渔业现代化

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  • 无人机(UAV)技术赋能现代渔业的应用场景、现实挑战与优化策略
    朱文斌1, 朱泽瑞2, 3, 庄鑫1
    2025, 52(6): 1-8. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.001
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    随着全球渔业资源衰退与生态压力加剧，无人机(UAV)技术凭借其高效的侦察与监测能力、灵活部署和多功能集成特性，正成为推动渔业智能化转型的核心驱动力之一。本研究系统梳理了UAV在现代渔业资源监测与评估、养殖管理优化以及执法监管强化等领域的应用场景，归纳分析了其技术成效与发展趋势。在此基础上，探讨了UAV在硬件承载、环境适应、网络通信、成本控制、生态影响及社会伦理与隐私等方面面临的主要挑战。针对上述问题，提出了包括固态电池与太阳能混合供能、碳纤维轻量化结构、“5G+卫星+Mesh”融合通信架构、仿生降噪和多平台协同作业等优化策略。未来，应推动UAV与人工智能、绿色材料及数字孪生等技术的深度融合，构建低碳、高效、可持续的智慧渔业无人系统，实现资源高效利用与生态环境保护协同发展。

  • 船载养舱中可溶颗粒物的建模与输运特性研究
    郭适源1, 郭晓宇1, 2
    2025, 52(6): 9-19. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.002
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    养殖工船是现代海洋渔业发展的重要方向，养舱内颗粒物的输运特性对养舱水环境评估具有重要意义。本研究基于欧拉-拉格朗日计算思想研究可溶性颗粒物在漩涡流场中的输运特性。考虑进出水的影响，养舱水平方向采用 LES （Smagorinsky 模型）与水深方向采用RANS模型的混合建模方法，构建了数值养舱，采用朗之万模型模拟漩涡流动中颗粒物的运动与沉降过程。研究了不同流动条件下颗粒物的输运特性，分析了颗粒物最大排出率及滞留时间随进水角度、进水流量、颗粒密度及溶解性的变化规律。结果显示：当进水角度由0°增加到60°，颗粒物最大排出率将由74%下降到37%；0.25 m3/s提高到1.25 m3/s，最大排出率由64%提高到98%；常见的可溶解颗粒物运动特征较为接近，当颗粒溶解性进一步增大，颗粒物的最大排出率出现12%的下降。研究表明，在特定进水流量下，调整进水角度和颗粒密度可有效提升颗粒物最大排出率，颗粒溶解性则对排出率具有抑制作用。

  • 船载舱养模式下大黄鱼高密度生长养殖试验
    于多, 徐金铖, 王亮, 等
    2025, 52(6): 20-28. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.003
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    为解决深远海养殖面临的安全保障不足、技术与工艺体系不完善等关键技术瓶颈问题，验证船载舱养模式在高密度条件下养殖大黄鱼的可行性及工艺有效性。以自主研发的“渔机1号”拖航式封闭舱养移动平台为核心试验设施，设计为期3个月（2025年7月9日至10月24日）的养殖试验。试验舱有效水体约900 m³，初始放养均质量(311.60±68.56)g的大黄鱼，密度为15.37 kg/m³。通过平台集成的适渔性流场调控、溶氧自动反馈、智能光照、基于视觉反馈的投饲等系统，执行标准化养殖操作规程，监测水体环境（水温、溶氧、氨氮等）与鱼类行为，并定期测定鱼体生长性能与健康状况。试验期间，养殖水体环境稳定，关键环境因子（流速0.5~1bl/s，溶氧8~10 mg/L）处于大黄鱼适宜范围。试验终末，大黄鱼均质量达675.82 g，月均增质量104.1 g，累计存活率95.05%，养殖密度提升至31.65 kg/m³，饲料系数为1.15-1.31。鱼体健康状态稳定，未发生大规模病害。本研究验证了船载舱养系统及其配套工艺可实现大黄鱼的高密度、高效率、高存活率养殖，为深远海工业化养殖模式的推广应用提供了可靠的技术支撑与工程示范。 
  • 水流作用下分流减流型网箱水动力特性比较研究
    冯德军1, 顾天宇1, 崔璨2, 等
    2025, 52(6): 29-37. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.004
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    水动力荷载是深远海养殖网箱设计过程中重点关注的参数，但目前针对分流减流型网箱水动力特性的研究严重不足，制约了网箱的安全设计与结构优化。本研究基于物理模型试验，系统分析了常见的深远海养殖网箱结构形状、网衣密实度以及来流速度对网箱水动力荷载的影响规律。试验在定常流条件下（流速范围0.3 ~0.7 m/s，间隔0.1 m/s）测量了4、6、8、12边形及圆形网箱的水动力荷载。结果显示：无论在恒定或变化的密实度、流速条件下，六边形网箱的分流减流效果均为显著。在相同网衣设置条件下，各类网箱水动力荷载的均值以及荷载对流速的敏感性呈现以下递增规律：六边形<八边形<圆形<四边形<十二边形。其中，六边形网箱的水动力荷载及其对流速的敏感性均为四边形网箱的78%左右。本研究为养殖网箱的结构优化提供了参考。

  • 半潜式环保型复合人工鱼巢设计与试验
    陈晓龙, 车轩, 李新丰, 等
    2025, 52(6): 38-47. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.005
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    鱼类栖息地的人工修复已取得了较大进展，人工鱼巢是目前对渔业资源增殖及生境修复主要措施之一。本研究研发了一种新型半潜式环保型复合人工鱼巢，整套装置采用“上-下”双层结构，悬浮于水中，结构坚固耐用，具备良好的环保性能。通过在白洋淀两处鸟岛周围设置人工鱼巢试验组和对照组，对比投放前和投放后鱼类资源状况，系统分析了人工鱼巢对鱼类资源恢复的协同作用机制。结果显示：该人工鱼巢对鱼类资源量上升73.76%～120.96%，对于具有产沉粘性卵和产寄贝蚌性卵生态习性的鱼类具有较为明显的聚集效果，人工鱼巢投放后可以整体提高鱼类单位捕捞努力量，同时为鱼类产卵提供附着物，该人工鱼巢具有庇护，觅食和繁殖作用。本研究为破解传统人工鱼巢功能单一、生态效益持续性不足等问题提供了解决方案，为大水面渔业保护和恢复提供技术参考。

  • 不同季节凡纳滨对虾工程化养殖池塘水质、对虾生长和经济效益分析
    李金鑫1, 黄永春1, 许金震1, 等
    2025, 52(6): 48-54. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.006
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    探究凡纳滨对虾工程化养殖池塘在春、夏、冬三季中水质、对虾生长和经济效益分析的差异。对2023—2024年春（温棚）、夏（露天）、冬（温棚）三季进行对虾养殖试验，定期监测水质参数：pH、透明度、溶氧（DO）、水温（WT）、亚硝酸盐氮（NO2--N）、氨氮（TAN）、总氮（TN）、化学需氧量（COD）及对虾体质量变化，分析其与养殖时间的关系及季节间差异，并评估最终养殖产量和经济效益。结果显示：NO2--N、TAN、TN、COD水平均随养殖时间延长而累积升高，关键水质指标存在显著季节差异：夏季WT、DO、TN、COD显著高于春、冬两季（P<0.05）；春、冬季NO2--N显著高于夏季（P<0.05）；冬季TAN显著高于春、夏季（P<0.05）；夏季池水透明度最低（P<0.05）。夏季对虾生长速度显著快于春、冬季温棚（P<0.05），春季温棚对虾前期（<60 d）生长慢于冬季，但后期（>70 d）显著反超（P<0.05）。凡纳滨对虾体质量（w）随天数（d）增长关系为：春季：w = 0.0005×d2.3111（R2=0.944 5）；夏季w = 0.0006×d2.4402（R2 = 0.985 3）；冬季：w = 0.0022×d1.9697（R2 = 0.951 1）。冬季温棚模式下的养殖产量和成本利润率最高，显著优于春季温棚和夏季露天养殖（P<0.05），具体为：冬季温棚（103%）>春季温棚（84%）>夏季养殖（83%）。研究表明，凡纳滨对虾工程化养殖，水质稳定、产量高、效益好。不同季节的凡纳滨对虾工程化养殖中，冬季温棚模式是最盈利的模式。

  • 海上饲料水力输送装置的设计及性能分析
    林华建1, 刘孔瑞1, 俞文胜2, 等
    2025, 52(6): 55-62. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.007
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    为降低养殖户的劳动强度并减少饲料输送过程中的损失，设计一款采用间歇式循环转动转子桶，使其内以120°分布的三个腔体能各自对应分别完成饲料装填、饲料排出、腔室泄水的功能，且将饲料混入水中并采用水力进行输送的装置。首先，对投饲装置的重要部件进行结构优化设计，然后通过控制转子桶间歇式旋转的时间间隔和转动时间，开展投饲混合速率与投饲损失率试验。结果显示，该装置投饲的最大混合速率为962.4 kg/h，在20 m的投饲输送距离下投饲损失率低于2.3%，其中饲料溶解率低于1.3%，投饲破碎率低于1%，饲料溶解率在投饲损失率中占比较大。与试验条件相近的气力输送装置相比，水力输送装置具有较高的投饲混合速率即投喂速率和较小的投饲损失率。
  • 食淀粉乳杆菌L4对尼罗罗非鱼循环水养殖固体废物水解矿化的促进作用
    高霞婷1, 2, 徐琰斐1, 2, 张宇雷1, 2, 等
    2025, 52(6): 63-71. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.008
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    针对循环水养殖系统中固体废物资源化利用率低的问题，筛选出具有促固体有机物水解矿化功能的乳酸菌，为水产养殖固体废物资源化提供有效方法。该研究利用乳酸菌筛选技术、抗逆性试验及鱼粪残饲发酵矿化试验，从循环水养殖系统的生物滤器中分离纯化益生菌，并进行环境抗逆性验证，得到具有促固体废物水解矿化性能的食淀粉乳杆菌（Lactobacillus amylovorus） L4菌株。结果显示：L4菌株对多种抗生素具有高敏感性，且具有较好的耐高温性和耐酸碱性。在 50 ℃和60℃时，L4菌株存活率达 97.07%和83.08%； 70℃时，仍保持29.12%的存活率；在pH 5.0 和9.0时，存活率分别为78.02% 和61.59%。L4菌株具有较强的促发酵矿化性能。 L4 组钾（K）和铁（Fe）元素的矿化率在第1天达到峰值（83.36%和21.17%），钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）和锰（Mn）元素的矿化率在第5天达到最高值（14.25%～96.32%），且均优于对照组。综上所述，食淀粉乳杆菌L4具有较高的抗生素敏感性和较强的环境抗逆性，并有显著的促水解矿化作用，这为循环水养殖固体废弃物资源化提供了技术理论依据。

  • 溶氧与投喂率对金虎石斑鱼幼鱼肠道微生物及其相关血清代谢物的影响
    王之轶, 郑毅凯, 宋协法, 等
    2025, 52(6): 72-80. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.009
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    针对循环水养殖系统（RAS）溶氧和投喂率对金虎石斑鱼的交互影响，设置了CK组（溶氧6 mg/L、投喂率2%）、HFR组（溶氧6 mg/L、投喂率3.5%）、HDO组（溶氧9 mg/L、投喂率2%）组和MIX组（溶氧9 mg/L、投喂率3.5%）4个处理组，开展为期60 d的养殖试验。通过对金虎石斑鱼幼鱼肠道微生物组成、血清代谢组学测定，采用加权共表达网络（WGCNA）分析对代谢组与肠道微生物菌属进行关联分析。结果显示：HFR组显著提升肠道菌群物种多样性和丰度，HDO组在维持丰度的同时优化功能结构分布均匀性，MIX组通过适度上调多样性避免菌群过度竞争，实现肠道稳态。代谢组学分析显示，HDO和HFR组通过降低鲸杆菌属、嗜麦芽窄食单胞菌属丰度优化初级胆汁酸合成通路，同时减少绿脓杆菌属丰度调节鞘氨醇水平以缓解免疫应激。值得注意的是，MIX组能抑制高氧条件下弧菌属增殖，并通过调控不动杆菌属、杜氏杆菌属和杆菌属丰度提升血清亚精胺水平，增强机体抗氧化能力。研究表明：3.5%投喂率与9 mg/L溶氧的联合作用可优化石斑鱼肠道菌群结构，抑制病原菌增殖并增强益生菌功能活性。研究结果为RAS溶氧与投喂参数调控提供理论依据。建议采用3.5%投喂率与9 mg/L溶氧组合策略进行养殖。

  • 大菱鲆(Scophthalmus maximus) 循环水育苗系统运行效果研究
    黄达1, 刘敏2, 高俊杰2, 张宇雷1, 王晋2, 刘晃1
    2025, 52(6): 81-87. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.010
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    为推广循环水育苗系统提供理论依据，开展了循环水养殖系统（RAS）在大菱鲆苗种培育生产过程中应用的可行性研究。对比分析循环水养殖系统（RAS）与流水育苗系统（FTS）的水环境参数、仔稚鱼生长性能及经济效益，系统分析了两种育苗系统的差异。结果显示：育苗期水温维持在15.7~22.6℃，溶氧5.6~8.6 mg/L，平均pH为8.27，水质状况稳定；FTS组总氨氮（TAN）平均质量浓度为（0.179±0.087）mg/L，显著低于RAS组的（0.272±0.167）mg/L（P<0.01）；FTS组亚硝酸盐氮质量浓度（0.017±0.010）mg/L低于RAS组（0.112±0.087）mg/L。RAS组稚鱼平均全长65.7 mm，平均体质量（1.63±0.17）g，出苗率37.2%；均高于FTS组的52.1 mm、（1.49±0.18）g和30.4%。RAS系统单茬利润2.27万元，年利润9.08万元（按年4茬计）；FTS系统单茬利润2.05万元，年利润6.15万元（按年3茬计）。循环水育苗系统具备高效的水处理能力、显著的育苗成效及良好的经济效益，具有推广应用价值。
  • 基于多源信息融合的对虾投饲动态决策系统研究
    涂雪滢1, 张佳鹏1, 周荣1, 等
    2025, 52(6): 88-96. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.011
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    工厂化南美白对虾养殖系统中投饲模型和管控系统脱节，尚未形成一个闭环的投喂决策控制体系，导致养殖生产一体化管控系统智能化水平不足等问题。开发了一套基于多源信息融合的对虾投饲动态决策系统。该系统通过集成水下相机与专用料台，构建对虾体长与残饵量同步监测系统；在此基础上，提出一种融合生长状态与实时残饲反馈的双因子投饲决策模型，赋予系统自适应优化能力；进一步设计以PLC和上位机为核心的控制执行单元，驱动高精度投饲机实现策略的可靠实施与数据管理。对比试验表明，该系统显著提高了投饲控制精度和饲料利用效率，虾的体质量增长率提高0.26%，饲料系数降低0.14%，存活率提高0.9%，为对虾养殖的精细化、智能化和可持续发展提供了可靠的技术方案。

  • 基于PLC-Lasso回归算法的鱼池投饲轨道车驱动控制系统设计
    郭三刺1, 苏振恒1, 刘本学2
    2025, 52(6): 97-105. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.012
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    投饲轨道车在智能化渔业养殖投饲环节中不可或缺，为解决鱼池投饲轨道车运动位移模型精度低和人机交互系统操作复杂等问题，基于自动化和机器学习技术设计了一种轨道车驱动控制系统。以PLC为核心控制器搭载DTU实现远程控制；采用LAD语言编写了全程自动化投饲作业程序；利用接近开关和RFID读写器感知记录小型轨道车运动位移，运用Lasso回归算法拟合运动位移模型；基于HMI语言开发了人机交互系统，将运动位移模型、操作按钮和指示灯等信息与数据以“品”字形布局。结果显示，拟合运动位移模型的均方误差（MSE）为20.7449、平均绝对误差（MAE）为3.0849和决定系数（R2）为0.9892；用户对人机交互系统评价指标满意以上程度占比均大于90%；3次全程定位投饲作业齿轮转速变化曲线的平均弗雷歇距离系数为9.289。研究表明，鱼池投饲轨道车驱动控制系统运行稳定可靠，可以较好地满足实际生产需求。

  • 基于GA-LSTM-ATTN的南美白对虾投饲量预测
    周涛1, 赵爽1, 苗玉彬2
    2025, 52(6): 106-114. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.013
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    针对对虾养殖投饲预测中存在的特征因子信息不充分、多因子间复杂时序关系挖掘不足以及模型超参数优化效率低等问题，研究构建了一种基于注意力机制和遗传算法优化的长短期记忆网络模型（GA-LSTM-ATTN）。首先，基于溶氧、水温、对虾体长与数量等核心因子，引入生长速率作为补充特征；其次，结合注意力机制，增强模型对多个因素之间关系以及不同生长阶段摄食规律的学习能力；然后，采用遗传算法在模型测试前对时间步长、隐藏层维度、网络深度、训练迭代次数和批量大小等超参数进行全局优化。结果显示，该模型在养殖数据集上的决定系数（R²）为0.8683、均方根误差（RMSE）为0.3703、平均绝对误差（MAE）为0.3311。相比基准LSTM模型，R²提升了7.3%，RMSE降低了15.2%，MAE降低了13.5%。与主流预测模型对比，GA-LSTM-ATTN在预测精度上也有所提高。综上，该模型有助于提高对虾投饲量预测的精度，为实际养殖中精准投喂策略的制定提供了理论参考。

  • 基于声呐图像与双流时空注意力的鱼类摄食行为识别
    王志俊1, 2, 赵霞1
    2025, 52(6): 115-122. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.014
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    针对鱼类摄食行为识别中存在的声呐图像噪声干扰显著、小样本条件下表征能力不足等问题，本研究提出一种融合领域知识与深度特征的双流时空注意力网络。首先提出改进的小波滤波算法，有效去除声呐图像中的气泡噪声。接着设计了双流特征融合架构，其中，统计特征流包含目标数量、间距标准差等6维特征，深度特征流通过残差网络（ResNet18）提取声呐图像的高阶语义特征。同时引入长短期记忆网络（LSTM）捕获行为序列的时序依赖性，并结合时空交叉注意力机制自适应聚焦关键帧与目标区。在自建数据集上试验结果显示，本网络的分类准确率达77.0%，其中小波去噪、双流融合和时空注意力机制分别贡献了1.8%、5.9%和2.8% 的精度提升，验证了各组件的有效性。该研究为基于图像声呐的水下目标行为识别提供了新方法。

  • 基于LSD-YOLO的水下养殖鱼类的检测和跟踪方法
    徐培东, 梅海彬, 袁红春
    2025, 52(6): 123-127. https://doi.org/10.26958/j.cnki.1007-9580.2025.06.015
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    针对水下养殖鱼类因遮挡，图像退化，难以对鱼群实现精准跟踪的问题，提出了一种基于改进YOLOv11n的检测模型LSD-YOLO。首先引入一种动态检测头（DynamicHead），使模型具有融合任务感知、尺度感知和空间感知的能力。其次，设计了一种轻量特征提取模块LiteODSE，该模块结合了动态卷积与通道注意力，增强了骨干网络中的特征提取能力。然后，引入SDI多层次特征融合模块，可以分离并融合多尺度空间信息。并且，使用GIOU损失函数代替CIOU损失函数，通过引入边界框以外的约束信息，可以改善小目标以及无重叠区域下的难定位问题。最后，结合目前比较先进的跟踪算法StrongSORT，有效提升了跟踪的精度。结果显示，与YOLOv11n相比，所设计的模型准确率提高了3.2%，mAP50提高了3%。与YOLOv11n+StrongSORT相比，MOTA提高了5.2%，ID切换次数减少了30%，证明改进的方法可以更好的应用于水下养殖鱼的目标检测和跟踪中。