渔业现代化

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  • 海参养殖采捕装备发展现状与展望
    赵斌1, 韩莎1, 李成林1, 胡炜1, 孙永军2, 陶泽文3
    2025, 52(2): 1.
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    海参产业是中国渔业经济的主导产业之一，养殖采捕环节装备化水平不足已成为制约产业发展的关键瓶颈。系统梳理了海参养殖采捕装备的技术发展现状，首先从工厂化养殖和海区采捕两大方向，分析了海参工厂化自动投饲装备和自动倒池机的技术特征，对比了海参采捕装备不同捕获方式、运动及操控方式的优劣及作业效能；其次聚焦关键技术创新，阐释运动学仿真技术对装备结构优化的支撑作用，揭示水下目标识别技术对采捕精准度的提升机制；最后围绕工程化养殖装备关键部件优化、智能化采捕技术集成创新、装备应用评价体系构建3个层面提出了技术发展路径。研究结果可为海参养殖采捕装备的自动化升级和智能化转型提供理论依据与技术参考。

  • 单点锚泊式船型网箱受灾破坏机理分析
    桂福坤1, 张顺1, 梅莉莉1, 杨旭1, 冯德军1, 王振宇1, 陈洪洲1, 2
    2025, 52(2): 9.
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    为科学评估船型网箱在波浪环境中的灾害风险，解决其在极端风浪下灾害预防与控制难题，推动深远海养殖产业发展，本研究采用数值模拟方法，利用 ANSYS 中的 AQWA 水动力模块，对船型网箱在不同结构工况和波浪工况下的动力过程进行模拟，获取数据后用神经网络算法构建受灾因素与结构损伤的非线性关系，并以灰色关联度方法识别主控致灾因子。结果显示，数值模型计算的结构运动响应和动力荷载与试验基本一致，误差不超过10%；所建神经网络模型预报动力灾害情况准确，预测误差不超过5%，均方根误差不超过0.52；确定波高是锚绳断裂主控因子，浮架长度和波高是浮架开裂主控因子。研究表明，该神经网络模型可有效预测船型网箱的受灾破坏，同时为锚绳选型和浮架安全评估提供重要依据。

  • 深远海养殖网箱挂网撑杆与主体结构连接处断裂过程数值分析
    何城宽, 王宏, 孙鸣远, 黄大辉, 毛沛盛
    2025, 52(2): 18.
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    深远海养殖网箱作为一种新型的渔业养殖装备，能够在远离陆地的海域养殖经济价值较高的鱼类。为了探究挂网撑杆失稳可能对平台主体结构造成的损伤，以广东某养殖平台为例，利用有限元软件对挂网撑杆的自由端加载不同方向的足够使其发生断裂的位移，以研究典型节点承受不同方向作用力时的开裂过程及极限承载力；又设置不同厚度的浮箱外板，以研究外板与挂网撑杆相对刚度对典型节点断裂行为以及极限承载力的影响。通过数值计算发现，对不同板厚的典型节点加载相同载荷时，6 mm、8 mm 外板主体结构先开裂，10 mm、12 mm 外板则是挂网撑杆先于主体结构断裂。通过统计后发现，当相对刚度从0.5增加至0.67时，质量增加了8.8%，抵抗变形的能力增加了44%；当相对刚度从0.67增加至0.83时，质量增加了8.1%，抵抗变形的能力增加了33%；当相对刚度从0.67增加至1时，质量增加了7.5%，抵抗变形的能力增加了25%。可认为该典型节点钢料的增加对极限承载力的提高作用并不明显，在平台设计阶段可以考虑适当减少板厚。分析结果表明，若网箱主体结构的刚度远大于撑杆刚度，断裂现象通常仅局限于焊缝及挂网撑杆根部，且无法延伸至网箱主体，致使主体结构仅出现局部塑性变形。相反，当网箱主体刚度低于或接近撑杆刚度时，节点主体结构首先发生断裂，且断裂区域逐渐扩展至撑杆部分。研究表明，挂网撑杆典型节点的极限承载力随着浮箱外板厚度的增加而显著增大。提出了各方向典型节点极限承载力的计算方程，为相关工程设计提供了理论依据。

  • 养殖工船离心式吸鱼泵内部流场仿真与试验
    陈卿1 , 李德堂1, 谢永和1, 高炜鹏2, 王 君2, 张佳奇2, 刘 平3, 洪永强1
    2025, 52(2): 29.
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    相对于水产养殖网箱敞开式的空间，养殖工船空间封闭狭窄，难以容纳体积庞大的吸鱼泵作业设备。目前离心式吸鱼泵与真空式、射流式相比，具有结构紧凑、安装作业灵活和吸鱼全程不脱离水等优势，特别适合用于养殖工船。为了解决养殖工程中鱼类损伤最小化和提升捕鱼效率的问题，开发了一款口径为200 mm的离心式吸鱼泵。采用计算流体动力学—离散元法（CFD-DEM）分析叶轮的流场特性，优化吸鱼泵的性能。结果显示：泵内鱼体流动均匀，流速分布良好，且无明显流速差异；流线分布均匀，无鱼体挤压和堵塞的情况；同时，泵道内压力分布均匀，不会对鱼体造成过大的伤害。吸鱼泵试验测试显示，在出口端用网袋分离鱼水，仅有少量鲫鱼有轻微擦伤，疑似分离时被网袋刮伤，无叶轮擦伤的痕迹，满足无损活鱼输送要求。研究表明，离心式吸鱼泵可通过调整口径和转速，以适应不同鱼类，减少损伤，降低劳动强度，提高捕鱼效率和存活率。

  • 气提式育苗池吸污装备多相流动特性研究
    刘安东, 张海耿, 管崇武, 黄达, 张宇雷
    2025, 52(2): 37.
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    为探究育苗池气力提升吸污装备作业过程中的气液固三相流动特性，建立管道式气提吸污装置的结构优化方法，采用Fluent计算流体动力学工具，基于欧拉多相流模型以及稠密离散相（DDPM）模型，分析气力提升池底吸污装备结构形式对于吸污性能的影响。试验结果显示：气提管路内的气液固三相流动过程分为初始阶段、泄压阶段、提升阶段和稳定阶段；气提管路的开孔直径、开孔数量与间距、离底高度将直接影响气提吸污性能，适当调整开孔间距将有利于改善气提吸污效果；气提管路的开孔直径的最优值约为4 mm；气提管路开孔数量增加2.5倍，则气提系统效率将降低27.2%；而气提管路离底高度增加3倍，则气提系统效率将降低31.6%，因此应避免增加气提管路开孔数量与离底高度。

  • 淡水池塘嵌入式集装槽循环水养殖系统水质及微生物群落分析
    陶志英1, 袁嘉欣1, 谢世红2, 贺刚1, 邓宏奎1, 李梦露1, 王嘉伟1, 邓勇辉1, 章海鑫1, 欧阳敏1, 周辉明1
    2025, 52(2): 46.
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    为研究淡水池塘嵌入式集装槽循环水养殖系统养水区的水质变化以及微生物群落结构特征，测定了养水区3级生物滤池（沉淀池、氧化池、净化池、过滤坝）及生物填料（过滤棉、毛刷）所在区域的水质指标；利用高通量测序技术测定了各生物滤池水体中及生物填料上的微生物群落结构。结果显示：养水区净水系统稳定有效运行，经过各生物滤池处理后的水质最终符合养殖用水的要求。其中氨氮（NH4+-N）、亚硝酸盐氮（NO2--N）、总氮（TN）的去除率分别达到52.97%、63.23%、53.51%。养水区细菌群落主要由变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidota）等33个门组成，生物滤池中水体和滤料上生物膜细菌群落结构有所差异，生物膜的放线菌门（Actinobacteria）相对丰度显著高于水体（P＜0.05）。水体样本组的细菌群落多样性高于生物膜样本组，水样中的细菌种类更多，细菌群落的丰富度较高。相关性分析显示，NH4+-N、NO2--N和TN环境因子显著影响水体组微生物群落结构（P＜0.05），总磷（TP）、有效磷（AP）、溶氧（DO）是对生物膜组细菌群落结构影响较大的环境因子。研究表明，3级生物滤池可有效增加水体中促进氮、磷代谢的微生物菌群，有利于保持水质的稳定，研究结果可为淡水池塘嵌入式集装槽循环水养殖系统构建及水质调控提供理论支撑。

  • 不同LED光谱和辐照度耦合对刺参生长及生理功能的影响
    赵欣宇1, 2, 张小龙1, 2, 张志博1, 2, 蔡皓玮1, 张怡宁1, 2, 孙研1, 4, 董瑛琦2, 马贺1, 2
    2025, 52(2): 58.
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    为探讨刺参( Apostichopus japonicus)在室内养殖中的适宜光照条件，将1 680只稚参(体质量0.185±0.014 g)分别置于3种辐照度(1 000 mW/m2、2 500 mW/m2、4 000 mW/m2)的红光(R)、全光谱(W)及黑暗(D)的环境中，进行为期35 d的养殖试验。结果显示，不同光谱及辐照度能够显著影响稚参的生长及生理功能。其中红光4 000 mW/m2组体质量和存活率显著高于全光谱4 000 mW/m2组(P < 0.05)；红光1 000 mW/m2组体长显著高于全光谱4 000 mW/m2组(P < 0.05)；红光1 000 mW/m2组体质量特定生长率显著高于全光谱4 000 mW/m2组(P < 0.05)。对于酶活性，红光4 000 mW/m2组淀粉酶(AMS)、酸性磷酸酶(ACP)和超氧化物歧化酶(SOD)活性最高；全光谱2 500 mW/m2组的过氧化氢酶(CAT)活性最高；红光4 000 mW/m2组超氧化物歧化酶(SOD)活性最高；红光4 000 mW/m2碱性磷酸酶(AKP)活性均显著高于红光1 000 mW/m2组(P < 0.05)。综上所述，建议在室内养殖环境中采用红光养殖稚参，并控制辐照度在1 000~4 000 mW/m2。

  • 壁面条件对鱼类游动能力影响
    夏铭遥1, 2, 初文华1, 2, 潘柳羊1, 2, 周巧莉1, 2, 赵子静1, 2, 闫纪峰1, 2
    2025, 52(2): 67.
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    为探究不同壁面条件对鱼类游动能力的影响，选取典型的鲹科游动模式鱼类—鲫鱼为研究对象，并进行1:1仿生建模，运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD) 方法结合动网格技术进行二维非稳态壁面条件自主推进模拟，研究分析了摆动频率（f）和摆动幅值（A）等运动学参数在不同壁面条件下的变化规律。结果显示：在低摆频小摆幅(f=1.7 Hz、A=0.04 L)时，单侧壁面增加了鱼体启动加速阶段的加速度和巡航速度；当摆频1.7 Hz增至2.5 Hz时，单、双侧壁面影响使加速度分别增加52.7%、75.9%；当频率一定，摆幅从0.06 L增至0.07 L时，受单、双侧壁面影响加速度分别增长32.4%、33.3%。研究表明，低摆频小摆幅下，单侧壁面对鱼体增推作用明显；而在低摆频高摆幅范围内，提高摆频和摆幅可显著提升游泳速度。本研究为鱼类行为学的研究提供了有益参考。

  • 水产养殖轨道式精准饲料投喂系统设计与试验
    朱明1, 2, 3, 孙勇健1, 2, 雷翔1, 2, 牛鹏基1, 2, 赵振鹏1, 2, 万鹏1, 2, 3
    2025, 52(2): 78.
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    针对水产养殖过程中饲料投喂劳动强度大、投喂不均匀、效率低等问题，设计了一款基于地轨的轨道式精准饲料投喂系统，整套系统集机械结构设计、自动控制系统、上位机监视投喂信息管理系统于一体。通过对系统的行走装置、料仓、下料装置和称重装置等主要关键部件进行设计与理论分析，确定了系统的结构参数，基于SIEMENS S7-200 SMART PLC开发了自动控制系统，并以行驶速度、定位精度、投喂速度、投喂精度、饲料破碎率为试验指标进行饲料投喂试验。结果显示：系统运行稳定可靠，可以顺利自动启停，行驶速度为12.7 m/min，定位精度误差范围在39 ~58 mm，投喂速度为3.31 kg/min，投喂精度误差小于0.63 %，饲料破碎率低于1 %。整个投喂全程自动化运行，上位机能够实时监视系统的行驶过程和投喂过程。研究表明，该系统提高了饲料利用率，降低了劳动成本和投饲成本，同时一体化的投饲设备能更好管理使用，为水产养殖自动化提供了可行方案。

  • 生物絮团对彭泽鲫生长及微生物群落结构的影响
    陈达宏1[], 阙祥尧2, 吴子君2, 谭洪新1, 3, 4, 罗国芝1, 3, 4
    2025, 52(2): 90.
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    为评估生物絮团技术（Biofloc technology）在彭泽鲫（Carassius auratus var. Pengze）养殖中的可行性，并探讨不同总悬浮固体浓度（Total Suspended Solids，TSS）对彭泽鲫生长及其肠道和养殖水体微生物群落结构的影响。试验设计了BF300、BF500、BF700和BF900共4种TSS质量浓度及换水对照组（CW），试验养殖彭泽鲫120 d。结果显示，生物絮团各处理组的水体中TAN和NO2--N均能维持在较低水平。BF500组的增长率、脏体比、特定生长率和肥满度最高，且该组的饲料系数最低，为1.42。各组彭泽鲫的T-SOD和LSZ含量无显著差异（P > 0.05）。微生物群落分析表明，肠道中优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidota）、梭杆菌门（Fusobacteriota）和放线菌门（Actinobacteriota）；肠道中优势菌属为不动杆菌属（Acinetobacter）和鲸杆菌属（Cetobacterium）。综上，彭泽鲫最佳TSS质量浓度为500 mg/L，生物絮团技术可作为彭泽鲫绿色养殖的一种新模式。

  • 基于改进ConvNext模型的梭子蟹缺陷识别研究
    张为, 高国栋, 李响, 张恒, 费忠祥
    2025, 52(2): 99.
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    梭子蟹（Portunus trituberculatus）具有较高的营养和经济价值，其外观的完整性直接影响其价格。针对梭子蟹分选过程中存在的效率低、成本高和受主观因素影响较大的问题，该研究提出了一种基于改进ConvNext模型的梭子蟹缺陷智能识别方法。首先利用重参数化重聚焦卷积替换ConvNext模型Block模块中的深度可分离卷积；其次在ConvNext模型的Block模块前以及下采样模块后加入坐标注意力机制。改进后的模型在复杂情况下的识别准确率最高，为98.90%，比ConvNext模型高出3.32%。同时，精确率、召回率和F1分数等各项指标均优于其他模型，展现出良好的泛化性和鲁棒性。结果表明，改进后的ConvNext模型能够有效解决梭子蟹分拣过程中存在的问题，为开发梭子蟹缺陷的自动识别和分类系统提供了技术支持，推动梭子蟹分拣技术的智能化发展。

  • 基于图像识别的鱿鱼胴体三维重建方法研究
    于跃龙, 魏修亭, 马泽, 吕学亚
    2025, 52(2): 109.
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    鱿鱼是中国的重要水产品，但其加工行业仍依赖劳动密集型操作，存在生产效率低，劳动强度大等问题。本研究提出了一种基于图像识别的柔体建模方法，利用鱿鱼胴体的二维图像生成待加工时悬垂充盈的胴体三维模型，为鱿鱼加工实现自动化提供模型基础。具体方法是先用OpenCV进行图像识别，提取胴体的边缘轮廓及几何信息，再用MATLAB对其进行计算与调整，推导内腔轮廓点与旋转状态胴体轮廓点，并将其绕中心轴旋转生成网格模型。设置两组数据集进行验证，包括同一胴体的不同姿势与5条大小不同的鱿鱼胴体，结果表明胴体模型外轮廓线长度与胴体实际尺寸误差最大为0.66%，3种姿势下生成的模型之间几何尺寸误差都在1%内，证明了该方法的准确性，能适应不同姿势的平展胴体二维图像，生成其待加工时的三维模型。

  • 基于注意力机制及GSConv-YOLOv8的淡水鱼鱼病检测方法
    王怡飞, 袁红春
    2025, 52(2): 118.
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    在水产养殖业中，鱼类疾病的诊断与治疗对防止疾病蔓延和减少经济损失至关重要。为解决淡水鱼类细菌性疾病检测的问题，提出了一种基于改进YOLOv8算法的鱼类疾病检测方法。该方法首先在骨干网络中引入了EMA（Efficient Multi-Scale Attention）注意力机制，不仅增强了特征提取能力，而且通过创新的多尺度特征提取和跨空间学习架构，在降低计算复杂度的同时保持了高精度的特征表达。此外，还在Neck层中采用GSConv（Grouped Shifted Convolution）替换了传统的卷积操作，降低了模型复杂度，进一步提升了检测速度，同时确保了检测精度不受影响。结果显示：该方法相较于原始YOLOv8模型提升了2.1个百分点的检测精度，相较于其他现有模型也有显著的性能提升。研究表明：该方法可以应用于鱼类疾病检测防治场景，为鱼类病害检测提供技术支撑。[] [] 

  • 不同解冻方式对虹鳟鱼品质的影响
    郭子菁1, 施文正1, 周玥辰1, 张玉瑞1, 王大军2, 沈鑫杰1
    2025, 52(2): 126.
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    为探究不同解冻方式(静水解冻、流水解冻、微波解冻、超声解冻)对虹鳟鱼品质的影响，通过测定解冻曲线、感官评定、色泽、质构、保水性、K值、丙二醛含量以及微观结构等，比较分析不同解冻方式下虹鳟鱼品质间的差异。结果显示：静水解冻和流水解冻耗时较长(13.2 min和10.5 min)，且鱼肉保水性与质构特性较差；微波解冻耗时最短(4.2 min)，但鱼肉脂肪氧化程度显著高于其他解冻方式(P<0.05)，K值最大(51.87%)，表明鱼肉鲜度较差；超声解冻耗时较短(5.7 min)，相较于其他解冻方式，可有效维持鱼肉的保水性和质构特性，鱼肉呈亮橙色，肌肉纤维保持完整，能够有效减缓鱼肉脂肪氧化，更适用于工厂大批量解冻。因此，超声解冻既能显著提高解冻效率，又能更好地保持解冻后虹鳟鱼的鲜度和口感，是比较理想的虹鳟鱼解冻方式。研究可为提升虹鳟鱼加工产品质量、满足市场需求以及推动产业发展提供一定理论依据。