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。

水产养殖实践教学的现状与改革探讨——以浙江海洋大学为例

在产教融合背景下,对水产养殖学的实践教学提出了更高的要求。本文就我国高校水产养殖实践教学过程中存在的主要问题,如师资力量薄弱、产教融合有待进一步提高和评价机制不完善等进行了深入解析,提出了相应的解决措施,以期提高我国高校水产养殖学实践教学质量。

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。

基于高通量测序技术的海洋鱼类定性和定量分析

近年来,高通量测序技术以其对生物物种鉴别具有高效、简便、客观等特点,在水生生物多样性评估等相关领域中得到广泛应用。虽然大量证据表明高通量测序与传统水生生物调查结果在生物多样性和相对数量上均具有相关性,但采用高通量测序技术进行生物量评估的准确性尚不明确。本研究以5种常见海水鱼类——大黄鱼、花鲈、黑鲷、褐菖鲉和眼斑拟石首鱼为研究对象,将5种鱼类的肌肉组织和DNA分别按不同比例混合,液氮速冻后干冰寄送至青岛华大基因研究院,以12S MiFish-U-F/R为通用引物,进行高通量测序和检测分析,初步探讨高通量测序技术的定量分析可行性。研究结果显示5种海水鱼类均被检出,且未检出其它鱼种;从相关系数和拟合趋势来看,鱼类的丰度变化与其DNA或肌肉比例的变化一致。结果表明高通量测序技术适用于海水鱼类生物量评估研究。

珠海外伶仃海洋牧场生态系统服务价值评估研究

参考千年生态系统评估分类体系,将珠海外伶仃海洋牧场生态系统划分为四大类共15项服务。文中利用生态经济学理论和评估技术方法对珠海外伶仃海洋牧场的生态系统服务价值进行了初步评估。研究结果表明:2020年珠海外伶仃海洋牧场生态系统服务总值为6,749.30×10^(4)CNY/a,单位海域面积为686.60×10^(4)CNY/(km^(2)·a);服务价值构成为:供给服务价值(57.52%)>文化服务价值(37.59%)>调节服务价值(4.88%);其中食品供给价值(55.73%)最大,占据了供给服务价值的绝大部分。此外,调节服务价值和文化服务价值也对海洋牧场生态系统服务产生了一定的影响和贡献。

海洋环境中微/纳米塑料对浮游生物的毒性效应研究进展

全球备受关注的污染物——微/纳米塑料(MNPs),广泛分布于全球水环境中,严重危害着海洋生物,对海洋生态环境造成了威胁。浮游生物在海洋中总量大,是海洋食物网的重要联通者,在海洋生态系统中具有重要地位。近年来,由于全球塑料制品的使用量上升,严重影响浮游生物的个体及种群数量,需引起广泛重视。本文综述了MNPs的污染现状、MNPs在海洋环境中的迁移转化,阐述了MNPs在海洋生物中的生物积累和生物放大作用,并以浮游生物的代表物种(细菌、藻类、桡足类和轮虫)为对象,从生理响应、毒性机制、影响毒性因素以及与其他污染物的联合效应等几个方面,系统阐述了MNPs对浮游生物的毒性效应。并通过分析目前对MNPs的研究情况,指出MNPs已普遍对浮游生物造成影响,并提出利用MNPs治理海洋生态环境的可能性。为未来MNPs对海洋生物的毒性作用,甚至影响人类健康方面的研究提供参考。

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。

微藻处理水产养殖尾水氮磷的研究进展

微藻广泛存在于各种水体环境中,作为初级生产者,在水生生态系统中是物质循环与能量流动的重要组成部分。文章结合微藻的功能、微藻类型、微藻处理氮磷机理等相关研究进展,探讨利用微藻处理水产养殖尾水中氮磷营养盐的可行性。

烟台牟平海洋牧场夏季大型底栖动物群落特征

为明确烟台牟平海洋牧场大型底栖动物群落特征、影响因子及低氧对该区域底栖动物群落特征的影响,于2015年6月和8月分两个航次在该区域分别设置相同的18个采样点进行大型底栖动物群落特征调查和分析。对采集的生物样品进行群落特征分析,使用生物统计软件PRIMER计算优势度指数(Y)、Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(D)和Pielou均匀度指数(J),并进行等级聚类(CLUSTER)和非度量多维标度法(MDS)分析以及azti’s marine biotic index(AMBI)和multivariate-AMBI(m-AMBI)分析。其中6月航次共采集和鉴定大型底栖动物97种,优势类群为多毛类。总平均生物量达到10.64 g/m2,甲壳类贡献率最高;8月航次共采集和鉴定大型底栖动物78种,多毛类是优势类群。总平均生物量达到9.28 g/m2,多毛类贡献率最高。6月份的H',D,J分别为3.071±0.773、2.782±0.778和0.622±0.143;8月份分别为3.192±0.369、2.730±0.510和0.751±0.076。通过CLUSTER聚类和MDS标序发现,6月份和8月份底栖动物物种组成之间存在显著差异。环境因子与大型底栖动物丰度和生物量关系较大,其中最能解释该群落丰度和生物量的环境因子为水深、水温、浊度,而溶解氧是造成6月份与8月份丰度和生物量较大差异的主要因素。AMBI和m-AMBI分析表明该区域部分采样点大型底栖动物物种组成以污染耐受种为主,底栖生态健康不佳。烟台牟平海洋牧场8月份季节性的缺氧环境,已在短期内影响了底栖动物的物种组成。

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。

循环水养殖系统管式射流集污特性试验研究

工厂化养殖池内的污物聚集效果是养殖池设计建造和运行管理的重要指标,对提升养殖技术和管理水平具有重要意义。针对一种典型的工厂化鱼类养殖池,对边侧管式射流系统驱动下的流场特性和污物聚集效果进行研究,探讨了射流角度、射流流速和循环抽吸方式等因素对养殖池内水体流场特性及污物聚集分布规律的影响。利用手持式ADV流速仪在养殖池内进行布点测量,获得各点流速数值,然后利用MATLAB软件进行流场插值构图,研究养殖池的流场分布特性;污物聚集特性采用图像法进行处理分析。研究表明:管式射流驱动作用下,流速从池心向外呈"V"型变化。在射流角度固定为40°条件下,射流速度越大,池心低流速区域范围越小,污物聚集效果越好。当射流速度达到0.3 m/s时,污物基本聚集于池心;在流速固定的情况下,对污物聚集效果存在一个最佳的射流角度,约为40°。池内循环抽吸模式对流场和污物聚集效果同样有着显著的影响。研究表明,采用底部抽吸时,排污孔附近的径向流速与切向流速均高于边侧抽吸模式,且污物聚集效果明显优于边侧抽吸模式。该研究成果可用于工厂化鱼类养殖池管式射流水力驱动系统的优化设计,在不影响养殖对象生长的前提下,可尽量提高射流流速,最佳射流角度一般为40°左右,并尽量采用底部抽吸模式。

舟山近海海域养殖水体悬浮物沉降特性试验研究

了解海水中悬浮物颗粒的静沉降特性,对于海水工厂化养殖的水源处理具有重要指导意义。该研究以舟山长峙岛海域为例,通过2019年7-9月进行的静沉降试验,分析总结水体中悬浮物浓度和粒径分布随时间的变化规律,采用斯托克斯沉速公式和重复深度吸管法计算悬浮物颗粒的沉降速率。结果表明:1)在悬浮物静沉降特性试验中,沉降装置直径的小幅度变化对沉降结果的影响基本可以忽略;2)舟山近海海域表层海水悬浮物的粒径分布属于粉砂范畴,很难通过静沉降的方式完全除去;3)沉降初期,以大颗粒悬浮物沉降为主,沉降速率大;沉降中后期,以小颗粒悬浮物絮凝沉降为主,沉降速率小;4)通过重复深度吸管法计算得到舟山近海海域悬浮物沉降速率范围为0.001~0.01cm/s,并通过非线性拟合,得到悬浮物平均沉降速率与悬浮物浓度之间的Logistic曲线关系。研究结果可以为舟山近海海域工厂化水产养殖用水悬浮物去除提供数据支撑。

基于高通量测序技术的两种水螅水母现场食物研究

水母类在自然海区的食物组成是摄食生态学研究的核心问题,本研究利用高通量测序技术分析了管花萨氏水母(Sarsia tubulosa)和八斑芮氏水母(Rathkea octopunctata)的现场食物组成。结果表明:管花萨氏水母和八斑芮氏水母现场摄食食物具有较高的多样性,管花萨氏水母摄食食物31种,八斑芮氏水母29种;两种水母从食物组成上看,属于杂食性生物,其食物包括浮游动物、真菌、浮游植物、陆地植物碎屑等;管花萨氏水母和八斑芮氏水母二者互为捕食对象;二者摄食的食物类群具有相似性,主要来源于节肢动物门和颚足纲,均以太平真宽水蚤为摄食优势种,分别贡献两者食物总量的45.14%和42.42%。高通量测序技术是深入探究水母现场食物组成新的技术手段,两种水母的现场食物组成结果为水母摄食生态学的研究提供了重要参考。

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。

海洋酸化和纳米银胁迫对海蜇幼蛰的生理影响

海洋酸化和纳米金属对海洋动物构成威胁,但海洋酸化和纳米金属胁迫对水母的影响却未曾报道。本研究以我国近岸大型食用水母海蜇(Rhopilema esculentum)为研究对象,研究海洋酸化和纳米银(AgNPs)胁迫对海蜇幼蛰的生理影响。将海蜇幼蛰暴露于两种水平的pH(8.10和7.60)和三种浓度的AgNPs(0、20和200μg/L)持续14 d,测量其生长、运动行为以及生理指标。结果表明,海洋酸化能显著增强过氧化氢酶(CAT)和离子转运酶(Ca 2+-ATPase、Na+K+-ATPase)活性,从而缓解AgNPs对幼蛰产生的氧化应激。AgNPs会抑制幼蛰的酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,影响能量代谢,造成幼蛰生长速度减慢、收缩频率降低。随着AgNPs浓度的增加,海洋酸化导致幼蛰产生更高水平的脂质过氧化,丙二醛(MDA)含量显著增多。

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。

厚壳贻贝(Mytilus coruscus)养殖海域与天然生长海域的微生物群落比较研究

为研究厚壳贻贝(Mytilus coruscus)生长海域微生物群落的结构与多样性特征,初步探究海域微生物群落及共生菌对贻贝生长的影响,分别采集舟山市东极镇庙子湖岛和嵊泗县枸杞岛厚壳贻贝养殖区和野生生长区海水样品,利用16S rRNA扩增子测序技术,比较分析不同海域微生物群落的组成及丰度特征以及微生物群落的差异;同时对厚壳贻贝体内的微生物进行了初步的分离鉴定。研究结果显示,嵊泗厚壳贻贝野生生长海域10 m水深的微生物丰富度显著大于5 m水深,东极厚壳贻贝养殖区海域10 m水深微生物丰富度也而明显大于5 m水深。东极和嵊泗厚壳贻贝的生长海域形成了较为稳定微生物群落结构,嵊泗海域主要优势菌群为十八杆菌属Octadecabacter、假交替单胞菌属Pseudoalteromonas、厌氧氨氧化菌属Candidatus_Portiera、沉积物陆丹氏菌属Loktanella和弧菌Vibrio;东极海域主要优势菌群为厌氧氨氧化菌属Candidatus_Portiera、海洋氨氧化古菌属Nitrosopumilus、蓝细菌聚球藻属Synechococcus和弧菌属Vibrio。PCA分析结果表明东极和嵊泗两个海域的厚壳贻贝野生生长区的微生物群落相似度明显低于养殖区的微生物群落相似度,且这种差异在嵊泗海域尤为明显。同时在贻贝体内分离出了假交替单胞菌、黏着杆菌以及弧菌,而这三种菌在海水样品中也大量存在,由此可初步判定这三类细菌能够随水流进入贻贝体内,并可能对贻贝的附着、生长以及防病等生理功能产生一定的影响。

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。

应用于工厂化养殖的凡纳滨对虾耐流性研究

工厂化对虾养殖中,需要根据对虾耐流性,并结合污物聚集效果调控池内水流速度大小和持续时间长短。本研究利用垂直循环水槽,分别测定5种流速(20. 3、23. 0、30. 2、34. 9和41. 3 cm/s)下凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)[(3. 62±0. 50) g]的可持续游泳时间,并以此为指标衡量凡纳滨对虾相应流速下的耐流性。结果显示:同一流速下,外部特征相似的凡纳滨对虾可持续游泳时间具有较大的个体差异性;个体差异性的表征参数(离散系数)随流速的增大先增大后减少,在34. 9 cm/s时达到最大;由累积疲劳比例随时间的变化关系曲线可知,高流速(30. 2、34. 9和41. 3 cm/s)试验组中,接近50%的对虾会在10 min内因疲劳触网而不能继续游泳;曲线拟合决定系数R2显示,指数函数能最好地呈现平均可持续游泳时间随流速的变化关系。研究表明,工厂化养殖中水流调控要考虑对虾耐流性的个体差异性,而不是仅考虑对虾的平均耐流性。对于本研究所用的对虾(3. 62±0. 50) g,池内流速建议控制在30. 2 cm/s以下,并且参考累积疲劳比例随时间的变化关系曲线,确定相应流速下的水流持续时间。