分隔式循环水池塘养殖系统设计与试验

为了解决池塘养殖设施化程度低、净化能力不足和排污效果差等问题,设计了分隔式循环水池塘养殖系统。该系统由20%水面的吃食性鱼类养殖区和80%水面的滤杂食性鱼类养殖区构成,配置过水堰、螺旋桨式和水车式推流装置、集污和吸污装置等养殖系统设施和装备。性能测试结果表明:螺旋桨式推流装置提水动力效率为340 m~3/(k W·h),流量为204 m~3/h,空载噪音为60 d B;水车式推流装置提水动力效率为360 m~3/(k W·h),流量为180 m~3/h,空载噪音为67 d B;过水堰过水的总流量约为331 m~3/h,利用水循环装备实现水体流动可实现水体日交换量7 900 m~3,达到养殖池塘水体的50%左右。利用推流装置搅动水体,可实现水体大范围的对流,交替暴晒水体,增加水体中的溶解氧,试验池塘中下层溶解氧水平比对照塘高出59.5%,试验池塘叶绿素a浓度比对照塘低,说明一定程度上限制了浮游植物过渡繁殖。该养殖系统可为池塘健康养殖系统模式构建提供参考。     

太湖地区河蟹“养殖-净化”复合系统氮磷循环模拟模型研究

以"养殖-净化"复合系统为对象,探讨河蟹养殖尾水达标排放(地表Ⅲ类水)的工程与技术措施。通过构建系统动力学模型,模拟河蟹养殖尾水达标排放的最佳养殖塘与净化塘的面积比,及不同饵料替代比例、水质调控技术与净化效率对养殖塘和净化塘水体TN和TP浓度的影响。模拟结果显示,在常规养殖条件下,要使净化尾水达到地表Ⅲ类水标准,养殖塘与净化塘的最佳面积比为20.5∶1。商品饲料代替5%、10%和15%时,养殖塘TN浓度分别降低3.1%、6.3%和10.0%,TP浓度分别降低4.2%、8.3%和8.3%;净化塘TN浓度分别降低4.5%、10.1%和14.6%。养殖塘水质调控技术对养殖塘和净化塘水体的TN和TP浓度无显著影响。与水葫芦收获1次相比,收获2次和3次的养殖塘TN浓度分别显著降低10.0%和10.0%,TP浓度降低11.1%和11.1%;净化塘TN浓度分别降低16.1%和17.2%。水葫芦收获2次与3次对养殖塘和净化塘水体TN、TP浓度变化无显著影响。以上结果表明,河蟹养殖工程可以按照养殖塘与净化塘的面积比为20.5∶1进行构建,二塘水体的TN、TP浓度随商品饲料替代比例增加而降低;净化塘水葫芦只需收获2次,净化水质即可达标地表Ⅲ类水。     

池塘三维植被网生态坡水质净化调控系统

为研究养殖池塘三维植被网护坡技术及其水质净化调控效果,试验用三维植被网、布水管和水生植物等构建池塘生态坡净化调控系统。研究发现,池塘三维植被网生态坡净化调控系统具有潜流湿地和表流湿地双重特点,空隙率为4%～9%,构建坡度应低于1:2.5,水流速度应高于0.13m/s。在池塘水体日循环量10%情况下,三维植被网生态坡可使池塘水体中氨氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮和总磷的浓度下降46%、65%、49.2%、64.4%和39%,使养殖水体中叶绿素a浓度下降8.8%;生态坡对水体中总氮、总磷、COD的净化效率分别为0.27、0.015和0.94g/h.m2。与对照池相比,试验期间,三维植被网生态护坡池塘水体中的绿藻种类比对照池塘增加了10.7%,蓝藻种类减少了2.5%,藻类ShannonWiener多样性指数(H’)增加了38%。同时,试验池塘水体中的藻类密度下降了23%,其中蓝藻密度下降48.4%,隐藻、裸藻密度分别增加了24%和34%,藻类优势种群结构组成更有利于养殖需要。研究表明池塘三维植被网生态坡系统具有保护池埂和净化调控水质效果,是一种"经济、生态、减排"的护坡技术。     

蟹塘套养青虾生态养殖技术

河蟹、青虾肉味鲜美、营养丰富,是深受消费者青睐的名贵淡水产品。蟹塘套养青虾生态养殖模式,可充分利用水体资源,提高养殖效益,因此对其池塘建设、放养准备、水草栽培、苗种投放、日常管理、成品捕捞等养殖技术和方法进行总结。     

复合生态沟渠对池塘养殖尾水和稻田退水的净化效果

[目的] 研究复合生态沟渠系统中的水质沿程变化以及其净化效果，以期为稻渔共作循环水养殖模式的合理构建和绿色发展提供科学参考。 [方法] 通过构建一种由不同类型生态沟渠联通耦合的复合生态沟渠系统，于2020年和2021年对沿程水体进行采样监测，研究复合生态沟渠对池塘养殖尾水和稻田退水的净化效果。 [结果] 2020年池塘养殖尾水磷酸盐去除率为96.21%，亚硝酸盐氮去除率为91.27%，氨氮去除率为94.75%。2021年池塘养殖尾水磷酸盐去除率为68.96%，亚硝酸盐氮去除率为61.36%，氨氮去除率为51.92%；稻田退水净化后达到《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》的Ⅳ类标准。 [结论] 复合生态沟渠应用于池塘养殖尾水和稻田退水的净化和循环利用，效果显著，具有广阔的前景。     

移动式太阳能增氧机的研制

为提高池塘养殖的机械增氧效率,应用Solidworks软件设计了移动式太阳能能增氧机,该设备由太阳能动力组件、水面行走机构、增氧装置和运动控制系统等组成。移动式太阳能增氧机可在水面自主行走,产生波浪和实现上下水层交换。性能测试表明,移动式太阳能增氧机的光照启动强度为17 000 lx,空载噪声为75.3 d B,水面行走机构的行走速度在0.027~0.041 m/s之间波动,无线遥控距离为44.2 m,在增氧装置位置的最大浪高为0.44 m。随着光照强度的增强,增氧装置增氧效率和扰动水体能力增强,最大机械增氧能力为1.24 kg/h,动力效率2.59 kg/(k W·h);最大扰动水体1 254.4 m3/h,扰水动力效率2 613.3 m3/(k W·h)。移动式太阳能增氧机利用太阳能作为能源,在池塘水体中运行面积大、运行时间长,强化了池塘自身的自净能力,具有生态调控的功能,有利于池塘物质循环和水质改善。     

东太湖河蟹围网生态养殖对水环境的影响

在2004年春季平水期到秋季枯水期间对东太湖河蟹围网生态养殖区的水环境进行了调查与监测。结果发现,水源对照区的水质主要超标项目为总N和总P,表明污染物主要是植物营养性元素。在东太湖围网养殖区中,水质主要超标项目为pH值和总P。生态养殖区的水质虽有超标,但超标幅度明显低于对照区的水源水。调查同时发现,河蟹生态养殖区因栽有大量的水草,对N、P的吸收比较充分,故生态养殖区的N、P在养殖周期中的变化较对照区小。总体而吉,生态养殖区的水质明显优于水源对照区,达到地表水环境质量标准中的三级标准和渔业水质标准。     

生态工程化循环水池塘养殖系统

为研究解决池塘养殖污染、水资源浪费和水产品安全等问题,针对传统淡水鱼类池塘养殖特点,设计了一种生态工程化循环水池塘养殖系统,系统由生态沟渠、生态塘、潜流湿地和养殖池塘组成,面积比为1︰5︰3︰30,系统中池塘呈串联结构排列,池塘对角方向建设有水层交换过水设施,系统利用1级动力提升形成循环水流。在池塘养殖密度0.20～0.82 kg/m3和系统水体日交换量10%～15%的情况下,水质检测结果表明,池塘养殖水体中的铵氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮、总磷、化学需氧量（COD）等水质指标分别低于1.89、0.20、1     

池塘移动式太阳能水质调控机研制与试验

为调控池塘养殖水质,设计了一种由太阳能动力、絮状污泥吸收释放、水面行走和运行控制等装置组成的池塘移动式太阳能养殖水质调控机。性能测试表明,池塘移动式太阳能水质调控机的光照启动强度为13 000 lx,空载运行噪音68 dB,在水面平稳运行的移动速度在0.02~0.03 m/s之间。在光照度13 000~52 500 lx情况下,絮状污泥吸收释放装置的运行速度和提水量随光照度变化而变化,运行速度在0.13~0.35 m/s之间,提水量为110~208 m3/h。絮状污泥吸收释放装置设计为可旋转折叠式,通过调节折叠角度,可在水深0.5~2.0 m的池塘中作业,其对絮状污泥的吸收量与吸泥口的距底距离有关,距底距离越小,吸收量越大,在养殖池塘中的适宜距底距离为10~15 cm。池塘移动式太阳能水质调控机的作业范围与连接杆长度和牵引绳固定方式有关,通过调节连接杆长度和牵引绳方向,其运行轨迹可覆盖池塘80%以上水面。在养殖池塘中使用移动式太阳能水质调控机,可显著降低池塘养殖水体中的NH3+-N、NO2--N浓度,提高水体中的总磷浓度,降低池塘底泥沉积物厚度和沉积物中的总氮和活性磷含量。同时还可以分别提高养殖池塘中吃食性和滤食性鱼类产量30%和25%以上,降低养殖饲料系数24%以上。池塘移动式太阳能养殖水质调控机有较高的经济性,每台设备每年可节约电能2 400 kW以上。综合试验结果表明,池塘移动式太阳能水质调控机符合中国池塘养殖特点,各项性能指标达到设计要求,具有运行稳定、移动作业面大,水质调控效果好、增产效果显著和节能效果高等特点,可以用于池塘养殖水质调控。     

环境因子对净水芽孢杆菌生长及降解氮素活力的影响

水体恶化是导致池塘水产养殖病害爆发,产量下降的主要因素之一。池塘养殖多采用投饵饲养方式,当残饵和生物排泄量超过池塘的自净能力,有机物便不能被完全分解而沉积池底,使池水趋于富营养化,池水中厌氧层不断增厚,造成有毒害作用的氨、亚硝酸盐等物质的积累,微生态平衡遭到破坏,使鱼虾生长受到影响,病害多发。目前大多采用化学药剂改善水质,虽然在短时间内能发挥一定的作用．但是许多化学药剂不仅会破坏水体微生物结构,且对鱼虾有很强的毒害作用。因此寻找既能净化养殖环境,又不会破坏水体微生态平衡的水质净化方法成为水产养殖业关注的焦点。     

河蟹养殖船载自动均匀投饵系统设计及效果试验

针对目前河蟹养殖投饵喂料劳动强度大、自动化程度低、投饲饵料分布不均匀等问题,该文提出了一种空气螺旋桨风力驱动船载自动投饵系统及均匀投饵方法。该系统由空气螺旋桨风力驱动船、自动投饵装置、ARM(advanced RISC machine)主控制器、GPRS(general packet radio service)通信模块和GPS(global positioning system)导航装置等组成。采用空气螺旋桨风力驱动,可解决常规作业船水下螺旋桨吸卷缠绕水草影响行驶问题;利用喂料器落料流速可控、抛料器抛幅可调、料仓内剩余饵料量可测的自动投饵装置,可解决投饵喂料分布不均匀问题。该系统以S3C2440为主控制器,通过GPRS通信模块M590接收作业指令。该文对投饵装置抛料器、饲料颗粒斜抛运动、饵料在水面上的累积密度分布进行建模,建立投饵均匀度目标函数,采用遗传算法GA进行最优运行参数求解,确定船载自动投饵系统最优运行参数:当饵料分布密度期望值为9 g/m2时,2个相邻投饵行程宽度的最优值为8.21 m,自动投饵装置投饵扇角的最优值为80°,喂料器单位时间内落料量的最优值为32.01 g/s,下方投饵行程船速的最优值为0.43 m/s,上方投饵行程船速的最优值为0.43 m/s,抛盘转速的最优值为1 480 r/min;并通过GPS导航装置BD982实现路径跟踪,完成自动均匀投饵作业。对饲料颗粒斜抛运动、饵料平均累积密度和分布密度均方差等进行仿真,在水平地面上与人工抛洒饵料进行对比试验,并在池塘内进行投饵试验,结果表明,该系统可使投饲饵料分布均匀度较人工投饵提高3倍以上,投饲饵料分布密度均值与设定值的相对误差为5.11%,为适应河蟹昼伏夜出的生活习性,可在夜晚进行投饲,使用1套该船载自动投饵系统能够精细管理6.67 hm2左右河蟹养殖池塘,相当于5个农村劳动力投饵喂料,节省人力提高效率,提高饲料的利用率15%以上,能使饲料节约15%以上,产量提高20%以上;同时,该船载自动投饵系统可以定时定量均匀投饲,保证养殖的河蟹个头大小均等,提高产值,大幅提高养殖面积增加效益。该文可为河蟹养殖全池自动均匀投饵喂料和其他水产养殖中需要沿池或全池自动均匀投饲研究提供重要参考。     

基于文献计量学与知识图谱的中华绒螯蟹研究进展与趋势分析

中华绒螯蟹凭借其较高的经济价值和较高的营养品质引起国内外学者对其进行各项研究,但缺乏世界范围的系统性文献计量学分析与知识图谱研究以帮助快速掌握该领域的研究动态.该研究基于科学引文数据库(Web of Science,WoS)和中国知网数据库(China National Knowledge Infrastructure...     

河蟹养殖全覆盖自动均匀投饲的轨迹规划与试验

河蟹养殖投饵喂料需要全塘均匀覆盖,目前主要靠人工驾驶或遥控船载投饲机在池塘中进行投喂,准确度和效率较低,难以保证投饲效果。针对以上情况,基于GPS（global positioning system）船载移动式自动投饲系统,研究了一种全覆盖轨迹规划方法,满足河蟹养殖池塘自动均匀投饲要求。该文利用轨迹规划系统建立池塘区域平面坐标系;以实际饵料累积密度与期望分布密度间的均方差最小作为衡量投饲均匀度的目标函数,求解出系统最优运行参数,生成往复遍历式自动投饲轨迹。仿真结果表明,在面积为2298.08 m2的不规则四边形池塘区域中,取饵料分布密度期望值为9 g/m2时,最优计算投饲系统运行参数对应的轨迹规划效果要优于传统经验估算参数。试验结果表明,当分别用两组参数进行自动投饲作业时,投饲船的实际航行轨迹与理论投饲轨迹都只有很小的偏移,与仿真结果具有一致性;同时,最优计算运行参数对应实际路径总长度、投饲路径长度、作业总时间、投饲时长、饵料分布密度均值、覆盖率等各项指标与仿真结果相比,相对误差分别为6.85%、2.71%、10.07%、10.41%、3.06%和1.87%,验证了全覆盖轨迹规划方法的可行性。该文可为河蟹养殖自动均匀投饲和其他水产养殖中需要沿池或全池自动均匀投饲轨迹规划研究提供重要参考。     

地热水用于水产养殖的水环境因子研究

分析了影响罗非鱼养殖生产中主要的水环境因子:水温、溶解氧、pH值及氨氮。在此基础上,对小汤山水产养殖场利用地热水养鱼的池塘水质进行了监测和研究,指出在现行的养殖方式下,水质恶化的原因及改进的措施,为池塘水质的科学管理提供了理论及实验依据。     

中华绒螯蟹平面运动三维观测和动力学分析

为给适应复杂路面的多足仿生机器人或步行移动平台的研究提供理论依据,该文以中华绒螯蟹为研究对象,使用三维运动图像采集系统采集其运动图像,并使用三维运动图像分析系统得到中华绒螯蟹质心的运动学参数,分析结果表明：中华绒螯蟹在平面运动时主要使用跳跃步态;质心动能、重力势能以及总机械能呈正弦波动,动能与重力势能同相;使用恢复系数表示动能和重力势能相互转换的效率,其平均值为31.73%±17.29%,恢复系数和平均速率没有相关关系;质心机械能比质量功率随平均速率的增长呈线性增加;质心水平动能比质量功率和重力势能比质量功率对中华绒螯蟹身体的加速和抬升起主要作用。该研究可为研究适应复杂路面的仿生机器人或移动平台提供理论依据。     

循环水养殖模式下鱼生长对水环境因子的响应模型构建

为探究鱼类生长对水环境的响应,预测鱼类在养殖水环境多因子协同作用下的生长速度,进行了室内曝气推流循环水养殖罗非鱼试验,试验持续周期为8周。结果表明,在一定范围内,随着溶解氧质量浓度的增加,鱼的食物转化效率和特定生长率均有所提高;随着非离子氨质量浓度的增加,鱼的食物转化效率和特定生长率均有所降低;而亚硝酸盐质量浓度由于变化不大且均处于安全质量浓度范围,该试验中对鱼的食物转化效率和特定生长率未产生显著影响。基于这一系列试验结果对罗非鱼特定生长率进行了非线性拟合,建立了鱼的生长预测模型,R2为0.82,并通过实测数据验证了模型的有效性和普适性。预测模型表明,养殖初始鱼质量、养殖密度、非离子氨以及亚硝酸盐质量浓度的增加,均会导致鱼生长速度减缓,而提高溶解氧质量浓度则可以提高鱼生长速度。该预测模型虽然是在曝气推流循环养殖模式下获得的,但对其他养殖模式同样适用,使鱼生长对水环境因子的响应变得可测,为促进养殖鱼类的健康发展、养殖系统的优化和养殖效益的提高提供了便利和参考。     

移动式太阳能增氧机的增氧性能评价

为改善池塘养殖环境,设计了一种移动式太阳能增氧机,由光伏供电装置和水面行走装置搭载涌浪机而成,能在水面沿钢丝绳移动并利用涌浪机的波浪增氧和水层交换作用,大范围扰动水体并为池塘增氧。该研究的目的是通过机械增氧效率检测、提水能力测定和池塘增氧能力测定3个试验,评估太阳能增氧机的机械增氧性能、水层交换性能和实际应用效果,以期全面了解移动增氧机增氧能力。结果表明,该移动式太阳能增氧机最大机械增氧能力为1.24 kg/h,动力效率2.59 kg/(k W·h);最大提水能力1 254.4 m3/h,提水动力效率2 613.3 m3/(k W·h);并在晴好天气白天(09:00—19:00),在对照组底层溶氧为3.1~3.8 mg/L时,大幅度提升池塘底层溶氧水平,最高时达7.8 mg/L,维持池塘上下溶氧均匀度72%~84%,极大改善了底层溶氧环境。数据表明移动式太阳能增氧机具有良好的机械增氧和水层交换性能,因而能有效改善池塘底层溶氧环境,提高上下水体溶氧均匀度。该研究结果可为太阳能增氧机的进一步推广应用提供数据支撑。