渔业现代化

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  • 浮鱼礁发展现状及其在南海海洋牧场中的应用展望
    冯博轩, 许强, 孙春阳, 高菲, 王爱民, 朱宇鹏
    2023, 50(3): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.001
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    发展现代化热带海洋牧场是养护南海渔业资源、保护海洋生态环境等方面的重要手段，对中国南海渔业资源养护与科学利用具有深远意义。人工鱼礁是海洋牧场生境营造的重要手段之一，由于南海水深较深，常规鱼礁难以发挥作用，而浮鱼礁可以利用中上层的水体空间，是营造深水渔场的最佳设施。本研究综述了浮鱼礁的类型、功能和应用场景，对国内外的相关研究以及现状进行总结，并对浮鱼礁未来在南海海洋牧场信息化监测、休闲渔业、中上层鱼类资源养护和构建大洋性海洋牧场等方面进行了展望。

  • 工厂化循环水养殖系统CO2脱除工艺的研究进展
    郭春阳, , 王伟平, 张现红, 曹淑全, 张延青, 赵奎峰, 刘宝良
    2023, 50(3): 11-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.002
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    循环水养殖是未来水产养殖的主要发展方向之一，系统中CO2的过度富集会影响生物滤器过滤效率和养殖对象生长发育，因此CO2的高效脱除是整个循环水养殖系统中的关键技术，中国循环水养殖产业在30多年的发展过程中，各项CO2脱除技术日渐成熟。文章围绕着目前国内外工厂化循环水养殖系统的应用现状，介绍了循环水系统中CO2的来源、危害以及脱除的基本原理，综述了气体交换法、化学法和生态法三种CO2脱除工艺的特点以及国内外研究进展，总结比较了各类脱除技术的优点，针对CO2脱除主要存在的方法单一、主要设施占据空间大、成本高等问题，提出了多种脱除工艺并用、运行设备系统集约化、优化脱除过程及装备智能化等未来发展对策。本研究旨在为未来工厂化循环水养殖CO2高效脱除技术工艺的优化与专用装备的研制提供参考。 

  • 音响驯化对许氏平鲉有效作用范围的研究
    龚德华, 崔筱杰, 宋明元, 殷雷明, 张国胜, 邢彬彬
    2023, 50(3): 20-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.003
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    音响驯化型海洋牧场的建设对于渔业资源的增殖、海洋环境保护、渔业可持续发展意义重大。研究音响驯化有效作用范围，可以为海洋牧场人工鱼礁的投放选址提供科学合理的参考依据。本研究参照T/SCSF0009—2021《海洋牧场鱼类音响驯化技术规程》设置许氏平鲉（Sebastes schlegelii）音响驯化放声参数，在海洋牧场示范区通过水下播放300 Hz正弦波模拟野外音响驯化，通过测算建立水下噪声衰减模型。结果显示：水下1 m、5 m、10 m的水平衰减公式分别为TTL = 1.73×10 log(r)、TTL= 1.58×10 log(r)、TTL=1.70×10 log(r)，水下噪声衰减为球面衰减。在海洋牧场示范区内对许氏平鲉选用参数为300 Hz、 155 dB的正弦波进行音响驯化的有效半径为500 m，音响驯化的最佳半径为250 m。

  • 不同养殖模式对南美白对虾生长性能及肠道菌群的影响
    张海耿, , 吴小茜, 张瑜霏, 宋红桥, 张贺, 於叶兵, 张亚雷
    2023, 50(3): 27-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.004
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    为研究不同养殖模式对南美白对虾生长性能及肠道菌群的影响，在设施大棚中构建了中试规模的南美白对虾循环水养殖模式（RAS）和生物絮团养殖模式（BS）2种模式，每种模式为3个平行。每个平行投放南美白对虾苗10万尾，初始放养殖密度为500尾/m3。每隔1 d，测定养殖水体的水质指标，待100 d饲养结束后，测定南美白对虾生长指标和肠道菌群。结果显示：RAS和BS组养殖水体中的总氨氮（TAN）、亚硝酸盐氮（NO2--N）、硝酸盐氮（NO3--N）、温度、pH和溶氧（DO）等指标无显著差异（P>0.05），但BS组有近20 d的NO2--N积累，进而影响南美白对虾的生长。BS组的特定生长率、存活率和最终养殖密度显著低于RAS组（P<0.05），饲料系数和肥满度无显著差异（P > 0.05）。两种养殖模式下对虾肠道菌群在门水平无显著差异，属水平显著差异（P<0.05），RAS养殖模式中的norank_f__JG30-KF-CM45丰度最高，BS养殖模式中下水道球菌属（Amaricoccus）的丰度最高。研究表明，采用RAS模式可实现养殖水质指标的稳定可控，进而可提升对虾的生长性能，但生产成本略高于BS模式。
    关键词：南美白对虾；养殖模式；循环水养殖；生物絮团养殖；生长性能；肠道菌群结构

  • 对虾海水池塘养殖固形废弃物集污效率以及尾水处理研究
    刘旭佳, 何绪刚, 赖俊翔, 黄国强, 侯杰
    2023, 50(3): 36-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.005
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    为加快推进水产养殖业绿色发展，解决对虾海水池塘养殖面源污染以及产业发展与生态保护之间矛盾，研究了对虾海水池塘养殖固形废弃物集污效率与尾水生态处理技术。采用自行设计的沉淀塔进行固废收集，三级上向垂直流处理桶利用硝化-反硝化-再硝化处理工艺进行尾水脱氮处理。结果显示，在对虾池塘实际养殖过程中，养殖前期、中期与后期，沉淀塔对固形废弃物集污效率分别为10.6% ± 1.8%、31.1% ± 5.7%、52.2% ± 5.2%；总氮集污效率分别为1.4% ± 0.2%、3.4% ± 0.6%、9.1% ± 0.1%。三级上向垂直流处理桶均装填生物毛刷，自然挂膜60 d后，分别进行溶氧控制30 d，溶氧质量浓度分别为1.11~1.98 mg/L、0.27~0.45 mg/L、4.60~5.82 mg/L。经测定分析，三级处理桶总氮、氨氮去除率可以达到 45.5%与93.6%，将处理桶中的毛刷进行高通量测序分析，发现第三级处理桶中硝化细菌丰度最高，主要包括亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）、亚硝化螺杆菌属（Nitrosospira）、硝化螺菌属（Nitrospira）。本研究构建了“沉淀塔固废集污”+“三级上向垂直流处理桶”模式，为对虾海水池塘养殖产业转型升级提供技术和模式参考。
    关键词：对虾池塘养殖；固形废弃物集污效率；尾水生态处理

  • 基于鲸鱼算法的养殖工船水泵模糊控制优化研究
    马相鹏, 高海波, 李程, 陈亚杰, 潘志强
    2023, 50(3): 48-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.006
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    针对某大型养殖工船所装备的养殖水泵采用恒速运行会造成大量电能浪费和养殖成本增加的问题，设计了一种基于鲸鱼算法优化的养殖水泵模糊PID控制器。通过鲸鱼算法对模糊PID控制器中的量化因子和比例因子进行优化，使得控制器能够针对换水、投饲、清洗、水面泡沫排出的复杂多变工况，对养殖水泵的转速进行动态调节，从而实现海水流量的调节。仿真结果显示，与PID控制器和模糊PID控制器相比，超调量和稳态误差更小。调节时间相较PID控制器缩短了71.11%，相较模糊PID控制器缩短了44.29%，能够更好的满足养殖水泵的控制要求，又能够实现节能的目标。

  • 基于六轴传感器的鱼群摄食规律与投饲方法研究
    潘世琦, 毛罕平, 王斌, 曹海洋, 朱苏冀, 叶玉婷, 王恩光
    2023, 50(3): 56-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.007
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    随着水产养殖的发展，对水产品的需求量逐年增加，大多数养殖手段是遵循传统的人工经验，人工投饲存在投饲量控制不精准、自动化程度低以及人工成本大等问题，需要一种精准化、智能化的投饲方法提升饲料的利用率。利用六轴传感器对鱼池水面波浪进行分析，通过传感器获取鱼群进食状态函数曲线，利用主成分分析选择具有代表性的特征参数，对比不同间隔下特征参数的贡献率。结果显示：间隔60 s时的分析结果更贴近实际情况，选择6个贡献率更高的参数作为是否继续投饲的判断指标，如果连续3次测得2个特征参数低于所设阈值，则视为投饲结束。基于鱼群摄食规律研究的投饲方法使投饲过程更加符合鱼群的摄食需求，饲料利用率达到85%以上，节约养殖成本并降低了污染。研究表明，该方法可以实现鱼群的精准化投饲，为实现鱼群的自动化投饲提供参考。

  • 养殖密度对大黄鱼生长、血清生化、营养成分、消化酶和代谢酶活力的影响#br#
    余友斌, 黄温赟, 崔铭超
    2023, 50(3): 64-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.008
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    为研究工厂化流水养殖系统中不同养殖密度对大黄鱼养殖的影响，以初始体质量为 (120±5) g 的大黄鱼为试验对象，设置了低密度组 (4.92 kg/m3)、中密度组 (7.56 kg/m3) 和高密度组 (10.08 kg/m3) 3个初始密度组进行为期 150 d 的养殖生产试验，检测了试验结束时不同密度组大黄鱼的生长指标、营养成分、血清生化、消化酶和能量代谢酶活力水平。结果显示：高密度组大黄鱼终末增重率显著低于于中密度组和低密度，各密度组试验鱼的存活率和肥满度无显著差异；鱼体肌肉水分和灰分含量随着养殖密度的增加而增加，存在显著差异，粗蛋白与养殖密度呈负相关，也存在显著性差异，粗脂肪未出现显著差异；肝脏4种代谢酶的活性在试验末期，低、中密度组显著低于高密度组；随着养殖密度的增加，大黄鱼胃、肠道5种消化酶活性降低，中、高密度组与低密度组相比出现明显的差异。研究表明，高密度养殖可通过增加机体营养代谢和减弱的消化吸收能力影响能量的收支，从而对大黄鱼的生长、肌肉营养品质和生理健康水平产生不利影响。

  • 基于通道非降维注意力机制与改进YOLOv5的养殖鱼群检测
    韦思学, 于红, 张鹏, 李海清, 高浩天, 张鑫, 胡泽元, 吴俊峰, 孟娟
    2023, 50(3): 72-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.009
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    养殖环境中模糊、气泡遮挡等现象影响养殖鱼特征提取，使养殖鱼群检测精度不佳，为解决上述问题，提出融合通道非降维双重注意力机制ECBAM与改进YOLOv5的养殖鱼群检测模型ESB-YOLO(ECBAM-SPPF-BiFPN-YOLO)。使用ECBAM注意力机制获取更多细节特征；为缓解加入ECBAM导致的检测时间增加、速度变慢，使用SPPF替换SPP，减少模型计算量，降低模型检测时间，提高检测速度；为提高YOLOv5特征融合效果，使用BiFPN进行特征权重融合，提高有效特征在特征融合的比重，减少特征丢失。为了验证改进模块对YOLOv5的影响，设计了消融试验。试验结果显示：ESB-YOLO对比YOLOv5在保持检测速度的条件下平均精度提升了2.40%；设计模型对比试验，验证了ESB-YOLO的优越性，对比FERNet、SWIPENet与SK-YOLOv5等先进水下目标检测模型，ESB-YOLO在平均精度上分别具有3.10%、3.90%与0.70%的优势。研究表明，本研究所提模型对养殖鱼群目标检测效果更佳，可以满足养殖鱼群检测要求。

  • 基于轻量型 S3D 算法的鱼类摄食强度识别系统设计与试验
    冯双星, 王丁弘, 潘良, 周超
    2023, 50(3): 79-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.010
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    实际生产中，对鱼类的投喂控制仍是以人工经验判断和时序控制为主，易造成饲料浪费和环境污染。实时检测鱼群摄食强度，可用于指导投喂，进而提高饲料利用率，并降低残饵污染。基于此，本研究提出一种基于机器视觉和轻量型S3D算法的鱼群摄食强度实时识别算法，可精确定位视频流中 “强、中、弱、无” 四种鱼群摄食强度状态。其首先将I3D网络作为基准，使用Inception模块和深度可分离卷积构建3D时空Sep-Inc模块；其次，利用3D时空Sep-Inc模块、池化层和3D卷积层交替搭建轻量型S3D网络。最后，开发了基于PyQt5的金鳟鱼摄食强度识别系统。结果表明：S3D算法对四类摄食强度的识别准确率可达92.68%，比C3D和R2+1D算法分别提高9.75% 和14.15%，同时Parameters参数和GFLOPs参数也大幅下降，识别摄食强度标签的速率达到17f/s。研究表明，本算法不仅适用于金鳟，也有望适用于其他游泳型鱼类，并可提供投喂决策建议。

  • 基于船用自复叠式制冷系统的低温混合制冷剂应用研究
    杨志强, 贺波, 刘鹏飞, 丁智
    2023, 50(3): 87-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.011
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    根据《蒙特利尔议定书》，渔船制冷系统所用R22制冷剂因对大气臭氧层具有破坏作用，应在2030年前被禁止使用。因此寻找理想的替代制冷剂迫在眉睫，混合制冷剂通过组分筛选与配比，既可以满足系统制冷需求，又达到环保要求，成为替代传统制冷剂的主流趋势。本研究设计了单机单级的自复叠制冷系统，采用化工流程模拟软件开展了多元混合制冷剂的应用替代研究。基于自复叠制冷系统特点和混合制冷剂热物性，面向-65 ℃的目标温区，筛选了R14、R23、R134a和R245fa四种制冷剂，分别组成二元、三元和四元混合制冷剂。针对自复叠式制冷系统，开展了二元、三元和四元混合制冷剂在不同组分不同浓度下的热力计算分析。结果显示：采用四元混合制冷剂的制冷系统相比于采用二元、三元混合制冷剂的系统制冷系数更优。当四元制冷剂组元配比为R14/R23/R134a/R245fa（0.35/0.36/0.1/0.19）时，制冷系统的COP可达1.037，排气压力与吸气压力分别为1 590 kPa与740 kPa，压比小于3，并且排气温度仅为61℃，工况参数良好。同时与传统的R22制冷系统进行对比研究，结果显示，混合制冷剂系统的COP接近于传统R22制冷系统，且在容积制冷效率方面，吸气流量为R22制冷系统一级吸气流量的26.56%，可显著降低系统中选用压缩机的尺寸，系统更加简单，性价比更高。因此，新型的低温混合制冷剂R14/R23/R134a/R245fa具备替代船用传统R22制冷剂的潜力。

  • 超高压对牡蛎开壳效果及品质变化的影响
    贺兴禹, , 沈建 , 欧阳杰 , 李彩璐, , 马田田
    2023, 50(3): 97-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.012
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    为探索超高压对牡蛎开壳效率及肌原纤维蛋白生化特性的影响，采用超高压处理鲜活牡蛎，以手工开壳作为对照，通过测定不同超高压条件对牡蛎开壳率、开壳大小以及得肉率考察压力对开壳效果的影响，通过测定牡蛎肉的持水率、色差、肌原纤维蛋白含量、Ca2＋-ATPase活力、总巯基含量、羰基含量以及表面疏水性，探究超高压处理对牡蛎品质及肌原纤维蛋白生化特性的影响。结果显示：在300 MPa条件下保压1 min能提高牡蛎的开壳效果，开壳最大，为2.3 cm，得肉率最高，为98.48%；随着压力的增加，牡蛎肉持水率先增大后降低，L*值逐渐增加，a* 值和b* 值逐渐减小，与手工开壳组相比，牡蛎外观偏黄。超高压开壳后的牡蛎肌原纤维蛋白总巯基含量、Ca2＋-ATPase活力降低，表面疏水性和羰基含量增加，表明超高压处理会使牡蛎蛋白质发生变性和氧化。研究结果可为牡蛎在超高压开壳过程中肉和肌原纤维蛋白品质的控制提供一定的参考。

  • 鲜活小龙虾超高压剥壳预处理工艺比较及对虾仁品质的影响
    李彩璐, , 沈建 , 欧阳杰 , 贺兴禹, , 马田田
    2023, 50(3): 104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.03.013
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    为探究超高压剥壳预处理工艺对鲜活小龙虾脱壳效果及品质的影响，本研究组合不同压力（150、200、250、300 MPa）和保压时间（1、3、5、7 min）对鲜活小龙虾进行超高压脱壳预处理。脱壳效果评价指标选用脱壳时间和虾肉完整率。品质评价指标选用汁液流失率及可表示肌原纤维蛋白变性程度的肌原纤维蛋白含量、表面疏水性、总巯基含量、羰基含量、Ca2+-ATPase活性等指标。结果显示：超高压处理有助于小龙虾脱壳，小龙虾的脱壳时间随着压力的增大而缩短；除150 MPa、3 min处理组外，其他超高压处理组的虾仁完整率可达100%；适当的压力可以降低小龙虾的汁液流失率，200 MPa、1 min和300 MPa、5 min处理后的小龙虾虾肉汁液流失率最小，分别为7.25%和9.16%。随着压力的增大，肌原纤维蛋白含量、总巯基含量和Ca2+-ATPase活性下降，表面疏水性及羰基含量上升；300 MPa（1、3、5min）处理后的肌原纤维蛋白变性程度明显。综合分析脱壳效果及蛋白理化特性指标，本研究认为200 MPa、1 min处理能同时实现脱壳效果的提高和虾仁良好品质的保证，适宜于小龙虾的超高压脱壳。本研究结果可为超高压技术应用于小龙虾的生鲜脱壳提供技术参考。