深海网箱养殖是重要的海水养殖模式，网箱网衣的定期清洗是确保养殖质量和安全的关键环节。目前，网衣普遍采用人工清洗，不仅费时费力，且随着深海网箱规格越来越大，人工方式难度显著提升。洗网机器人为深海网箱网衣清洗提供了更加安全、便捷的方式；然而，洗网机器人在贴网清洁和水下穿梭过程中，受力难建模、状态难观测，设计抗扰动能力强、能耗低的控制器困难，开展全面实验及数据记录成本高、时间长。针对上述问题，在物理仿真环境Gazebo的基础上，考虑了推进器和洗盘的存在，并分析了在水下环境中诸如附加质量、阻尼等各项水动力学特性以及流场环境等因素对洗网机器人的影响，构建了一套洗网机器人仿真系统，使得洗网机器人水下工作完备数据易获得、控制性能易验证、模型性能易对比，从而助力洗网机器人的控制器开发。

水质检测是深远海集约化养殖的重要环节，水质好坏直接影响着鱼类的生长。目前，水质检测的主要方式是构建水质监测网络系统和人力采集水样检测，这些检测方式存在操作复杂且效率低、作业区域受限、监测周期长等问题。为此，研发设计了一款用于养殖工船水质检测的作业型水下机器人。首先提出水质检测系统和水下机器人系统的总体设计方案。然后利用Solidworks建模软件对水下机器人机械结构进行整体设计，外壳采用流线型结构，其上搭载抽水管口，采用水平2个和垂直4个推进器布局设计，保证水下机器人能够自由运动；基于Ansys软件对机器人的外壳、固定结构和耐压舱等进行应力数值模拟，并结合理论计算对机器人的设计进行完善。最后完成机器人样机软件调试以及性能、自由度和水质检测等水下试验测试。结果表明：水下机器人的密封性、自由度、抽水检测等性能试验均满足工作要求，可以达到对指定位置进行分层和定点水质采样，所获得的水质检测数据可为水产养殖提供数据参考。

针对我国深远海大型网箱养殖网衣清洗装备缺乏的难题，基于高压射流空化原理，研制了一种双体深水网箱网衣清洗装备。采用数学建模及物理试验方法，建立了清洗装备关键部件的水动力特性分析方程，开展清洗装备水下清洗试验，探究了不同工况下的喷嘴孔径、喷嘴与转盘夹角 (喷嘴轴线与分流转盘盘面所呈角度)、靶距对清洗装备污损生物清洁率的影响。结果表明：网衣挂板污损生物去除率受靶距、喷嘴孔径、喷嘴和转盘夹角等多因素影响，试验参数范围内网衣清洗装备污损生物去除率为30.26%~72.55%；试验范围内喷嘴孔径为1.0 mm，喷嘴与转盘夹角为60°，靶距为0 cm时网衣挂板污损生物去除率最大，靶距对网衣挂板污损生物去除率的影响最为显著。贝类污损生物在清洗装备空化射流冲击作用下主要以壳体破碎形式脱落，网面主要残留物为具有较强吸附力的软质足丝盘。研究结果进一步优化了水下清洗装备系统的参数配置，为网衣清洗装备的设计提供了理论支撑。

自升式桁架网箱凭借便于将养殖箱体下潜入水的结构特性，为更好地适应深远海养殖极端环境提供了一种选择。网衣作为桁架网箱关键部件，通过纲绳系缚于桁架管上，在外部环境载荷作用下可能会对网箱主体结构强度产生影响。针对一种自升式桁架网箱，基于SESAM/GeniE建立其有限元分析模型，分析了在有无网衣及不同网衣参数条件下的网箱主体结构响应。结果表明：网衣对网箱主体结构响应评估存在较大影响，尤其在流速较高时，网衣阻力大幅增加，直接影响网箱桩腿受力和桁架利用系数 (Utilization factor, UF) 值，证明在校核网箱主体结构强度时不可忽略网衣的作用；不同网目群化比下，网衣对自升式深海网箱整体结构响应评估结果影响不大，在网箱主体结构响应仿真计算中可以考虑使用较大的网衣群化比来提升计算效率；网衣系缚纲绳数量变化对网箱主体结构的响应评估基本无影响，但增加系缚纲绳可以有效减少纲绳受力。

深海抗风浪网箱养殖区别于传统近海网箱、围栏等养殖方式，适合发展高经济价值的鱼类养殖，现已成为沿海渔民转产转业的重要方向。为缓解近岸养殖压力、拓宽深海水域养殖，基于中国海域养殖条件，设计了一种可以应对恶劣海况条件的新型复式抗风浪深海养殖网箱。该网箱放弃了传统的浮架和浮圈结构，采用双浮筒可调节结构，以适应不同海域海浪状况，减少因刚性连接而发生的中拱和中垂现象；此外，浮筒与立体浮框连接而成的垂荡体可以提供较大的垂荡以及纵向摇摆阻尼，控制网箱的运动幅度。同时采用莫里森公式和伯努利方程对网箱承受的风、浪、流等环境载荷进行受力计算，并与传统高密度聚乙烯 (High density polyethylene, HDPE) 网箱进行对比，结果显示新型复式抗风浪网箱比传统HDPE网箱更能承受海洋中的环境负载。研究结果为后续研究和发展大型抗风浪网箱养殖提供了设计参考。

为了准确预测水质参数中的溶氧量，采用长短时记忆网络 (Long Short-Term Memory, LSTM) 模型，提出一种增强型麻雀搜索算法 (Enhance Sparrow Search Algorithm, ESSA) 以改进预测率的精确性。该算法引入了Circle混沌映射进行种群初始化，并结合正弦余弦算法和Levy飞行策略分别对侦察者、跟踪者的位置进行更新，以促使麻雀个体能够快速跳出局部最优解。首先将ESSA与多种其他算法进行多形态基准函数对比测试，结果表明该算法在多个基准函数上展现出出色的性能和鲁棒性；随后将其应用于LSTM模型参数寻优，并与其他优化算法进行比较，结果显示基于ESSA-LSTM模型的预测率达到99.071%，相较于基本麻雀搜索算法 (Sparrow Search Algorithm, SSA)、灰狼优化算法 (Grey Wolf Optimizer, GWO)、海洋捕食算法 (Marine Predators Algorithm, MPA)、鲸鱼算法 (Whale Optimization Algorithm, WOA) 分别提升了2.142%、6.653%、6.682%、7.714%。研究表明，使用ESSA显著提高了溶解氧预测率，并有效减少了参数设置的盲目性和时间成本。

优质的海水是深远海集约化养殖成功的前提，提升养殖水体的溶解氧对于高密度养殖至关重要。增氧锥是养殖水体最高效的增氧设备之一。针对深远海养殖工船空间紧凑的现状，对增氧锥外形进行优选，并开发相关配件，以达到高效增氧和节约空间的目的。采用流体仿真技术，利用其文丘里结构产生的射流、偏流、回流现象获得增氧效果；通过设计开发微孔曝气射流装置，借助微气泡原理和二次射流效果，进一步提升了增氧锥中氧气溶于水的效率。流体仿真软件结果显示，在其他条件相同的情况下，增氧锥截面角度为28° 时，液速峰值最高，产生的溶解氧效果最佳；有无曝气管射流的对比实验结果显示，加装曝气管的增氧锥增氧速度较快，该配件对于增氧锥的作业有良好的辅助功能，具有较好的应用价值。

获取深海网箱养殖过程鱼群活动数据，开展鱼群监测是提升深海养殖效率、降低养殖成本的有效手段。基于水面红外相机，利用深度学习前沿技术，提出了一种鱼群智能监测方法。该方法涉及鱼群识别及计数、鱼体分割和鱼体游向判断3个功能模块。首先，通过红外相机采集鱼类的图像信息，并进行标注以构建数据集，然后采用改进的Faster RCNN 模型，以Mobilenetv2+FPN网络作为特征提取器，实现鱼类的准确识别，并输出包围框表征鱼类个体位置。其次，从框图内选择亮度前20%的像素点作为分割提示点，利用Segment Anything Model对图像进行分割，生成鱼体分割图。最后，通过对鱼体分割图进行椭圆拟合处理，可以判定鱼类的游向信息。改进的Faster RCNN 模型在进行100次迭代训练后，平均精确率达到84.5%，每张图片的检测时间为0.042 s。结果表明，在水面红外图像的鱼类数据集上，所提出的改进Faster RCNN 模型和椭圆拟合等关键技术能够实现对鱼群的自动监测。

为了实现梭子蟹的智能化分拣，高精度的智能识别分类成为亟待开发的关键技术。首先对采集到的梭子蟹图像进行预处理和数据增强，构建出梭子蟹性别分类数据集 (Portunus gender classification dataset, PGCD)；提出一种基于多组卷积神经网络的梭子蟹性别识别方法，该方法主要使用ResNet50从图像块中提取特征，降低特征提取过程的信息损失。为了更专注地找出输入数据的有用信息，开发出一种注意力机制来强调全局特征图中的细节重要性；最后进行了一系列的参数调整，提高了网络的训练效率和分类精度。实验结果显示，该方法在PGCD上的分类准确率、召回率和查准率分别达到95.59%、94.41%和96.68%，识别错误率仅为4.41%。表明该方法具有优越的分类性能，可用于梭子蟹性别的自动分类及识别系统。

鱼类自动识别在海洋生态学、水产养殖等领域应用广泛。受光照变化、目标相似、遮挡及类别分布不均衡等因素影响，鱼类精准自动识别极具挑战性。提出了一种基于多阶段特征提取网络 (Multi-stage Feature Extraction Network, MF-Net) 模型进行鱼类识别。该模型首先对图片作弱增强预处理，以提高模型的计算效率；然后采用多阶段卷积特征提取策略，提升模型对鱼类细粒度特征的提取能力；最后通过标签平滑损失计算以缓解数据的不平衡性。为验证模型的性能，构建了一个500类、含32 768张图片的鱼类数据集，所建模型在该数据集上的准确率达到86.8%，优于现有的主流目标识别方法。利用公开的蝴蝶数据集对该模型进行泛化性能验证，多组消融实验进一步验证了所提算法的有效性。

阳宗海是云南九大湖泊之一，为评估其鱼类分布特征及资源现状，分别于2022年3、5、8和10月采集渔获物，并于6月20—21日昼夜利用鱼探仪进行水声学探测。结果显示，阳宗海共采集鱼类24种，隶属于7目14科23属，太湖新银鱼 (Neosalanx taihuensis)、鲢 (Hypophthalmichthys molitrix)、鳙 (Aristichthys nobilis)、子陵吻鰕虎 (Rhinogobius giurinus)、䱗 (Hemiculter leucisculus)、间下鱵 (Hyporhamphus intermedius) 为阳宗海鱼类优势种。其中，太湖新银鱼、子陵吻鰕虎等小个体鱼类，数量占比超90%。整体来看，鱼类水平空间分布无明显昼夜差异，高密度区均分布在南北2个浅水区。鱼类垂直分布、行为特征存在显著昼夜差异，表现为夜间大量弱声信号聚集于5~10 m水层，白天则分散分布；夜间75%的鱼类向上游动而昼间则相反，中小型鱼类在夜间小幅上浮，而大型鱼类在夜间垂直迁移更为活跃。初步估算，阳宗海鱼类昼夜平均密度分别为0.033和0.038 尾·m⁻³。结果表明，目前阳宗海已形成了以外来鱼类为优势种、土著鱼类种类和数量不断减少的新群落结构。建议加大对太湖新银鱼等小型鱼类的捕捞，继续开展鲢、鳙和中上层土著肉食性鱼类的增殖放流来调整鱼类群落结构，以达到调控水质的目的。

通过环境DNA技术 (Environmental DNA, eDNA) 检测珠江中下游鱼类生物多样性，探索珠江中下鱼类多样性监测和保护的新途径。2023年2月在珠江中下游设置了桂平、藤县、封开、德庆、肇庆和九江共6个采样点，通过水样采集及过滤、eDNA提取、遗传标记扩增及测序和数据库比对分析等流程检测鱼类多样性。结果表明，6个采样点共检测出30种鱼类，隶属于4目10科27属，其中土著鱼类26种，外来种4种。较已有传统调查数据新检出2种鱼类：美丽沙鳅 (Botia pulchra) 和齐氏罗非鱼 (Oceochromis zillii)。鱼类优势种为子陵吻鰕虎鱼 (Rhinogobius giurinus)、瓦氏黄颡鱼 (Pelteobagrus vachellii)、鲢 (Hypophthalmichthys molitrix)、尼罗罗非鱼 (O. nilotica)、齐氏罗非鱼、南方波鱼 (Rasbora steineri) 和鲤 (Cyprinus carpio)。根据Shannon指数和Simpson指数显示，eDNA检测九江和桂平站点的鱼类多样性最高，藤县的最低。作为一种新的检测方法，eDNA技术可用于快速检测珠江中下游鱼类的多样性及分布，在实际应用中可将eDNA技术与传统的监测方法相结合，以提供更全面的鱼类生物多样性数据信息。

为深入认知阿根廷滑柔鱼 (Illex argentinus) 的繁殖力特性，选取2021年西南大西洋海域的阿根廷滑柔鱼雌性成熟个体样本，利用混合效应模型分析阿根廷滑柔鱼繁殖力特性与栖息海域环境因子之间的关系。结果显示：阿根廷滑柔鱼雌性成熟个体的平均有效繁殖力为 (67 061.72±24 147.00) 粒卵母细胞，成熟卵子最大卵径为1.89 mm、最大能量密度为26.21 kJ·g⁻¹；在不同采样月份，阿根廷滑柔鱼雌性成熟个体的有效繁殖力无显著性差异，而成熟卵子大小及卵子能量密度存在显著的月间差异性；叶绿素a质量浓度是影响有效繁殖力大小的主要环境因子，在质量浓度0.40~0.45 mg·m⁻³时有效繁殖力达到较大值；海表温度、叶绿素a质量浓度和海平面高度3个环境因子均对输卵管卵子大小、卵子能量密度产生显著性影响。研究表明，栖息海域环境因子对阿根廷滑柔鱼个体的繁殖力、卵子大小及卵子能量密度等繁殖力特性具有显著的效应关系，雌性个体的生殖投入分配是对栖息海域环境选择适应的过程。

海洋环境质量评价是开展海洋环境管理的依据，而海洋环境评价的精度取决于海洋环境的监测和评价水平。为建立科学有效的指标评价体系，准确分析目前大亚湾西部的海水质量状况，通过改进灰色关联度聚类，将其与层次聚类结合起来，在大亚湾核电海域开展了海水质量评价探索研究。结果表明，在海水质量状况相对评价中，一类站点占比20.83%，二类站点占比66.67%，三类站点占比12.5%，总体结果表现良好。将4个季节进行对比发现，平均绝对关联度为夏季 (0.747 9) >冬季 (0.734 5) >春季 (0.729 0) >秋季 (0.709 7)，夏季海水质量状况相对较好，秋季表现较差。根据评价结果可将大亚湾24个站点分成3个区域，而这3个区域的划分与大亚湾周边实际生产生活状况及实地踏勘情况相符，体现了评价方法的可操作性。

为全面准确评估中华绒螯蟹 (Eriocheir sinensis) 养殖池塘中后期水体浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系，于2022年6—10月逐月监测水质指标，同时采用基于形态学和宏基因组学的人工镜检和高通量测序两种方法分析浮游植物的群落结构特征，探讨浮游植物优势种与环境因子的关系。结果显示，人工镜检鉴定的浮游植物共4门65种，而高通量测序数据分析所得浮游植物共4门1463种，其中人工镜检鉴定的优势种为蓝藻门的水华微囊藻 (Microcystis flos-aquae)、细小隐球藻 (Aphanocapsa elachista) 以及硅藻门的中肋骨条藻 (Skeletonema costatum)，而高通量测序数据分析所得优势种为蓝藻门的水华束丝藻 (Aphanizomenon flos-aquae)、铜绿微囊藻 (M. aeruginosa)。人工镜检方法计算所得多样性指数普遍低于高通量测序结果。两种方法共同分析得出溶解氧(DO)、叶绿素 a (Chl-a)、总氮 (TN) 和氨氮 (NH₃-N) 是影响浮游植物群落结构的关键环境因子。建议采用人工镜检与高通量测序法相结合的方式分析养殖期间的浮游植物群落结构，以便更全面、准确地评估养殖生态系统中的浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系。

牡蛎肽 (Oyster peptide, OP) 具有多种生物活性，然而，其对男性性功能障碍的作用效果仍知之甚少。以牡蛎肽为研究对象，探讨其对男性性功能障碍的作用效果及其潜在机制。每天灌胃帕罗西汀 (Paroxetine, PRX) 构建雄性小鼠性功能障碍模型，同时灌胃牡蛎肽 (500 mg·kg⁻¹)，持续28 d。结果表明：与模型 (PRX) 组小鼠相比，牡蛎肽可显著提高雄性小鼠的性能力 (P<0.05)，恢复血清性激素水平 (P<0.01)，提高阴茎组织一氧化氮 (NO) 含量 (P<0.01)、环磷酸鸟苷 (cGMP) 含量 (P<0.05), 和一氧化氮合酶 (NOS) 活性 (P<0.05)，并降低磷酸二酯酶-5 (PDE-5) 活性 (P<0.01)；同时，牡蛎肽可增强睾丸标志性酶活性 (P<0.05) 和抗氧化能力 (P<0.01)，改善精子质量。此外，HE染色结果显示：牡蛎肽可恢复小鼠睾丸生精小管内生精细胞的数量与形态，减少生精小管空泡化现象。综上所述，牡蛎肽可有效减缓PRX导致的雄性小鼠性功能障碍，推测其对男性性功能障碍具有潜在的保护作用。

为分析泰国虎纹蛙 (Hoplobatrachus tigerinus) 和牛蛙 (Lithobates catesbeiana) 的肌肉品质、肠道形态及微生物构成，采用食品安全国家标准测定方法对这两种养殖蛙的肌肉营养成分进行监测，结合肌肉质构和显微结构的分析对两者肌肉品质进行评价，同时利用高通量测序和组织学切片技术对两者肠道微生物群落构成和显微结构进行分析。结果显示，泰国虎纹蛙和牛蛙氨基酸总量差异不显著 (P>0.05)；牛蛙的不饱和脂肪酸含量显著高于泰国虎纹蛙 (P<0.05)。此外，牛蛙肌肉的硬度、咀嚼性和胶黏性均显著高于泰国虎纹蛙 (P<0.05)。肠道微生物分析显示，泰国虎纹蛙的Shannon、Ace和Chao1指数均显著高于牛蛙 (P<0.05)；门水平上，牛蛙的厚壁菌门丰度显著高于泰国虎纹蛙 (P<0.05)，而放线菌门丰度显著低于后者 (P<0.05)；属水平上，泰国虎纹蛙的乳球菌属 (Lactococcus) 和埃希杆菌-志贺菌属 (Escherichia-Shigella)丰度显著高于牛蛙 (P<0.05)，而乳杆菌属 (Lactobacillus) 和明串珠菌属 (Leuconostoc) 丰度显著低于后者 (P<0.05)。研究表明，泰国虎纹蛙和牛蛙肌肉品质存在差异，但营养价值均较高；高通量测序分析显示两者肠道微生物群落组成存在差异。