渔业现代化

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中国海洋渔业转型与深蓝渔业战略性新兴产业

徐皓1,5,6，陈家勇2，方辉3,5，庄志猛4，刘晃1,5,6，刘永新3,5，徐琰斐1,5,6

2020, 47(3): 1.

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中国渔业发展为保障粮食安全、增加优质动物蛋白供应发挥了重要作用。由于近海渔业资源衰退、水域环境恶化、生产方式粗放、产业结构不合理等影响因素，海洋渔业发展空间受到了限制，拓展渔业发展空间，向深远海域发展的需求与日俱增。该文从中国渔业转型的发展要求、发展现状和制约因素出发，重点分析了深远海养殖的发展潜力，提出了深蓝渔业“养捕加一体化”的概念。阐明了深蓝渔业由深远海工业化养殖、海洋生物战略性种群资源利用、水产品高值化加工与冷链物流系统、种质资源开发和渔业船联网等要素构成，具体阐述了其发展方式，旨在为推进中国深蓝渔业发展提供参考。

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中国池塘养殖设施装备历史、现状和发展研究

黄一心，田昌凤，孟菲良，鲍旭腾，巩沐歌，丁建乐，梁澄，周海燕

2020, 47(3): 10.

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池塘养殖历史悠久，也是中国最主要的水产养殖模式。池塘养殖的发展不仅改变了世界蛋白质的供应格局，也为满足中国不断增长的食品需求和安全保障作出了重要贡献。现代渔业设施装备为池塘养殖技术水平的发展发挥了积极重要的作用，是池塘养殖业实现集约化、规模化养殖的重要前提和保障。重点回顾了中国池塘养殖设施装备的历史、现状，结合国外池塘养殖发展状况阐述了中国池塘养殖设施装备的发展趋势，并提出了相关研究建议。

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光色和光照周期对大西洋鲑银化期生长及生理的影响

张海耿1，张宇雷1，宋红桥1，杨媛媛2

2020, 47(3): 16.

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为探讨大西洋鲑银化期间光色和光照周期对其生长及生理的影响，采用单因素分析法，设计3种光照周期和3种光源颜色，在红光条件下，设置24 h开灯(24L:0D)（全光照）、24 h关灯(0L:24D)（无光照）以及12 h开灯12 h关灯(12L:12D) （半光照）3种光照周期，在半光照条件下，设置红光、白光和蓝光3种LED光源颜色。试验周期为4个月，测定各组大西洋鲑的生长性能指标及血清生化指标。结果显示，半光照时，大西洋鲑的日增重和特定生长率显著高于无光照组(P<0.05)，而饲料系数显著低于其他两组(P<0.05)。光源颜色对大西洋鲑银化期的生长具有显著影响(P<0.05)，采用红光时，大西洋鲑的日增重最高，白光组次之，蓝光组最低，而饵料系数呈现相反的规律。盐度耐受试验表明，半光照组的死亡率为10%，显著低于其他两组(P<0.05)，而红光组死亡率约为10%，显著低于白光组和蓝光组(P<0.05)。血清指标分析表明，半光照组的钠离子和氯离子含量低于其他两组，说明该组的大西洋鲑在海水中具备了渗透压调节的能力。综上，红光光源半光照为大西洋鲑银化期的适宜养殖条件。

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生物絮团系统在氮转化过程中的微生物多样性变化

秦海鹏，王博，廖栩峥，胡世康，赵吉臣，何子豪，杨世平，孙成波

2020, 47(3): 22.

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通过高通量测序分析生物絮团系统在氮转化过程中的水体菌群多样性变化。试验设置对照组和试验组，对照组水体为清洁的消毒海水，试验组为生物絮团组，试验周期30 d。结果显示：试验组氨氮在第5 天达到最大质量浓度（2.99 mg/L），降低至趋于0 mg/L；对照组在第9 天达到最大质量浓度（7.51 mg/L），之后降低至趋于0 mg/L。试验组亚硝酸盐氮在第17天达到最大质量浓度（12.54 mg/L），之后降低至趋于0 mg/L；对照组在试验周期内呈不断升高的趋势，在第30 天达到13.42 mg/L。试验组的硝酸氮质量浓度高于对照组，在第30 天两组分别达到19.56和6.31 mg/L。生物絮团系统具有明显的消除氨氮和亚硝酸盐氮的能力，试验组的氮转化速率快于对照组。高通量测序显示，生物絮团系统微生物的菌群丰度和多样性指数随养殖周期的增加均显著增加，不同时期差异显著。试验共鉴定出23个门549个属，在门水平上，变形菌门(Proteobacteria)相对丰度随时间增加而降低（从67.72%降至44.45%），拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi)随时间增加而增加（分别从5.99%和6.68%增至16.06%和19.02%）。与氮转化有关的主要的菌有Ardenscatena和硝化螺旋菌(Nitrospiraceae)，相对丰度随时间增加而增加（分别从0.34%和0.07%增加至12.69%和0.2%）；Nitrosopumilus随时间增加而降低。生物絮团系统的功能与微生物多样性在养殖周期中呈显著变化。本研究对提高生物絮团系统养殖模式的利用效率具有参考价值。

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Prophet时序模型在短期水质溶氧预测中的应用

沈时宇，陈明

2020, 47(3): 29.

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Prophet是Facebook开源的一种时间序列预测模型，擅长处理具有大异常值和趋势变化的日常周期数据。针对Prophet时序模型在短时间数据上预测精度较低的问题，提出了基于Prophet改进的Prophet_SVR模型对未来2 h内溶氧参数进行预测，并利用对比模型在相同数据上进行对比试验。试验结果通过均方根误差(ERMSE)和平均绝对百分比误差(EMAPE)进行对比。结果显示：Prophet_SVR模型的试验结果相对于Prophet时序模型ERMSE下降0.197 1，EMAPE下降3.890 4%。试验对比可知，Prophet_SVR预测模型在降低预测整体误差和提升单个数值预测精度上效果更优。该方法训练模型的时间更短、效率更高，为短期水质参数预测提供了参考。

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养殖水质氨氮混合软测量模型研究

林少涵1，王魏1,2，王奕鹏1

2020, 47(3): 36.

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针对集约化水产养殖环境复杂、氨氮质量浓度在线检测困难的问题，提出一种基于广义可加模型和支持向量回归的混合建模方法。首先根据机理分析，选择水温、溶氧、pH、电导率作为辅助变量，然后分析数据确定各个变量的分布形式，以对数函数作为连接函数，建立氨氮质量浓度广义可加模型。为提高建模精度，将其与BP神经网络、随机配置网络、支持向量回归建模方法相结合，分别对养殖水质氨氮质量浓度进行混合软测量，并对结果进行比较。结果显示，广义可加模型能较为迅速地找出氨氮质量浓度和辅助变量之间的关系，有更高的可解释性，基于支持向量回归补偿后的混合模型有更高的精度，氨氮质量浓度的变化趋势能更好地跟踪实验室化验值的变化。与单独使用广义可加模型相比，混合模型的均方根误差降低了0.013；与单独使用支持向量回归相比，混合模型的均方根误差降低了0.005。试验结果证明了广义可加模型和支持向量回归混合模型的有效性，为水产养殖氨氮浓度检测提供了一种新的方法。

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一种适用于淤泥质地基的新型人工鱼礁的设计与研究

周秋萍，盛国强

2020, 47(3): 45.

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为使人工鱼礁在淤泥质底质上保持稳定不发生淤埋，提出一种新型人工鱼礁，主要包含鱼礁本体、浮力基础、筒形桩。基于调研及测量的地质、水文、极限风浪流等信息，通过Stockes波理论和Fluent软件模拟鱼礁周围的流场效应，采用理论分析和数值仿真方法分别计算得到人工鱼礁上的环境载荷，并通过理论分析得到淤泥地基下的负压筒形桩的抗拔力及水平抗力。结果显示，新型人工鱼礁在给定的投放环境下能保持稳定，不发生淤埋，其在波流作用下抗滑移和抗倾覆安全系数均满足规范要求。本研究可为淤泥质底质上人工鱼礁提供设计方法，具有一定的指导意义。

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铜合金网衣结构的疲劳性能试验研究

王绍敏1，邱屿2，郭杰进1，袁太平1，杨谢秋1，陶启友1，黄小华1，胡昱1，刘海阳1

2020, 47(3): 52.

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铜合金网衣具有的天然抑菌性、抗腐蚀性弥补了传统网衣的不足，但由于存在装配拐角，会引起铜合金网衣结构局部的应力集中，从而降低其疲劳性能。针对铜合金网衣结构的疲劳损伤失效问题，采用试验方法系统研究其极限强度和疲劳性能，分析不同载荷下铜线和铜合金网衣结构的疲劳寿命及破坏模式，并绘制出各自的疲劳寿命S-N曲线。同时，考虑到加工拐角和装配工艺的影响，对加工拐角引起的应力集中系数进行数值分析，并采用切口应力法对铜合金网衣结构的疲劳性能进行重新评估。研究表明，考虑加工拐角影响的铜合金网衣结构的疲劳强度值仅占其极限强度值的6%，合理的拐角加工工艺和装配工艺是提高铜合金网衣结构疲劳强度的有效手段。

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池塘沉积物对上覆水脱氮作用的初步探究

付贤茂1，罗国芝1,2,3，刘文畅1，谭洪新1,2,3

2020, 47(3): 58.

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以池塘沉积物为研究对象，研究其对上覆水的脱氮效果和微生物群落的影响。试验使用小苏打（NaHCO3）调控水体碱度，上覆水初始碱度（以CaCO3计）分别为A组(143.3±7.10) mg/L、B组(275.2±22.01 )mg/L、C组(385.1±28.01) mg/L和D组(466.5±61.50) mg/L。结果显示：沉积物对上覆水体脱氮率为A组93.31%、B组93.54%、C组94.88%、D组93.53%，组间无显著性差异（P>0.05），碱度添加对沉积物脱氮效果无明显影响（P>0.05）。高通量结果显示，沉积物微生物群落门水平上变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）为主要优势菌门。优势菌属硫杆菌（Thiobacillus）、硫碱螺旋杆菌属（Thioalkalispira）均为硫自养反硝化为主的脱氮菌属。研究表明，池塘沉积物对上覆水具有明显脱氮效果，碱度调控对其无显著影响。

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渔船用双级压缩与复叠式制冷系统对比分析

刘寒，谢晶，王金锋

2020, 47(3): 64.

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为探究远洋渔船制冷系统的运行性能，分别对船用R404A单机双级压缩制冷系统与R404A/R23复叠式制冷系统建立数学模型与试验验证，对比研究系统蒸发温度与中间温度对双级循环与复叠式循环高温级压缩比、高低压级制冷剂流量、制冷系数及热力完善度等性能参数的影响情况。结果显示：随着中间温度从-22℃上升至-7℃，相比双级循环，复叠式循环高温压缩比下降更快，高低压制冷剂流量变化更加平稳，且在不同工况下，分别存在最佳中间温度使系统制冷系数最大。当冷凝温度为40℃，蒸发温度分别为-65℃、-60℃、-55℃时，复叠式系统制冷系数分别高于双级系统21.33％、22.25％、22.18％。在-55℃～-65℃运行工况下，复叠式系统性能明显优于双级系统。

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宽带分裂波束探鱼仪探测性能预报建模及仿真分析

吴陈波1,2，谌志新1,2，李国栋1，汤涛林1，许明昌1，刘晃1

2020, 47(3): 72.

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宽带分裂波束探鱼仪探测性能由多种因素相互影响、共同作用，作为最关键的技术指标，直接影响该探鱼仪的实际使用。为了指导后续该类型探鱼仪的研制和使用，需要梳理不同因素对其探测性能的影响过程。采用水声学系统建模的方法，结合典型参数及海洋环境，根据主动声呐方程给出了在噪声背景下、体积混响背景下和体积混响与噪声混叠背景下有效作用距离预报模型，并分析了主要制约因素；进行了不同背景下探测性能的仿真，讨论了不同海况下频率对不同目标强度鱼探测性能的影响，对比了窄带系统和宽带系统对抗混响的能力；通过对宽带分裂波束探鱼仪探测性能的声学仿真结果明确了实际使用环境中不同参数对探测性能的影响，为远距离、高分辨率宽带分裂波束探鱼仪的研制提供了改进方向。

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外光谱法快速测定仿刺参品质相关指标的研究

陈梦1,2，李尚俊1,2，孙国华2，冯艳微2，王卫军3，杨建敏3，左闪1,2，温争争1,2

2020, 47(3): 80.

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应用近红外光谱技术建立仿刺参3种组分的快速定量模型，收集475个仿刺参(Apostichopus japonicus)样品，以蛋白质、锌和硒3种成分指标为代表，采用便携式NIR光谱仪MicroNIR1700(JDSU, USA)扫描得到仿刺参个体干样3种成分的近红外光谱数据，在全光谱区间建立PLS定量分析模型。结果显示：蛋白质模型的预测决定系数(Rp2)、相对分析误差(RPD)分别为0.904、3.22，模型可用于大量样品快速检测应用。锌、硒模型的Rp2分别为0.498和0.526，RPD分别为1.41和1.96，表明锌、硒模型效果不理想，需要进一步优化。本研究初步建立了仿刺参干样样品蛋白质、锌、硒定量分析模型，进行了仿刺参干样多种品质相关指标同时快速测定方法的探索，可为仿刺参养殖品质性状筛选和刺参消费市场产品质量管控提供方法和依据。

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基于改进A*算法的人工智能鱼路径规划研究

袁红春，毛瑞，杨蒙召

2020, 47(3): 89.

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人工智能鱼是鱼类仿生学研究中的热点，针对三维虚拟海洋环境中人工智能鱼路径规划低效的问题，提出一种基于改进A*算法的人工智能鱼路径规划方法。首先，在A*算法路径搜索时每选取一个路径节点后实行OPEN列表的清空操作，然后使用碰撞检测算法筛选出寻优路径中不必要的路径节点，进一步优化鱼类的游泳路径。结果显示：改进的A*算法相较于传统的A*算法在算法效率相当的同时，所寻得的路径长度减少了5%。研究表明，使用改进的A*算法可以在虚拟海洋三维空间中精准地规划出智能鱼的游泳路径，提高智能鱼仿真的真实性，为渔业中的鱼类仿真模拟提供一种新的思路。

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