论文标题：Shaping Resilient Edible Cities: Innovative Aquaponics for Sustainable Food–Water–Energy Nexus

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.01.021

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北京师范大学孟凡鑫科研团队在中国工程院院刊《Engineering》发表题为 “Shaping Resilient Edible Cities: Innovative Aquaponics for Sustainable Food–Water–Energy Nexus”（塑造韧性可食用城市：面向可持续食物–水–能源耦合的创新鱼菜共生系统）的研究性文章。研究表明，鱼菜共生系统作为一种创新的循环农业模式，为城市食物系统的可持续转型带来新的思路，有助于塑造具有韧性的可食用城市。袁秋玲为第一作者，孟凡鑫为通讯作者。

随着全球粮食安全问题愈发严峻，城市食物系统的可持续发展成为关键议题。城市农业作为应对这一挑战的重要途径，其中鱼菜共生系统凭借在资源利用效率方面的优势，备受关注。但目前对于屋顶与地面鱼菜共生系统的开发适宜性研究存在空白，且缺乏从城市行政范围的多维视角分析。

为此，研究团队构建了食物–水–能源（FWE）耦合视角下城市农业可持续性评估框架。该框架包含四个核心模块，即城市鱼菜共生潜力识别、全生命周期环境与经济成本评估、敏感性分析与优化设计以及城市尺度情景模拟。研究以北京市为案例，对屋顶鱼菜共生（RA）、地面鱼菜共生（GA）与传统温室农业（TG）进行对比分析。

图 1. FWE 耦合视角下城市农业可持续性评估框架。在城市尺度情景模拟环节，基准情景（BAU）下的现有设施农业（PA）包含温室大棚、大型拱棚及中小型拱棚等类型。

研究发现，在生产环节，城市鱼菜共生系统相较于 TG 可节约 42%~44% 的用水量，但能源消耗和碳排放分别增加了 2.3~3 倍和 1.1~2.1 倍。而在流通环节，鱼菜共生系统优势明显，能减少 14%~44% 的能源、水和碳足迹。通过综合运用可再生能源供电、优化鱼饲料配方等措施，鱼菜共生系统生产环节的能耗与碳排放可降低 80%~85%。

图 2. (a)鱼菜共生系统中鱼类与蔬菜的共生培养模式；(b)屋顶与(c)地面鱼菜共生系统设计示意图，其中黄色柱体代表水处理设备（微生物反应池）；(d)屋顶鱼菜共生、(e)地面鱼菜共生及(f)传统温室的生命周期阶段示意图。

进一步的情景模拟显示，如果充分利用北京市内155 km² 的 RA 和 GA 潜力空间，城市蔬菜自给率可提升 15%，同时规避 82% 的上游食物供应链能源、水和碳足迹。此外，不同情景下的鱼菜共生系统还能提供附加水果与水产品，丰富居民饮食消费多样性。从经济角度看，鱼菜共生系统虽成本较高，但收益也更为可观，利润空间较大。

该研究同时指出，鱼菜共生系统目前也面临一些挑战，如电力需求带来的环境压力、农户面临的结构性障碍等。对此，研究人员建议优化重点应放在采用可再生能源供电和降低水泵能耗等方面，同时政府需制定更具针对性的政策，支持鱼菜共生系统发展。

此项研究通过深入挖掘城市屋顶与地面鱼菜共生的协同开发潜力，为提升可食用城市的韧性水平、推动城市农业可持续转型提供了决策支持，也为后续相关研究和政策制定奠定了基础。

文章信息：

Shaping Resilient Edible Cities: Innovative Aquaponics for Sustainable Food–Water–Energy Nexus

塑造韧性可食用城市：面向可持续食物–水–能源耦合的创新鱼菜共生系统

作者：

袁秋玲, 孟凡鑫*, 刘璎萱, Jose A. Puppim de Oliveira, 张力小, 蔡文婷, 杨志峰

引用：

Qiuling Yuan, Fanxin Meng, Yingxuan Liu, Jose A. Puppim de Oliveira, Lixiao Zhang, Wenting Cai, Zhifeng Yang, Shaping Resilient Edible Cities: Innovative Aquaponics for Sustainable Food–Water–Energy Nexus,

Engineering, 2025

开放获取论文：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.01.021

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