高效循环水系统养殖设备配置及应用效果分析

通过对不同的养殖设备配置模式进行试验研究和数据分析,证明高效循环水养殖系统可净化水质,提高水体养殖指标,对减少养殖水体的氨氮含量、降低养殖水体中化学需用氧及亚硝酸氮的浓度、提高水产养殖行业污水处理能力有着显著的作用,具有良好的经济效益和社会效益。     

辽宁省三种类型作物产区饮用水硝态氮污染状况研究

对辽宁省水稻、玉米、蔬菜3类作物产区189个地下水饮用水井的硝态氮含量进行调查分析。结果表明,辽宁省平原农区饮用水硝态氮含量平均为4.63 mg/L,其中10.6%的饮用水井硝态氮含量超标(硝态氮含量≥10 mg/L),2.1%的饮用水井硝态氮含量严重超标(硝态氮含量≥20 mg/L),超过国家Ⅲ类饮用水质量标准。3种类型作物产区中,玉米产区饮用水硝态氮污染情况最轻,硝态氮平均含量为2.49 mg/L,超标率为4.2%,无严重超标率,87.5%采样点井水水质良好;蔬菜产区饮用水质量相对较差,硝态氮平均含量为4.48 mg/L,超标率和严重超标率分别为7.1%和1.8%,71.4%采样点井水水质良好;水稻产区饮用水硝态氮污染情况最为严重,20.8%采样水井硝态氮含量超标,3.8%水样严重超标。化学氮肥的施用对辽宁省不同作物产区饮用水中硝态氮含量有着直接且重要的影响,呈明显的正相关关系。由于氮肥施用量的增加,辽宁省水稻产区饮用水硝态氮污染呈恶化趋势,而蔬菜产区饮用水硝态氮含量在田间氮肥用量减少之后呈明显降低趋势,玉米产区饮用水硝态氮含量变化略有波动,但随着氮肥的增施已然出现了超标现象。     

基于水生态足迹的山东省水资源利用与经济发展分析

为了研究水资源利用情况与经济增长的协调性,提出了一种考虑不同受纳水体的水生态足迹计算方法,并以此计算了山东省2003—2015年水量与水质生态足迹,构建了宏观方面的协调发展脱钩评价模型与微观方面的协调度理论,对水资源消耗与经济增长之间的协调关系进行评价.结果表明山东省水生态足迹总体呈现波动上升趋势,水量生态足迹显示出明显的农业主导型;水质生态足迹计算中,地表与地下水质生态足迹比例约为3∶4;地表水质生态足迹中,2003—2009年硝态氮为决定性污染物,2010—2015年总磷为决定性污染物;地下水质生态足迹则表现为硝态氮主导.人均GDP增长与水生态足迹由弱脱钩的初级协调向强脱钩的中级协调转变,初步说明山东省水资源与经济的协调发展呈现改善趋势.     

温室滴灌施肥条件下土壤硝态氮的运移及分布特征

为了揭示不同滴灌施肥方式对日光温室土壤硝态氮运移及分布的影响,以番茄为供试作物,选择漫灌为对照（CK）,研究在3种施肥处理和4种灌水量条件下硝态氮的运移及在各土层的分布情况。结果表明,土壤硝态氮量随灌水量和施肥量的增加而增加,随土层深度的增加而逐渐减少。土壤硝态氮主要分布在0～40 cm土层,占试验土层总量的 82%～92%。与大水高肥（W1F3）处理相比,节水节肥（W4F1）处理下土壤剖面硝态氮累积量减少了36.65%。与 CK 相比,节水节肥（W4F1）处理下40～60 cm土层硝态氮累积量减少了53.42%;与大水高肥（W1F3）处理相比,W4F1处理下40～60 cm土层硝态氮累积量减少了62.18%。在本试验条件下,较习惯施肥量减30%、灌水量减50%的处理是可行的,能够有效地提高氮肥利用率和产投比、降低土壤硝态氮的深层累积。     

美国密西西比河下游水体含氮量预报方法

为了研究农业区面污染造成的河流水体污染和富营养化等问题,以离子型为主的硝态氮污染物的质量浓度与径流大小的变化关系为河流水体含氮量预报的基础,选择农业区密集的美国密西西比河下游为研究对象,观测干流上控制性水文站维克斯堡站,对收集到的相关径流和水体硝态氮资料进行分析;运用Baseflow基流分割程序对径流序列分别进行日、月基流分割,将所分割的基流运用耶鲁大学Loadrunner程序,延伸和补全所选站点水体硝态氮的逐日质量浓度序列,并进一步建立逐月数据序列;运用神经网络方法,对研究对象的水体月硝态氮质量浓度进行了验证预报,建立了相应的预报步骤与预报公式.预报结果显示:对密西西比河下游水体月硝态氮质量浓度预报平均误差为7.5%.由此可见所提出的步骤和方法的准确性与适用性,可用于实际的河流水体月硝态氮质量浓度预报.     

基于水生态足迹的山东省水资源利用与经济发展分析

为了研究水资源利用情况与经济增长的协调性,提出了一种考虑不同受纳水体的水生态足迹计算方法,并以此计算了山东省2003—2015年水量与水质生态足迹,构建了宏观方面的协调发展脱钩评价模型与微观方面的协调度理论,对水资源消耗与经济增长之间的协调关系进行评价.结果表明山东省水生态足迹总体呈现波动上升趋势,水量生态足迹显示出明显的农业主导型;水质生态足迹计算中,地表与地下水质生态足迹比例约为3∶4;地表水质生态足迹中,2003—2009年硝态氮为决定性污染物,2010—2015年总磷为决定性污染物;地下水质生态足迹则表现为硝态氮主导.人均GDP增长与水生态足迹由弱脱钩的初级协调向强脱钩的中级协调转变,初步说明山东省水资源与经济的协调发展呈现改善趋势.     

不同施肥时序滴灌双点源交汇下土壤水氮分布研究

【目的】探究不同施肥时序下滴灌双点源交汇水、氮的运移规律和分布特征,为滴灌系统施肥装置的合理运行提供技术支撑。【方法】通过室内土槽试验,设置3个硝态氮质量浓度(300、600、900 mg/L)和3种施肥时序(1/2N-1/2W、1/4W-1/2N-1/4W、3/8W-1/2N-1/8W),分析了土壤湿润锋的运移以及水分、硝态氮在土体内的分布情况。【结果】交汇前湿润锋在水平和垂直方向上的运移距离与时间t符合幂函数关系,在交汇面垂直方向上的湿润锋运移距离与时间t可用二项式拟合。各处理的水分分布规律基本相同,随深度的增加,土壤含水率降低,从0～10 cm的30%～35%缓慢降低至10～15 cm土层的19%～25%。在交汇面上的土壤含水率不大于相同土层其他位置的含水率,但硝态氮量比相同土层其他位置的大。增加肥液质量浓度,土体内相同位置的硝态氮量增加。不同施肥时序下,硝态氮在点源交汇区域的内部和边缘的量存在差异。【结论】综合考虑硝态氮的分布规律和减少淋失,在点源交汇情况下,采用水-肥-水的施肥时序(即1/4W-1/2N-1/4W、3/8W-1/2N-1/8W)较肥-水的施肥时序(1/2N-1/2W)能减少硝态氮在点源交汇区域的边缘积累,控制氮肥的淋失。     

基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究

【目的】探究河套灌区滴灌条件下玉米各生育期土壤水氮变化规律及不同灌水量对土壤硝态氮累积量的影响。【方法】通过田间试验,设置高灌水量（D1:76 mm）处理和低灌水量（D2:60 mm）处理,分析土壤含水率和土壤氮素（铵态氮和硝态氮）的动态变化规律,利用HYDRUS-2D模型进行模拟验证与预测。【结果】各处理灌水后土壤含水率呈增加趋势;而土壤铵态氮和硝态氮在灌水施肥后迅速升高,随后下降,D1处理和D2处理不同生育期0～10 cm土层铵态氮量和硝态氮量的平均降幅分别为60.0%～62.0%和40.0%～46.7%。拔节期、抽雄期和灌浆期各土层灌水后D1处理相比D2处理的土壤含水率分别增加了5.9%、8.0%和6.7%,而土壤铵态氮量和硝态氮量随着土层深度的增加而降低。不同生育期硝态氮累积量为拔节期>抽雄期>灌浆期,随着生育期的推进,硝态氮累积量呈降低趋势。土壤含水率及氮素模拟值与实测值的吻合度较高,R2、RMSE和d均介于合理范围内。【结论】玉米生育期120 mm的灌溉定额可有效降低0～60 cm土层的硝态氮累积量,可降低硝态氮在60～100 cm土层的积累量。该研究可为当地灌...     

温室滴灌施肥条件下土壤硝态氮的运移及分布特征

为了揭示不同滴灌施肥方式对日光温室土壤硝态氮运移及分布的影响,以番茄为供试作物,选择漫灌为对照(CK),研究在3种施肥处理和4种灌水量条件下硝态氮的运移及在各土层的分布情况。结果表明,土壤硝态氮量随灌水量和施肥量的增加而增加,随土层深度的增加而逐渐减少。土壤硝态氮主要分布在0~40 cm土层,占试验土层总量的82%~92%。与大水高肥(W_1F_3)处理相比,节水节肥(W_4F_1)处理下土壤剖面硝态氮累积量减少了36.65%。与CK相比,节水节肥(W_4F_1)处理下40~60 cm土层硝态氮累积量减少了53.42%;与大水高肥(W_1F_3)处理相比,W_4F_1处理下40~60 cm土层硝态氮累积量减少了62.18%。在本试验条件下,较习惯施肥量减30%、灌水量减50%的处理是可行的,能够有效地提高氮肥利用率和产投比、降低土壤硝态氮的深层累积。     

灌水量与施氮量对不同类型土壤中硝酸盐运移的影响

为研究一维条件下灌水量与硝酸盐淋溶损失的关系,采集宁夏日光温室条件下两种类型的土壤(灌淤土、灰钙土)做成1 m土柱,设置两个灌水量(T1:2.25×10~3 t/hm~2、T2:4.50×10~3 t/hm~2)和两个施氮量(N1:450 kg/hm~2、N2:675 kg/hm~2),测定不同处理后土壤剖面水分和硝态氮含量、计算表层累积量及深层淋溶量,并测定不同处理淋溶液硝态氮浓度及其他化学性质。结果表明:①不同土壤类型和施氮量对土壤剖面质量含水量有显著影响。②灌淤土硝态氮含量高于灰钙土;T2处理各层土壤硝态氮含量低于T1处理。4个处理相比,硝态氮的峰值均出现在60～80 cm处,土壤硝态氮含量表层、深层T2N1处理均最低而T1N2处理最高。③T1、T2处理硝态氮累积量相比, T2较T1表层累积量减少33.5%,深层减少17.14%; N1、 N2处理相比,N2较N1表层累积增加48.72%,深层增加28.8%。④土壤类型、灌水、施肥对淋溶液中硝态氮及其他化学性质均有显著影响。由此可见,土壤类型、灌水量及施氮量均对土壤中氮素的累积及损失有显著影响,相比之下影响程度为施氮量灌水量土壤类型。     

水产养殖水质检测与控制技术研究进展分析

水质的实时监测和调控是水产养殖过程中的关键环节,是保证水产品品质的重要措施。本文在总结和整理现有国内外研究成果的基础上,结合国内水产养殖多为池塘、网箱等封闭水质环境的特点,对水产养殖水质监测与控制系统的典型架构、水质重要参数的检测技术、水质监测与控制系统的通信技术和智能控制技术进行了分析和讨论。提出了未来技术发展方向:实时在线的水质监测和传感技术将成为研究的重点方向;水质参数的预测仍将是水质监测技术的重点研究方向,其中非线性预测模型是水质预测模型构建的主流方法;结合数据融合技术的多参数传感器正成为研究热点;低功耗广域网将成为水产养殖水质监控系统主流的远程通信技术。     

我国南方山平塘建设管理存在的问题及对策——以湖南省衡阳市为例

山平塘是我国南方重要的农业水利基础设施,承担着防洪抗旱、农民饮水、水产养殖、农村环境用水等多种功能。衡阳市山平塘建设存在着总量不足、分布不均,管理不善,淤积严重,塘坝病险情况突出等诸多问题,为此应加大投入,整修与兴建山平塘,同时应积极推广机械化清淤,完善管理机制,实现山平塘的现代化管理。     

不同池型结构循环水养殖池水动力特性研究

为构建兼具良好水动力性能和高空间利用率的循环水养殖池,对比研究了正方形、六边形、八边形、圆形、方形切角、方形圆弧角6种池型养殖池的水动力特性及综合性能。在试验数据验证计算方法有效的基础上,研究了池型结构对流动均匀性、流速分布、涡量分布、水体混合均匀性及自净化效能的影响作用,并从适渔性、循环水的利用率、空间利用率等方面分析了养殖池的综合效能。研究表明：随着养殖池的切角距离和圆角半径增大,底流速度增大,水流均匀性、涡流强度和二次流强度增强,有利于提高循环水养殖池的水体混合与自净化效能,但养殖池的空间利用率降低;随着切角距离和圆角半径减小,水体平均速度降低,要维持适宜的速度范围就要增大射流速度,产生更多废水,降低循环水利用效率;正六边形、0.439 61<0.585 8的方形切角养殖池、0.666 72<0.833 3的方形圆角养殖池具有更高的综合性能。     

三种增氧机增氧性能研究

为了更准确地评价池塘养殖中主要的三种不同增氧方式的增氧机的性能,通过标准水池试验和养殖池塘中实地试验,研究了三种增氧机的增氧方式在清水试验中的增氧能力、动力效率和养殖池塘中的溶解氧均匀度与水温均匀度的变化。结果表明,曝气式增氧机增氧能力和动力效率最好,增氧能力比水车的高55.1%,动力效率比水车的高出64.0%。增氧能力和动力效率从高到低依次是曝气式、叶轮式和水车式。水车增氧机对养殖池溶解氧的均匀度提升最快,最高的达到46.43%,曝气增氧设备对养殖池溶解氧的均匀度提升达到29.46%;对养殖池水温均匀度的提升,三种增氧机都不是很明显。该研究为在池塘养殖中合理运用不同增氧方式提供了有益的借鉴。     

广东省耕水养殖机械化技术推广应用分析

根据广东省水产养殖发展状况,对比了不同养殖塘使用耕水机的效果,分析了广东省耕水机养殖机械化技术的应用模式和成果,提出了进一步发展耕水机养殖建议。旨在为进一步推广该生产模式提供一定的决策依据。      

基于G-RepVGG和鱼类运动行为的水质监测方法

水质恶化会直接造成水产养殖产量下降,严重时会导致水产动物大量死亡,给养殖企业造成严重经济损失。因此对水产养殖中水质参数进行实时监测具有重要意义。本文以斑石鲷为研究对象,提出了一种基于鱼类行为的水质监测方法。该方法通过摄像机拍摄到的图像数据就可以非侵入地完成水质参数的实时监测,避免了安装复杂设备、对鱼类行为进行量化等繁琐过程。为了增加推理速度和降低模型参数量,通过将RepVGG block与GhostNet相结合构建了G-RepVGG模型,使该模型更适用于移动设备的部署。提出了计算量较少、推理速度快、更适合水质快速监测的Cheap Ghost操作和计算量大、精确率高、更适合水质的精确监测Expensive Ghoost操作。由于多分支网络适合进行训练但是在推理速度上低于单分支网络,因此通过模型重参数化首先将卷积层以及批归一化（Batch normalization, BN）层合并,随后再将3路卷积合并为1路,大大降低模型参数量、提高了模型推理速度,使模型更加适用于移动设备的推理。结果表明：使用Cheap Ghost操作的G-RepVGG在测试集中准确率达到96.21%,图像处理速度达到442.27f/s,使用Expensive Ghost操作的G-RepVGG模型在测试集中准确率达到97.63%,图像处理速度达到349.42f/s,从而在保证较高精度的前提下依旧具有较高的推理速度,在多个数据集中测试具有较好的鲁棒性。     

人工智能在水产养殖中研究应用分析与未来展望

中国水产养殖的生产模式已由粗放型向集约型转变,生产结构不断调整升级,生产水平不断提高。但较低的劳动生产率、生产效率和资源利用率,低质量的水产品以及缺乏安全保障等问题都严重制约中国水产养殖业的快速发展。利用现代信息技术,研究智能设备来实现精确、自动化和智能化的水产养殖,提高渔业生产力和资源利用率是解决上述矛盾的主要途径。水产养殖中的人工智能是研究利用计算机实现水产养殖的过程,也就是利用机器和计算机监视水下生物的生长,进行问题判断、讨论和分析,提出养殖相关决策,完成自动化养殖。为深入了解人工智能技术在水产养殖中的研究发展现状,本文从水产养殖的生命信息获取、水产生物生长调控与决策、鱼类疾病预测与诊断、水产养殖环境感知与调控,以及水产养殖水下机器人5个具体方面入手,结合生产中面临的实际问题,分析了人工智能在水产养殖中的研究应用现状和技术特点;阐述了人工智能应用的主要技术手段和原理,总结了近年来人工智能技术在水产养殖中的最新应用研究进展,分析了当前人工智能技术在水产养殖发展中面临的主要问题和挑战,并提出了推动水产养殖转型的主要建议,以期为加速推进中国渔业数字化、精准化和智慧化提供参考。     

基于随机配置网络的海水养殖氨氮浓度软测量模型

氨氮浓度是水产养殖过程的重要监控指标,水中氨氮浓度过高,会产生较强的神经毒素,导致水生物大面积死亡,因此,需实时准确监测水产养殖过程中水的氨氮浓度。然而,由于影响海水水质因素较多,各因素之间关系复杂、相互影响,目前未能实现海水氨氮浓度的实时监测。通过分析海水养殖水体中氨氮的生成和硝化过程,选取水体中与氨氮浓度相关且易测的水质参数(温度、电导率、p H值、溶解氧质量浓度)为辅助变量,采用收敛速度快且泛化能力较强的随机配置网络建立了氨氮浓度软测量模型。为验证方法的有效性,设计了实验室海水养殖循环水系统,通过试验系统的实测数据,将该方法与其他几种神经网络建模方法进行了比较。结果表明,氨氮浓度随机配置网络模型具有更高的精度和更快的运行速度。基于模型设计了水产养殖水质监控系统,并将此方法嵌入上位机Win CC软件,实现了氨氮浓度的在线监测。     

Pond management and water quality for drip irrigation in Mediterranean intensive horticultural systems

The influence of pond management on water quality for drip-irrigated crops was studied throughout a field survey and a mesocosm experiment. Water sources were pooled into two groups: ground or surface water (GW/SW) and recycled wastewater. Pond covering, which was limited to about a quarter of them, improved water quality by reducing phytoplankton biomass. However, biocide applications and pond dredging were ineffective at improving in-pond water quality. Dredging did not reduce the concentrations of planktonic chlorophyll a or total suspended solids (TSS) in GW/SW fed ponds, whereas biocide applications increased both parameters. Field and experimental data proved that the two predominant taxa of submerged aquatic vegetation (SAV) found in ponds (Potamogeton pectinatus and Chara spp.) improved water quality by increasing water oxygenation and decreasing chlorophyll a and TSS concentrations. Preserving SAV (especially Chara spp.) appears to be an environment-friendly, cost-effective and recommendable alternative strategy for irrigation pond management.     

农村纳污坑塘水体治理技术研究

本文研究出一套针对农村纳污坑塘水体治理的相关技术,即“预处理+缺氧生化+复合型人工湿地”。将纳污坑塘隔离出三个区,农村污水依次经过预处理区、缺氧生化区、水生植物稳定区,通过过滤、混凝、微生物降解、湿地基质吸附、植物吸收等作用,实现纳污坑塘水体的高效净化,改善农村的生态环境。