渔业现代化

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  • 低频振动刺激对大黄鱼行为及生理影响
    叶林昌, 刘赟, 刘媛, 郭建磊, 殷雷明
    2023, 50(6): 1.
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    为了解低频振动刺激对大黄鱼行为及生理的影响，通过自制钢制水槽及作动器模拟养殖舱振动125 Hz（150 dB）、200 Hz（150 dB）分别对250 g组和500 g组大黄鱼进行连续1 h振动刺激试验，以此确定大黄鱼行为反应及生理生化指标变化（皮质醇、肾上腺素、甲状腺素）。结果显示：在振动刺激过程中，试验鱼未出现明显惊扰反应现象； 250 g试验组，125 Hz频率条件下肾上腺素变化（增长约40.93%）最为显著（P<0.05），200 Hz频率条件下甲状腺素（增长约41.08%）变化最为显著（P<0.05）；500 g试验组，125 Hz频率条件下甲状腺素（增长约28.68%）变化最为显著（P<0.05），200 Hz频率条件下也是甲状腺素（增长约41.79%）变化最为显著（P<0.05）且高于125 Hz频率组，故认为两组试验鱼均对200 Hz振动刺激更为敏感。本研究为提升大黄鱼的生长率、存活率以及深远海养殖新空间的新型海上养殖平台建设与发展提供参考。

  • 不同碳氮比对生物絮凝技术（BFT）养殖水体中土腥味物质积累量的影响
    崔佳勤, 章海鑫, 罗国芝, 谭洪新,
    2023, 50(6): 9.
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    为探究生物絮凝技术（Biofloc technology, BFT）中不同碳氮比对水体中土腥味物质积累量的影响，以养虾排放的生物絮团为研究对象，设置了不同的初始溶解性有机碳（Dissolved Organic Carbon, DOC）/溶解性无机氮（Dissolved Inorganic Nitrogen，DIN）梯度，分别为A组（不添加葡萄糖组，C/N为6）、B组（C/N为10）和C组（C/N为20），进行为期7 d的试验，每日进行一次水质监测，试验开始和结束时检测BFT水体中土臭素（Geosmin, GSM）和二甲基异莰醇（2-Methylisoborneol, 2-MIB）的含量，取生物絮团进行营养指标检测。结果显示：B组的GSM和2-MIB积累量分别为22.41 ng/L和 -0.19 ng/L， 显著低于A组（76.4 ng/L和4.43 ng/L）C组（50.98 ng/L和3.52 ng/L，P<0.05）；试验期间，各组水体中总氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度均处于较低水平，分别低于0.10 mg/L和0.15 mg/L；B组生物絮团的粗蛋白含量最高，为31.64%±0.22%。研究表明，添加葡萄糖能有效减少GSM和2-MIB的生成积累量，调控BFT水体中的C/N为10时，减少GSM和2-MIB生成积累量的效果最明显，同时有水质改良效果。

  • 拟穴青蟹“龙舟”型工厂化循环水养殖系统设计及养殖效果分析
    刘铮, 黄伟卿, 张艺, 徐侃, 李婷婷, 邵逸臻, 林培华
    2023, 50(6): 17.
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    为解决拟穴青蟹传统池塘养殖面临互相残杀、受自然灾害影响导致损失严重及现有“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统操作烦琐等产业瓶颈，将拟穴青蟹置于本试验设计的“龙舟”型工厂化循环水养殖系统和“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统进行养殖，养殖周期30 d，比较存活率、养殖水质、生长性能及营养品质。结果显示：拟穴青蟹在“龙舟”型工厂化循环水养殖系统的存活率为（98.66±0.58）%，显著高于“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统（P＜0.05）。“龙舟”型工厂化循环水养殖系统中的养殖水体中的氨氮0.062 5~0.067 1 mg/L，亚硝酸盐0.021 3~0.025 3 mg/L，活性磷酸盐0.031 5~0.034 6 mg/L，均较“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统低。“龙舟”型工厂化循环水养殖系统养殖的拟穴青蟹体重特定生长率为（3.43±0.50）%/d，脱壳间隔时间为（20.4±0.25）d，生长性能显著高于“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统（P＜0.05）。“龙舟”型工厂化循环水养殖系统养殖的拟穴青蟹肌肉中必须氨基酸指数（E）为67.35，高于“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统；且肌肉中脂肪酸组成及质量安全均优于“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统。研究表明，采用“龙舟”型工厂化循环水养殖系统养殖拟穴青蟹能取得减少水质污染、提高拟穴青蟹的存活率、生长速度和改善肌肉营养并减少肌肉中重金属含量的养殖成效，可作为拟穴青蟹工厂化养殖新模式。

  • 生物絮团浓度和枯草芽孢杆菌添加量对生物絮团主要性能的影响
    贺希, 石婷宇, 陈菲, 俞奇力, 罗国芝 ,
    2023, 50(6): 25.
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    为提高生物絮团性能，在悬浮式生物反应器中，比较了2种生物絮团质量浓度（300 mg/L、600 mg/L）和3种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）添加量（104 CFU/mL、105 CFU/mL和106 CFU/mL）对生物絮团氨氮去除效率和絮团营养组成的影响。结果显示：生物絮团质量浓度对生物絮团氨氮去除速率有显著影响（P < 0.05），其中絮团质量浓度为600 mg/L时氨氮去除率最高，达（3.85±0.27）mg N/h。絮团质量浓度对生物絮团主要营养成分（粗蛋白、粗灰分、粗脂肪）含量和部分氨基酸含量没有显著影响（P > 0.05）。枯草芽孢杆菌添加量为106 CFU/mL时的生物絮团浓度组絮团粗蛋白含量分别为（27.22±0.47）%和（27.43±1.07）%显著高于添加量为104 和105 CFU/mL的絮团组（P < 0.05）。生物絮团质量浓度为600 mg/L时4种硝化作用功能基因（ureC, amoA, nxrA, Hao）拷贝数均高于300 mg/L组；枯草芽孢杆菌添加量为104 CFU/mL时，生物絮团nxrA基因拷贝数高于菌添加量为105和106 CFU/mL组，amoA、ureC、Hao基因拷贝低于菌添加量为105和106CFU/mL组。研究表明，生物絮团质量浓度为600 mg/L、枯草芽孢杆菌添加量为106 CFU/mL时，有利于提高生物絮团系统氨氮去除速率和粗蛋白、氨基酸含量。

  • 沉浮式养殖网箱自动化控制与管理系统研究
    张世中, 张天时, 王兴兴 , 袁世家, 杨波, 赵磊
    2023, 50(6): 33.
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    针对沉浮式养殖网箱沉浮时易造成网箱倾角过大和侧翻等问题，本研究开发了沉浮式养殖网箱自动化控制与管理系统。该系统主要基于PID控制技术，探究PID控制系统合适的参数，利用倾斜角度信号和控制算法来调节执行器，实现网箱倾斜角度的自动控制；研发了沉浮式养殖网箱自动化控制相应的管理系统，主要功能包括：浮沉控制、饲喂控制、清洗网箱、GPS定位和摄像头清洗，以及水下摄像头监控、水质、流速、液位和压力等数据监测等。经过浮重比、沉浮时间、PID控制试验，结果显示：适宜的网箱浮重比为1.2，浮筒进水口管径和直径比为0.03，P、I、D参数值分别为100、1000、0，并将沉浮式养殖网箱的各个模块的控制和信息集成到了一套系统中，全面改善了沉浮式养殖网箱自动化控制系统的性能。本系统能够及时且稳定的进行控制输出，实现网箱平稳下沉和上浮，本研究成果具有一定的理论和实践意义。

  • 重庆地区淡水池塘养殖尾水处理系统净化效果
    阳龙江, 韩璐璐, 唐征县, 彭小倩, 梅会清, 翟旭亮, 薛洋, 任朝颖, 朱成科
    2023, 50(6): 41.
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    为探究养殖尾水处理系统对淡水池塘养殖尾水的处理能力，在重庆地区选取一处建有尾水处理系统的养殖基地，使用现行有效的水质检测标准对其养殖尾水和各级处理单元出水进行水质测定分析，根据SC/T 9101—2007《淡水池塘养殖水排放要求》中的水质指标进行评价。结果显示，该尾水处理系统全年平均悬浮物含量（TSS）、五日生化需氧量（BOD5）、高锰酸盐指数（CODMn）、总氮（TN）、总磷（TP）去除效率分别为67.30%、77.13%、39.31%、48.39%、52.62%，去除效果较为明显；经系统处理的养殖尾水水质指标均优于一级标准，尾水可直接排放或循环利用。研究表明，该尾水处理系统对养殖尾水的处理具有明显效果，可以对养殖尾水中各项污染指标进行有效控制，对于改善水产养殖环境和降低水产养殖污染具有积极意义。

  • 基于改进边界匹配网络的鱼群摄食动作时序检测方法研究
    王丁弘, 杨信廷, 潘良, 朱文韬, 焦冬祥, 周超,
    2023, 50(6): 49.
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    集约化水产养殖中，实时监测鱼群摄食状态是制定科学投喂策略的重要依据之一。为实现鱼群摄食和非摄食状态的时序探测，解决现有方法在探测摄食状态切换时误差较高的问题，本文提出了基于改进边界匹配网络(Boundary Matching Network，BMN)的鱼群状态检测网络BMN-Fish。该网络在BMN的基础上，引入高效深度模块，模块包含高效通道注意力模块（Efficient Channel Attention Module Net，ECANet）和基础残差模块（Base Residual Module，BRM）。其中，高效通道注意力模块可扩大时序维度特征的感受野，提高了模型提取局部信息的能力；基础残差模块可关注特征图中感兴趣的区域，增强算法的全局感知能力。结果显示，相比于原始的鱼群时序摄食动作检测网络BMN，BMN-Fish的AUC和AR@100指标达93.32%和95.28%，分别提高2.17%和1.95%。研究表明，该方法可以高效检测鱼群时序摄食动作，为集约化水产养殖制定智能投饲策略提供参考。

  • 基于轻量级神经网络的水下生物图像增强
    王德兴, 黄梓阳, 袁红春
    2023, 50(6): 60.
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    为获取高质量的水下生物图像，解决水下生物图像在实际拍摄中产生的色偏、对比度低等问题，以提供精准的海洋数据支持，促进海洋资源的开发与保护，设计了一种轻量级色温调整和动态卷积多色校正水下生物图像复原方法。该方法采用全局平均和最大池化补偿水下生物图像的色彩失真，并加入Ghost卷积降低特征图的冗余降低模型参数量。同时，利用动态卷积自适应地校正图像在三种色彩空间中的亮度和对比度。结果显示：在EUVP(Enhancing Underwater Visual Perception)中的水下场景数据集上，本模型在峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)指标上分别上升到24.298和0.891，表现均优于基于非物理和物理模型的对比方法。在EUVP中的水下生物图像数据集上，本模型与Shallow-Uwnet和Water-Net两种深度学习模型相比，其计算量仅占后两者的0.27%和0.04%，且存储容量仅为41KB，而增强后的图像在SSIM指标上比后两者分别提高了3.77%和6.72%。研究表明，该模型方法能有效增强水下生物图像，同时由于其具有极低的计算量和存储空间，能够大幅降低水下设备部署的门槛。

  • 基于改进YOLOv7-tiny和动态检测门的金枪鱼自动检测与计数研究
    袁红春 , 史经伟
    2023, 50(6): 74.
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    远洋渔业仍面临自动化、智能化水平偏低等问题，渔获量统计仍普遍采用人工计数。为解决远洋金枪鱼渔业中人工统计渔获量费时费力的问题，本研究提出一种基于DP-YOLO（DCNv2-PConv-YOLO）模型与动态检测门算法相结合的自动计数方法。该方法选用YOLOv7-tiny作为基础模型，采用可变形卷积DCNv2获取更多形状特征，使用部分卷积PConv降低计算量，设计动态检测门算法避免重复计数，同时提出错计误差指标评估计数方法。消融试验结果显示，DP-YOLO相比YOLOv7-tiny减少了3.3%的参数， 23.7%的计算量和2.1%计算时间，提高了5.3%平均精度；渔获量自动统计试验结果表明，该计数方法的识别准确率达到95.8%，计数精度达到97.9%，错计误差仅为2.1%，相比YOLOv5s+Deepsort与YOLOv7-tiny+Deepsort已有的计数算法，分别领先45.8%和25%，为远洋渔业的渔获量自动统计提供了新的思路。

  • 超声辅助美拉德反应对鲢鱼酶解产物风味特性的影响
    王玉婷, 肖乃勇, 施文正,
    2023, 50(6): 84.
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    为促进低值鱼类产品的高值化利用，以鲢鱼为原料，通过酶解法制备鲢鱼酶解产物，与木糖构建美拉德反应体系，研究超声辅助美拉德反应对酶解产物风味特性的影响，并以传统湿法美拉德反应和酶解产物作对照。结果显示：超声预处理能够促进美拉德反应过程中中间产物及褐变产生，提高美拉德反应速率；酶解产物经过美拉德反应后荧光强度下降，表示羟基的引入；与酶解产物相比，超声辅助美拉德反应产物的苦味氨基酸降低了18%，优于未超声组。固相萃取整体捕集-气相色谱-质谱联用技术（MMSE-GC-MS）和电子舌结果显示，超声-美拉德反应产物中有助于增香的挥发性化合物（苯甲醛、糠醛和2-乙基呋喃等）含量较高，苦味和涩味低于酶解产物和美拉德反应产物。研究表明，超声辅助美拉德反应处理能够有效改善鲢鱼酶解产物的风味特性。本研究可为高值化淡水鱼制品的开发提供参考。

  • 南极磷虾热风干燥特性及干燥模型
    马田田, 欧阳杰, 肖哲非, 沈 建,
    2023, 50(6): 93.
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    为探究南极磷虾热风干燥特性并构建干燥模型，以冷冻南极磷虾为原料，研究不同温度和干燥量对南极磷虾干燥用时、干燥速率的影响，并分析不同干燥条件下南极磷虾水分有效扩散系数和干燥活化能。采用Lewis、Henderson and Pabis、Page、Modified Page和Wang and Singh五种干燥模型对试验数据进行拟合，以决定系数R2、卡方检验值X2、均方根误差M和误差平方和S为模型拟合效果评价指标，确定最佳干燥模型，并对干燥模型进行验证。结果显示：温度上升或干燥量减小，干燥用时缩短，干燥速率增大，且干燥量对干燥用时及干燥速率的影响小于温度；温度为50 ~ 100℃时，水分有效扩散系数为1.459×10-8 ~ 6.310×10-8，干燥活化能为29.599 kJ/mol；干燥量为0.5 ~ 3.0 kg时，水分有效扩散系数为4.63×10-9 ~ 3.533×10-8；对比5种模型的拟合效果评价指标发现Page模型具有高的R2值，低的X2、M和S值，能更好的拟合南极磷虾试验数据，模型预测值与试验值的重合度高，可准确预测南极磷虾热风干燥过程中水分比变化规律。研究表明：升高温度或降低干燥量均能缩短干燥用时，提高干燥速率，Page模型能准确描述南极磷虾热风干燥过程，可为南极磷虾热风干燥过程的预测和控制提供理论依据。

  • 单船桁杆拖网网囊网目尺寸对哈氏仿对虾和大管鞭虾的选择性
    徐国强, 虞宝存, 张洪亮, 周永东, 朱文斌, 许柳雄
    2023, 50(6): 103.
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    为探明东海海域单船桁杆拖网网囊网目尺寸对哈氏仿对虾(Parapenaeopsis hardwickii)和大管鞭虾(Solenocera melantho)的选择性，于2018年12月份和2019年3—4月份分别开展了不同网囊网目尺寸选择性试验，分析了试验阶段渔获物组成、主捕虾类体长分布以及不同网囊网目尺寸对两种虾类的选择性。结果显示：12月份试验以捕捞哈氏仿对虾为主，其体长范围为35~100 mm，平均体长66 mm；3—4月份试验以捕捞大管鞭虾为主，其体长范围为30~140 mm，平均体长60 mm。随着网囊网目尺寸的增加，哈氏仿对虾平均体长从71 mm增至74 mm，大管鞭虾平均体长从64 mm增至74 mm，网目尺寸对两种虾类体长影响明显。网囊网目尺寸为25 mm、28 mm和38 mm时，哈氏仿对虾50%选择体长（L50）分别为55.334 mm、57.396 mm和68.319 mm；网囊网目尺寸为22 mm、25 mm、28 mm和38 mm时，大管鞭虾L50分别为54.919 mm、62.734 mm、72.807 mm和74.819 mm。哈氏仿对虾和大管鞭虾网囊网目尺寸与L50的关系式分别为：L50=1.023m+29.331 (R2=0.995)，L50=1.134m+34.280 (R2=0.724)。随着网囊网目尺寸增加（25~38 mm，22~38 mm），哈氏仿对虾和大管鞭虾选择性曲线均依次向右移动，选择性曲线均出现交叉现象，这与虾类体形特征密不可分。为释放体长小于70 mm的小虾，建议主捕哈氏仿对虾期间，网囊网目尺寸应不小于39.75 mm；主捕大管鞭虾期间，网囊网目尺寸应不小于31.50 mm。本研究可为东海海域单船桁杆拖网渔具管理与两种虾类资源保护提供参考。