近日，支部委员孟凡鑫副教授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）的研究论文。该成果得到国家自然基金委管理学部面上项目和中国工程院重大咨询项目的支持，是以城市蓝绿基础设施为主要抓手，推动食物-能源-水耦合理论指导城市生态管理实践的又一创新性成果。

随着全球粮食安全问题日益加剧，城市食物系统的可持续转型变得愈发紧迫。鱼菜共生系统作为创新型城市农业模式，通过将水产养殖与无土栽培相结合，构建了鱼类与蔬菜的可持续共生关系，为塑造具有韧性的可食用城市提供了切实可行的路径。

然而，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，孟凡鑫副教授领衔团队深入基地实地调研，并结合空间分析、模型模拟等技术手段，揭示了城市农业等可持续转型路径。

图1 研究团队实地调研过程

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，包含四大核心模块：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、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2 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

研究表明，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、改进基建材料和加强资源循环利用等措施，鱼菜共生系统的生产环节能耗与碳排放可降低80%–85%。城市尺度情景模拟结果显示，如果充分利用北京市内155 km²的RA和GA潜力空间，城市当地蔬菜自给率可提升15%，同时规避82%的上游食物供应链能源、水和碳足迹。

图3 (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

本研究通过深入挖掘城市屋顶与地面鱼菜共生系统的协同开发潜力，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。本研究强调未来应基于要素耦联视角来系统分析城市农业的权衡性，同时纳入更全面的建筑属性信息，以全面评估屋顶鱼菜共生的开发适宜性。

该文第一作者为北京师范大学博士生袁秋玲，通讯作者为孟凡鑫副教授。论文合作者还包括北京师范大学硕士生刘璎萱，巴西Fundação Getulio Vargas大学Jose A. Puppim de Oliveira教授，北京师范大学张力小教授，以及广东工业大学杨志峰院士。本研究得到了国家自然科学基金项目（72174028、52225902）与中国工程院战略研究与咨询项目（2024-XZ-47）的资助。