泵(4)内而造成机械损伤。

说明书

水生动植物内循环生长繁殖共养系统

技术领域

[0001] 本发明涉及无土栽培水生共养技术领域，特别地，涉及一种水生动植物内循环生长繁殖共养系统。

背景技术

[0002] 鱼菜共生(Aquaponics)是一种新型的复合耕作体系，它把水产养殖(Aquaculture)与水耕栽培(Hydroponics)这两种原本完全不同的农耕技术，通过巧妙的生
态设计，达到科学的协同共生，从而实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长
的生态共生效应。

[0003] 在传统的水产养殖中，随着鱼的排泄物积累，水体的氨氮增加，毒性逐步增大。而在鱼菜共生系统中，水产养殖的水被输送到水培栽培系统，由细菌将水中的氨氮分解成亚
硝酸盐然后被硝化细菌分解成硝酸盐，硝酸盐可以直接被植物作为营养吸收利用。鱼菜共
生让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是可持续循环型零排放的
低碳生产模式，也是有效解决农业生态危机的有效方法。

[0004] 现有的鱼菜共生，往往是单一线路的鱼菜共生，例如水由鱼塘流向菜田然后排出，或者水由菜田流向鱼塘然后排出，或者两者交替设置，无法形成循环，导致水资源的浪费，
以及无法对废料进行合理的利用而导致下游水资源的污染，因此并不能实现正在意义上的
鱼菜共生。

[0005] 现有技术中虽然也存在一些循环式的鱼菜共生，但是需要在鱼塘前端或者在菜园前端设置特殊的前端处理装置，根本无法实现循环过程中的水系统调节，进而导致建设成
本和运行成本高等问题。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种水生动植物内循环生长繁殖共养系统，以解决现有鱼菜共生系统，容易造成下游水资源的污染，建设成本和运行成本高的技术问题。

[0007] 本发明提供一种水生动植物内循环生长繁殖共养系统，包括依次布设的植物水栽培组件、植物基质栽培组件和水生动物饲养池，水生动物饲养池的出水端连通至输送泵的
入水端，输送泵的出水端连通至植物水栽培组件，通过输送泵将水生动物饲养池输出的水
泵送至植物水栽培组件内以供应植物水栽培组件内的栽培用水以及供应一部分植物所需
的养分，植物水栽培组件中多余的水溢出并流向植物基质栽培组件以供应植物基质栽培组
件的栽培用水以及供应一部分植物所需的养分，植物基质栽培组件通过内部基质对流经的
水进行滞留和过滤处理并将处理后多余的水溢出至水生动物饲养池，并将植物生成的物质
和氧气带入至水生动物饲养池内以供养水生动物，进而形成无土栽培共养的水循环系统；
多组输送泵分别电连接至控制装置，植物水栽培组件的入水端上和/或多组所述输送泵共
用的用于输送至所述植物水栽培组件的输送管上设有水流量传感器，水流量传感器电连接
至控制装置，控制装置依据预设的泵送水量以及水流量传感器发出的信号控制至少一组所
述输送泵启动工作。

[0008] 进一步地，植物水栽培组件包括至少一层植物水栽培单元，植物水栽培单元上开设有用于将植物水栽培单元内的水排出的第一排水口以及用于控制植物水栽培单元内的
最高水位的第一溢流口，植物水栽培单元的第一溢流口通过溢流管道连通至植物基质栽培
组件；植物水栽培单元上还设有用于间隔固定各株植物的网格固定架。

[0009] 进一步地，植物水栽培单元设置有多层，植物水栽培单元的第一排水口通过排水管连通至下一层植物水栽培单元内或者连通至植物基质栽培组件，或者植物水栽培单元的
第一排水口直接连通至下一层植物水栽培单元内。

[0010] 进一步地，输送泵的输出端通过喷淋头从植物水栽培组件的上方将水均匀喷洒至植物水栽培组件内，植物水栽培组件四周设有用于防止水向四周溅射的挡水板；或者输送
泵的输出端直接连通至植物水栽培组件内。

[0011] 进一步地，植物基质栽培组件包括至少一层植物基质栽培单元，植物基质栽培单元内装填有基质物料，植物基质栽培单元上开设有用于将植物基质栽培单元内的水排出的
第二排水口，第二排水口处于基质物料装填区域的底部；植物基质栽培单元通过第二排水
口直接将处理后的水排出至下一层的植物基质栽培单元内，或者植物基质栽培单元的第二
排水口通过排水管将处理后的水排出至下一层的植物基质栽培单元内或将处理后的水排
放至水生动物饲养池内。

[0012] 进一步地，植物水栽培组件和/或植物基质栽培组件上设有用于将营养液按比例调制后输出以补充植物生长用营养液的营养液储箱。

[0013] 进一步地，水生动物饲养池包括饲养区以及排废区，饲养区与排废区之间通过底部开设的排废槽或排废孔连通，排废区的输出端连通至输送泵，以通过流动的水将饲养区
底部的污染物带动至排废区然后排出。

[0014] 进一步地，饲养区底部设置为池底深度朝向排废区方向逐渐增加的斜坡；和/或排废区的池底深度大于饲养区的池底深度。

[0015] 进一步地，水生动物饲养池的出水端还设有肥料收集发酵箱和肥料稀释调配箱，肥料稀释调配箱包括储水区、储肥区和混合区，混合区通过比例阀与储水区和储肥区连通；
水生动物饲养池输出的带有污染物的水排放至肥料收集发酵箱内进行沉积发酵，肥料收集
发酵箱上设有用于将沉积形成的上层水排放至肥料稀释调配箱的储水区内的排水管道以
及用于将沉积发酵后的肥料定量排放至储肥区的排料管道；储水区内设有浮球阀，储水区
通过浮球阀连通至自来水管网，进而在储水区内水位低于警戒水位时及时补充水。

[0016] 进一步地，输送泵的前端设有固体颗粒过滤装置，以避免大颗粒固体颗粒进入输送泵内而造成机械损伤。

[0017] 本发明具有以下有益效果：

[0018] 本发明水生动植物内循环生长繁殖共养系统，采用输送泵为这个系统提供输送动力，形成由植物水栽培组件到植物基质栽培组件，然后到水生动物饲养池，再回到植物水栽
培组件的水循环系统，利用水生动物饲养池产生的污染物，经过发酵后形成利于植物生长
的养分，依次供给至植物水栽培组件和植物基质栽培组件内的植物吸收使用，以促进植物
生长；通过控制各个环节的进水量和出水量，以使整个水流系统既能够实现水流平衡，又能
够水中含有的物质在各个区域范围能够得到最大化的利用，同时减少对下游环境的不利影
响。水经过植物水栽培组件时，利用植物水栽培组件内的植物对流经的水进行吸收利用，例
如由细菌将水中的氨氮分解成亚硝酸盐然后被硝化细菌分解成硝酸盐，硝酸盐直接被植物
作为营养吸收利用；水经过植物基质栽培组件时，利用植物基质栽培组件内的基质对流经
的水进行滞留、吸收利用和过滤，例如由细菌将水中的氨氮分解成亚硝酸盐然后被硝化细
菌分解成硝酸盐，硝酸盐直接被植物作为营养吸收利用，将不利于水生动物生长的物质和/
或利于植物生长的物质从水中滤除；而由植物水栽培组件和植物基质栽培组件中产生的进
入水中的植物生成产物，例如由植物上掉落的枝叶根茎、植物细胞组织、虫卵等，以及使流
经的水富含氧气，随着水流落入至水生动物饲养池内，进而为水生动物饲养池内水生动物
供应植物饲料、微生物饲料、营养物质和氧气，以利于维护水生环境并促进水生动物生长。
可以通过增加植物水栽培组件内的层数，以利用植物充分吸收植物充分吸收和利用水中利
于植物生长的一部分盐类物质、微量元素、矿物质等无机矿物质营养液；可以通过增加植物
基质栽培组件内的层数，利用基质对水形成滞留作用，以充分吸收和利用水中的盐类物质、
微量元素、矿物质等无机矿物质营养液，同时对水进行多重的过滤，并使水富含有氧气，以
使得进入到水生动物饲养池内的水对水生动物造成的不利影响降至最低，进而维持水生动
物水环境安全。

[0019] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

[0020] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0021] 图1是本发明优选实施例的水生动植物内循环生长繁殖共养系统的结构示意图；

[0022] 图2是本发明优选实施例的植物水栽培组件、植物基质栽培组件和水生动物饲养池的结构示意图。

[0023] 图例说明：

[0024] 1、植物水栽培组件；101、植物水栽培单元；102、第一排水口；103、第一溢流口；104、溢流管道；105、网格固定架；106、挡水板；2、植物基质栽培组件；201、植物基质栽培单
元；202、基质物料；203、第二排水口；3、水生动物饲养池；301、饲养区；302、排废区；303、排
废槽或排废孔；4、输送泵；401、喷淋头；5、营养液储箱；6、肥料收集发酵箱；7、肥料稀释调配
箱；8、固体颗粒过滤装置。

具体实施方式

[0025] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

[0026] 图1是本发明优选实施例的水生动植物内循环生长繁殖共养系统的结构示意图；图2是本发明优选实施例的植物水栽培组件、植物基质栽培组件和水生动物饲养池的结构
示意图。

[0027] 如图1所示，本实施例的水生动植物内循环生长繁殖共养系统，包括依次布设的植物水栽培组件1、植物基质栽培组件2和水生动物饲养池3，水生动物饲养池3的出水端连通
至输送泵4的入水端，输送泵4的出水端连通至植物水栽培组件1，通过输送泵4将水生动物
饲养池3输出的水泵送至植物水栽培组件1内以供应植物水栽培组件1内的栽培用水以及供
应一部分植物所需的养分，植物水栽培组件1中多余的水溢出并流向植物基质栽培组件2以
供应植物基质栽培组件2的栽培用水以及供应一部分植物所需的养分，植物基质栽培组件2
通过内部基质对流经的水进行滞留和过滤处理并将处理后多余的水溢出至水生动物饲养
池3，并将植物生成的物质和氧气带入至水生动物饲养池3内以供养水生动物，进而形成无
土栽培共养的水循环系统。整个系统采用循环流动的水环境，使得整个水环境富含氧气，能
够避免植物根系以及水生动物生长环境缺氧；能够避免水中滋生不利的细菌以及病虫害；
能够避免水中产生腐化变质的几率；能够一种天然的循环促进系统，利于植物与水生动物
的共生共养，提高彼此的产量。本发明水生动植物内循环生长繁殖共养系统，采用输送泵4
为这个系统提供输送动力，形成由植物水栽培组件1到植物基质栽培组件2，然后到水生动
物饲养池3，再回到植物水栽培组件1的水循环系统，利用水生动物饲养池3产生的污染物，
经过发酵后形成利于植物生长的养分，依次供给至植物水栽培组件1和植物基质栽培组件2
内的植物吸收使用，以促进植物生长；通过控制各个环节的进水量和出水量，以使整个水流
系统既能够实现水流平衡，又能够水中含有的物质在各个区域范围能够得到最大化的利
用，同时减少对下游环境的不利影响。水经过植物水栽培组件1时，利用植物水栽培组件1内
的植物对流经的水进行吸收利用，例如由细菌将水中的氨氮分解成亚硝酸盐然后被硝化细
菌分解成硝酸盐，硝酸盐直接被植物作为营养吸收利用；水经过植物基质栽培组件2时，利
用植物基质栽培组件2内的基质对流经的水进行滞留、吸收利用和过滤，例如由细菌将水中
的氨氮分解成亚硝酸盐然后被硝化细菌分解成硝酸盐，硝酸盐直接被植物作为营养吸收利
用，将不利于水生动物生长的物质和/或利于植物生长的物质从水中滤除；而由植物水栽培
组件1和植物基质栽培组件2中产生的进入水中的植物生成产物，例如由植物上掉落的枝叶
根茎、植物细胞组织、虫卵、微生物等，以及使流经的水富含氧气，随着水流落入至水生动物
饲养池3内，进而为水生动物饲养池3内水生动物供应植物饲料、微生物饲料、营养物质和氧
气，以利于维护水生环境并促进水生动物生长。可以通过增加植物水栽培组件1内的层数，
以利用植物充分吸收植物充分吸收和利用水中利于植物生长的一部分盐类物质、微量元
素、矿物质等无机矿物质营养液；可以通过增加植物基质栽培组件2内的层数，利用基质对
水形成滞留作用，以充分吸收和利用水中的盐类物质、微量元素、矿物质等无机矿物质营养
液，同时对水进行多重的过滤，并使水富含有氧气，以使得进入到水生动物饲养池3内的水
对水生动物造成的不利影响降至最低，进而维持水生动物水环境安全。整个系统通过植物
水栽培组件1和植物基质栽培组件2内的层数设置以及水流在各个区域的流量控制，进而达
到系统的平衡，既能够形成利于植物生长的环境，又能够形成利于水生动物生长的环境，并
且彼此之间的不利影响小，能够长时间的达到系统的稳定和平衡。可选地，可以根据水生动
物的类别，选择搭配相应的植物栽培种植；或者可以根据植物的类别，选择搭配相应的水生
动物进行养殖。可选地，水生动物可以选择各种鱼类、龟类、甲鱼类，甚至可以选择一些对水
生环境要求较高的鱼类。可选地，输送泵4设置有多组，多组输送泵4可以根据水的泵送量同
时启动，也可以使部分输送泵4启动而另一部分输送泵4作为备用，进而确保整个系统的水
泵送量，从而维持整个系统运行的稳定性，减少突发状况的动植物死亡几率。多组输送泵4
分别电连接至控制装置，植物水栽培组件1的入水端上和/或多组输送泵4共用的用于输送
至植物水栽培组件1的输送管上设有水流量传感器，水流量传感器电连接至控制装置，控制
装置依据预设的泵送水量以及水流量传感器发出的信号控制至少一组输送泵4启动工作。
当多组输送泵4中一组输送泵4发生损坏或停机而导致泵送水量突然减少或突然增大时，由
水流量传感器发送信号至控制装置，通过控制装置尝试关闭异常的输送泵4并控制其他输
送泵4启动工作，直至恢复预设的泵送水量。尝试关闭异常的输送泵4具体为：当前仅启动一
组输送泵4时，关闭当前输送泵4并开启另一组输送泵4；当前已启动多组输送泵4时，尝试关
闭其中的第一组输送泵4并开启另一组输送泵4，水流量传感器仍然发送水流量异常信号时
尝试开启第一组输送泵4并关闭第二组输送泵4，以此类推，直至泵送水量达到预设值为止。
可选地，输送管包括内管和外套管，内管与外套管之间留有间隔距离，输送泵4的输送端连
通至内管中，内管通过开设于内管上的开孔与外管连通和/或内管通过转接接头与外管连
通；利用内管以保持泵送水压，以便于能够为处于高位的植物水栽培组件1提供稳定压力和
水流量的泵送水量；内管与外管之间构成稳定提供足够水压和水流量的缓冲层。可选地，植
物水栽培组件1和/或植物基质栽培组件2中同样也可以设置具有内管和外管的输送管。通
过该输送管连通相连的两个植物水栽培单元101，各个植物水栽培单元101的内管彼此连
通，通过外管为各个植物水栽培单元101均匀供水，并通过设置于内管与外管之间和/或外
管与外管之间的转接头为当前层的植物水栽培单元101阻挡和滞留预设量的水，进而为当
前层的植物水栽培单元101提供稳定压力和流量的水；和/或通过该输送管连通相连的两个
植物基质栽培单元201，各个植物基质栽培单元201的内管彼此连通，通过外管为各个植物
基质栽培单元201均匀供水，并通过设置于内管与外管之间和/或外管与外管之间的转接头
为当前层的植物基质栽培单元201阻挡和滞留预设量的水，进而为当前层的植物基质栽培
单元201提供稳定压力和流量的水。水生动植物内循环生长繁殖共养系统，通过内循环方式
进行整个系统的供水，并在供水过程中分别为植物水栽培组件1、植物基质栽培组件2、水生
动物饲养池3提供相匹配的养分，以分别利于植物和水生动物的生长繁殖需要，即通过植物
水栽培组件1、植物基质栽培组件2为水生动物饲养池3提供植物生成物、微生物并供氧，并
通过植物基质栽培组件2将不利于水生动物饲养池3生长的物质过滤、滞留、吸收，通过水生
动物饲养池3为植物水栽培组件1、植物基质栽培组件2提供有机肥料；整个系统共生共养并
实现有机的内循环，资源、能源消耗少；无化学添加和化肥添加，整个系统天然有机；进而实
现纯天然的内循环共生共养，既环保又节能。

[0028] 水生动物与植物共生对消费者最有吸引力的地方有三点：第一种植方式可自证清白。因为共生系统中有水生动物存在，任何农药都不能使用，稍有不慎会造成水生动物和有
益微生物种群的死亡和系统的崩溃。第二水生动物与植物共生脱离了土壤栽培，避免了土
壤的重金属污染，因此水生动物与植物共生系统中的水生动物与植物的重金属残留都远低
于传统土壤栽培。第三水生动物与植物共生系统中植物均有特有的水生根系，如果水生动
物与植物共生的农场带着根配送的话，消费者很容易识别蔬菜的来源，避免消费者产生这
个菜是否来自批发市场的疑虑。

[0029] 无土栽培，是指以水、草炭或森林腐叶土、蛭石等介质作植株根系的基质固定植株，植物根系能直接接触营养液的栽培方法。无土栽培中营养液成分易于控制，且可随时调
节。在光照、温度适宜而没有土壤的地方，如沙漠、海滩、荒岛，只要有一定量的淡水供应，便
可进行。无土栽培根据栽培介质的不同分为水培、雾(气)培和基质栽培。水培是指植物根系
直接与营养液接触，不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长，这
种方式会出现缺氧现象，严重时造成根系死亡。常采用营养液膜法的水培方式，即使一层很
薄的营养液层，不断循环流经作物根系，既保证不断供给作物水分和养分，又不断供给根系
新鲜氧气。无土栽培的优点：1、节水、省肥、高产：无土栽培中作物所需各种营养元素是人为
配制成营养液施用的，水分损失少，营养成分保持平衡，吸收效率高，并且是根据作物种类
以及同一作物的不同生育阶段，科学地供应养分。因此作物生长发育健壮，生长势强，可充
分发挥出增产潜力。2、清洁卫生无污染：土壤栽培施有机肥，肥料分解发酵，产生臭味污染
环境，还会使很多害虫的卵孳生，危害作物，而无土栽培施用的是无机肥料，不存在这些问
题，并可避免受污染土壤中的重金属等有害物质的污染。3、省工省力、易于管理：无土栽培
不需要中耕、翻地、锄草等作业，省力省工。浇水追肥同时解决，并由供液系统定时定量供
给，管理方便，不会造成浪费，大大减轻了劳动强度。4、避免连作障碍：在蔬菜的田间种植管
理中，土地合理轮作、避免连年重茬是防止病害严重发生和蔓延的重要措施之一。而无土栽
培特别是采用水培，则可以从根本上解决这一问题。5、不受地区限制、充分利用空间：无土
栽培使作物彻底脱离了土壤环境，不受土质、水利条件的限制，地球上许多沙漠、荒原或难
以耕种的地区，都可采用无土栽培方法加以利用。摆脱了土地的约束，无土栽培还可以不受
空间限制，利用城市废弃厂房、楼房的平面屋顶种菜种花，都无形中扩大了栽培面积。6、有
利于实现农业现代化：无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约，可以按照人的意志进
行生产，所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作，有利于实现
机械化、自动化，从而逐步走向工业化的生产方式。

[0030] 水培(hydroponics)：水培是指不借助基质固定根系，使植物根系直接与营养液接触的栽培方法。主要包括深液流水培(deep flow technique,DFT)、营养液膜栽培
(nutrient film technique,NFT)和浮板毛管栽培(floating capillary hydroponics,
FCH)。1)深液流栽培技术：营养液层较深，根系伸展在较深的液层中，每株占有的液量较多，
因此营养液浓度、溶解氧、酸碱度、温度以及水分存量都不易发生急剧变动，为根系提供了
一个较稳定的生长环境。2)营养液膜技术：是一种将植物种植在浅层流动的营养液中的水
培方法。该技术因液层浅，作物根系一部分浸在浅层流动的营养液中，另一部分则暴露于种
植槽内的湿气中，可较好地解决根系需氧问题，但由于液量少，易受环境温度影响，要求精
细管理。3)浮板毛管栽培技术：采用栽培床内设浮板湿毡的分根技术，为培养湿气根创造丰
氧环境，解决水气矛盾；采用较长的水平栽培床贮存大量的营养液，有效地克服了NFT的缺
点，作物根际环境条件稳定，液温变化小，不怕因临时停电而影响营养液的供给。

[0031] 基质培养，基质培养的特点是栽培作物的根系有基质固定。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中，有机的基质有泥炭、稻壳、树皮等，无机的如蛭石、珍珠岩、岩棉、
陶粒、沙砾、海绵土等都可作为支持介质，通过滴灌或细流灌溉的方法，供给作物营养液。基
质栽培在大多数情况下，水、肥、气三者协调，供应充分，设备投资较低，便于就地取材，生产
性能优良而稳定；缺点是基质体积较大，填充、消毒及重复利用时的残根处理，费时费工，困
难较大。

[0032] 本发明水生动植物内循环生长繁殖共养系统，采用养殖水体直接与水培、基质培的灌溉系统连接，养殖区排放的废液直接以滴灌的方式循环至水槽、基质槽或者栽培容器，
经由植物对栽培水内物质的吸收以及栽培基质过滤后，又把水收集返回养殖水体，这种模
式设计更为简单，用灌溉管直接连接种植槽或容器形成循环即可。可选地，栽培用基质必须
选择粒径大于5mm(直径大于5mm)的石砾或者陶粒，这些基质滤化效果好，不会出现过滤超
载而影响水循环，不宜用普通无土栽培的珍珠岩、蛭石或废菌糠基质，这些基质因排水不好
而容易导致系统的生态平衡破坏。

[0033] 可选地，无土栽培的核心还在于使用营养液代替土壤提供植物生长所需的矿物营养元素，因此在无土栽培技术中，能否为植物提供一种比例协调，浓度适量的营养液，是栽
培成功的关键。营养液作为无土栽培中植物根系营养的来源之一，其中应包含作物生长必
需的所有矿物营养元素，即氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)等大量元素和铁
(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)等微量元素。不同的作物和品种，同一作物不
同的生育阶段，对各种营养元素的实际需要有很大的差异。所以，在选配营养液时要先了解
不同品种、各个生育阶段对各类必需元素的需要量，并以此为依据来确定营养液的组成成
分和比例。一方面要根据作物对各种营养元素的实际需要，另一方面还要考虑作物的吸肥
特性。可选地，营养液可以采用现有常用的营养液，如：1、霍格兰氏(Hoagland’s)水培营养
液：霍格兰氏水培营养液是1933年Hoagland与他的研究伙伴经过大量的对比试验后发表
的，这是最原始但依然还在沿用的一种经典配方。2、斯泰纳(Steiner)营养液：斯泰纳营养
液通过营养元素之间的化学平衡性来最终确定配方中各种营养元素的比例和浓度，在国际
上使用较多，适合于一般作物的无土栽培。3、日本园试通用营养液：日本园试通用营养液由
日本兴津园艺试验场开发提出，适用于多种蔬菜作物，故称之为通用配方。4、日本山崎营养
液：日本山崎营养液配方为1966～1976年间山崎肯哉在测定各种蔬菜作物的营养元素吸收
浓度的基础上配成适合多种不同作物的营养液配方。这些经典配方的基础上，利用现有的
先进的、科学的技术手段，还可以优化出许多更适合不同植物生长的营养液配方。需要尽量
选配出现有技术中对于水生动物生长影响较小的营养液。

[0034] 如图1和图2所示，本实施例中，植物水栽培组件1包括至少一层植物水栽培单元101，植物水栽培单元101上开设有用于将植物水栽培单元101内的水排出的第一排水口102
以及用于控制植物水栽培单元101内的最高水位的第一溢流口103。植物水栽培单元101的
第一溢流口103通过溢流管道104连通至植物基质栽培组件2。植物水栽培单元101上还设有
用于间隔固定各株植物的网格固定架105。可选地，溢流管道104上设有控制阀，优选地控制
阀可以采用电控制阀且电控制阀电连接控制器。可选地，通过各个植物水栽培单元101上的
第一排水口102以及第一溢流口103的开设数量和开设孔径，结合输送泵4的输送量，进而控
制植物水栽培单元101的入水量和出水量，进而达到系统的水平衡；由于植物水栽培单元
101还需要为下游植物水栽培单元101和/或植物基质栽培组件2供水，因此还需要适当的考
虑植物水栽培单元101的出水量能够满足下游植物水栽培单元101和/或植物基质栽培组件
2的供水需要。可选地，第一排水口102和/或第一溢流口103上设有用于开闭的阀门，通过阀
门控制第一排水口102和/或第一溢流口103的开闭数量以及控制开启的孔径。可选地，阀门
可以采用电控阀门，电控阀门电连接至控制器，通过控制器控制第一排水口102和/或第一
溢流口103的开闭数量以及控制开启的孔径，另外还可以选择开启第一排水口102和/或第
一溢流口103的区域(即对特定区域的第一排水口102和/或第一溢流口103进行开闭控制)。

[0035] 如图1和图2所示，本实施例中，植物水栽培单元101设置有多层。可选地，植物水栽培单元101的层数选择，依据输送至植物水栽培组件1以及植物基质栽培组件2内的水质情
况以及供应至植物水栽培组件1以及植物基质栽培组件2内必要的营养液加入量等情况进
行选择，进而使进入至水生动物饲养池3内的水质能够符合于水生动物生长需要，尽可能地
减少水质对于水生动物的不利影响。植物水栽培单元101的第一排水口102通过排水管连通
至下一层植物水栽培单元101内或者连通至植物基质栽培组件2。可选地，排水管上设有控
制阀，优选地控制阀可以采用电控制阀且电控制阀电连接控制器。可选地，植物水栽培单元
101的第一排水口102直接连通至下一层植物水栽培单元101内，通过植物水栽培单元101底
部的第一排水口102自流排水至下一层植物水栽培单元101以为下一层植物水栽培单元101
内植物生长供水。可选地，第一排水口102采用径向尺寸内大外小的锥形孔，以减少和控制
水的输出量，避免水输出过快而导致上游水储量不足。可选地，第一排水口102采用径向尺
寸外大内小的锥形孔，一方面可以减少和控制水的输出量，避免水输出过快而导致上游水
储量不足，另一方面能够减少输出时对植物造成的冲击力，水输出时形成喷雾状，进而使水
全方位的接触到植物，进而提高植物的外观，同时将停落于植物上的病虫害以及污染物冲
刷至水中，避免植物受到破坏。

[0036] 如图1和图2所示，本实施例中，输送泵4的输出端通过喷淋头401从植物水栽培组件1的上方将水均匀喷洒至植物水栽培组件1内，植物水栽培组件1四周设有用于防止水向
四周溅射的挡水板106。可选地，植物水栽培单元101四周均设有挡水板106，能够将水集中
导入至植物水栽培单元101内，避免水在输出过程中溅射至植物水栽培单元101外而导致场
地污染等情况发生。可选地，挡水板106还可以采用反光板，在实现导水阻水功能的同时，还
实现阳光的反射，进而使植物在栽培过程中能够充分的享受到阳光的照射。可选地，植物水
栽培单元101的底部、四周表面局部或者全部覆盖有反光板，进而是照射在表面的阳光能够
向四周反射而是周边植物能够充分享受到光线照射而进行光合作用。可选地，输送泵4的输
出端直接连通至植物水栽培组件1内。可选地，水的泵送输送过程中充分与空气中的氧气接
触而使得水富含氧气。可选地，在输送泵4上还增设补氧设备，为泵送过程中的水及时补充
氧气，使水富含氧气。

[0037] 如图1和图2所示，本实施例中，植物基质栽培组件2包括至少一层植物基质栽培单元201，植物基质栽培单元201内装填有基质物料202，植物基质栽培单元201上开设有用于
将植物基质栽培单元201内的水排出的第二排水口203，第二排水口203处于基质物料202装
填区域的底部。植物基质栽培单元201通过第二排水口203直接将处理后的水排出至下一层
的植物基质栽培单元201内，或者植物基质栽培单元201的第二排水口203通过排水管将处
理后的水排出至下一层的植物基质栽培单元201内或将处理后的水排放至水生动物饲养池
3内。可选地，植物基质栽培单元201上还设有用于间隔固定各株植物的网格固定架105。可
选地，通过各个植物基质栽培单元201上的第二排水口203的开设数量和开设孔径，结合输
送泵4的输送量以及植物水栽培组件1的水输出量，进而控制植物基质栽培单元201的入水
量和出水量，进而达到系统的水平衡；由于植物基质栽培单元201还需要为下游植物基质栽
培单元201和/或水生动物饲养池3供水，因此还需要适当的考虑各个植物基质栽培单元201
的出水量能够满足下游植物基质栽培单元201和/或水生动物饲养池3的供水需要。可选地，
第二排水口203上设有用于开闭的阀门，通过阀门控制第二排水口203的开闭数量以及控制
开启的孔径。可选地，阀门可以采用电控阀门，电控阀门电连接至控制器，通过控制器控制
第二排水口203的开闭数量以及控制开启的孔径，另外还可以选择开启第二排水口203的区
域(即对特定区域的第二排水口203进行开闭控制)。可选地，基质物料202采用粒径大于5mm
(直径大于5mm)的石砾或者陶粒，这些基质滤化效果好，不会出现过滤超载而影响水循环，
不宜用普通无土栽培的珍珠岩、蛭石或废菌糠基质，这些基质因排水不好而容易导致系统
的生态平衡破坏。

[0038] 本实施例中，植物水栽培组件1和/或植物基质栽培组件2上设有用于将营养液按比例调制后输出以补充植物生长用营养液的营养液储箱5。营养液储箱5可以根据植物的类
别选择不同的营养液以及营养液配比，以利于植物无土栽培。营养液储箱5的输出量，可以
根据植物水栽培单元101的设置层数以及植物基质栽培单元201的设置层数合理设置，以保
证所有植物的基本生长需要以及不大量流入水生动物饲养池3为参考标准。可以根据需要，
选择在植物水栽培组件1和/或植物基质栽培组件2上营养液储箱5，以适应于各种匹配情况
需要，进而位置整个循环系统的稳定，以及植物和水生动物的高产。

[0039] 如图2所示，本实施例中，水生动物饲养池3包括饲养区301以及排废区302，饲养区301与排废区302之间通过底部开设的排废槽或排废孔303连通，排废区302的输出端连通至
输送泵4，以通过流动的水将饲养区301底部的污染物带动至排废区302然后排出。可选地，
排废槽或排废孔303的径向尺寸需要小于养殖的水生动物的最小尺寸，以避免水生动物通
过排废槽或排废孔303进入到排废区302而被排出。通过设置排废区302，构成饲养区301排
水时的缓冲，以减少水生动物饲养池3的排水压力，避免水生动物随排出的水被误排出。通
过在饲养区301与排废区302之间均匀分布多个排废槽或排废孔303，以分散排水压力，避免
水生动物随排出的水被误排出，同时也避免排水时产生的压力对水生动物造成伤害。

[0040] 本实施例中，饲养区301底部设置为池底深度朝向排废区302方向逐渐增加的斜坡；和/或排废区302的池底深度大于饲养区301的池底深度。通过将饲养区301底部设置为
斜坡，并结合饲养区301与排废区302之间的排废槽或排废孔303、以及结合水生动物饲养池
3内部水流动方向，进而将沉积于饲养区301底部的污秽物实时地洗刷至排废区302并从排
废区302向外排出。排废区302的池底深度大于饲养区301的池底深度，形成由饲养区301到
排废区302的阶梯性构造，结合饲养区301与排废区302之间的排废槽或排废孔303、以及结
合水生动物饲养池3内部水流动方向，进而使沉积于饲养区301底部的污秽物实时地洗刷至
低凹的排废区302并从排废区302向外排出。

[0041] 如图1所示，本实施例中，水生动物饲养池3的出水端还设有肥料收集发酵箱6和肥料稀释调配箱7，肥料稀释调配箱7包括储水区、储肥区和混合区，混合区通过比例阀与储水
区和储肥区连通。水生动物饲养池3输出的带有污染物的水排放至肥料收集发酵箱6内进行
沉积发酵，肥料收集发酵箱6上设有用于将沉积形成的上层水排放至肥料稀释调配箱7的储
水区内的排水管道以及用于将沉积发酵后的肥料定量排放至储肥区的排料管道；储水区内
设有浮球阀，储水区通过浮球阀连通至自来水管网，进而在储水区内水位低于警戒水位时
及时补充水。可选地，肥料收集发酵箱6中收集从水生动物饲养池3随水流输出的污秽物，并
利用污秽物制作微生物有机肥。

[0042] 实施时，微生物有机肥：

[0043] (一)生物有机肥的概念

[0044] 微生物有机肥是有机固体废物(包括有机垃圾、秸秆、畜禽粪便、饼粕、农副产品和食品加工产生的固体废物)经微生物发酵、除臭和完全腐熟后加工而成的有机肥料。

[0045] (二)微生物有机肥的种类：

[0046] 农家肥：堆肥，沼渣等。商品生物有机肥：商品化生产的生物有机肥。即农家肥商品化生产后的产物。

[0047] (三)微生物有机肥的优点：

[0048] 1)微生物有机肥营养元素齐全，养分含量高；

[0049] 2)微生物有机肥能提高产品品质；

[0050] 3)微生物有机肥能改善作物根际微生物群，提高植物的抗病虫能力；

[0051] 4)微生物有机肥能促进化肥的利用，提高化肥利用率；

[0052] 5)微生物有机肥完全腐熟，不烧根，不烂苗；

[0053] 6)微生物有机肥经高温腐熟，杀死了大部分病原菌和虫卵，减少病虫害发生，虫卵死亡率达到95％以上；

[0054] 7)微生物有机肥中添加了有益菌，由于菌群的占位效应，减少病害发生；

[0055] 8)微生物有机肥经除臭，气味轻，几乎无臭；

[0056] 9)微生物有机肥施用方便，均匀

[0057] 10)微生物有机肥含有功能菌和有机质，能改良土壤促进被土壤固定养分的释放；

[0058] 11)微生物有机肥的有机质本身就是功能菌生活的环境，施入后容易存活。

[0059] (四)、微生物有机肥的功效：

[0060] 调理微生物活跃率、克服板结、增加空气通透性。减少水分流失与蒸发、减轻干旱的压力、保肥、减少化肥、减轻盐碱损害，在减少化肥用量或逐步替代化肥的情况下，提高肥
力，使粮食作物、经济作物、蔬菜类、瓜果类大幅度增产。提高农产品品质、果品色泽鲜艳、个
头整齐、成熟集中，瓜类农产品含糖量、维生素含量都有提高，口感好，有利于扩大出口，提
高售价。改善作物农艺性状、使作物茎杆粗壮，叶色浓绿，开花提前，做果率高，果实商品性
好，提早上市时间。增强作物抗病性和抗逆性、减轻作物因连作造成的病害和土传性病害，
降低发病率；对花叶病、黑胫病、炭疽病等的防治都有较好的效果，同时增强作物对不良环
境的综合防御能力。化肥施入量的减少，相应地减少了农产品中硝酸盐的含量。试验证明，
生态有机肥可使蔬菜硝酸盐含量平均降低48.3‑‑87.7％，氮、磷、钾含量提高5‑‑20％，维生
素C增加，总酸含量降低，还原糖增加，糖酸比提高，特别是对西红柿、生菜、黄瓜等能明显改
善生食部分的品味。所以说，用了生态有机肥，农产品叶色鲜嫩，滋味甘美，更好吃了。

[0061] (五)、微生物有机肥的特点：

[0062] 生态有机肥营养元素齐全，能够改良土壤，改善使用化肥造成的土壤板结。改善土壤理化性状，增强土壤保水、保肥、供肥的能力。生物有机肥中的有益微生物进入土壤后与
土壤中微生物形成相互间的共生增殖关系，抑制有害菌生长并转化为有益菌，相互作用，相
互促进，起到群体的协同作用，有益菌在生长繁殖过程中产生大量的代谢产物，促使有机物
的分解转化，能直接或间接为作物提供多种营养和刺激性物质，促进和调控作物生长。提高
土壤孔隙度、通透交换性及植物成活率、增加有益菌和土壤微生物及种群。同时，在作物根
系形成的优势有益菌群能抑制有害病原菌繁衍，增强作物抗逆抗病能力降低重茬作物的病
情指数，连年施用可大大缓解连作障碍。减少环境污染，对人、畜、环境安全、无毒，是一种环
保型肥料。

[0063] 微生物有机肥的制作：现有技术中，有机肥发酵菌种是一种高科技生物技术研制开发的复合菌种，能快速分解有机质，具有添加量少、强力降解蛋白质、发酵时间短、腐熟彻
底、成本低、发酵温度不受限等优点，能有效杀死发酵物中的有害菌、虫、虫卵、草籽并降解
抗生素残留等。繁殖快速、生命力强、安全无毒等特点。

[0064] 发酵方法：

[0065] 步骤一：1瓶农盛乐菌种+1千克红糖+15千克水，密封放置3‑7天，进行激活；

[0066] 步骤二：激活后用水稀释50倍与要发酵的肥料喷洒均匀混合；

[0067] 步骤三：加入农盛乐菌液后，把肥料堆积起来发酵5‑10天即可；

[0068] 注意事项：如有条件，在发酵过程中翻推1‑2次更好。

[0069] 实施时，利用鱼塘更换排出的残饵粪便进行发酵，具体方法如下：

[0070] 水生动植物内循环生长繁殖共养系统的水质调节，其中最重要的环节，就是如何远用微生物去分解有机质。如设置化粪池(或者肥料收集发酵箱6)，可以将粪便集中起来，
通过投放微生物进行分解。养殖池塘(水生动物饲养池3)中，有机质最为集中的位置是料台
或塘底(或池底)，通过流动的水，尽可能地将沉积于底部的有机质冲刷并带入至化粪池(或
者肥料收集发酵箱6)，通过向化粪池(或者肥料收集发酵箱6)补充以酵母菌为主的酵素，可
以在兼性厌氧的环境下，去分解水体底部富集的有机质，进而调节水生动植物内循环生长
繁殖共养系统的循环水系统。而水体中悬浮的大量的有机质，当浓度达到一定程度时，需要
适当的补充芽孢原粉进行分解微生物有机肥，然后将微生物有机肥与水进行分离，并分别
肥料稀释调配箱7内进行配比后输送至植物水栽培组件1，并依次向下游流动，进而促进植
物水栽培组件1和植物基质栽培组件2内植物的生长。

[0071] 有些菌体本身就是比较优质的蛋白源，像酵母菌、乳酸菌等。采用发酵技术，在化粪池(或者肥料收集发酵箱6)中对混合并沉积的污染物进行发酵，然后不断的补充碳源，结
合补充酵素和活藻素，当水色过浓时，又适当的使用芽孢原粉，形成发酵后的微生物有机
肥。

[0072] 水浓即说明有机质多，当天气相对较好(阴、多云、晴天)时泼芽孢原粉、酵素。当在温度升高，且水生动物生长旺盛的几个月，只要天气转好(阴、多云、晴天)，1～2天泼一次泼
芽孢原粉、酵素；当天气稍差(阴雨天、雨天)，需要多泼发酵液。当阴雨天多，或是天然饵料
供应不足时，还需要在发酵液中加入油枯(菜子粕)、次粉等发酵。

[0073] 如图1所示，本实施例中，输送泵4的前端设有固体颗粒过滤装置8，以避免大颗粒固体颗粒进入输送泵4内而造成机械损伤。

[0074] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。