Ecological consequences of variation in standard metabolism and dominance among salmon parr

Abstract – Standard metabolic rate (SMR, closely related to basal and resting metabolism) varies by up to threefold among juvenile Atlantic salmon, Salmo salar L., of similar size at common temperature. Here, consequences of this variation are predicted by combining empirically derived relationships between SMR, specific dynamic action, energy budgets, water velocity, food level in the environment and food availability to fish. The range of velocities across which growth is predicted to occur is inversely related to a fish’s SMR. Growth is positively related to SMR at high but negatively related to it at low‐food levels. The relationship between food level and the range of velocities over which lower SMR fish can grow but higher SMR fish cannot is asymmetrically bi‐phasic and peaked. It is predicted that maternal manipulation of offspring SMR would generate fitness benefits through bet‐hedging against unpredictability in food level and increases in the overall range of velocities that the family of offspring can occupy and thrive in.     

气候变化对秃尾河流域径流量的影响

为探讨秃尾河流域径流量对气候变化的关系,利用秃尾河流域1970～2005年36 a来的气温、降水和天然径流量数据,对该流域气温、降水和径流量年际和季节性的变化特征及趋势进行了分析,研究了气候因子与径流量的相关性.研究结果表明:秃尾河流域年平均气温呈现明显升高趋势,以冬季升温为主；年降水表现为缓慢减少趋势,降水减少主要表...     

山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征和健康风险评估

[目的] 了解山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征及雨水径流中重金属元素对于人体的健康风险，为山地海绵城市建设提供径流污染控制参考和人员健康保护基础数据。[方法] 2019年7月22日在重庆交通大学针对屋顶、道路、停车场和广场4种典型的下垫面进行了雨水径流的取样监测，并统计分析场次降雨平均浓度（EMC）、电导率（EC）、钠吸附率（SAR）、危险商（HQ）和危险指数（HI）。[结果] 广场径流过程中重金属元素整体变化波动较大，道路雨水径流的重金属健康风险最大而屋顶健康风险最小；大多重金属污染物在产流后的10 min内出现了降幅，其中Fe和Mn的降幅较大，Zn的降幅中等，Cu的降幅最低；As和Cr是雨水径流中健康风险最高的重金属污染物。[结论] 山地校园重金属污染物冲刷速度较快，人流大的下垫面雨水径流中重金属元素变化波动较大，但健康风险较低；车流大的下垫面雨水径流中重金属元素波动较为稳定，但健康风险较高。     

绿色屋顶降雨径流削减效果监测与过程模拟

选择平面、斜面、绿色、滞蓄4种不同形式屋顶,采用"液位计+三角堰"的径流测量方法,开展降雨径流对比监测。结果表明,相比平面与斜面屋顶平均径流系数(分别为0.68和0.84),绿色与滞蓄屋顶平均径流系数分别为0.41和0.43,均明显有所减小,并且数值相差不大,反映出相近的径流总量削减效应。比较分析绿色与滞蓄屋顶降雨径流过程,2类屋顶径流过程接近,产流后水流运动机制相似,均受上部积水水头作用影响,并以孔流(孔隙、孔口)形式出流,可以采用相似的水库概念模型进行简化模拟。根据土壤水饱和下渗理论,考虑到绿色屋顶基质层厚度有限,推导建立了描述绿色屋顶饱和产流后降雨径流过程的基本方程,并应用于模拟绿色屋顶降雨径流过程。结果表明,径流过程计算值与实测值间决定系数值为0.85、Nash-Sutcliffe效率系数值为0.84,初步验证了模型的合理性。研究成果有助于深入认识绿色屋顶对降雨径流的削减效应与出流机制。     

冲击式速冻设备上下送风速度对虾仁冻结过程的影响

随着人们对速冻食品品质的要求不断提高,商家对食品速冻技术的要求也在不断提高,冲击式速冻技术作为目前先进的速冻技术之一成为研究热点。但由于其高速射流冲击导致的内部换热区流场的不均匀会造成设备换热效率差,能效比低等问题。为找到使得设备换热区流场最优的送风速度,该文以明虾虾仁为研究对象,利用数值模拟结合试验验证的方法研究了冲击式速冻设备中上下送风速度对虾仁冻结过程的影响,分为上下两侧风速保持一致且同时改变;上侧送风速度为15 m/s、下侧为0~15 m/s;以及下侧送风速度为15 m/s、上侧为0~15 m/s 3个试验组进行研究。研究结果为:当冲击式速冻设备两侧送风速度保持一致时,随着风速的增大,虾仁冻结时长缩短但减小幅度也会不断减小;当上下两侧送风速度大小相差悬殊时,两股冲击射流相对冲击会在低速侧形成促进虾仁表面流场流动的涡流,提高换热效率,减小虾仁冻结时长;当上下两侧送风速度大小相差不大时,两股冲击射流相对冲击会在虾仁表面形成流速较低的射流"真空区",降低虾仁换热效率,增大虾仁冻结时长;在试验的两侧送风速度范围内,当上侧送风速度为15 m/s,下侧送风速度为2 m/s时,虾仁对流换热强度最大,冻结时长最短。     

基于迁移学习的棉花叶部病虫害图像识别

针对传统图像识别方法准确率低、手工提取特征等问题,该研究以棉花叶部病虫害图像为研究对象,利用迁移学习算法并辅以数据增强技术,实现棉花叶部病虫害图像准确分类。首先改进AlexNet模型,利用PlantVillage大数据集训练取得预训练模型,在预训练模型上使用棉花病虫害数据微调参数,得到平均测试准确率为93.50%;然后使用数据增强技术扩充原始数据集,在预训练模型上再训练,得到最终平均测试准确率为97.16%。相同试验条件下,该研究方法较支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和BP(Back Propagation,BP)神经网络以及深度卷积模型(VGG-19和GoogLeNet Inception v2)分类效果更好。试验结果表明,通过迁移学习能把从源领域(PlantVillage数据集)学习到的知识迁移到目标领域(棉花病虫害数据集),数据增强技术能有效缓解过拟合。该研究为农作物病虫害识别技术的发展提供了参考。     

基于耦合协调度的大理河流域径流和输沙关系分析

深入研究流域水沙关系变化是解决黄河流域高质量发展关键问题的重要科学途径之一。自20世纪50年代以来,黄河中游地区实施了大规模的水土保持工程,径流和输沙显著减少,水沙关系发生变化。该研究利用Mann-Kendall趋势检验法分析了1960—2015年来大理河流域的径流输沙变化趋势,并构建基于耦合协调度理论和Pettitt检验方法的径流输沙关系变异诊断方法,识别大理河流域径流和输沙关系的突变点,并通过Copula方法进行验证。结果表明:1)大理河流域径流输沙在月尺度和年尺度呈现显著的下降趋势;2)大理河流域径流和输沙关系在1996年发生显著突变;3)径流输沙关系发生突变后,径流和输沙均明显减少,输沙的减少幅度比径流的减少幅度高29.19个百分点,径流对输沙贡献程度下降幅度为5.10%,单位径流的输沙能力降低;4)淤地坝建设和植被恢复是造成大理河流域水沙变化的主要因素,修建淤地坝和恢复植被对减少泥沙具有积极作用。研究成果可以为进一步深化理解大理河流域水沙关系变化以及水土流失治理提供依据。     

基于粒子图像测速的坡面流水动力学特性

粒子图像测速(Particle Image Velocimetry, PIV)技术具有多点同时测量、对水流无干扰的优点,该研究利用高分辨率PIV(分辨率为64 pixels/mm),测量了7组坡面流(水深范围为0.5～1.1 cm,雷诺数范围为1 000～3 000),并测量1组深水明渠紊流作为对照,研究了流速轮廓线和修正系数、紊动强度和雷诺应力、偏态系数和峰度系数的变化规律。结果表明:1)PIV能够有效观测坡面流床面至水面的流速分布。当坡面流流态为过渡流时,流速修正系数随着雷诺数的增加呈对数增加,均值为0.77;2)对比深水明渠紊流的紊动强度,坡面流的流向紊动强度较大,而垂向紊动强度较小,且随着水深及雷诺数的增加,坡面流紊动强度逐渐与深水明渠紊流的特征吻合。深水明渠紊流中受雷诺应力影响的流体占比约80%,而坡面流中受雷诺应力影响的流体占比小于80%,随着雷诺数的增加坡面流中受雷诺应力影响的流体占比变大;3)对比深水明渠紊流的峰度系数,坡面流的峰度系数大部分大于3,表明坡面流较深水明渠紊流出现极端流速事件的概率小。PIV技术有利于实验室研究坡面水力侵蚀的力学机理机制问题。     

Performance and welfare of Atlantic salmon,Salmo salar L. post-smolts in recirculating aquaculture systems: Importance of salinity and water velocity

Producing a larger post-smolt in recirculating aquaculture systems (RAS) could shorten the production time in sea cages and potentially reduce mortality. Knowledge of the biological requirements of post-smolts in closed-containment systems is however lacking. In the present study, the effects of salinity and water velocity on growth, survival, health, and welfare of Atlantic salmon reared in RAS were examined. Salmon smolts were stocked in three separate RAS with salinities of 12, 22, and 32‰ and subjected to high (1.0 body lengths per s⁻¹) or low (0.3 body lengths second⁻¹) water velocity. Growth performance, survival, welfare, and physiological stress responses were monitored until the fish reached a bodyweight of around 450 g. Growth rate was higher at lower salinity and higher water velocity generally had a positive effect on growth in all salinities. Feed conversion ratio was lower at 12‰ compared to the 22 and 32‰ when the fish were between 250 and 450 g. Higher mortality, elevated plasma cortisol levels, higher incidence of cataract, and a higher expression of stress-induced genes in the skin (iNOS, Muc5ac-like) indicated a negative effect of higher salinity on fish welfare. Male maturation was low (<1%), and not affected by salinity or water velocity.     

应用于鱼道设计的新疆木扎提河斑重唇鱼的游泳能力测试

为了探究斑重唇鱼的游泳能力，给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数，本研究以木扎提河野生斑重唇鱼(全长TL=12~16 cm)为研究对象，测定了其在(16.6±1.6) ℃水温下的感应流速、临界游泳速度、爆发游泳速度及持续与耐久游泳能力。结果显示，斑重唇鱼感应流速为(0.18±0.02)m/s，相对感应流速为(1.40±0.23) BL/s (BL为体长)；临界游泳速度为(1.02±0.15) m/s，相对临界游泳速度为(8.58±1.65) BL/s；爆发游泳速度为(1.39±0.17) m/s，相对爆发游泳速度为(10.92±1.86) BL/s；最大持续游泳速度为0.87 m/s，最大耐久游泳速度为1.37 m/s，与平均爆发游泳速度相近。其持续游泳时间与流速呈负相关(${\rm lg}T = - 5.136{{X}} + 8.504$)。当以斑重唇鱼为主要过鱼对象时，建议为吸引鱼类进入鱼道，进口流速设计为1.02~1.39 m/s，休息池主流设计为0.20~1.02 m/s，鱼道竖缝处流速宜低于0.85 m/s。鱼道长度为1 000 m时，鱼道内平均水流速度应低于0.78 m/s。本研究结果可为新疆木扎提河流域鱼类游泳能力研究提供参考，对保护日益减少的鱼类资源具有重要意义。