基于eDNA技术的珠海外伶仃海洋牧场细菌多样性研究

【目的】探索珠海外伶仃海洋牧场微生物群落组成、序列数、生物多样性等,分析eDNA技术的灵敏度,为珠海外伶仃海洋牧场生态系统管理维护提供参考。【方法】2021年9月在珠海外伶仃海洋牧场设立9个站位点,在表层水下2 m处采样,并对样品进行预处理、DNA提取、PCR扩增、高通量测序,分析微生物种类组成、微生物资源密度和丰度,确定优势种。【结果】通过e DNA技术共检出珠海外伶仃海洋牧场微生物30种,隶属于5门7纲14目19科26属,共检测出779706个OTU(Operational Taxonomic Units)。变形菌门为绝对优势门(占75.06%),其次分别是拟杆菌门(占11.35%)、厚壁菌门(占5.28%)、浮霉菌门(占1.91%)、放线菌门(占1.06%);优势种共有7种,分别是交替假单胞菌、海杆菌、莫拉克氏菌、嗜冷菌、溶藻弧菌、嗜盐单胞菌、鞘氨醇杆菌,其中溶藻弧菌优势度最高(0.19)、为绝对优势种,其次是交替假单胞菌和莫拉克氏菌,优势度分别达到0.13、0.12,为主要优势种。【结论】研究结果揭示了珠海外伶仃海洋牧场的微生物群落信息,探索了eDNA技术在海洋牧场的应用,印证了该技术的高效性和灵敏度,为海洋牧场微生物方面的研究提供基础数据和科学参考。

基于eDNA技术的舟山近海中国团扇鳐定性与定量分析

为探讨环境DNA (environmental DNA, eDNA)技术用于中国团扇鳐监测方面的可行性,同时开展基于eDNA技术的舟山近海中国团扇鳐定性与定量分析。本实验将中国团扇鳐与其同属汤氏团扇鳐COI基因片段序列进行比较分析,使用Primer Express 3.0软件设计中国团扇鳐特异性引物与Taq Man探针。在舟山朱家尖近海设计了A、B、C共3个定置网调查站位,定期收集中国团扇鳐样品。于2017年12月19日、2018年4月13日和2018年7月14日分别采集水样(站位A、B1、B2、C1、C2、D),开展eDNA微滴式数字PCR(droplet digital PCR, ddPCR)检测,并将检测结果与水温和采样点进行差异显著性分析。结果显示,不同站位、不同时间的中国团扇鳐eDNA浓度不同,水样采集点对中国团扇鳐eDNA浓度的影响极显著,不同采样点eDNA在不同季节存在极显著差异。研究表明,eDNA检测技术灵敏度高,水温、底质和水深对中国团扇鳐的分布皆有影响。研究结果为其他海域的中国团扇鳐e DNA追踪监测奠定了基础。

潜水推流器作用下八边形养殖池的集污性能

为了探究潜水推流器作用下八边形养殖池内的污物聚集特点,本研究利用物理模型试验的方法,研究潜水推流器不同的布设角度θ、布设距离比d/a(中垂线模式:d1为推流器叶轮轴线中点与最近的池壁之间的距离,a1为八边形养殖池长边边长;对角线模式:d2为推流器叶轮轴线中点与最近的短边边长之间的距离,a2为八边形养殖池排污口与最近的短边边长之间的距离)、推流器数量n和布设模式对八边形养殖池内污物聚集的影响。试验利用高清相机记录养殖池内的污物分布情况,并使用MATLAB分析计算污物与池中心的距离。实验中通过比较不同工况下污物与池中心距离的最大值的大小,衡量养殖池集污性能的优劣。结果显示,潜水推流器的布设角度θ、布设距离比d/a、推流器数量n以及布设模式都影响池内污物聚集的效果。在本研究设置的布设距离比工况下,潜水推流器布设角度θ为45°时集污效果最优,而当布设角度θ大于70°时,随着布设角度增加,八边形养殖池周边出现集污死角,残饵及粪便距离排污口中心变远且饲料离散程度变大;在30°、40°、45°、50°工况下,污物聚集效果随布设距离比d/a的增大逐渐增强,当布设距离比为1/2时集污效果最好。养殖池集污性能随潜水推流器数量的增加而整体呈现增强的趋势,尤其是潜水推流器数量从1增加至2时,集污性能明显提升,但是持续增加后,集污性能不再有明显的提升。其余设置条件相同的情况下,对角线布设模式下的养殖池集污性能明显优于中垂线布设模式。研究表明,潜水推流器采取对角线模式,布设时不少于2个,布设角度θ为45°附近,此时八边形养殖池集污性能较优。研究结果可为八边形养殖池内潜水推流器的布设方式提供依据与指导。

基于Unity3D的生态围栏养殖VSD平台开发

生态围栏养殖是近些年快速发展的一种高端海洋养殖模式,由于地理环境的制约以及现场考察耗费人力物力等因素,人们对其了解很少。为促进人们对生态围栏的认识,提升海洋设施养殖的认识水平,亟需开发一种虚拟展示平台,系统地展示生态围栏养殖。采用Rhino建模工具制作围栏设施及养殖装备的模型,基于Unity3D引擎并结合C#为脚本语言设计并开发了一种关于大黄鱼的生态围栏养殖虚拟场景展示平台。经测试,上述平台能够真实地还原实际围栏养殖模式和养殖场景,完整地展示大黄鱼从投放鱼苗到日常投喂管理以及成鱼起捕的全过程。

分层泵抽式海洋养殖环境智能监测系统设计

针对围网养殖和大型网箱养殖模式下水质监测智能装备缺乏的问题,设计了一套可以监测2层水层的海洋养殖环境智能监测系统。系统架构包括感知层、网络层、平台层和应用层,可监测海洋表面光照强度和两层水层的pH、溶解氧、温度和盐度,并将监测数据自动存储在MySQL数据库。系统添加短信预警和远程控制功能,当监测数据出现异常时,系统自动分析数据并将异常数据通过短信方式实时发送至用户,用户及时查看养殖环境并对设备进行远程控制。为了测试系统稳定性,进行海水实际测量测试,系统设备在现场稳定运行2个月。该监测系统可以为围网和大型网箱设备的环境监测提供设备支持。

进水管设置角度对圆形循环水养殖池自清洗能力的影响

为了提高圆形养殖池的自清洗能力,本研究系统开展了污物汇集试验和流场测量试验。实验针对圆形养殖池双管贴壁进水模式,共设计9个不同的角度工况。利用设置在养殖池正上方的相机记录不同工况下污物的汇集过程,通过分析污物的运动过程以及池内剩余的污物量,量化进水管设置角度对养殖池内污物汇集过程以及自清洗能力的影响。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1、2、10、19 cm(底层、近底层、中层、上层)水层的流场,通过分析流态以及水阻力系数Ct、速度均匀系数DU50等养殖池水动力参数,阐明进水管设置角度对养殖池内污物汇集以及自清洗能力的影响机制。结果显示,进水管设置角度明显影响养殖池的自清洗能力,自清洗能力随着进水管设置角度的增大先增大后减小,在45°~50°工况时养殖池自清洗能力最优;进水管设置角度通过影响底层流速大小和流态影响养殖池的自清洗能力,流速大小决定污物能否起动,流态决定污物能否汇集至出水口。因此,在实际循环水养殖生产中建议将与本研究中类似的养殖池的进水管角度设置为45°~50°,以提高养殖池的自清洗能力,提升循环水养殖系统的综合性能。

潜水推流器作用下大型圆形养殖池的流场特性

为了探究潜水推流器作用下大型圆形养殖池内的水动力特性,利用研发的无人船搭载声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler current profiler,ADCP)系统现场测定了潜水推流器数量(n=2、4)对圆形养殖池不同水层(h=1.5,2.0,2.5 m)流场分布特性的影响。结果表明:当推流器数量为2个时,大型圆形养殖池1.5、2.0、2.5 m水层池边流速分别为0.4、0.3、0.1 m/s,当推流器数量为4个时,1.5、2.0、2.5 m水层池边流速分别为0.6、0.4、0.3 m/s;水平方向上,养殖池流速随着池边缘距池中心距离的减小而逐渐减小,垂直方向上,流速随着水层深度的增加而逐渐降低;平均流速分布显示,无论利用2个还是4个推流器推流,都能在养殖池内产生旋转流,但高流速仅仅在养殖池边缘附近,且养殖池中心附近的流速接近于0,导致污物很难到达养殖池中心的排污口。研究表明,推流器数量与大型圆形养殖池不同水层流场分布特性密切相关,养殖池内不同水层的平均流速均随着推流器数量的增加而增大;圆形养殖池由中心到池壁均产生较为明显的流场分区现象,高流速区域分布在养殖池表层池壁附近;大尺寸圆形养殖池在初始水动力条件、推流器数量一定时,环流仅在池边产生,池塘中间位置产生环流较小。本研究结果可为大型圆形养殖池内潜水推流器布设方式的改进提供参考依据。

裂片石莼水培液对海水养殖环境分离弧菌的抑制特性及其活性物质类型分析

活体大型海藻能有效控制水产养殖环境病原弧菌污染,与其分泌的抑菌活性物质密切相关,然而有关活体大型海藻分泌物质类型及其对海水养殖环境弧菌的抑制特性报道较少。通过制备不同密度(1.25~10 g/L)和培养时间(1~3 d)下的裂片石莼水培液,并从不同海水养殖场筛选分离了6株耐药弧菌,包括1株副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus,Vp.)、1株锡那罗州弧菌(Vibrio sinaloensis,Vs.)、1株梅氏弧菌(Vibrio metschnikovii,Vm.)和3株溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus,Va.),分析不同裂片石莼(Ulva fasciata)水培液的结构组成及其对不同耐药弧菌的抑制特性。结果表明,裂片石莼水培液与弧菌共培养12 h时,各弧菌受到不同程度的抑制,且在10 g/L抑制效果较好;Vp.W1、Vs.W2和Vm.R3在培养3 d(64%~100%)的裂片石莼水培液作用下抑制效果显著高于第1 d(1.32%~39.42%);溶藻弧菌在培养1 d和3 d的裂片石莼水培液作用下抑制效果差异不显著,抑制率均不超过35%。SPE-GC-MS分析发现,裂片石莼水培液含有丰富的活性物质,包括酸类、醇酚类、醛酮类、烷烃和芳香烃、杂环、酯类等多种化合物,且以邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯、乙缩醛、2-(4-羟基苯)乙醇和2,4,6-三溴苯酚等物质为主。

农业工程与信息技术专业学位研究生实践创新能力培养的探索——以浙江海洋大学为例

针对专业硕士研究生综合实践能力培养中存在的问题,结合浙江海洋大学农业工程与信息技术专业硕士学位建设的实际情况,构建以渔业为特色的培养方向、以案例课程为主要内容的课程实践教学体系、以校内校外结合的双导师指导体系、以科研平台为支撑,以学科竞赛驱动的科研实践体系,以全面提升研究生的综合实践能力和科技创新能力,进而适应我国经济建设对更高层次专业人才的需求。

海洋类高校细胞工程教学的实践与探讨

细胞工程是高等院校生物技术专业的主干课程之一,海洋类高校的任课教师必须针对高校的海洋特色明确课程的主要任务和基本要求,培养学生的综合能力,增强教学效果,在教学方法、教学手段上进行实践与探讨,从而推动海洋类高校细胞工程教学的有效开展,为学生未来发展奠定专业理论与实践基础。

基于生物絮团技术构建的零换水养殖系统对凡纳滨对虾高密度养殖效果分析

【目的】探讨在零换水条件下开展凡纳滨对虾高密度养殖的可行性,为后续推动对虾零换水高效健康养殖模式的规模化产业应用提供参考依据。【方法】采用封闭式串联养殖池系统,凡纳滨对虾虾苗放养密度690尾/m^3,养殖周期91 d(13周),以生物絮团技术调控养殖水质,养殖全程不换水,定期监测与分析养殖水体主要水质指标及细菌数量的动态变化特征。【结果】经13周的零换水养殖后,凡纳滨对虾平均存活率为(83.90±2.74)%,收获规格平均为14.50±0.99 g/尾,单位水体对虾产量平均为8.39±0.48 kg/m^3,饲料系数平均为1.25±0.06,养殖对虾单产平均耗水量为120.00±6.38 L/kg。从养殖第7周起,水体中生物絮团量维持在18.2~30.4 mL/L,pH基本维持在7.31~7.60,总碱度在116~224 mg/L范围内波动变化,总氨氮(TAN)浓度降低至0.45 mg/L以下并保持至试验结束,亚硝酸盐氮(NO2-N)浓度保持低于0.70 mg/L,硝酸盐氮(NO3-N)浓度呈持续上升趋势,至试验结束时接近135.0 mg/L。养殖水体中的异养细菌和弧菌数量均呈先升高后降低的变化趋势,其中,异养细菌从第9周后一直维持在×10^6CFU/mL的数量级水平,弧菌从第7周后一直维持在×10^2CFU/mL的数量级水平。【结论】科学运用生物絮团技术对凡纳滨对虾养殖水质进行原位调控能实现高密度零换水的高效健康养殖,还可有效提高水资源的利用效率,有助于推动对虾养殖产业的绿色健康发展。

大黄鱼仿生态连岸式大型围栏养殖技术

大黄鱼养殖方式主要有近岸网箱养殖、深水网箱养殖以及围栏(网)养殖等。作者在浙江省舟山市桃花岛开展大黄鱼仿生态连岸式大型围栏养殖研究与实践,养殖出的大黄鱼体形修长、体色金黄、肉质鲜嫩,口感接近野生,深受高端水产品消费市场喜爱。本文详细介绍了大黄鱼仿生态连岸式大型围栏养殖技术,以期加快推进大黄鱼养殖业绿色高质量发展。

3种微藻对海水集约化对虾养殖尾水氮磷的去除效果

基于对虾生物絮团集约化养殖尾水含有高浓度硝态氮和磷酸盐的特征,比较分析钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)、牟氏角毛藻(Chaetocerosmuelleri)、盐藻(Dunaliella sp.)3种微藻在配制尾水中的存活生长状况及其对无机氮磷的去除效果,以期筛选出适宜的微藻用于后续尾水净化技术。采用显微镜计数法测定藻细胞密度,国标法测定总无机氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮和磷酸盐的含量。结果显示,钝顶螺旋藻在试验前后的藻细胞密度变化不大(P>0.05),约为3.32×10^(6)个/mL和5.88×10^(6)个/mL;牟氏角毛藻和盐藻细胞密度有明显增加(P<0.05),分别从初始的4.00×10^(4)个/mL和2.50×10^(5)个/mL升高至试验结束时的1.66×10^(6)个/mL和1.06×10^(7)个/mL。经过16 d试验,钝顶螺旋藻组对硝态氮和总无机氮去除率分别为79.60%和46.06%,显著高于其他各组(P<0.05),第8天时对磷酸盐的去除率可高达98.55%;牟氏角毛藻组16 d的磷酸盐去除率为98.25%,显著高于其他各组(P<0.05)。研究表明,3种微藻均可在对虾养殖尾水环境中存活,且对尾水氮磷具有较好的净化效果。

海洋养殖网衣水动力特性研究进展

海洋养殖中,网衣承受由水流和波浪带来的荷载,可能会使网衣发生破坏。因此,网衣水动力特性是海洋养殖装备系统中备受关注的问题。梳理了国内外关于海洋养殖网衣水动力特性方面的研究成果,介绍了国内外关于网衣水动力性能的主要理论、数学模型、物理实验研究以及相关的实际应用案例和发展趋势,并对该领域尚需进一步研究的方向提出了相应的建议。研究认为,大型围网养殖和深远海超大型养殖网箱是未来发展趋势,一方面要开展高性价比多种材料网衣组合形式研究,另一方面建议开展不规则波浪以及台风等极端环境对海洋养殖网衣破坏机理的研究。该文可以为海洋养殖网衣的深入研究和产业持续健康发展等提供参考。

波流作用下围网养殖工程的桩柱结构受力分析

桩柱结构广泛应用在大型围网养殖工程中,其主体结构的安全与稳定关系到围网养殖的成败。该研究以舟山桃花岛海域双排桩柱式围网养殖工程结构(Prestressed High-intensity Concrete(PHC)桩,桩径0.6 m,极限弯矩0.246 MN·m)为例,采用地基反力法中的常数法,将海床土体简化为若干个相互独立的弹簧,分析不同水流速度、波高、水深、埋深以及波流联合条件下桩柱结构的力学特性。结果表明:桩柱结构最大位移在结构顶面且随流速、波高、水深的增加而增大,随桩柱结构埋深的增加而减小;弯矩零点上下两侧正、负弯矩均沿水深方向先增大后减小,呈现镜像的“S”形,桩柱最大弯矩在海床面以下2 m范围内且随流速、波高和水深的增加而增大,随桩柱结构埋深增加而减小;单纯流速为0.8、1.0、1.2、1.5 m/s条件下,该养殖结构安全稳定,当波高大于5 m或波高3 m、流速1.0 m/s时,桩柱结构将发生破坏;根据该研究结果,桃花岛海域围网养殖工程桩柱埋深应不小于17 m,海床面以上桩柱结构露出高度与海床埋深之比以小于0.8为宜。研究结果可为类似桩柱式围网养殖工程设计和建造提供参考。

基于图像处理技术的养殖池集污特性研究

本文针对养殖池的集污试验,研究了用于量化分析污物聚集面积的图像处理技术,并将其用于方形圆切角养殖池在边侧管式射流方式下的集污特性研究。图像处理技术包括图像预处理、图像增强、图像分割、轮廓提取四个步骤,成功获得了污物的量化分布面积。在养殖池集污特性研究方面,本文研究了射流流速为24cm/s条件下,不同射流角(射流方向与池壁夹角)对污物聚集效果的影响。结果表明,方形圆切角养殖池存在一个最优的射流角度,本文研究条件下,最优角度约为40°。本文研究结果,可为养殖池水力驱动优化布置提供参考。

养殖鱼对养殖池内水动力影响的数值模拟

为研究养殖鱼对养殖池流场特性的影响,基于计算流体动力学(CFD)技术建立方形圆弧角单管养殖池及养殖鱼模型,采用多重参考系法(multiple reference frame,MRF)模拟鱼类在固定轨迹下的运动,并分析养殖池内养殖鱼的放养密度、个体体积和空间分布变化对养殖池流场特性的影响。结果表明:在养殖鱼个体体积和空间分布条件一定时,放养密度越大,养殖池内水体平均流速下降越大;在养殖池内养殖鱼放养密度一定时,鱼数量越多(个体体积小)时,鱼类的逆流游动产生的阻流作用越大,养殖池内平均流速下降就越明显;在养殖鱼放养密度、个体体积大小一定的条件下,养殖鱼在养殖池水体中层分布时,养殖池内水体的整体平均流速下降幅度和湍流强度增加幅度最大,养殖鱼在养殖池下层时,对平均流速和湍流强度的影响最小。研究表明,在循环水养殖过程中,应根据养殖池中养殖鱼的放养密度、个体体积和空间分布条件的变化,适时调整养殖池的进水速度,以维持养殖池内适于养殖鱼生存和生长的流场条件。

宁夏地区不同模式养殖池塘夏季浮游微藻群落特征

为研究宁夏地区夏季不同模式养殖池塘的浮游微藻群落结构特征,采集了当地棚塘接力养殖(PT)、稻渔种养(DY)、土池养殖(TC)3种模式的池塘水体样品,分析了其浮游微藻群落组成及其与水质因子的相关性。结果显示,共检出浮游微藻5门27属,总数量为1.52×10^(4)~2.39×10^(8) ind./L,生物量为0.16~97.78 mg/L,数量多样性为0.03~3.31,生物量多样性为0.29~3.58。不同模式池塘的浮游微藻群落结构差异显著。PT模式池塘的微藻群落无明显共性特征,蓝藻(Cyanophyta)、绿藻(Chlorophyta)和硅藻(Bacillariophyta)占优势情况均有出现,如拟鱼腥藻(Anabaenopsis sp.)、鱼腥藻(Anabaena sp.)、颤藻(Oscillatoria sp.)、盘星藻(Pediastrum sp.)、卵囊藻(Oocystis sp.)、小环藻(Cyclotella sp.)等;TC模式池塘的微藻优势属单一,分别以盘星藻、小球藻(Chlorella sp.)和微囊藻(Microcystis sp.)占优势;DY模式池塘的微藻多样性丰富,以小球藻、栅藻(Scenedesmus sp.)、盘星藻、卵囊藻、刚毛藻(Cladophora sp.)等绿藻和小环藻、菱形藻(Nitzschia sp.)等硅藻为优势藻。蓝藻生物量与水体中硝酸盐氮(NO_(3)^(–)-N)、亚硝酸盐氮(NO_(2)^(–)-N)、化学需氧量(COD)浓度呈显著正相关(P<0.05)。研究表明,宁夏地区夏季温度高、光照时间长,池塘水体中C、N营养高,易形成以微囊藻、拟鱼腥藻等有害蓝藻优势种群;调控池塘水质时应将其作为关键控制点之一,防控有害藻华暴发而导致减产降效的不良状况发生。

基于PIV技术的圆形循环水养殖池流场

为研究进水管的设置距离和角度对双管进水式圆形循环水养殖池水动力特性的影响,该研究通过模型试验的方法,利用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量了不同进水管设置方式下养殖池内的流场。试验设计了3组进水管距池壁距离(进水管与池壁的最近距离,即进水管设置距离d),每组距离工况下设计了8组进水角度(出水方向与养殖池切线形成的锐角,即进水管设置角度α)。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1 cm水层的流场,从水动力特征量(平均流速v_(avg)和速度均匀系数U)分析进水管设置方式对养殖池水动力特性的影响。试验结果表明进水管设置方式明显影响养殖池的水动力特性:d=0时,随着α的增加,平均流速整体呈现先增大后下降的规律,在α=45°时取得最大值,但流场均匀系数随角度的增加而逐渐增加;d=1/4 r(r为养殖池半径)时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数都先缓慢增加然后再下降,分别在α=40°和30°时取得最大值;d=1/2 r时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数整体都呈现逐渐下降的趋势。综合比较24个试验工况的平均流速v_(avg)和速度均匀系数U,建议将进水管设置为d=1/4 r,α=30°~40°,以期使养殖池内水动力特征有利于固体颗粒物的运动汇集,提升养殖池的集排污能力。该文研究成果可以为工厂化循环水圆形养殖池进水管设置方式提供参考。

长宽比对双进水管结构矩形圆弧角养殖池排污特性的影响

为探究长宽比参数(即L/W,L为养殖池长边,W为养殖池宽边)对双进水管结构矩形圆弧角养殖池排污特性的影响,构建了固-液两相流数值计算模型(DPM离散项模型与RNG k-ε连续相模型),定义了适用于较大长宽比养殖池排污模拟的粒子重叠撒布方式,在L/W为1.0~1.9工况下,对两种进水管布置方式(进水管布置在长边中心和宽边中心)的养殖池排污效果进行了数值模拟试验。结果表明:L/W=1.0~1.5时,两种进水管布置方式的养殖池内粒子排除率均可达95%以上,随着长宽比的增加,养殖池内的排污效果变差;L/W=1.6~1.8时,进水管布置在长边中心时,未能排除的粒子在养殖池内汇聚更为集中。研究表明,在实际矩形圆弧角养殖池建设过程中,为使养殖池具有良好的排污性能和提高场地利用率,可选择L/W=1.0~1.5的池形进行建造。