鱼菜共生系统的构建与运行稳定性探究 Research on the Construction and Operational Stability of Aquaponic Systems
鱼菜共生系统的构建与运行稳定性探究
Research on the Construction and Operational
Stability of Aquaponic Systems
学 校： 徐州市第一中学
班 级： 高一10班
组 长： 李雨涵
组 员：杨简语、邢钰涵、孙靖雯、刘姝含
指导老师： 孙智文
徐州市第一中学
2026年2月6日
1.徐州一中综合实践活动（研究性学习）课题实施方案申报表
课题名称 |
发展绿色农业——鱼菜共生系统的构建与运行稳定性探究 |
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课 题 组 成 员 及 有 关 情 况 |
姓名 |
性别 |
班级 |
职务 |
学号 |
李雨涵 |
女 |
高一10班 |
zp01g03n02 |
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杨简语 |
女 |
高一10班 |
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邢钰涵 |
女 |
高一10班 |
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孙靖雯 |
女 |
高一10班 |
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刘姝含 |
女 |
高一10班 |
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指导教师 |
孙智文 |
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课 题 研 究 的 目 的 及 主 要 内 容 |
目的： 聚焦鱼菜共生系统的构建与运行稳定性，通过模拟不同种养参数与环境条件，探究系统内物质循环、微生物群落及作物生长响应规律。 主要内容： 课题一、探究生存环境对硝化细菌降解氨氮效率的影响 课题二、探究硝化细菌对鱼菜共生系统中植物生长的影响 课题三、探究与菜共生系统中硝化细菌对水环境稳定性和植物生长的影响 |
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研 究 方 法 |
实验测数据、查找资料。 |
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研 究 步 骤 （各 阶 段 的 主 要 内 容 和 时 间 安 排） |
一 、8月22日-8月25日 领取科学盒子和科学海报 录制开箱视频，拍摄开箱照片 二、8月26日-8月27日 领取姓名专属条码，加入课题微信群、组建课题小组，参加课题群科学第一课 ，检查物资。 三、8月29日-9月10日 1. 登录在线学习平台 2. 完成探究性学习导论，合作讨论课程学习； 3. 完成先备知识课程学习和课题任务的节点任务提交； 4. 完成实验探究的课程学习和课题任务的节点任务提交； 5. 利用科探方舟盒子完成课题探究实验。 四、9月11日-9月12日 1.进行课题研究进展汇报 2.成果制作指导课程学习 五、9月13日-9月18日 成果制作和修改 六、9月14日-9月28日 1. 科学海报评选 2. ppt 预答辩 3. 科技论文评选 七、9月底 闭幕式，进行成果的汇报与表彰 |
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成 果 形 式 |
PPT,论文 |
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论 证 小 组 意 见 |
论证人签名： 年 月 日 |
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2.徐州一中综合实践活动（研究性学习）记录表
课题题目：发展绿色农业——鱼菜共生系统的构建与运行稳定性探究 |
编号： |
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活动时间：9月20日 |
第 3 次 |
活动地点：教室 |
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指导教师：孙智文 |
班级：高一10班 |
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参加活动成员： 组内:李雨涵、杨简语、邢钰涵、孙靖雯、刘姝含 |
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活动内容： 1）目的（解决什么问题）： 探索鱼菜共生系统的构建与稳定性 2）形式（小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量）： 试验、查阅资料、小组讨论。 3）过程： ①各自在家进行试验 ②小组展示、讨论各自的实验及结果 ③查阅资料，形成共识。 4）结果（得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题） ①结论：鱼菜共生系统中硝化细菌对环境稳定性有正面影响、对植物生长有正面影响 ②解决了大家一直疑惑的问题：鱼菜共生的意义 ③完成了预定目标和计划：硝化细菌、充足氧气与附着载体可显著提升鱼菜共生系统水质稳定性与植物生长水平 记录者:李雨涵 |
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注：1、由课题组长指派专人负责填写，备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份，交由年级处、指导教师、课题组长存档。
3.徐州一中综合实践活动（研究性学习）课题研究成果报告
题目：发展绿色农业——鱼菜共生系统的构建与运行稳定性探究 |
编号： |
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课题组成员 |
组长：李雨涵 |
组员：杨简语、邢钰涵、孙靖雯、刘姝含 |
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指导教师：孙智文 |
报告执笔人： 李雨涵 |
完成时间：9月28日 |
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主导课程：生态治理 |
相关课程：生物学 |
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（一）书面材料 |
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课题成果： 1） 预期的成果： 三个课题试验均成功，符合预定推测。 2）课题实际取得的成果： 实验一结果：硝化细菌高效发挥作用的优先需求为氧气＞细菌屋 实验二结果：硝化细菌对鱼菜共生系统中植物的生⻓影响为正面作用。 实验三结果：鱼菜共生系统中硝化细菌对环境稳定性及生物生长有正面影响 |
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参考文献： 李天沛,汪小旵,施印炎,丁为民.鱼菜共生技术及其系统装备的研究现状与展望[J].南京农业大学学报,2025,48(1):85-96. 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002:379. 北京市市场监督管理局.鱼菜共生生态种养技术规范:DB11/T 1993-2022[S].北京:中国标准出版社,2022. |
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附录材料（要求提交原始记录）包括： 活动记录表（1）份 访谈表（ ）份 实验记录（）份 调查表（ ）份 测量数据记录（4）份 |
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（二）实物材料，如制作的图片，模型，照片，事物样本，音像资料等 编号： 名称： 制作者： 内容： 功能： |
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（三）演示课题成果所需要的条件，要求（如特别需要，请说明）： |
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4、发展绿色农业——鱼菜共生系统的构建与运行稳定性探究
【摘要】本研究聚焦鱼菜共生系统的构建与运行稳定性，通过模拟不同种养参数与环境条件，探究系统内物质循环、微生物群落及作物生长响应规律，优化构建方案，为其规模化应用提供理论与实践支撑。
一、研究背景
在资源环境约束趋紧的背景下，传统农业面临多重挑战，发展可持续农业技术迫在眉睫。鱼菜共生作为生态循环模式，通过“鱼—微生物—蔬菜”共生体系，实现了养殖废水资源化与蔬菜无土栽培，在设施农业等领域展现出广阔前景。
当前，我国鱼菜共生技术在系统构建标准化、运行稳定性方面仍存短板，如水质调控不完善、微生物功能不稳定等，制约了其规模化推广。不同环境与种养参数下，系统效率与稳定性差异显著，相关量化研究亟待深化。
本研究聚焦鱼菜共生系统的构建与稳定性，通过模拟不同条件探究物质循环与作物响应规律，旨在优化构建方案，为技术推广提供支撑，助力农业绿色转型。
课题一：探究生存环境对硝化细菌降解氨氮效率的影响
课题二：探究硝化细菌对鱼菜共生系统中植物生长的影响
课题三：探究与菜共生系统中硝化细菌对水环境稳定性和植物生长的影响
二、实验材料
1、实验材料：硝化细菌、细菌屋、水、鸡毛菜种子、小金鱼
2、实验仪器：量筒、量杯、滴管、搅拌棒、气泵、气泵石头、鱼缸管三通、培养杯、保鲜膜、定植篮、塑料盒、定植海绵、游标卡尺、电子秤、镊子实验试剂：pH+亚硝酸盐+氨氮试剂组合套装、鱼粪浓缩液
三、研究过程
课题一、探究生存环境对硝化细菌降解氨氮效率的影响
试验步骤：
1配置鱼粪浓缩液
准备足量的自来水置于通风处晾晒2-3天，以此去除水中可能存在的氯气等有害物质。用量具准确量取4L处理后的自来水，倒入合适的容器中。缓慢滴入12滴鱼粪浓缩液，同时用搅拌棒充分搅拌均匀，从而模拟出因鱼类生活活动而导致水体中氨氮浓度升高的环境
2、水体氨氮与亚硝酸盐的检测
完成鱼粪稀释液配制后，立即使用亚硝酸盐＋氨氮试剂组合套装对水体中的氨氮与亚硝酸盐含量进行检测。详细记录各项数据，拍照留存检测场景，以便后续分析参考。初次检测的结果为：氨氮含量为0.6mg/L 亚硝酸盐含量为0.0mg/L，因首次检测得到的氨氮值未达到1.5mg／L，为了实验效果更加明显，对配置液继续增加鱼粪浓缩液，直至氨氮含量达到1.5mg/L。
3、培养系统搭建
1）、用量杯量取400mL提前配制好的鱼粪稀释液，缓慢且平稳地注入五个培养杯中，并进行编码和标记。
2）、按照实验组的设置，其中编号1培养杯不添加任何物质做为对照杯，编号2培养杯添加硝化细菌，编号3培养杯添加硝化细菌并配置20个清洗干净的细菌屋，编号4培养杯添加硝化细菌并额外注入氧气，编号5培养杯添加硝化细菌、细菌屋并注入氧气。
3）、添加硝化细菌时用滴管滴入3滴硝化细菌液并搅拌；细菌屋需要清洗干净并晾干；氧气利用氧气泵增压注入。
4、实验培养与数据检测记录
自实验开始起，每隔24小时，对各个培养杯中的培养液进行氨氮含量与亚硝酸盐含量的检测。将所测得的数据详细记录。
课题二、探究硝化细菌对鱼菜共生系统中植物生长的影响
试验步骤：
1、配制约2L鱼粪稀释液
2、准备1.5L经过晾晒的自来水备用
3、.种子催芽。取3个尺寸为6.5*6.5*3cm 的圆柱形定值海绵，将其完全浸入晾晒处理后的自来水中，反复按压 10次，使海绵充分吸水饱和。挑选45 粒饱满的鸡毛菜种子，在每个海绵的缝院处小心夹入 15 粒鸡毛菜种子。将吸满水且夹有种子的海绵放置在底部盛有水的塑料盒内，将塑料盒置于避光环境中进行种子催芽。
课题三、探究与菜共生系统中硝化细菌对水环境稳定性和植物生长的影响
试验步骤：
1、准备材料
1）、水体准备：在容积适宜的鱼缸内注入约鱼缸容积三分之一的经过两天晾晒处理的自来水，晾晒去除余氯。
2）、水温平衡：将装有鱼的袋子放入鱼缸中，浸泡50分钟，使袋内水温与鱼缸水温一致，防止因温差过大引发鱼类应激反应。
3）、水质适应：每隔10分钟向⻥袋内添加相当于原袋水量五分之一的⻥缸水,持续操作1小时。逐步过渡使⻥类适应⻥缸内水质的酸碱度、硬度等理化特性。
4）、安全入缸：使用干净的捞⻥网将⻥从袋中捞出；轻轻放入⻥缸；切勿将⻥袋内的水倒入⻥缸。
5）、入缸后养护：⻥类入缸后12小时内暂不喂食，适应期后，每日定时喂食两次，每次投喂量以⻥类能在3分钟内吃完为宜。
2、设置实验分组
空白对照组：菜
鱼类生活对照组：鱼＋菜
实验组：鱼＋菜＋硝化细菌
2、进行实验：打开氧气泵进行培养,确保液面没过定植篮底部约1cm,每早晚喂食一次。每三天测量实验⻥缸中水的氨氮浓度,亚硝酸盐浓度,ph 值。生⻓约21天后,将定植篮中植物取出,测量每株植物的鲜重、株高、茎粗指标并记录。
四、结果与分析
课题一实验结论：
氧气是提升硝化细菌氨氮降解能力的最关键因素，细菌屋可作为有效载体辅助硝化作用。
在各组合中，硝化细菌+氧气组对氨氮的去除效果最优，而硝化细菌+细菌屋+氧气组能有效减少亚硝酸盐积累。
综合可知，硝化细菌高效发挥作用的优先需求为氧气＞细菌屋。
课题二实验结论：
实验结果发现:平均株高最高的组是硝化细菌组,其次是对照1组,最低的是对照2组;平均茎粗最粗的组是硝化细菌组,其次是对照1组,最细的是对照2组;平均鲜重最重的组是硝化细菌组,其次是对照1组,最轻的是对照2组。
硝化细菌对⻥菜共生系统中植物的生⻓影响为正面作用。
课题三实验结论：
实验结果发现:氨氮值上升最慢(环境最稳定)的是⻥+菜+硝化细菌组,其次是菜组,最快(环境最不稳定)的是⻥+菜组。平均株高最高的组是⻥+菜+硝化细菌组,其次是鱼+菜组;平均茎粗最粗的组是鱼+菜+硝化细菌组,其次是鱼+菜组;平均鲜重最重的组是鱼+菜+硝化细菌组,其次是鱼+菜组。
鱼菜共生系统中硝化细菌对环境稳定性有正面影响,
鱼菜共生系统中硝化细菌对植物生⻓有正面影响。
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五、总结：
基于本实验结果，硝化细菌、充足氧气与附着载体可显著提升鱼菜共生系统水质稳定性与植物生长水平，为该技术在日常生活中的推广应用奠定了坚实基础。未来，鱼菜共生将朝着小型化、简易化、智能化方向发展，适配家庭阳台、校园、社区等生活化场景，实现低成本、易操作的食材自给。随着绿色生活理念普及，鱼菜共生技术也将成为城市生态农业、家庭健康种养的重要模式，在推动资源循环利用、丰富居民生产生活实践等方面展现广阔前景，为低碳环保与食品安全提供全新解决方案。
参考文献
李天沛,汪小旵,施印炎,丁为民.鱼菜共生技术及其系统装备的研究现状与展望[J].南京农业大学学报,2025,48(1):85-96.
国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002:379.
北京市市场监督管理局.鱼菜共生生态种养技术规范:DB11/T 1993-2022[S].北京:中国标准出版社,2022.
