科研产出
基于改进YOLOv8n损失函数的克氏原螯虾体特征识别算法
《渔业现代化 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：克氏原螯虾(Procambarus clarkii)产业发展迅速,然而仍面临智能化水平偏低的问题,在养殖及加工过程中主要通过人工肉眼观察克氏原螯虾规格及完整性并作出相关判断.为解决克氏原螯虾的智能识别问题,提出基于YOLOv8n识别克氏原螯虾的虾体、虾尾及螯足的算法.通过将原有损失函数CIoU替换为MPDIoU,并引入尺度因子ratio控制辅助边框的尺度大小用于计算损失,与MPDIoU损失函数相结合,提高边界框回归的准确性和效率,实现对克氏原螯虾虾体、虾尾及螯足的精准识别,为研究其分级智能化提供思路.结果显示,在YOLOv8n模型中加入Inner-MPDIoU的算法训练结果相比原有的CIoU损失函数识别率有所提高,mAP从83.7%提高到了 90.8%.研究表明,该算法模型有助于对克氏原螯虾的主要部位实现精准识别,对研究克氏原螯虾的智能化精准分级具有推动作用.
关键词： 克氏原螯虾 图像识别 YOLOv8 MPDIoU 深度学习
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基于耳石微化学的珠江水系日本鳗鲡洄游特征研究
《水生生物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了解珠江水系日本鳗鲡(Anguilla japonica)洄游生态特征,有效保护鳗鲡野生种群,采集了柳州、合山、武宣、桂平、梧州等11个淡水生境以及珠海1个河口生境共155尾日本鳗鲡,利用电子探针微区分析仪测定耳石中的Sr、Ca元素比值,对耳石微化学Sr/Ca进行分析,结果发现珠江水系日本鳗鲡具有“海水–淡水”、“海水–河口–淡水”、“海水–河口–海水–河口–淡水”、“海水–河口–淡水–河口–淡水”等多种洄游模式。但总体而言,最终都会洄游到淡水中育肥。这说明珠江水系的日本鳗鲡具有适应不同栖息地和盐度的能力,在不同水域之间表现出灵活的洄游策略,同时也说明了淡水栖息地保护的重要性。
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硫酸盐对淡水养殖池塘水柱和底泥性质的影响
《水生态学杂志 》 2024 北大核心
摘要：研究不同浓度硫酸盐对养殖池塘水柱和底泥的影响，对控制养殖池塘水质、减少污染物排放具有重要意义。利用从养殖池塘采集的底泥和水构建了试验系统，研究了0（无添加，对照组）、30（T1处理组）、150（T2处理组）、500 mg/L（T3处理组）硫酸盐加入后水柱和不同分层底泥的变化。结果表明：（1）试验开始后，对照组水柱SO42-浓度相比试验前出现显著升高，且不同时间样品间SO42-浓度均存在显著差异，考虑到试验前试验系统未完全避光，可能存在藻类对SO42-的吸收，提示养殖池塘中SO42-的重要作用可能被藻类掩蔽；（2）T3处理组盐度和pH相比对照组均出现显著变化（P<0.05），说明高浓度SO42-引起了养殖池塘水体盐度和pH的显著改变；（3）相比对照组，处理组水柱和不同分层底泥C/N、TOC、NH4+、NO3-、NO2-浓度发生了显著变化（P<0.05），说明SO42-可引起养殖池塘底泥有机质分解和氮循环过程的明显改变；（4）相比对照组，T2和T3处理组水柱-底泥界面NO3-、NO2-和NH4+扩散通量出现明显降低，并且其降低程度与SO42-浓度成正比，提示SO42-可能对底泥-水柱界面NO3-、NO2-和NH4+扩散通量造成影响。
关键词： 水产养殖 有机质 氮循环 孔隙水 扩散通量 硫酸盐
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基于YOLOv8模型的凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)摄食强度量化及分类方法研究
《海洋与湖沼 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为实现凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)摄食强度量化及分类，克服投喂主观性，优化饲料利用率。实验采用YOLOv8模型对凡纳滨对虾进行识别和检测以及YOLOv8-segment模型对凡纳滨对虾的虾头进行分割，根据饲料区域内对虾的数量和虾头的像素面积，实现对虾摄食强度的量化，并利用Convnext模型将图像中对虾的摄食强度划分为强摄食、中摄食和低摄食3个级别。实验结果显示，迭代200次后，YOLOv8模型对饲料区域内对虾目标检测的mAP50达到了99.5%,YOLOv8-segment模型对虾头分割的mAP50达到了92.1%，展现了YOLOv8模型的强大性能。经实验验证发现，在不同摄食强度下饲料区域内对虾的数量和虾头的像素面积存在明显差异。Convnext模型对凡纳滨对虾3种摄食强度的图像分类准确率为98.8%。该方法可以客观有效地将对虾摄食强度进行量化，并将对虾的摄食强度进行分类，为实现对虾的精准投喂提供了理论基础和技术支撑。
关键词： 凡纳滨对虾 摄食强度量化 计算机视觉 YOLOv8
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基于多目标遗传算法的激光雷达养殖车间水质巡检系统
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决强噪声、低光照、高湿度环境下循环水养殖车间水质巡检难题，该研究提出基于三维激光雷达定位技术的水质巡检系统，同时采用多目标遗传算法求解考虑5个主要因素（包括安全性、距离、平稳性、行程持续时间和无碰撞路径）的机器人最佳巡检路径，并通过试验验证水质巡检系统可行性。研究结果表明，当巡检系统以0.5 m/s巡航时，实际导航路径与目标路径的最大横向偏差为7.2 cm，最大纵向偏差为6.3 cm，最大航向偏差为6.9°；基于多目标遗传算法的路径规划相较于多目标进化和随机同源类查找器方法，在行驶路径相同的条件下路径规划时间分别减少了31%和42%，在同一路径且障碍物数量相同的条件下障碍物碰撞率分别降低了15%和31%。研究结果可为养殖车间水质巡检系统研发提供参考。
关键词： 机器人 激光雷达 路径规划 多目标遗传算法 水质巡检
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半滑舌鳎vstm2a基因的响应细菌感染的表达模式和功能
《上海海洋大学学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了探究半滑舌鳎vstm2a基因响应细菌感染的表达特征和其蛋白功能，采用实时荧光定量（RTqPCR）检测哈维氏弧菌、鳗弧菌、溶藻弧菌、迟缓爱德华氏菌和无乳链球菌感染半滑舌鳎后免疫组织（鳃、肝脏、脾脏、肠道和肾脏）中vstm2a的相对表达特征；构建vstm2a基因原核表达重组质粒，获得重组蛋白，采用牛津杯法、细菌蛋白结合实验和siRNA沉默等，探究vstm2a蛋白在细菌入侵中的功能。结果显示：vstm2a蛋白具有跨膜结构域和Ig结构域，在细胞表面行使功能；相关免疫组织中的vstm2a基因的表达量在哈维氏弧菌、鳗弧菌、溶藻弧菌、迟缓爱德华氏菌和无乳链球菌感染半滑舌鳎后6 h、48 h和72 h显著升高；vstm2a重组蛋白与细菌孵育后，经过低速离心与细菌共同沉淀；抑菌实验显示其显著抑制细菌的生长，并且siRNA降低vstm2a基因后，抑制了细胞因子IL-6和IL-10等基因的表达。证明了vstm2a蛋白响应细菌入侵，可以识别和结合细菌，通过抑制细菌生长和激活促炎症细胞因子，对病原菌的感染起到免疫防御作用，是一种重要的免疫蛋白。本研究有助于解析细菌黏附细胞或鱼体抵抗细菌入侵的机制，为未来采用分子手段选育抗性品种提供一定的理论基础。
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野生与养殖条件下香港牡蛎和咬齿牡蛎寄生派琴虫感染差异研究
《南方水产科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：人类活动改变了牡蛎的生长和发育环境，也因此影响着其体内寄生虫的繁殖，促进了寄生虫的扩散与传播。为评估人类活动对香港牡蛎（Crassostrea hongkongensis）和咬齿牡蛎（Saccostrea mordax）感染派琴虫（Perkinsus spp.）的影响，分别采集了华南沿海8个地区的6个野生牡蛎种群和4个养殖牡蛎种群，分析了野生和养殖条件下派琴虫的感染率与感染丰度差异。结果显示，养殖香港牡蛎的派琴虫平均感染率为（61.25±13.30）%，与野生香港牡蛎差异不显著，但两者均显著高于野生咬齿牡蛎[（13.75±5.45）%)]。不同地区间养殖香港牡蛎的派琴虫感染率差异显著，而野生香港牡蛎和野生咬齿牡蛎的派琴虫感染率差异均不显著。野生香港牡蛎派琴虫平均感染丰度为（1 144.79±295.85）个·g-1，与野生咬齿牡蛎差异不显著，但两者均显著低于养殖香港牡蛎[（14 668.08±8 379.21）个·g-1]。不同地区间，养殖香港牡蛎、野生香港牡蛎、野生咬齿牡蛎的派琴虫感染丰度均差异不显著。香港牡蛎转运养殖促进了不同地区间派琴虫的传播，人为干预的养殖与野生的环境差异造成了派琴虫的感染丰度显著变化。首次在咬齿牡蛎上发现了派琴虫感染，说明派琴虫的传播范围广、传播能力强。咬齿牡蛎特殊的附着生活方式降低了派琴虫的感染风险。由于野生香港牡蛎的感染丰度低，将其亲本用于育苗可降低派琴虫的垂直和水平传播风险。
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免疫增强剂对紫贻贝的毒素蓄积、抗氧化和免疫影响
《水产科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为筛选影响紫贻贝中氮杂螺环酸毒素蓄积的免疫增强剂，设置添加维生素C(维生素C钠粉333.00 mg/L)、大黄素、花生四烯酸(6.66 mg/L)和黄芪多糖(333.00 mg/L)共4个处理组，评估不同组别紫贻贝[体质量(7.14±1.05) g]抗氧化功能和非特异性免疫指标的变化。试验结果显示：各免疫增强剂对紫贻贝存活率无影响(P>0.05),暴露期间紫贻贝软组织质量先降后升，除花生四烯酸组外其他处理组与对照组无显著性差异(P>0.05)。免疫增强剂均影响内脏团中毒素蓄积而对毒素代谢无影响。各组别最高毒素蓄积量为对照组1235.33μg/kg>维生素C组1153.12μg/kg>大黄素组755.74μg/kg>花生四烯酸组568.72μg/kg>黄芪多糖组141.43μg/kg。大黄素组、花生四烯酸组、黄芪多糖组氮杂螺环酸毒素含量分别为对照组的61.2%、46.0%和11.5%。添加黄芪多糖和花生四烯酸后，紫贻贝内脏团中超氧化物歧化酶活性显著升高(P<0.05),丙二醛含量显著降低(P<0.05),同时提高了非特异性免疫标志物溶菌酶含量和酸性磷酸酶活性。试验结果表明，花生四烯酸和黄芪多糖显著提高毒素蓄积过程中紫贻贝抗氧化和非特异性免疫能力。
关键词： 免疫增强剂 氮杂螺环酸毒素 抗氧化活性 免疫能力 黄芪多糖
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铜暴露对黄条鰤胚胎和初孵仔鱼发育的毒性效应
《中国水产科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为研究铜对黄条鰤（Seriola aureovittata）胚胎和初孵仔鱼发育的生理生态毒性效应,将胚胎和初孵仔鱼分别暴露于0（对照）、0.034、0.060、0.107、0.192、0.340、0.600、1.070mg/L的CuSO4溶液中60h和5d,分析Cu暴露对胚胎发育、孵化率和初孵仔鱼的生长发育、存活、营养利用以及畸形率的影响,分别计算Cu对胚胎和初孵仔鱼的半致死质量浓度(LC50)、安全质量浓度（SC）。同时,利用转录组测序分析了卵黄囊仔鱼对Cu暴露胁迫的分子应答特性。结果显示:（1） Cu胁迫下黄条鰤出现胚胎发育畸形与孵化率低、初孵仔鱼畸形率高及卵黄囊利用速率快等现象。（2）胚胎阶段Cu2+的48h-LC50为0.08mg/L远低于初孵仔鱼阶段（0.60mg/L）,Cu对黄条鰤初孵仔鱼的SC为0.034mg/L。（3）Cu暴露下,胚胎中差异表达基因（DEGs）主要富集在氧化磷酸化信号通路上,初孵仔鱼中DEGs主要富集在细胞周期以及光信号传导通路中。研究结果为黄条鰤早期发育阶段铜制剂的安全使用浓度以及水环境的生物监测提供理论依据。
关键词： 黄条鰤 铜暴露 胚胎发育 仔鱼生长 急性毒性效应 转录组分析
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横摇晃荡对矩形工船养殖舱内流场与颗粒物去除的影响
《渔业现代化 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：深远海养殖工船游弋式养殖是现代海洋渔业发展的一个重要的方向.基于FLOW-3D软件探究了横摇运动对舱内流场特征的影响,并在此基础上计算了不同横摇工况下流场中废弃颗粒物的去除情况.结果显示:控制横摇周期一定,随着横摇角度从0°增加到2°,舱内流速略有增加.而当横摇角度从2°增加到7°时,舱内流速出现大幅增加,v50%从0.171 m/s增加到0.477 m/s;同时横摇角度的增大也使流速的整体分布更加离散.横摇角度幅值2°以内工况的流动均匀性指数主要集中在0.8~0.85,当横摇角度幅值增加到3°后,养殖舱流动均匀性显著降低,养殖舱内水体流动均匀性指数均小于0.8.当横摇角度幅值一定时,横摇周期缩短,养殖舱内流速急剧增大,各工况流速的v50%与其他分位数呈线性增长趋势而舱内水体的流动均匀性变化并不显著.对于养殖舱内废弃固体颗粒物的去除,在横摇周期和颗粒物自身属性一定时,整个过程分为效果相反的前后两个阶段:从颗粒物投放进入流场至投放后的1 000 s内,横摇角度幅值越小,其去除速率越高;此后直至整个算例的计算结束,横摇角度越大,颗粒物去除速率越高.而横摇周期对养殖舱内颗粒物的去除排出基本没有影响,各个工况颗粒物去除的达标时间极为接近.
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