中农富通旗下北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司，以循环经济理论、可持续发展理论、环境经济学理论以及成本效益理论为理论基础，研发建设了水产养殖方面的循环农业新模式，以供建设循环可持续发展的生态园区参考。
循环农业，是指在农作系统中推进各种农业资源往复多层与高效流动的活动，以此实现节能减排与增收的目的，促进现代农业和农村的可持续发展。
通俗地讲，循环农业就是运用物质循环再生原理和物质多层次利用技术，实现较少废弃物的生产和提高资源利用效率的农业生产方式。循环农业作为一种环境友好型农作方式，具有较好的社会效益、经济效益和生态效益。只有不断输入技术、信息、资金，使之成为充满活力的系统工程，才能更好地推进农村资源循环利用和现代农业持续发展！
我国是传统的水产养殖大国，水产养殖历时悠久，是世界上开展池塘养殖最早的国家。公元前460年的春秋战国时代，养鱼学始祖范蠡著有《养鱼经》，这本养鱼经虽只有460多个字，但是它是我国也是世界上第一部养鱼著作，主要介绍了鲤鱼养殖的池塘条件，人工控制下的繁殖方法，养鱼密度以及捕鱼时间等生产技术环节。
近年来，我国的水产养殖虽达到了大力发展，随之而来的是，养殖水环境遭到了破坏，水产品的品质降低，养殖病害频发，水产药品过量投加，养殖成功率越来越低。
为了提高养殖技术，保护水生态环境，解决水产品安全的问题，提高养殖成功率，探索绿色可持续发展的水产养殖，我们在北京国际都市农业科技园构建了循环水养殖系统和鱼菜共生系统，以及水生植物观赏净化区。以下具体介绍一下建设和运营情况。
01 循环水养殖试验系统
01 循环水养殖试验系统
循环水养殖是一种新型绿色可持续发展的环境友好型养殖模式，主要是利用各种水处理设备设施对养殖水体进行净化处理从而达到循环再利用的标准。
综合了水产养殖学、环境工程学、化学、微生物学、电子自动化等多种学科知识，通过物理沉淀过滤，紫外线消毒，CO2吹脱，生物净化，控温，增氧，pH调节等手段对养殖水体处理达标后重新输入养殖池进行循环利用。
循环水养殖系统是一个完整统一的系统，每个环节的衔接都很紧密，缺一不可，一个环节出现问题，就会加大下一环节的压力，严重的话甚至使整个系统瘫痪，对养殖水产品带来巨大的伤害，使养殖企业或厂家经济受损。
循环水养殖系统主要用到的设备设施有：竖流分离器（或旋流分离器）、全自动转鼓型微滤机、紫外线灭菌仪、动力系统（主要是水泵）、脱气单元、生物处理单元（沸腾式生物浮床）、调节池（稳定pH、控温、增氧等）、增氧设备（溶氧锥、制氧机或液氧罐、动力泵及配件）、备用电设备（发电机）以及管网配电控制系统。
生物处理是循环水养殖系统的核心环节，肩负着净化养殖水体氨氮亚硝酸盐等对养殖水产品有毒害作用的物质；当然，其他环节也不可或缺，只要出现问题，就会影响到生物处理环节净化水体的能力：
①过滤系统出现堵塞，过滤效果减弱，颗粒物进而产酸，pH下降，影响微生物的更新换代，降低其硝化能力，最终导致处理不彻底，氨氮亚硝酸含量升高，影响鱼类健康，饲料利用率降低。
②紫外线发射器表面脏污，发射器老化，导致紫外线灭菌仪效果减弱，则水体中杂菌增多，与生物浮床中的有益微生物争夺营养物质和空间，因而导致有益微生物的水处理能力，影响养殖水产品的健康。
③温度和pH的不稳定，也同样会影响到微生物的更新换代，影响其处理效果。
循环水养殖系统具有工艺流程成熟，水处理能力强，水质稳定，养殖环境可控，打破地域和资源的限制，无视天气气候的影响，高产高效，低风险等特点。
与传统池塘养殖相比较，生产同样质量的水产品，大约可以节约用水量90%，大大提高了水体的利用率；土地大约可节约80%，土地的使用率高；减少水产药品使用，节约药品费用65%；同时，在出鱼捕鱼的人工费用上大约可节约50%。
循环水养殖最突出的特点就是水体的循环利用，这点可以从其字眼当中就可以看出来。在养殖过程中，只需要对系统进行少量的水体补充，基本不用换水。而且基本不用排水，实现水体的“零排放”，属于环境友好型的可持续发展的水产养殖模式。
有人肯定会问到，养殖过程中，养殖水产品的生长肯定离不开外源性营养物质的摄入，就会有水产品排泄的废弃物，是如何实现的“零排放”？一般这些废弃物的处理需要通过沉淀过滤后排出系统外集中收集起来，进行发酵作为有机肥料输入到植树种植区，上清液重新输入到水生植物净化区循环利用，经过水生植物的净化处理重新输入到循环水养殖池重复利用，实现“零排放”。
北京国际都市农业科技园建设的循环水养殖试验系统虽然占地面积不大，但是“麻雀虽小，五脏俱全”，该有的设施设备亦应俱全，功能也与大型的循环水养殖一样。相比较大型的循环水养殖系统具有实用范围广，可操作性强，管理方便等优势。例如都市社区供应活鱼鲜鱼、农业场馆的技术展示推广、科研院校教学试验等等。建成后两年试验周期内，共计养殖销售虹鳟鱼和罗非鱼商品鱼各2批，最高养殖密度分别达到36千克/立方米和109千克/立方米，虹鳟鱼和罗非鱼商品鱼规格分别为900-1000克和1000-1500克，成活率97%。利用该系统养殖的鲟鱼，长势良好，无病害发生，系统运行正常，水质良好。
02 鱼菜共生系统
鱼菜共生作为新型的种养结合的生态模式，水产养殖生物、种植植蔬种植和微生物通过共生共栖的方式巧妙的整合在一个有机的系统当中，从而达到养殖不换水，种菜不施肥。
鱼菜共生种养技术主要是以水养鱼、以菜净水、以鱼种菜的生态循环模式。而桑基鱼塘和鱼菜共生采用的是同样的原理，我认为“桑基鱼塘”是鱼菜共生的雏形。桑基鱼塘系统是我国独具特色的具有良性生态循环的古代农业生产模式。浙江湖州桑基鱼塘系统起源于春秋战国时期，其通过“塘基种桑、桑叶喂蚕、蚕沙养鱼、鱼粪肥塘、塘泥壅桑”的生态模式，在有效克服水涝、收到理想经济效益的同时减少了环境污染，并形成了种桑养蚕和养鱼相辅相成、桑地和池塘相连相倚的优美桑基鱼塘生态农业景观及丰富多彩的蚕桑文化和鱼文化，被誉为生态文明建设的样板。
鱼菜共生的作用原理是应用无土栽培模式，把水生植蔬或者陆生植蔬驯化后栽培到无土栽培的基质中，通过种植植蔬的根系对养殖水体中的氮、磷等营养物质进行吸收，利用，转化为自身生长需要的营养物质，并通过植蔬的收获移出系统，经过植物净化后的水体重新输入养殖池内循环利用；主要就是以无土栽培种植的植蔬对养殖水产品养殖水体进行处理，达到养殖用水要求后重新利用，即获得了植蔬，增加了产量，亦处理了养殖水体，无需额外增加养殖设备，减少了投资，改善了水产品的养殖环境，提升了其品质。
鱼菜共生的特点：①产品自证清白；②脱离土壤的影响，减少重金属的积累；③带根配送，客户可识别蔬菜来源。
鱼菜共生共发展以来，国际上众多学者做了大量试验，产生出了几种工程技术模式，也是各有天地。
NCSU模式
早期，鱼菜共生系统净化水部分使用的是沙子、碎石等技术。NCSU系统采用的是固体基质栽培（细砂），经改良后系统设计了水循环管网，种植介质换成砾石，创造了利于微生物分解的环境。属于单循环模式，系统较简单经济，且组合形式多样。主要用于小规模封闭空间，采用砾石过滤。
UVI模式
UVI模式采用的是养液循环栽培，属于单循环模式，需水量大，产生的动力费用较高，适合户外大型商业生产。UVI系统结构是大规模封闭式系统，使用了水耕水培分离式，漂浮水培，增氧，消毒，调节池等技术。
ASTAF-PRO模式
ASTAF-PRO系统是柏林Leibniz-IGB研究出来的一个新型鱼菜共生系统；其将传统RAS系统和含有NFT技术的无土栽培系统融合到一起，属于多循环复合模式。
INAPRO模式
欧盟INAPRO鱼菜共生系统工程是一个汇集了高智能传感器、智能控制和远程无线网络管理系统于一身的综合性封闭式鱼菜共生系统。增添了光伏、沼气等辅助单元。
不少学者对不同的模式进行了水质测试比较。结果表明在净化养殖尾水的效果上，最好的是漂浮式鱼菜共生系统（UVI）。
根据鱼菜共生蔬菜的无土栽培方式的差异形成了不同的鱼菜共生系统，通常可以分为四种，即无土栽培技术包括基质栽培式鱼菜共生系统、深液流水培鱼菜共生系统、营养液膜栽培式鱼菜共生系统和气雾栽培。
基质栽培式鱼菜共生系统，就是把鱼菜共生的植蔬栽培到诸如陶粒或者砾石等基质当中。这些基质可以用来固定植蔬的根部，同时可以起到过滤养殖水体中残饵粪便的作用，而且为微生物的生长提供了床体，对水体起到生物过滤的作用，这是基质栽培式鱼菜共生系统的最突出的优势。
这种方式的鱼菜共生系统，基质栽培床的大小性状需要根据现场的的地面形状及布局来确定，至于基质的种类及填充量需要根据种植植蔬的种类选择确定。
深水栽培式鱼菜共生系统，也叫筏式栽培系统或者是漂浮床栽培系统，是水培技术中较为常见与普及的一种，在产业化与工厂化的生产模式得到广泛应用。在深液流栽培鱼菜共生系统中，养殖水体需要经过沉淀池和生物硝化池处理，才能够引入蔬菜栽培区，这样有利于植蔬的吸收利用，经过植物的吸收利用，水体返回养殖区重新利用。深液流栽培式鱼菜共生系统的整个生产循环过程中必须要重视微生物发挥的作用，技术难度较大。
营养液膜栽培式鱼菜共生系统是一种溶液培育法。通常采用PVC管作为种植载体，营养丰富的水被抽到PVC管道中。植物通过定植篮的固定，种植于PVC管道上方的开口内，让自己的根访问水分和吸收营养。这种方式主要用于叶类蔬菜。
气雾栽培是直接将养鱼的水雾化后喷洒到植物的根系，以达到营养吸收的目的。这种方式也主要用于叶菜类蔬菜，在喷雾之前需要对水进行充分过滤净化，以免堵塞喷雾装置。
基于前人对鱼菜共生系统的总结经验以及我们自己的理解研究，2017年，我们在北京国际都市农业科技园园区的玻璃温室内设计施工建设了 UVI模式和NCSU模式的鱼菜共生系统，也就是深液流栽培式鱼菜共生和基质栽培式鱼菜共生系统。下面我将对来设计建设做简单的分析。
建设前，我们需要根据对场地进行了丈量、平整和硬化等处理，并根据设计好的施工图进行地下水路水池的预埋预设。
在进行上述工作的同时，我们需要对需要用的材料设备设施等进行提前的采购，节约时间，缩短建设周期。
养殖桶我们采用的是新型环保的PP材料的，这种材料的养殖桶具有使用寿命长，无毒无害，便于拆除和移动，对环境压力几乎没有。养殖桶采用的底部中央排污设计，底部为到圆锥形状，易于积污排污。中央排污管采用的是双排污管形式。养殖桶采用的是半地埋式，可以起到保暖降温的作用。
为了易于植物对养殖水体中营养物质的吸收利用，在养殖区和种植区之间要建设一个沉淀过滤硝化池，将残饵粪便等大型固体颗粒物排出系统到发酵池，发酵成为有机肥料，用于陆生植物的肥料，同时过滤后的水体经过微生物硝化处理，将水体中的氨氮亚硝酸盐分解为更利于植物吸收利用的硝态氮，促进植物的消化吸收利用。我们设计建设的沉淀过滤硝化池是采用砖砌水泥抹灰防水防渗处理。落地式鱼菜共生系统养殖桶、过滤沉淀硝化池和蔬菜种植区之间利用地势差异，水体通过自流实现，节能环保。立体式鱼菜共生系统在过滤沉淀硝化池后需要提升泵的作用将处理后的水体泵入种植槽内。在植物种植区后需要设计一个回水过滤池对水体输入养殖区前进行沉淀过滤，回水池中的水体需要通过提升泵的作用输回养殖区。
此种模式的鱼菜共生系统主要是种植叶菜类和茎叶类植蔬为主，不易种植茄果类。
基质栽培鱼菜共生不再需要建设独立的沉淀过滤硝化系统，一般通过预设在种植区的虹吸管实现种植区域的潮汐灌溉。我们建设的阶梯式鱼菜共生设计初衷是景观及技术的双重体现。设计原理是表面流湿地。此种模式的鱼菜共生系统对于植蔬的限制比较小，可以种植多种植蔬，后期基本免维护。
从2017年底系统建成后两年试验周期内，种植芹菜、生菜，长势还不错，芹菜生菜单产量达到5.25千克/平方米，年产5-8茬；罗非鱼最高密度为40千克/立方米。
另外我们还在园区内展示了小型的鱼菜共生系统，以供庭院种植和观赏。
03 水生植物净化区
为了真正的实现园区的“零”排放，循环农业。在园区建设初，利用人工湿地的原理，我们建设了水生植物种植区，兼观赏及处理尾水的作用，实现园区内的循环水产，零排放，零污染。
园区建设改造之初就已经把预埋管道都做好了。现在园区的循环水养殖和鱼菜共生区域的尾水和水生植物区通过预埋管道连通的，管道上有阀门控制。
水生植物区的种植槽都是采用的长、宽、高为2米、1米和0.4米的pp材料的上开口的矩形箱体。箱体的两端有圆形开口，箱体以串联的方式蛇形连接起来。种植区域展示了漂浮植物、浮叶植物、挺水植物。