以省级中心为依托的实验室开放管理模式探索——以辽宁省海洋渔业装备专业技术创新中心为例

实验室是高校开展科研教学的重要基地,省级中心要切实完成技术开发、成果转化、社会服务和人才培养工作,进行实验室开放共享是社会发展和教育新形势下的必然趋势。文章以辽宁省海洋渔业装备专业技术创新中心为例,介绍了目前传统管理模式的局限性,并结合实际情况,阐述了强化实验室管理制度、注重实验室人员的意识培养、优化实验室管理系统对于建立健全省级中心实验室开放管理模式的积极作用。

基于改进BiRTE的渔业健康养殖标准复杂关系抽取

为解决渔业健康养殖标准文本关系抽取领域特定性强、语意复杂导致关系抽取准确率不高等问题,提出了基于改进BiRTE的渔业健康养殖标准复杂关系抽取方法,针对实体和语义关联建模,将RoBERTa作为编码器,采用全词掩码和动态掩码的方式增强词向量特征表示,并在此基础上融合了自注意力机制(Self-Attention, SelfATT)将实体特征与关系特征结合聚焦,加强实体抽取与关系预测的联系,从而提升渔业标准文本抽取的准确性。结果表明:本文提出的基于改进BiRTE的渔业健康养殖标准复杂关系抽取模型(RoBERTa-BiRTE-SelfATT)对渔业标准复杂关系抽取的准确率、召回率和F1值分别为95.9%、95.4%、95.7%,较BiRTE模型分别提升了4.2%、3.1%、3.8%。研究表明,本文提出的渔业健康养殖标准复杂关系抽取模型RoBERTa-BiRTE-SelfATT可以有效解决渔业标准文本关系抽取中专有名词识别不准确、语意复杂导致实体关系难以抽取的问题,是一种有效的渔业标准复杂关系抽取方法。

海洋环境监测平台数据采集吊舱减摇装置动力学分析与试验

随着海洋牧场建设向纵深发展,环境监测平台已广泛应用于海洋牧场海水养殖环境监测中。针对生产使用的海洋环境监测平台数据采集吊舱布放回收过程中因受风、浪、流影响下出现的电缆断裂损坏问题,设计了一种海上平台吊舱减摇装置。基于牛顿第二定律建立了海上平台横摇、纵摇激励下的吊舱减摇装置动力学模型,并使用Matlab/Simulink软件进行了数值仿真分析,比较了有无减摇装置情况下吊舱摆幅的变化情况。结果显示:在有减摇装置的情况下,吊舱的面内角摆动幅度可减小约66.9%,面外角摆动幅度可减小约69%,平均减摇比为67.95%,在已有的理论基础上搭建了样机并进行了试验验证。结果显示,吊舱减摇装置对吊舱的摆幅具有明显的抑制作用,面内角摆动幅度可减小约73.5%。研究表明,吊舱减摇装置对提高海洋牧场监测平台数据采集系统的可靠性与安全性具有重要的实践指导意义。

海水和海洋沉积物中有机磷酸酯的研究进展

有机磷酸酯(OPEs)已广泛应用于阻燃剂和增塑剂,但由于其具有较高毒性、难降解和远距离迁移等特点,从而引发的一系列海洋环境问题也逐渐受到关注。本文基于国内外海水和沉积物中OPEs的最新研究数据,分析了海水和海洋沉积物中OPEs的分析检测技术、迁移转化、分布特征和影响因素等,并针对当前研究的不足进行了讨论和展望。通过本文总结发现,海水中OPEs主要来自河流输入和大气沉降的输送,且浓度分布特征表现为表层高于底层,三种氯代有机磷酸酯[磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三氯丙酯(TCPP)和磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(TDCPP)]是海水中OPEs的主要组分;海洋沉积物中OPEs的含量分布表现出港湾、近岸海域和沿岸城市经济发达区域较高的趋势,其主要组分存在差异,受辛醇-水分配系数(lgK_(ow))和总有机碳(TOC)两个因素的影响较大。

基于规则匹配与深度学习AbTransformer的渔业标准表格信息抽取方法

为解决渔业标准文本中表格结构多样、表头位置不固定导致抽取效果不佳的问题,提出一种结合规则匹配(rule-based-matching,RBM)与AbTransformer(Absolute Transformer)深度学习模型的表格信息抽取方法,该方法对规则类表格信息采用规则模板与BERT-BiLSTM-CRF模型进行信息抽取,对非规则类表格信息采用改进的Transformer进行抽取,即在位置编码模块中引入行位置编码,与特征向量拼接以获取表格行列位置。结果表明:本文中提出的AbTransformer模型相较于机器学习MLP模型,AUC值提升了1.46%,相较于TabTransformer模型,AUC值提高了1.18%;本文中提出的RBM-AbTransformer模型与AbTransformer模型相比,准确率、召回率和F1值分别提高了7.78%、4.19%和5.27%。研究表明,结合RBM与AbTransformer的渔业标准表格信息抽取方法,有效解决了表格结构多样、表头位置不固定的问题,提升了渔业标准表格信息抽取的整体效果。

不同LED光谱和辐照度耦合对刺参行为与生理指标的影响

为深入研究不同辐照度和光谱对刺参行为和生理的潜在影响,设置了黑暗对照组、红光试验组(1.0 W/m^(2)、2.5 W/m^(2)和4.0 W/m^(2))和白光试验组(1.0 W/m^(2)、2.5 W/m^(2)和4.0 W/m^(2)),利用自制装置,进行了觅食、翻身、运动行为试验,提取了刺参褪黑激素和皮质醇激素,试验周期37 d。结果显示:红光条件下刺参在觅食成功率、觅食速度以及对外界刺激的响应能力上的表现均优于白光组和黑暗组。在红光2.5 W/m^(2)的光照条件下,刺参的综合表现最优。与白光组和黑暗组相比,红光组刺参运动速度更快、等时运动路程更长。红光组刺参的皮质醇含量高于白光组和黑暗组,而褪黑激素含量则未表现出显著差异(P>0.05)。在稚参培育阶段建议采用红光光谱,并将辐照度设定为2.5 W/m^(2),养殖环境应避免使用辐照度过高的光照。本研究不仅为了解刺参活动习性及生长所需的最适光环境条件提供了科学依据,同时也为刺参增养殖业的可持续发展提供了参考。

褐藻寡糖的酶法制备及其在水产养殖中的应用

褐藻寡糖(AOS)是一类由2~10个单糖分子经相同或不同糖苷键连接而成的低分子量聚合物。褐藻胶裂解酶是酶法制备AOS的重要工具,酶法制备的AOS在纯度、性能、结构方面优于其他方法制备的AOS。文章综述了褐藻胶裂解酶的来源、结构及酶学性质,总结了酶法制备的AOS在饲料添加剂、微藻培育、免疫调节、抗氧化和抗菌等水产养殖方面的应用,对褐藻胶裂解酶的研究方向以及AOS在水产养殖中的应用前景进行了展望,为褐藻胶裂解酶、AOS在水产养殖中的应用提供参考。

基于Mel声谱图与改进SEResNet的鱼类行为识别

养殖环境中饲料投放、水流变化等刺激源导致鱼类声音分辨难,使行为识别准确率不高,为解决上述问题,提出基于Mel声谱图(Mel spectrogram)与改进SEResNet的鱼类行为识别模型TAP-SEResNet。首先针对鱼类行为声音频率波动大、特征差异小,造成特征提取难的问题,采用高分辨率、特征表示较好的Mel声谱图以捕捉鱼类声音的频谱特征。其次针对鱼类声音特征关键信息易丢失的难题,提出在SEResNet模型中融合时序聚合池化层(Temporal Aggregated Pooling,TAP),提取池化区域的最大值和平均值,保留鱼类行为更多细粒度声音特征,提高识别准确率。为验证所提模型的有效性,分别设计了消融试验和模型性能对比试验,试验结果显示:TAP-SEResNet相比SEResNet在不降低检测速度的条件下准确率提升了3.23%;相比PANNS-CNN14、ECAPA-TDNN及MFCC+ResNet等先进声音识别模型,TAP-SEResNet在准确率上分别提升了5.32%、2.80%和1.64%。所提模型有助于养殖过程中对鱼类行为实现精准监测,对精准养殖具有重要的推动作用。

增殖放流鱼类的野化训练研究进展

以增殖放流为主要手段的渔业资源增殖是恢复生物资源和维持渔业可持续发展的重要途径,近几十年来在中国有着较快发展,但是人工繁育的苗种放流后死亡率较高等问题导致鱼类的人工增殖放流多未达到预期效果,从而影响了渔业资源增殖的效益。在放流前通过各种方法对放流苗种进行野化训练是提高放流苗种质量及成活率的有效方法之一,对提升增殖放流总体效益起到重要作用。本文回顾了中国渔业资源增殖放流的历程,分析了导致鱼类放流后成活率低的原因,从饵料认知、捕食者信息、环境复杂程度和鱼类游泳能力等方面阐述了鱼类野化训练的研究进展,建议未来可通过开展遗传改良、检测精子和卵子质量、统计受伤比例和病死率、分析血液生化指标、控制投喂空间、提升养殖环境复杂度、植入芯片和生物追踪等鱼类野化训练的研究与实践,提高增殖放流物种的生存质量,以期为促进水域生态恢复和渔业可持续发展提供参考依据。

陶粒材质和粒径对方斑东风螺存活、生长和底质微生物群落的影响

为了探索方斑东风螺(Babylonia areolata)室外水泥池养殖适宜的底质,采用海砂(SS)、细陶粒(FC)、粗陶粒(CC)和海砂+粗陶粒混合(SS+CC)4种底质进行对比试验,分析了不同陶粒材质和粒径大小对体质量为(4.692±1.033)g的方斑东风螺存活与生长、养殖水质及底质微生物群落的影响。结果表明:4种底质条件下方斑东风螺的存活率均大于90%且无显著性差异(P>0.05);FC组体质量特定生长率最高,为(1.3864±0.2196)%/d,显著高于CC、SS、SS+CC组(P<0.05);不同底质的微生物群落结构组成不同,SS组的微生物群落丰富度和多样性最低,FC组的丰富度和多样性均较高;FC组底质微生物中变形菌门(Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteriota)相对丰度较高;FC、SS+CC组中弧菌(Vibrio)相对丰度较低,微小杆菌(Exiguobacterium)和盐单胞菌(Halomonas)相对丰度较高,表明细陶粒对抵抗病原弧菌、防止水质恶化具有积极作用;微生物功能预测显示,FC组中微生物不同物质代谢相关通路的相对丰度增加;水质分析显示,24 h内CC和FC组的NH_(4)^(+)-N质量浓度均显著低于SS、SS+CC组(P<0.05),FC组NO_(2)^(-)-N质量浓度显著低于CC组(P<0.05)。研究表明,底质材质对方斑东风螺生长和底质微生物群落结构组成有显著影响,选用细陶粒作为方斑东风螺室外养殖池底质材料,能促进其体质量增长,抑制病原微生物生长,并对养殖池水质具有一定的净化作用。

用于吸附养殖尾水中Cu^(2+)的温度敏感型淀粉基水凝胶制备及性能分析

为了快速移除水产养殖尾水中的铜离子(Cu^(2+)),合成了一种新型温度敏感多糖基水凝胶,以具有结构和性能优势的2-羟基-3-异丙氧基丙基淀粉醚(HIPS)和羧甲基淀粉钠(CMS)为原料,以乙二醇二缩水甘油醚(EDGE)和CaCl 2为交联剂,通过形成共价键和离子键的混合交联方式制备具有温度敏感性能的HIPS/CMS复合凝胶,利用傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对复合凝胶的结构和内部形貌进行表征,研究复合凝胶的温度敏感性能,并探究了复合凝胶对水产养殖尾水中Cu^(2+)的吸附效果。结果表明:HIPS/CMS复合凝胶具有优异的温度敏感性能,当温度高于其体积相转变温度(VPTT,34.1℃)时,复合凝胶体积明显收缩,溶胀率从62.1倍下降至33.6倍;HIPS/CMS复合凝胶对水产养殖尾水中Cu^(2+)具有良好的吸附性能,最大吸附量可达25.2 mg/g;复合凝胶对Cu^(2+)吸附过程符合Langmuir吸附模型,属于单分子层化学吸附;利用该复合凝胶的温度敏感性能,可实现HIPS/CMS复合凝胶的回收再利用,并且经5次吸附-解吸循环后吸附量仍可达15.1 mg/g。研究表明,本研究制备的HIPS/CMS复合凝胶对养殖尾水中的Cu^(2+)的去除效果较好且绿色环保,可以重复使用。

壳聚糖酶的结构特征及其应用

随着酶学研究和微生物学的发展,壳聚糖酶已从多种菌株筛选、分离和鉴定出来,通过基因工程和蛋白质工程的方法进行系统的酶学性质表征,可获得一系列高活性的壳聚糖酶。文章系统总结和归纳壳聚糖酶的研究进展状况,介绍壳聚糖酶的微生物来源、分类、酶学性质、三维结构和催化机制及其应用研究,指出其在科学研究上的瓶颈并提出展望。

绿光辐照度对红鳍东方鲀视网膜、视蛋白基因及氧化应激的影响

为探讨红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)在室内养殖中的适宜光照条件,将其分别置于5种绿光辐照度(G1∶300 mW/m^(2)、G2∶500 mW/m^(2)、G3∶750 mW/m^(2)、G4∶1000 mW/m^(2)和G5∶1500 mW/m^(2))及白光(W)和黑暗(D)环境下,进行为期60 d的养殖试验,观察其视网膜结构,并测定视网膜厚度、视蛋白基因的表达及抗氧化酶活性的变化。结果显示:不同绿光辐照度未对幼鱼的视网膜结构产生明显影响。视网膜厚度变化在不同区域之间呈现不同趋势,其中G3组幼鱼的感光层占比(PRos/is/TT)最高(P<0.05),外网层占比(OPL/TT)显著高于除G1组外的其他各组(P<0.05);G2和G3组幼鱼的外核层占比(ONL/TT)显著高于G1和G4组(P<0.05)。视蛋白基因表达方面,W组和D组的视杆视蛋白(Rod opsin)基因表达量最高(P<0.05);G3组的短波蓝色敏感视蛋白(SWS2)基因表达量最高(P<0.05);视蛋白3(Opsin3)在W组和G5组的基因表达量最高(P<0.05)。对于抗氧化酶活性,绿光处理组的超氧化物酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性随辐照度增加而升高。研究表明,在室内养殖环境中建议选用表面白色的养殖载体,并采用绿光光照条件养殖红鳍东方鲀幼鱼,控制辐照度在500~750 mW/m^(2)范围内。

国外养殖尾水排放要求对中国水产养殖业绿色发展的启示

本文通过总结国外一些发达国家和地区及国际组织(全球水产联盟、欧盟和世界银行)有关水产养殖尾水排放要求的概况,梳理了当前中国水产养殖尾水排放标准状况,并将国内外养殖尾水排放要求进行了对比分析。结果表明:在侧重点方面,国外更侧重从源头减少污染物排放,注重过程管理如BMP管理(best management practices,最佳管理实践)、许可证制度,尽可能从源头减少污染物排放;在污染控制模式方面,国外多采取浓度控制和总量控制相结合的控制模式,中国多采取浓度控制模式;在污染控制项目方面,除中国主要控制的5项污染物项目(悬浮物、pH、化学需氧量、氮和磷营养盐)外,溶解氧、大肠杆菌和油脂类物质等污染物项目在国外也普遍关注较多;在污染物排放浓度限值方面,国内外也存在一定程度差别,其中,中国水产养殖尾水一级排放标准略高于国外大部分国家的标准,二级排放标准则低于国外标准。在分析对比基础上,从强化源头控制、做好过程监管、创新末端治理等方面,对中国养殖尾水排放标准的制订提出了建议,以期为中国各地水产养殖尾水排放治理和促进水产养殖业绿色发展提供借鉴。

景观视角下的海洋牧场多产业融合发展模式浅析

为高效开发利用海洋渔业资源,推动海洋经济可持续发展,文章依托综合型海洋牧场和景观规划设计的相关理论,针对鲅鱼圈润丰海洋牧场的发展状况,从多产业联动、生态环境保护和综合效益提高的角度,提出现代化综合型海洋牧场的景观规划设计方案。研究结果表明:以修复生态环境、打造属地景观、融合周边产业和促进经济发展为原则,将润丰海洋牧场划分为增养殖和科普区、滨水活动区、入口广场服务区、开放式休闲娱乐区以及私密式休闲娱乐区5个功能区,以道路设计和建筑小品造景设计为辅助,深入挖掘区域文化内涵和自然资源特色,陆海同向发力,建设以海洋渔业文化为主题以及集多重功能于一体的现代化综合型海洋牧场。

基于改进YOLOv7的密集鱼群计数检测

【目的】提高在水体浑浊和鱼群高密度聚集等复杂环境中的鱼群检测精度。【方法】提出一种基于双层路由注意力机制(BiFormer)和Normalized Wasserstein Distance(NWD)损失函数的改进YOLOv7的密集鱼群计数检测方法。在保留细粒度特征的基础上,提高模型对多尺度特征的学习能力,同时降低模型对模糊图像中小目标位置偏差的敏感性,加强对浑浊水域中鱼群的识别能力。为评估该模型的有效性,在红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)数据集上与其他网络模型进行对比实验。【结果】该方法在红鳍东方鲀数据集上的准确率和召回率分别达到98.05%和97.69%,平均精度达到99.10%,较YOLOv7相比分别提升2.46%、3.73%和2.62%。与目前检测准确率较高的其他水下目标检测模型相比,平均精度平均提高4.25%。【结论】实现真实养殖环境下浑浊水域中鱼群的准确检测,有助于科学指导工业化水产养殖的生产管理,提高养殖效率,减少资源浪费。

鱼类游动机理研究进展

为了解决仿生机器鱼研制的关键问题,本文探究了鱼类的运动特征、受力及与水体的相互作用等游动机理,不仅有助于深入了解鱼类的演化过程,且对环境保护、仿生设计、农业与养殖业等领域提供了科学参考和创新思路。鱼类游动包括身体/尾鳍(BCF)和中间鳍/对鳍(MPF)两种模式,本文从理论研究、试验研究和数值研究3个方面综述了鱼类游动机理的研究进展,针对目前鱼类游动机理研究中存在的问题,提出了未来应在生物鱼推进系统、仿生鱼应用和多机器鱼协同作用等方面开展深入研究,以期为海洋渔业和海洋产业开发提供参考依据。

方形圆弧角养殖池径深比对水动力特性的影响

为研究方形圆弧角养殖池径深比对养殖池内流场的影响,本文建立以实际工厂化循环水养殖池尺寸按比例缩小的单通道排污结构养殖池物理模型实验系统,采用声学多普勒流速仪开展了进水管布设位置、水体日循环次数、入射角度等参数工况下不同径深比(即养殖池边长与水深之比)的流场监测,系统分析了径深比(2∶1~7∶1)对养殖池内流场特性的影响规律。研究表明:径深比参数明显影响养殖池内的水动力特性,随着径深比增大养殖池水体平均流速呈下降趋势,且在径深比为2∶1~4∶1时下降较快;当径深比为3∶1~6∶1时,养殖池具有较好的水动力特性,此径深比范围低流速区比例较低、水体较均匀,有利于养殖池空间高效利用和营养物质均匀分布。

改性碳材料间歇式电氧化去除养殖海水中氨氮研究

氨氮是养殖海水中主要污染物之一。电氧化法在去除氨氮方面具有较好应用前景。采用水热法在碳棒上负载镍铜氢氧化物催化剂并优化其组成比例,采用电氧化处理模拟养殖海水,并探究氨氮去除率的影响因素和中间产物的变化。结果表明:(1)最优催化剂为总离子摩尔浓度1.0 mmol/L、Ni^(2+)和Cu^(2+)摩尔比8∶2下制备得到的催化剂。(2)最优实验条件为极板间距1.0 cm、电极长度2.0 cm、电压1.7 V、温度40℃,此时氨氮去除率达99.9%。(3)采用间歇式加电的方式对氨氮为12 mg/L的模拟养殖海水进行处理,加电、断电阶段氨氮去除量分别为3.97、0.44 mg/(cm 2·h),断电阶段一氯胺去除氨氮占主导地位。

基于主成分特征的相似微藻分类算法的研究

海洋微藻是一种光合自养型生物,随着水体富营养化日益严重,藻类大量繁殖逐渐形成水华和赤潮,如何快速准确识别有益藻和有害藻是当务之急。但是许多藻类形态彼此相近,难以分辨。为了解决这个问题,文中首先将输入的图像进行标准化处理,计算图像第一主成分载荷特征;其次设计一个基于逻辑回归的二分类模型,分两类标签进行训练;最后构造代价函数以及sigmoid函数,根据梯度下降法得出的预测结果与实际情况对比,计算最终准确率为92.86%。与广泛使用的藻类二分类算法SVM分类器比较结果显示,在相似藻的分类精度上提高了1.86%。