基于理想自由分布理论对CPUE与渔业资源关系的探讨——以我国近海鲐灯光围网渔业为例

为提高水下集鱼灯光场分布计算精度,本实验采用集鱼灯光谱数据、光度分布数据和海水固有光学参数,基于蒙特卡罗模拟方法构建了新的光场传输数值模拟方法,将光束能量离散成大量光子,通过追踪光子路径计算水下集鱼灯形成的光场强度,并开展水槽实验对计算方法进行了验证。同时,提出了新的集鱼灯光场分布评价指标${I_{{\\rm{ds}}}}$和${A_{{\\rm{ds}}}}$。利用模型分析了海水的叶绿素a质量浓度、散射作用类型和散射相位函数HG (Henyey Greenstein)中非对称参量$g$的取值对水下光场分布的影响。结果显示,①叶绿素a质量浓度从1 mg/m³增加到5 mg/m³,LED集鱼灯${A_{5{\\rm{m}}}}$ 减少了72.73%,MH集鱼灯${A_{5{\\rm{m}}}}$减少了72.17%;LED集鱼灯${I_{5{\\rm{m}}}}$减少了66.69%,MH集鱼灯${I_{5{\\rm{m}}}}$减少了53.29%。②当海水介质引起的散射类型分别为米氏散射和瑞利散射时,MH集鱼灯${I_{5{\\rm{m}}}}$分别为1058.48和1020.5 lx, LED集鱼灯${I_{5{\\rm{m}}}}$分别为1057.96和992.42 lx。③非对称参量$g$从0.80增加到0.99,MH集鱼灯的${A_{5{\\rm{m}}}}$增加了22.05%;LED集鱼灯的${A_{5{\\rm{m}}}}$增加了23.10%;MH集鱼灯形成的${I_{5{\\rm{m}}}}$增加了16.61%;LED集鱼灯形成的${I_{5{\\rm{m}}}}$增加了14.52%。研究表明,近海水体中叶绿素a质量浓度、HG散射函数中非对称参量对集鱼灯光场分布有显著影响,散射类型对集鱼灯光场分布无显著影响。本研究提出的数值模拟方法可准确计算近海水体中集鱼灯光场分布,为渔业监管和集鱼灯合理应用提供科学依据。

     

循环水系统结合鱼菜、紫外处理对镜鲤生长及水质的影响

为探索绿色环保的循环水养殖模式,设计循环水鱼菜共生系统(鱼菜组)、紫外灯鱼菜共生系统(鱼菜紫外灯组)及循环水养殖系统(循环水组),比较三种不同处理方式对镜鲤(Cyprinuscarpio var.specularis)、叶用莴苣(Lactuca sativa var.ramosa)生长和养殖水质的影响。结果显示,鱼菜组、鱼菜紫外灯组处理对镜鲤的生长无显著影响,但会显著影响镜鲤形态学指标,鱼菜组镜鲤肠体比显著低于循环水组。体成分方面,鱼菜组全鱼粗蛋白、粗脂肪显著高于循环水组,鱼菜组肝脏粗蛋白显著低于循环水组。鱼菜紫外灯组的细菌总数显著低于鱼菜组。水质方面,鱼菜组、鱼菜紫外灯组可显著降低系统中氨氮、硝酸盐氮及总磷总氮含量,鱼菜紫外灯组硝酸盐氮、总磷及总氮含量显著高于鱼菜组。综上所述,循环水系统耦合水培蔬菜单元可改善系统水质,改善鱼体成分,并且结合紫外灯处理可降低水体细菌总数。     

基于MPS4021的30W LED驱动电源设计

随着LED技术的日益成熟，LED已经被应用到很多领域，特别是在大功率商业照明领域，LED凭借其具有节能、长寿命、可靠性高、低成本等优点，充分地展现出高性价比的特点。本文设计一种反激式原边反馈低成本方案的驱动电源，在100-240V电压范围内输出电流精度达到±5%，功率因数大于0.9，效率大于85%，并具有过压、短路保护功能。通过分析其工作原理并对具体参数给出详细的计算过程。对LED驱动电源工程师在设计的过程中具有一定的参考价值。     

融合注意力机制的Cascade R-CNN田间害虫检测方法

为解决测报灯采集图像中害虫依赖人工识别及统计结果可靠性低和准确性差的问题，本研究提出一种改进型Cascade R-CNN田间害虫检测算法。该算法以Cascade R-CNN为基础框架，采用ResNeSt-50作为主干网络，融合了跨通道注意力机制；使用统一目标检测头（unifying object detection heads with attentions,DyHead），并融合尺度感知、空间位置感知和任务感知。此外，采用简单复制-粘贴（simple copy-paste,SCP）方法进行了数据增强。研究共采集到20类害虫总计1 500张图像，制作了符合MS COCO格式（microsoft common objects in context 2017, MS COCO 2017）的测报灯田间害虫数据集。结果显示，本研究提出的方法的F1分数（F1-score）达到了86.2%。当交并比（intersection over union,IoU）为0.5时，其F1-分数与经典Cascade R-CNN、Faster R-CNN和YOLOv4相比，分别提升了2.8、5.8和8.2个百分点。...     

Metabolomic and transcriptomic analysis reveals the molecular mechanism by which blue light promotes lutein synthesis in strawberry

Carotenoids are an important component of the human diet, and fruit is a primary source of carotenoids. The synthesis and regulation of carotenoids in fruit are important contributors to the formation of fruit quality. In China, strawberry is one of the main seasonal fruits grown in the winter. Previous studies have shown that light has a significant effect on the metabolism of anthocyanins, sugars, and polyphenols in strawberry. However, the understanding of the role of light in regulating the metabolism of carotenoids in strawberry remains limited. This study investigated the effects of blue, red, yellow-green, and white light on carotenoid metabolism in strawberry. Blue light treatment promoted the synthesis of multiple carotenoids, including lutein, compared with the other three treatment groups. The RNA sequencing data revealed that blue light treatment promoted the expression of lycopene ε-cyclase (LCYE), and the transient overexpression of LCYE in strawberry fruit promoted lutein accumulation in strawberry. Overall, the results suggest that blue light can promote the synthesis of lutein in strawberry by inducing the expression of LCYE.     

环绕式LED光质对蛋白核小球藻生长代谢影响

微藻是一类生长速度快、环境适应能力强的单细胞自养生物，利用其生产的碳水化合物、蛋白质、油脂等已在食品、水产养殖、医疗保健等领域广泛应用，然而，高养殖成本始终是限制其产业化发展的难点之一。光源是微藻培养的重要环境因子，现有研究多报道波段及光照周期对微藻生长代谢的影响，其所用光源几乎均采用单侧排布，光在藻液中分布的均匀性和稳定性易受藻液光径、藻密度等影响。该研究以商业化较成熟的微藻——蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）为对象，将环绕式LED人工光源应用于微藻培养中，采用光强为100 μmol/(m²·s)的白、红、黄、绿、蓝、紫6种光质分别培养蛋白核小球藻21 d，每日监测藻液中生物量和光合色素含量变化，测定培养末期（D21）藻体中的蛋白质、油脂和碳水化合物含量及脂肪酸组成和丰度，分析不同波段光质对蛋白核小球藻生长代谢的影响。结果显示，相较于对照组（白光），绿光和蓝光分别培养蛋白核小球藻7 d和9 d后其生物量显著提高（P<0.05），培养末期（D21）绿光组和蓝光组的生物量分别提高了24.4%和8.0%（P<0.05）；藻液中叶绿素a的变化趋势与生物量变化类似，但绿光组藻体中总光合色素质量分数却显著低于紫光组（P<0.05），可能与微藻对紫光的吸收利用率低有关（需要合成更多光合色素来获取光能）；红光组中碳水化合物质量分数增加11.5%而油脂质量分数显著下降23.8%（P<0.05）；蓝光最利于油脂累积，显著提升26.2%（P<0.05）；紫光使蛋白核小球藻的碳分配从碳水化合物向蛋白质合成方向分流；脂肪酸分析表明，绿光和紫光最利于总脂肪酸累积，较对照组（39.5‰）分别提升20.1%和18.2%（P<0.05）；绿光和蓝光更有利于多不饱和脂肪酸的合成。研究结果可为蛋白核小球藻胞内碳分配的优化调控提供有效的光源配置方案，为蛋白核小球藻的高效优质生产提供理论参考。     

基于CFD的LED补光灯模型构建与验证

为明确植物工厂CFD环境模拟中LED补光灯的边界条件设置,构建单层LED补光栽培架(原型),并根据原型在CFD软件中建立规格一致的栽培架三维模型,对三维模型进行模拟分析,将得到的模拟值与原型实测值进行对比分析,验证LED灯边界条件设置的可行性.在模型中将LED补光灯分为反应器和灯罩两部分,反应器为LED补光灯的灯板,设...     

水下集鱼灯在近海水体中的光场分布数值模拟

为提高水下集鱼灯光场分布计算精度，本实验采用集鱼灯光谱数据、光度分布数据和海水固有光学参数，基于蒙特卡罗模拟方法构建了新的光场传输数值模拟方法，将光束能量离散成大量光子，通过追踪光子路径计算水下集鱼灯形成的光场强度，并开展水槽实验对计算方法进行了验证。同时，提出了新的集鱼灯光场分布评价指标I_ds和A_ds。利用模型分析了海水的叶绿素a质量浓度、散射作用类型和散射相位函数HG (Henyey Greenstein)中非对称参量g的取值对水下光场分布的影响。结果显示，①叶绿素a质量浓度从1mg/m³增加到5 mg/m³,LED集鱼灯A_5m减少了72.73%,MH集鱼灯A_5m减少了72.17%;LED集鱼灯I_5m减少了66.69%,MH集鱼灯I_5m减少了53.29%。②当海水介质引起的散射类型分别为米氏散射和瑞利散射时，MH集鱼灯I_5m分别为1 058.48和1 020.5 lx,LED集鱼灯I     

LED光质对猴樟幼苗生长和光合特性的影响

为研究不同光质对猴樟生长及光合作用的影响，对猴樟幼苗开展了LED光源控制试验。设置红光、蓝光、红蓝（7:3）复合光和白光（对照）4个处理，测定了猴樟的生物量、光合参数和叶绿素荧光参数等指标，并运用主成分分析法对4种光质进行了综合评价。结果表明，处理5个月后，与白光相比，红光除增大了最大光化学效率（F_v/F_m）之外，其在猴樟苗的株高、地径、生物量、净光合速率（P_n）和水分利用效率（WUE）上都显著减小，即红光抑制了猴樟苗的生长和表观光合作用。蓝光下猴樟苗生长性状与白光类似，但P_n和F_v/F_m 减小，Y（NO）增大，说明蓝光显著抑制光合。红蓝光下除了地径减小、叶生物量增大之外，其余指标与白光没有明显差异。4种光质对猴樟苗的综合效应优劣顺序为白光＞红蓝光＞蓝光＞红光。白光下综合表现最优，红光下最差。猴樟设施化育苗中应首选白光和红蓝光等复合光源。