渔业现代化

过刊目录

  • 全选
    |
    论文
  • 论文
    紫菜机械化采收装备技术研究进展
    唐嘉鸿1，李秀辰1,2,3，张国琛1,2,3，卢 薇1，倪 尚1，张寒冰1,2,3，张 倩1,2,3，翟祎琳1，
    2022, 49(3): 1.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    近年来，随着中国紫菜栽培工艺和技术的不断改进，紫菜栽培规模不断扩大，但落后的采收装备和劳动力结构性短缺等问题已成为制约中国紫菜栽培业进一步发展的主要因素。文章围绕中国紫菜规模化采收装备技术需求，介绍了现有的三种紫菜栽培方式以及采收特点，综述了泵吸式、剪切式以及打采式紫菜采收装备技术国内外研究进展，对比了各式采收装备技术的优缺点，分析了我国采收装备技术存在的机械结构理论设计水平低、配套设施简陋和装备集成度差等问题，提出了紫菜机械化采收装备应从紫菜生物力学特性研究、机械结构优化设计、采收装备系统集约化以及智能化等方面的发展对策，旨在为中国紫菜机械化采收技术及装备研发提供参考。
  • 论文
    工厂化养殖红罗非鱼摄食耗氧规律
    张瑜霏1，张宇雷2
    2022, 49(3): 10.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究高密度循环水养殖模式在投饲后出现的溶氧水平发生大幅度下降、引发鱼群浮头缺氧等问题，以红罗非鱼为例，采用封闭静水式试验方法，在投饲时停止系统循环，测量整池鱼的耗氧量。通过控制温度（26℃、29℃、32℃）和投饲率（0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%）2项因素观察红罗非鱼摄食前耗氧量、摄食耗氧量、摄食后2 h耗氧量的变化，应用双因素方差分析法探究差异性。结果显示：温度和投饲率对红罗非鱼耗氧量有显著交互作用。在26～32℃的温度范围，随着温度升高，摄食前耗氧量也随之升高，差异极显著（P<0.001）；摄食前耗氧量与温度的线性回归方程为y = 0.961 7 x -14.125（R⊃2; =0.990 3）；摄食耗氧量随投饲量的增加而上升，红罗非鱼摄食后2 h耗氧量也符合这一规律。研究表明：红罗非鱼在投饲前耗氧量与温度呈线性关系而投饲后则不具备线性关系，在一定范围的投饲率下，红罗非鱼摄食饲料越多，鱼类摄食后的代谢恢复速度越慢。
  • 论文
    浮性与沉性生物絮团氨氮处理能力与营养组成的比较研究
    谭竟宏1，陆泳因1，罗国芝1, 2, 3，谭洪新1, 2, 3，刘文畅1, 2, 3
    2022, 49(3): 16.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为探究沉性絮团与浮性絮团在加碳源和不加碳源条件下的氨氮处理能力与营养组成，在加碳源和不加碳源的条件下各设置3个处理组，分别为沉性絮团、混合絮团和浮性絮团，每组总悬浮固体(Total Suspended solid，TSS)≈150 mg/L，碱度约为300.00 mg/L，以10 mg/L氯化铵(NH4Cl)为氮源，以DOC/TN=15的葡萄糖作为碳源，进行为期3 d的连续水质监测试验，试验结束后取絮团测营养指标。结果显示：在加碳源的条件下沉性絮团、混合絮团和浮性絮团的总氨氮去除效率分别为(1.03±0.03) mg /g·h、(1.00±0.01) mg /g·h、(1.05±0.07)mg/g·h；不加碳源的条件下沉性絮团、混合絮团和浮性絮团的氨氮去除效率分别为(1.20±0.16)mg /g·h、(1.28±0.03)mg /g·h、(1.02±0.03)mg /g·h，不加碳源组沉性絮团和混合絮团的氨氮去除率高于加碳源组沉性絮团和混合絮团，两组之间浮性絮团氨氮去除率差异不显著。浮性絮团的亚硝酸氮(NO2--N)有较高的峰值质量浓度，加碳源条件下为(1.85±0.05)mg/L，不加碳源条件下为(3.32±0.38)mg/L，加碳源组和不加碳源组沉性絮团、混合絮团以及浮性絮团的硝酸盐、总氮和溶解性总氮最终质量浓度差异显著(P＜0.05)。加碳源的情况下浮性絮团具有更多含量的二十碳五烯酸(Eicosapntemacnioc Acid, EPA)以及脂肪酸，不加碳源的情况下沉性絮团具有更多含量的氨基酸，浮性絮团具有更多含量的EPA。研究表明，沉性絮团对整个生物絮团系统的总氨氮以及亚硝酸盐处理效果更好，浮性絮团营养价值更高。
  • 论文
    蟹塘投饲船螺旋驱动装置设计与水动力性能分析
    陈雷雷，任万川，李俊，张丽珍，胡庆松
    2022, 49(3): 27.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为实现蟹塘多草水域环境下高效行走和投饲作业，设计了一种应用于蟹塘投饲船的差速双体螺旋驱动装置，并基于计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）仿真技术对其水动力性能进行了研究。根据蟹塘投饲需求，对螺旋驱动装置进行了结构设计与关键参数分析。在此基础上，基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和SST k-ω湍流模型，在Ansys软件中采用非结构化四面体网格建立螺旋驱动装置仿真模型，并就高度与螺距两个关键参数，对螺旋叶片的水动力性能进行计算分析。结果显示：螺旋驱动装置射流速度随叶片高度的增加而提高，所受阻力与螺距和叶片高度成正比，同时直径为200 mm的驱动装置浮筒在叶片高度60 mm、螺距255 mm处的水动力性能增长幅度较大；以1:4小型样机进行物理试验验证，600 r/min时所受阻力与仿真阻力误差为4.72%，验证了仿真模型的可靠性。研究表明，采用螺旋驱动装置可以实现蟹塘投饲船的可行性和有效性，所提出的水动力性能分析方法也能为螺旋驱动装置在水体环境中的应用研究提供理论参考。
  • 论文
    虹鳟(Oncorhynchus mykiss)鱼体水动力学特性研究
    闫文彦，黄六一，李玉岩，王刚，邬骞力，尤鑫星
    2022, 49(3): 36.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    鱼类的体型、游泳速度及耐流能力是其长期适应外界水生环境的进化结果。鱼在游动或水流作用下，鱼体与流体会产生复杂的相互作用，导致其消耗大量能量，对其生存和生长具有重要影响。本研究以虹鳟（Oncorhynchus mykiss）为研究对象，构建基于实物尺寸的三维数值模型，通过3D打印制作实物模型，利用水槽试验和数值模拟方法研究其水动力学特性。结果显示，在雷诺数1.6×105~5.8×105区间内，冲角0° ~ 45°范围内鱼体阻力系数CX随冲角增大从0.027增大至0.599，呈指数增长趋势，侧向力系数CY随冲角增加呈现线性增长趋势，最大达到了0.71；冲角和鱼体结构曲率对鱼体周围的流速分布具有协同影响，随着冲角的增大，速度场中高流速区和低流速区呈现一定的移动规律。鱼体结构与表面的压力分布密切相关，随着冲角的变化，鱼体不同部位出现不同的压力分布规律，随着冲角的增大，迎流面正压区占比由23.90%增长至71.66%，背流面正压区占比由23.90%减小至1.35%。研究结果可为虹鳟的个体和群体行为以及养殖水域的选择、养殖技术和装备开发以及仿生学研究提供参考。
  • 论文
    新建组合填料垂直潜流湿地系统处理沿海垦区池塘养殖尾水的效果
    王雪峰 1,2，刘文畅 1,2，樊利鹏3，谭洪新1,2，罗国芝 1,2，孙大川 1,2
    2022, 49(3): 46.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为探索沿海垦区池塘养殖尾水的净化技术，在条子泥垦区运行了一种以碱蓬作为净化植物，风化煤、陶瓷环和石英砂为组合填料的垂直潜流湿地系统，通过比较进、出水差异分析净化效果。70 d后，将不同填料取出进行硝化能力测试，并通过高通量测序技术比较菌群结构。结果显示：垦区尾水中的pH、总氮（TN）、总磷（TP）和高锰酸盐指数（CODMn）分别为8.55~9.17、3.58~8.53 mg/L、0.47~1.16 mg/L和17.96~26.63 mg/L。经湿地净化后，出水中的pH为7.34~8.79，基本满足江苏省池塘养殖尾水排放一级标准。TN、TP和CODMn分别为2.75~6.65 mg/L、0.33~0.71 mg/L和16.32~24.16 mg/L，基本满足二级标准。pH、TP和CODMn在进、出水中的差异显著（P<0.05），平均下降8.78%、36.26%和13.52%。硝化能力测试表明，上、下层风化煤、陶瓷环和石英砂填料对总氨氮（TAN）的去除率差异显著（P<0.05），分别为97.44%、88.88%、49.30%和11.47%。细菌群落结构在不同填料上的差异显著（P<0.05），优势菌拟杆菌门（Bacteroidota）在石英砂上显著富集，norank_f__Microscillaceae在有碱蓬草根系附着的上层风化煤中显著富集（P<0.05）。本研究证实了组合填料垂直潜流人工湿地在沿海垦区池塘养殖尾水治理中的应用价值。
  • 论文
    铜合金编织网网片阻力水槽试验研究
    王磊1, 2, 王鲁民1, 万荣2，刘永利1, 齐广瑞1，宋炜
    2022, 49(3): 55.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    开展水槽试验获得铜合金编织网网片的阻力，以分析铜合金编织网网衣的阻力变化规律及水动力性能。试验制作了10片0.25 m2不同铜丝直径及不同网目尺寸的铜合金编织网网片，于拖车静水槽中采用三分力传感器连接网片以测试网片受力，在0.30、0.45、0.60、0.75和0.85 m/s 5个拖车速度下开展水槽试验，每片网片在不同流速下都测得了0°~90°冲角范围，以10°间隔为节点共计10个冲角的阻力数据。结果显示：网片的阻力随流速的增加而增大，随着迎流冲角的增大，网片的阻力也在增加；相同网线直径的网片在特定流速与冲角下，其阻力随网目尺寸的增加而减小；相同网目尺寸的网片在特定流速与冲角下，其阻力随网线直径的增加而增大。基于网片试验数据，利用回归分析法得出铜合金编织网网衣在垂直流速时随流速变化的单位面积网衣阻力计算公式；利用点状图回归分析法得出铜合金编织网在垂直流速与平行流速两种状态下的阻力系数和雷诺数的对应关系；参考经验公式提出不同冲角下阻力系数的推导公式，并基于试验数据给出网片平面垂直于流速及平行于流速状态下的阻力系数，分别为1.20和0.21。本研究可为铜合金编织网网衣的受力计算以及水动力性能分析提供参考。
  • 论文
    不同磷酸二氢钾（KH2PO4）添加量对鱼菜共生系统水质及鱼菜生长的影响
    徐琰斐，顾川川，高霞婷，倪琦
    2022, 49(3): 63.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究磷酸二氢钾（KH2PO4）不同添加量对鱼菜共生系统的影响，以宝石鲈（Scortum barcoo）和红颜草莓（Fragaria orientalis）为研究对象，添加KH2PO4质量浓度分别为0 mg/L（对照组）和100 mg/L（试验组A）、200 mg/L（试验组B）、400 mg/L（试验组C），并对不同组别下系统中的三态氮、活性磷、钾离子质量浓度变化趋势以及宝石鲈、草莓生长性能进行比较分析。结果显示：不同质量浓度KH2PO4对鱼菜共生系统中三态氮质量浓度变化没有明显影响，系统中活性磷和钾离子质量浓度与KH2PO4质量浓度呈正相关；试验组B宝石鲈生长情况最好；试验组C草莓生长情况最好，但宝石鲈生长情况最差。研究表明，添加适量KH2PO4可以促进宝石鲈和草莓生长，当其质量浓度为200 mg/L时，可以使宝石鲈和草莓同时获得较好的生长性能，提升鱼菜共生系统整体产量。
  • 论文
    基于CBAM和BiFPN改进Yolov5的渔船目标检测
    张德春1，李海涛1，张俊虎1，张雷2
    2022, 49(3): 71.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在渔港高点监控渔船目标的场景下，对渔船检测经常丢失和检测错误等问题，提出了一种基于改进Yolov5的渔船目标检测模型。首先通过Kmeans++算法对锚框重新聚类，选择适合渔船数据集的锚框尺寸；然后在Yolov5的骨干网络中融入CBAM注意力机制获取更多细节特征；再采用加权双向特征金字塔网络（BiFPN）代替原先的特征金字塔网络（FPN）+像素聚合网络（PAN）结构，快速进行多尺度特征融合；最后在检测尺度上去掉大目标的检测尺度，增加更小目标的检测尺度，改用新的三个检测尺度，提高了模型对小目标渔船的检测精度。结果显示：对比原Yolov5算法，改进后的算法精确度、召回率和平均精度均值均有所提升，分别提升29.5%、0.5%和4.5%，每秒检测帧数达到90.6，对渔船目标检测效果有大幅度改善。研究表明，改进后的Yolov5算法满足休渔期管控期间对渔船目标检测的准确性和实时性要求。
  • 论文
    基于ResNet的典型养殖鱼类识别方法研究
    涂雪滢1，刘世晶1,2，钱程1
    2022, 49(3): 81.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    水下目标精准识别对指导养殖生产、辅助养殖决策具有十分重要的作用，而目标识别精度和运行效率是影响识别技术深入应用的关键问题。针对鱼类识别产业应用需求，以ResNet（Residual Neural Network）框架为核心，通过比较分析不同框架结构对鱼类识别精度和效果的影响，确定适用于典型养殖鱼类识别的ResNet网络结构形式。首先，采用多相机同步采样方式，获取不同姿态鱼类图像，满足高柔性、多姿态的运动目标样本集构建需要；其次，为了提升样本对不同背景的适应能力，选取具有不同背景的目标鱼类图像，丰富图像样本集；然后，以典型的ResNet18、ResNet34、ResNet50框架结构为比较模型，分析不同结构在识别效率和识别精度方面的整体效果。结果显示，ResNet50识别精度最高，达到95.47%，ResNet34次之，达到95.03%，但ResNet50识别效率比ResNet34降低20.43%，综合考虑识别精度和识别效率，ResNet34更加适用于大样本量鱼类图像的识别分类。
  • 论文
    水族馆鱼类目标检测网络优化研究
    刘洋1，2，张胜茂2，王书献2，王斐2，樊伟2，邹国华3,伯静4
    2022, 49(3): 89.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于深度学习的目标检测与识别在渔业养殖的应用中，存在数据集质量低，网络计算复杂度高、推理速度慢等问题，不易满足高实时性应用场景。本研究收集并标注83种水族馆鱼类的10 042张图像数据集，在保证目标检测和识别能力、降低网络计算复杂度、提高推理速度的情况下，探究网络的优化方法。利用“深度可分离卷积”重新设计YoloV4网络的主干网络（backbone）对比Mixup、Cutmix、 Mosaic等不同数据增强方式及Mish、Swish、 ELU等不同激活函数对网络的优化效果。根据对比结果择优选择数据增强方式、激活函数的组合用于优化网络。结果显示：根据该方法优化的网络在测试集上的预测精确率达到94.37%，计算复杂度(BFLOPS)仅为5.47, 相较YoloV4降低了93.99%。研究表明，本研究优化网络的方法，能够在保证检测与识别精确率的前提下，大幅降低网络计算复杂度、提高推理速度，为高实时性应用场景的鱼类目标检测与识别提供了参考。
  • 论文
    基于极限学习机的南太平洋长鳍金枪鱼渔场预测
    曾硕星，袁红春
    2022, 49(3): 99.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为提高南太平洋长鳍金枪鱼渔场预测的性能，本研究基于2000—2015年的南太平洋长鳍金枪鱼所处的渔场时空信息、渔获数量、延绳钓钩数以及3种重要的环境因子：海面温度、海面高度以及叶绿素a浓度，提出了一种基于极限学习机（ELM）的渔场预测方法。该方法首先提出了一种新型的类独热编码算法，对渔场数据进行特征数字编码；然后通过构建基于ELM的金枪鱼渔场预测模型，并通过训练学习来自适应地获取预测模型的网络参数，实现了对金枪鱼渔场的智能预测。文中的试验表明，在使用2015年南太平洋长鳍金枪鱼数据作为测试验证时，该模型取得了84.07%的总体渔场预测准确率，同时F1 Score指数达到80.9%，与常规方法相比，提高了长鳍金枪鱼渔场预测的性能。本研究为渔场预报研究提供了一种新的思路。
  • 论文
    池塘内循环流水养殖模式对黑鲷肌肉品质影响的研究
    张艺1，周振平2，林培华2，黄伟卿2，张伟2，陈仕玺3
    2022, 49(3): 107.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究池塘内循环流水（IPA）养殖模式对黑鲷(Acanthopagrus schlegelii)肌肉品质的影响，对采用IPA模式和传统池塘模式（TPA）养殖的两组黑鲷进行随机抽样、取样，分别进行了常规营养成分、氨基酸、脂肪酸组分的测定和分析。结果显示：IPA组粗蛋白含量极显著(P<0.01)高于TPA组，IPA水分含量显著低于TPA组（P<0.05），IPA组粗脂肪和灰分含量高于TPA组，差异不显著(P>0.05)。IPA组和TPA组黑鲷肌肉中均检出17种氨基酸，其中人体必需氨基酸7种，每种氨基酸含量IPA组均极显著高于TPA组（P<0.01)，必需氨基酸指数分别为84.32和76.90，第一限制性氨基酸均为蛋氨酸+半胱氨酸。两组黑鲷均检出脂肪酸10种，其中饱和脂肪酸3种，单不饱和脂肪酸3种，多不饱和脂肪酸4种。饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸IPA组均高于TPA组，差异不显著（P>0.05）。多不饱和脂肪酸IPA组低于TPA组，差异显著（P<0.05）。研究表明，IPA养殖模式可以明显提高黑鲷肌肉蛋白质营养价值，但降低了多不饱和脂肪酸的含量。