渔业现代化

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天津海水工厂化养殖发展历程与现状分析

辛乃宏1，张树森2，杨永海2，邢克智3

2019, 46(2): 1.

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天津是国内工厂化海水养殖发展最快的区域之一, 近几年随着天津滨海新区地下水的限采以及环保部门对养殖尾水排放的严格控制，海水工厂化养殖面临新的挑战。天津海水养殖发展一直受到土地和海水资源短缺因素的制约，天津海岸线为浅滩泥底潮汐带，海水比较浑浊，且工业污水和城市污水排放以及渤海和黄海较低的海水交换率造成海水富营养化。天津的气温变化大，适合室外露天养殖的时间短，但天津周边鲜活海产品巨大的市场需求和其丰富的地热资源及盐田卤水条件，促进了天津集约化的工厂化海水养殖的发展。回顾了天津海水工厂化养殖的发展历史，介绍了工厂化养殖设施装备的主要特点，分析、提出了海水工厂化养殖存在的问题及发展对策。

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凡纳滨对虾循环水养殖系统应用研究

张龙1,2，陈钊2，汪鲁2，陈世波3，曲克明2，张鹏1,2，朱建新2

2019, 46(2): 7.

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以凡纳滨对虾室内工厂化流水养殖（IIFA）为对照组，通过养殖场凡纳滨对虾循环水养殖试验（85 d）比较不同养殖模式对凡纳滨对虾的生长性能、养殖水体水质影响，探究循环水养殖系统（RAS）的硝化效率变化。结果显示：RAS的凡纳滨对虾存活率（74.58%±1.74%）、饲料转化率（70.56%±3.82%）、产量（3.91±0.49 kg/m3）显著高于IIFA的凡纳滨对虾存活率（66.90%±3.80%）、饲料转化率（67.14%±3.25%）、产量（3.47±0.42 kg/m3）（P<0.05）。对虾RAS可以将养殖水体化学需氧量（COD）、氨氮（NH4+–N）和亚硝酸盐氮（NO2-–N）质量浓度稳定在较低水平（5.92、0.60和1.14 mg/L）；对照组的COD呈现上升趋势，最高升至15.37 mg/L，NH4+–N和NO2-–N质量浓度在较大范围（0.20~2.90 mg/L和0.19~6.97 mg/L）内波动。然而，对虾RAS养殖水体NO3-–N和总氮呈现逐渐上升的趋势，最高分别升至25.98和33.55 mg/L；对照组养殖水体NO3-–N（0.94~2.85 mg/L）和总氮（5.95~14.01 mg/L）质量浓度变化则相对较小。对虾RAS对养殖水体硝化作用发挥着至关重要的作用，NH4+–N和NO2-–N去除率分别为23.78%~91.43%和0~27.76%，硝酸盐氮累积率则稳定在一定范围（0.57%~4.30%）。研究表明，对虾RAS的应用可有效控制凡纳滨对虾养殖水体关键水质指标，有利于存活率的提高和养殖产量的增加。

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生物絮团对水产动物生长、消化及养殖水体水质的影响

于哲，李良，朱瑞，吴莉芳，李民，段晶，王婧瑶

2019, 46(2): 15.

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生物絮团技术（Biofloc technology，BFT）具有改善养殖池塘水质、降低饲料转化率、增强水产动物免疫力等优点，被认为是解决当前集约化养殖问题的有效技术之一，目前已在国内外经济、生态、社会上取得了良好效益。本文在查阅国内外相关文献的基础上，概述了生物絮团对水产动物的生长性能、消化酶活力、非特异性免疫功能、抗氧化能力及养殖水体水质的影响。大量研究结果表明，生物絮团技术能够促进水产动物生长、提高消化酶活力、增强非特异性免疫功能、提升抗氧化能力、节约水资源、降低饲料成本、增加经济效益。将生物絮团技术与其他养殖技术相结合，能够更有效地降低养殖水体中氮、磷等污染物，提高经济、生态、社会效益，前景广阔。

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广西工厂化循环水养殖石斑鱼水质处理效果

刘旭佳1,3，王志成2，熊向英1，梁志辉2，王贤丰1，姚坤志2

2019, 46(2): 22.

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通过集成海水养鱼、生化处理、设施工程、环境工程、电器自控和水质监控等技术，建立一套适合广西地区应用的工厂化循环水石斑鱼养殖系统。该养殖系统处理流程为：鱼池→沉淀池→蛋白质分离器→生物滤池→海马齿浮床→紫外杀菌，生物滤池包括A、B、C三个通道，A、B通道均由珊瑚石作为一、二级生物过滤和生化球作为三级过滤，C通道由珊瑚石作为一级过滤和椰子壳碎作为二、三级过滤。结果显示：沉淀池处理可以显著降低鱼池的COD，氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和磷酸盐的质量浓度（P<0.05）；经海马齿浮床系统处理后，硝酸盐氮质量浓度显著低于沉淀池、蛋白质分离器处理池、生物滤池A、B通道（P<0.05）；整体上，C通道水质指标略低于A、B通道，但差异不明显（P>0.05）。该研究结果可为广西沿海发展循环水养殖技术以及养殖生产方式转变提供可靠的科学数据和技术参考。

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基于局部化双向LSTM和状态转移约束的养殖水质分类预测

商艳红，张静

2019, 46(2): 28.

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养殖水质对水产养殖的产出和收益具有非常重要的影响，提前预测水质状况可以提高治理水平，从而减少水产养殖的损失。以南美白对虾（俗称白肢虾）日常养殖水质为研究对象，选取温度(T )、pH 、溶氧(DO)、盐度、氧化还原电位(ORP)、亚硝酸盐氮（NO2--N）和氨氮（NH4+-N）作为水质数据特征，提出基于局部化双向LSTM（CovBiLSTM）和状态转移约束的水质预测模型（CovBiLSTMST）。首先使用双向LSTM网络接收历史水质数据序列信息的输入，然后利用卷积函数和最大池化技术（Max pooling）来挖掘双向LSTM网络不同单元输出数据之间的关系，对历史不同时间的水质数据进行融合，最后采用Softmax分类器来预测水质状况，同时利用状态转移约束条件来提高预测的准确率。通过对比试验，分别证明了局部双向化LSTM和状态转移约束对水质预测的有效性。与基于LSTM的预测方法相比，评价指标分类准确率和召回率分别提高5%和4%。研究表明：基于CovBiLSTM网络模型的水质预测算法比基于其他模型的预测算法能更准确预测南美白对虾的水质状况。

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阳澄湖围网养殖生态坝的优化设计与评价

石鸿韬，黎岭芳，穆玉林，高月淑，张振家，李春杰

2019, 46(2): 35.

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针对阳澄湖围网养殖的污染控制和生态修复，以单个养殖户为对象进行生态坝的应用设计，并进行技术经济评价，为其推广应用奠定基础。该设计基于前期中试试验研究，首先对生态坝的单体结构进行优化设计，在此基础上，根据总氮污染负荷计算所需生态坝的面积，并考虑现场布设方案，最后基于该设计方案进行技术经济评价。生态坝单体优化设计主要包括包埋菌和弹性填料相结合，增强其水质净化能力，同时为大闸蟹设计蜕壳层结构，以提升其成活率（10%）；针对单户养殖（6 667 m2）的总氮污染负荷设计计算所得生态坝面积为1 344 m2，占养殖区域的20%；其一次性建设费用约20万元，按8年折旧计算，运行费用约3万元，年增收约5万元。如果扩大应用规模，可进一步降低成本。

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基于无线网桥与Zigbee技术的深海网箱养殖环境监测系统

刘敬彪1，2，陈德文 1，杨玉杰 1

2019, 46(2): 42.

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为解决传统网箱养殖水质检测周期长、实时性差、数据误差大、维修成本高等问题，设计了一种基于无线网桥与Zigbee进行数据传输的深海网箱养殖水质与环境监测系统。该系统主要通过水质传感器来获取网箱内海水的温度、盐度、浊度、pH以及溶氧等水质参数，同时利用水下摄像机采集水中鱼群状况、水面环境信息等图像信息，并通过无线网桥将监测的水质参数与图像信息实时传输至岸基数据监控中心，由监控系统实时监测养殖环境参数变化，并且可以通过无线接入点向设备发送控制指令来进行相关操作，如通过控制图像采集设备的云台来实现对网箱水面或水下环境的监控。结果表明：采用该检测系统后，能实时传输图像信息与水质参数，并能实现实时远程控制；操控中心具有数据显示、历史数据查看、水质异常时声光报警等功能。该系统具有操作简便、响应快速、成本较低、可靠性高等优点，具有较好的推广应用价值。

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基于人工湿地的海水池塘循环水养殖系统构建与运行效果研究

钟非1,2, 魏静静2, 赵永超1, 陈玉生1, 许程林1, 李多1,吉红九1

2019, 46(2): 42.

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为有效调控高密度海水养殖池塘的水环境状况，构建了以人工湿地为核心的“鱼-虾-贝-草”海水池塘循环水养殖系统。通过比较人工湿地连续流与间歇流，以及种植盐角草（Salicornia europaea）和互花米草（Spartina alterniflora）时的净化效率，研究适用于海水池塘养殖系统的人工湿地运行方式及植物种类。通过比较不同养殖模式下池塘水质及养殖对象生长情况，分析人工湿地对养殖池塘水体的调控效果，探讨循环养殖模式对池塘产量的提升效果。结果显示：人工湿地间歇运行时（水力负荷为300 mm/d），其净化效率相比于连续运行有显著提升；盐角草湿地出水中的氮、磷浓度显著低于互花米草湿地；虽然排、换水频率有较大差异，循环养殖模式与传统养殖模式下养殖池塘水体氨氮（NH4+-N）和亚酸盐氮（NO2--N）质量浓度均处于较低水平；采用基于湿地循环水处理的文蛤（Meretrix meretrix）和脊尾白虾（Exopalaemon carinicauda）分池组合混养模式能进一步提高脊尾白虾的单位面积产量，并有效控制养殖废水排放。研究表明：基于人工湿地的海水池塘循环水养殖系统具有较强的环境效益，可为江苏地区海水池塘养殖业的健康发展提供参考。

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基于改进K-means聚类算法的金鱼阴影去除及图像分割方法

王帅，刘世晶，唐荣，陈军，刘兴国

2019, 46(2): 54.

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针对鱼类行为量化过程中运动阴影区域去除难的问题，以金鱼为研究对象，分别从去除噪点及孤立数据点、使用马氏距离作为距离度量方法、明确聚类个数以及初始聚类中心点选择等方面对传统K-means聚类算法进行了优化，提出了一种基于改进k-means聚类算法的金鱼阴影去除及图像分割方法。在室内正常环境下，使用相机采集玻璃鱼缸中金鱼图像，首先等比例压缩10倍，使用中值滤波方法对样本图像进行预处理，然后将其从RGB颜色空间转换到Lab颜色空间，最后提取a、b分量并使用改进的K-means算法进行聚类。试验结果表明，和传统K-means聚类算法及FCM（Fuzzy c-means）聚类算法进行比较，改进算法对于图像阴影去除及分割具有更好的效果，在200幅具有不同阴影的金鱼样本图像中，基于改进k-means聚类算法的平均误分类的像素比率和平均运行时间分别为2.48%和0.875s，能够满足离线鱼类行为量化过程中图像预处理的要求。

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养殖工船系统构建与总体技术探讨

崔铭超1,2，金娇辉1,2，黄温赟1,2

2019, 46(2): 61.

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随着社会经济发展，开发海洋生物资源是国家战略及必然趋势。养殖工船是发展深远海养殖工程的核心装备之一，深入研究养殖工船，大力发展深远海养殖，具有较高的经济价值和社会价值。该文从装备技术发展面临的问题出发，以动力系统、系泊系统、养殖系统、物流系统及加工系统的总布置为基础，兼顾安全性、经济性及环保性，将商用运输船设计方法和养殖技术要求有机结合在一起，初步探讨了构建深远海养殖工船系统和总体技术框架。提出了重点关注和研究的技术方向，以期实现船舶和养殖行业的联合技术攻关，早日形成产业指南和设计规程，指导后续养殖工程设计。结合中国强大的船舶海工制造能力，完成养殖工船的批量建设，实现未来规模化深远海养殖。

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基于模糊PID控制的飞船返回舱打捞水平姿态补偿系统研究

林礼群，徐志强

2019, 46(2): 67.

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为提高高海况飞船返回舱打捞成功率与安全性，介绍了一种舷侧柔性打捞系统方法原理。针对救助母船运动对拦截臂打捞稳定安全性问题，提出了一种以吊机变幅油缸为执行机构控制拦截臂横摇运动方法，采用传统PID控制方法和模糊PID控制方法分别对打捞水平姿态补偿系统进行模型试验研究，模型试验系统的横摇运动通过摇摆台模拟实现。结果表明：采用传统PID控制受电液比例换向阀反向死区的影响，变幅油缸缩回延时不能及时补偿而严重影响打捞效率，而模糊 PID控制能大大改善了控制性能，模型试验系统具有响应速度快、运行稳定可靠特点，模拟六级海况下补偿精度达到±1.3°，能满足高海况打捞要求。该方法理论和试验数据可为原型样机的控制优化设计提供参考。

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菊黄东方鲀鱼精蛋白提取工艺优化研究

刘淑集1，陈梧英2，许旻1，李辉2，苏永昌1，张伯超1，乔琨1，苏捷1，刘智禹1

2019, 46(2): 73.

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为研究河鲀鱼精蛋白的制备工艺，以菊黄东方鲀（Takifugu Flavidus）精巢为原料，以鱼精蛋白提取率为指标，通过单因素试验研究NaCl溶液的pH、硫酸浓度、硫酸用量、提取温度、提取时间以及乙醇用量等单因素对鱼精蛋白提取率的影响，在此基础上，采用响应面法优化鱼精蛋白的提取工艺条件。结果显示，采用响应面法优化获得河鲀鱼精蛋白的最佳提取工艺条件为：NaCl溶液pH8.5，硫酸浓度0.6 mol/L，硫酸用量4.0倍体积，提取温度45℃，提取时间2.4 h，乙醇用量4倍体积，此时鱼精蛋白提取率达到19.07%。研究表明，响应面法对河鲀鱼精蛋白提取条件的优化方案合理可行，可为河鲀精巢的开发利用提供参考依据。

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