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在工业4.0浪潮中,作为国家战略性产业的远洋渔业正面临转型的挑战。本研究旨在探讨如何利用工业4.0理念和科技创新推动远洋渔业的高质量发展,确保海洋渔业资源的可持续开发以及社会经济和海洋生态的协调发展。通过对工业4.0发展进行概述,分析了当前中国远洋渔业科技发展现状及存在的问题,进而提出远洋渔业4.0概念,并就其核心特征进行了阐述,最后对远洋渔业4.0的科技发展提出了对策和建议；并以远洋鱿钓渔业4.0为例提出了远洋渔业4.0技术框架及研究内容。研究认为,远洋渔业4.0旨在通过整合信息技术、大数据、物联网、人工智能等先进技术,深度优化远洋渔业生产流程,以提升产业链各环节的生产效率,确保水产品质量,合理利用渔业资源,实现渔业资源科学养护和管理,促进远洋渔业高质量发展。为实现这一目标,建议需要在远洋渔业4.0的理念指导下加强科技创新与研发投入,推进信息化基础设施建设,加强人才培养与国际合作,以促进中国远洋渔业的转型升级,推动构建远洋渔业新质生产力。

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光诱渔业有着悠久的发展历史,中国现代光诱渔业历经60多年的发展演变,已成为当前最为重要的捕捞方式之一。光诱渔业的快速发展不仅使得近海的趋光性中上层鱼类资源得到有效利用,也为积极开发利用远洋公海渔业资源提供了技术支撑。然而,光诱渔业在现阶段出现了灯光总功率竞争性增长导致能源浪费、经济效益低等负面问题,如何科学高效地利用集鱼灯已成为亟待解决的课题。为此以光诱渔业集鱼灯光场分布为核心,围绕光场分布与光诱捕捞的关系、光场分布形成机制、光场分布模型与算法等3个方向展开了系统性综述、归纳,并对未来研究进行展望,以期为相关研究提供参考。

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为了解中西太平洋主要金枪鱼产量情况,通过收集中西太平洋渔业委员会（Western and central Pacific fisheries commission,WCPFC）提供的金枪鱼渔业数据,进行回顾性分析,厘清了中西太平洋主要金枪鱼产量时空变化情况。结果显示,中西太平洋主要金枪鱼年产量变化可分为3个时期,其中渔业起步期的捕捞范围较小,以延绳钓为主,产量集中在近岸高产区域,远洋捕捞空间范围受限；渔业扩张期引入围网捕捞技术,促使捕捞范围向太平洋中部和更深、更远的海域扩展；渔业稳定期捕捞技术现代化,以围网捕捞为主,高产渔场分布清晰,捕捞范围趋于固定。研究还重点分析了主要中西太平洋金枪鱼生产国和地区（日本、韩国、中国台湾省、巴布亚新几内亚、美国和中国大陆）的渔业产量、主要捕捞物种、作业时空分布及产量变化趋势,并且讨论了自然、经济与政策等多重因素可能对金枪鱼产量的影响。本研究可为金枪鱼资源的科学管理与保护提供依据,有助于促进海洋生物多样性保护和全球金枪鱼资源的可持续管理。

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自动化捕捞装备的研发是推动远洋捕捞渔业高质量发展的关键要素,为了提升远洋作业中金枪鱼捕捞效率和渔获质量,提出了一种基于南太平洋长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）延绳钓钓钩深度模型设计的智能投绳控制系统。该系统采用模糊比例积分微分（Proportion integral differential,PID）控制方式,结合作业渔船部署的传感器采集实时数据,通过可编程逻辑控制器（Programmable logic controller,PLC）实时调节投绳机的出绳速度,使钓钩深度达到目标鱼种的栖息深度。首先采用仿真实验及验证实验证实模糊PID在智能投绳控制系统的有效性,然后在中水集团远洋股份有限公司所属的“中水747”渔船上部署该系统进行海试试验,通过智能投绳控制系统作业与传统人工作业两种方式对比出绳速度控制精度及稳定性、钓钩深度及渔获情况。结果显示：（1）系统能根据船速自动调节出绳速度,将稳态误差控制在2%左右；（2）最深钓钩平均深度为230.20 m,两浮子间53.57%的钓钩深度与长鳍金枪鱼的捕食深度重合；（3）长鳍金枪鱼上钩率提高了31.85%,目标渔获的优势体质量区间由（14,18]kg提升至（18,22]kg,渔获质量及效率显著提升。研究表明,智能投绳控制系统作业优于传统人工作业,可有效提升金枪鱼目标鱼种的捕捞效率。本研究为金枪鱼捕捞装备的智能化控制提供了科学依据,推动了远洋渔业装备的技术创新与智能化升级。

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不同海洋鱼类对光照响应的敏感性存在差异,为掌握鱼类对光的趋避反应规律,综述了海洋及部分淡水鱼类对光谱频率、光照强度和光照时间等因素的响应机制。鱼类对光色的选择性存在差异,中上层鱼类对于红、黄色光波有正趋性,而底层鱼类对于蓝、绿色光波具有正趋性；光照强度在水体中随深度的增加而减小,弱光环境对中底层鱼类更具吸引性；过高或过低的光照均会使鱼类产生应激反应,影响鱼类游泳行为和摄食活动；随光照时间延长,鱼类行为变化过程主要表现为初期应激反应、中期明适应过程和后期行为稳定特征。建议加强鱼类行为对光源和渔具的响应机理研究,利用鱼类对光行为反应,诱集或驱赶鱼群以实现生态友好型捕捞。

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为了实现金枪鱼延绳钓渔获物的高效识别和分类,改善渔业资源监测的准确性,本研究探索了基于卷积神经网络的鱼类图像识别方法。采用上海海洋大学“淞航”号在中西太平洋公海调查中捕获的3种经济性鱼类及10种兼捕渔获物的图像数据,运用单发多箱探测器（Single shot multibox detector,SSD）卷积神经网络进行图像分类识别。通过将局部鱼类图像与整体图片数据集进行比较分析,优化训练数据集,以提升模型的分类性能。结果表明：改进后的鱼类图像数据集在SSD模型上的分类准确率达91.6%,相较于原始数据集提高了6.2%。利用优化后的数据集,SSD模型能够显著提高金枪鱼延绳钓渔获物的识别准确性,具备更好的稳定性和适应性。本研究为基于卷积神经网络的渔业资源监测提供了有效的技术路径,尤其在提升金枪鱼延绳钓渔获物自动分类识别精度方面展现了广泛的应用潜力,对于促进可持续渔业管理和海洋生态保护具有重要意义。

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为探究加利福尼亚标灯鱼（Symbolphorus californensis）的基础生物学信息,本研究根据2022年6—7月在西北太平洋公海海域采集的175尾样本,通过耳石微结构的观察,对其年龄和生长进行研究分析。结果表明,加利福尼亚标灯鱼的矢耳石呈卵圆形,背缘有波状浅沟,听沟明显,纵截面微观结构显示出3个生长区：中心区（CZ）、中间区（MZ）和外部区（EZ）,轮纹数分别为41~62、38~45和157~465；根据生长纹计数,计算日龄为242~550 d,优势日龄组为301~400 d,占91.46%；根据捕获时间推算样本孵化时间约为2021年3—8月,其中高峰孵化日期约为2021年5—6月；赤池信息准则分析显示,最适生长方程为贝塔朗菲模型（von Bertalanffy）： L_t=146.325×｛1-exp[-0.01×（t-229.392）]｝；此外,研究还表明加利福尼亚标灯鱼的生长纹具有明显的月球周期性,即在满月期间具有更窄的生长纹宽度。研究结果揭示了加利福尼亚标灯鱼的生活史特征,为日后资源利用提供科学依据。

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为了探明黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）脊柱及附肢骨骼的发育特征,基于2022年8月15日—9月9日在菲律宾海用大型仔稚鱼网（口径1.3 m、网目0.5 mm）进行表层水平拖网所采集的黄鳍金枪鱼仔鱼样本,采用软骨-硬骨双染色透明技术,观察了黄鳍金枪鱼仔鱼（前弯曲期9尾,弯曲期12尾,后弯曲期12尾,体长3.1~8.0 mm）脊柱及附肢骨骼的早期发育。结果显示,各鳍形成顺序是胸鳍、尾鳍、第一背鳍和腹鳍、第二背鳍和臀鳍,最后为小鳍；椎体由体前部向尾部逐渐形成；髓弓由体前部向尾部和由体中部向两端生长,脉弓由体中部向两端生长；尾下骨1和2先愈合为一个整体,随后侧尾下骨和尾下骨1+2的基部软骨联合,尾下骨3和4两端愈合,尾下骨5独立；体长8.0 mm个体形成躯椎18枚,尾椎21枚,侧尾下骨1枚,尾下骨5枚,尾上骨2枚。研究表明,侧尾下骨和尾下骨愈合为黄鳍金枪鱼提供了强劲的游泳动力。本研究可作为黄鳍金枪鱼早期阶段的鉴定依据,并为其仔鱼阶段的漂流机制形成提供参考。

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为探究两种南极鱼对不同元素的富集差异,采用电感耦合等离子体质谱法,对两种南极鱼的脑、心脏、十二指肠3种组织中的铁（Fe）、铬（Cr）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）、硒（Se）、镉（Cd）和汞（Hg）等9种微量元素含量进行测定与比较分析。结果表明,独角雪冰鱼（Chionodraco hamatus）脑中的Fe、Cu、As、Hg、Cd等元素含量显著低于伯氏肩孔南极鱼（Trematomus bernacchii）（P<0.05）；心脏组织中的Fe、Cu、Cd、Hg等4种元素含量同样显著低于伯氏肩孔南极鱼（P<0.05）；而十二指肠中的Hg、Mn、As、Se的含量则显著高于伯氏肩孔南极鱼（P<0.05）。Fe作为血红蛋白的重要组成元素,独角雪冰鱼脑与心脏中Fe元素含量显著低于伯氏肩孔南极鱼,推测与独角雪冰鱼缺乏血红蛋白有关。独角雪冰鱼十二指肠中重金属元素含量显著较高,推测与其底栖生活习性相关,更容易积累重金属元素。与其他海域的鱼类相比,2种南极鱼体内的Cr、As、Cd、Hg、Mn、Cu含量比较高,反映了部分南极海域可能已经受到一定程度的重金属污染。

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为了分析印度洋鸢乌贼（Sthenoteuthis oualaniensis）群体结构和组成的年际变化及其主要环境影响因素,在2019年12月—2020年2月以及2020年9—11月连续2个航次在西北印度洋公海海域（60°E~65°E,15°N~20°N）开展了生产性渔业调查。在调查中,采集了印度洋鸢乌贼样本1 430尾,共鉴定性别748尾,鉴定雌雄总性比为1∶0.97。利用SPSS统计软件等方法,分析了鸢乌贼的胴长、体质量、性别、性成熟度和摄食强度等生物学特征。得出雌、雄个体的平均胴长分别为248和207 mm,优势胴长组为220~250 mm。鸢乌贼的胴长和体质量关系呈幂函数变化。通过Logistic曲线拟合鸢乌贼个体初次性成熟胴长,其中第一航次雌性个体为361 mm,雄性个体为171 mm；第二航次雌性个体为202 mm,雄性个体为153 mm。鸢乌贼性腺成熟度达到Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ期（性成熟）的个体占比高达66.53%,雌性成熟群体占57.37%,雄性成熟群体达到75.20%。同时分析了鸢乌贼成熟群体与海洋环境因子的关系,推测其生长发育受海表面温度（Sea surface temperature,SST）、海表面温度距平值（Sea surface temperature anomaly,SSTA）、叶绿素a质量浓度（Chlorophyll-a mass concentration,Chl.a）等关键海洋环境因子的影响。此外,调查显示,2019年12月—2020年2月航次鸢乌贼性成熟群体比重较2020年9—11月航次高25.93%。以上结论为后期可持续开发利用西北印度洋海域鸢乌贼资源提供参考依据。

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为探究茎柔鱼（Dosidicus gigas）食性和洄游模式的变动规律及其与异常气候事件和捕捞强度变化的潜在关系,本研究选取中东太平洋赤道海域茎柔鱼,通过测定其内壳连续切割片段碳、氮稳定同位素比值（δ¹³C和δ¹⁵N）,结合气候与环境指数,比较分析不同年份茎柔鱼生长过程营养模式的变化规律及其动因。结果显示,2019年茎柔鱼内壳δ¹³C随个体生长显著升高,且营养生态位缩小,可能与该年份厄尔尼诺发生后,茎柔鱼从赤道向南半球高纬度洄游有关。在发生拉尼娜的2018、2020和2021年,茎柔鱼的营养模式存在年间差异。2018年茎柔鱼内壳δ¹³C和δ¹⁵N随个体生长显著升高,但营养生态位无显著变化,体现了茎柔鱼向南半球高纬度洄游但食物来源相对稳定。而实施公海自主休渔的2020和2021年,茎柔鱼δ¹³C和δ¹⁵N随个体生长无显著变化,但生活史后期营养生态位面积较高。说明其生活史过程洄游范围较小、食性稳定且群体生态弹性较高。以上结果表明,异常气候事件和捕捞强度变化可能都会对茎柔鱼的营养模式造成影响,但要确定各因素的影响程度还需进一步深入研究。

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为探讨东南太平洋茎柔鱼（Dosidicus gigas）种群遗传多样性及其与生境因子的关系,利用线粒体COⅠ基因,结合冗余分析和Mantel检验,对大、中、小3种表型群体的遗传多样性及生境因子的影响进行分析。结果显示,茎柔鱼群体总体单倍型多样性（Haplotype diversity,H_d）为0.455、核苷酸多样性（Nucleotide diversity,π）为0.001 1,呈现高H_d和低π的特点。群体间遗传分化系数（F_st）小于0.05,基因流（N_m）大于1,群体内变异占比高达99.14%。遗传数据表明,群体曾经历历史扩张事件,时间约为46 700年前。冗余分析和Mantel检验结果显示,群体地理距离与平均遗传距离相关性较弱,纬度（Latitude,lat）、海表面温度（Sea surface temperature,SST）、海面盐度（Sea surface salinity,SSS）、酸碱度（pH）是显著影响茎柔鱼种群遗传多样性的生境因子（P<0.05）,且不同表型群体受不同的生境因子的影响。研究表明,茎柔鱼3种表型群体间未发生显著的遗传分化,生境因子对3种表型群体的遗传多样性具有显著影响。本研究可为保护和管理茎柔鱼种群提供重要参考。

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海洋中尺度过程对渔场空间变动的影响是渔业资源评估的重要内容。为了阐明黑潮-亲潮交汇区（145°E~165°E和35°N~45°N）渔场资源丰度对中尺度涡的响应关系,利用上海海洋大学“淞航”号远洋综合调查船2021—2023年6—8月西北太平洋调查航次中上层拖网渔获产量和卫星高度计数据,研究了渔获密度与环境因子和涡旋的关系。结果显示,海水温度和叶绿素a质量浓度与渔场渔获密度分布在空间上显著相关,二者主导中上层渔场资源丰度,40°N以北海域平均渔获产量较高,40°N以南渔获产量偏低。气旋涡1~2倍半径内叶绿素a质量浓度正异常显著,反气旋涡叶绿素a质量浓度东北部正异常,其余方向均减少；涡旋2倍半径范围内,鱼群更偏向于气旋涡南部和反气旋北部聚集。气旋涡虽然是营养性涡旋,但其伴随的上升流导致水温过低,不利于鱼群聚集。黑潮-亲潮交汇区海洋生物倾向于在气旋涡南部和反气旋涡北部聚集。本研究可为西北太平洋短期的渔情预报和渔场重心预测提供科学依据,而黑潮流轴的年际动态差异引起的渔场变动仍需进一步研究。

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小型中上层鱼类是西北太平洋重要的渔业资源,其资源变动会对海洋生态系统的结构和功能造成影响,为了解其时空分布特征和资源现状,基于2023年声学走航调查数据,结合拖网采样,分析了2023年西北太平洋小型中上层鱼类夏季资源密度的时空分布情况。结果显示,拖网采集的小型中上层种类主要有沙丁鱼（Sardina pilchardus）、日本鳀（Engraulis japonicus）、日本鲐（Scomber japonicus）、澳洲鲐（Scomber australasicus）和灯笼鱼（Myctophidae）等,其平均资源密度分别为166.82、0.078、18.13、2.76和0.769 t/n mile²。研究表明,小型中上层鱼类在低纬度海域呈现出较高的资源密度,主要分布在黑潮和亲潮的交汇处,大多集中在10~50 m深水层,其单位海里面积散射系数夜晚大于白天且差异显著（P<0.001）。本研究可为西北太平洋小型中上层鱼类资源的可持续开发和管理提供科学依据。

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为了探究鲣鱼（Katsuwonus pelamis）自由鱼群和随附鱼群资源丰度受环境与其他种群因子影响的差异。采用2011—2020年中西太平洋鲣鱼的生产统计数据,结合同时期海洋环境数据：海表面温度（Sea surface temperature,SST）、海表面盐度（Sea surface salinity,SSS）和叶绿素a质量浓度（ Chlorophyll-a mass concentration,Chl.a）,以中西太平洋海域的黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）和大眼金枪鱼（Thunnus obesus）的资源丰度作为其他种群因子,基于广义加性模型（Generalized addictive models,GAM）对两种鱼群的影响因素进行分析,并通过赤池信息准则进行模型比较。结果显示,其他种群因子是对两种鱼群影响最大的因子,解释偏差率分别达到了31.40%和67.00%。对于自由鱼群而言,除其他种群因子之外,经度和月份影响较大,其解释偏差率分别为4.15%和4.14%；环境因子中SST最为重要,解释偏差率为3.90%,其次是SSS,解释偏差率为3.78%,Chl.a的影响相对较低,解释偏差率为1.40%；对于随附鱼群而言,除其他种群因子之外,月份和经度影响较大,其解释偏差率分别为20.70%和10.60%；环境因子中SSS影响较大,解释偏差率为8.37%,Chl.a和SST影响较低,解释偏差率为1.13%和0.19%。研究认为,未来的渔情预报模型中需要考虑其他种群因子的影响,以期为今后金枪鱼围网渔场学研究和科学寻找渔场提供参考依据。

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为了探索南太平洋中尺度涡对长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）渔获量的影响模式,揭示不同类型涡旋与南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔获量的相关关系,基于涡特征环境数据利用EddyNet深度学习模型自动检测识别南太平洋中尺度涡,结合渔业探捕数据,分析捕捞站点到涡边缘及涡中心的相对距离对长鳍金枪鱼单位捕捞努力量渔获量（Catch per unit effort,CPUE）的影响。结果显示,南太平洋反气旋涡数量通常多于气旋涡,同时半径大于气旋涡。气旋涡和反气旋涡均显示,随着捕捞站点到最近涡边缘外侧的相对距离的增加,长鳍金枪鱼CPUE均呈下降趋势。在涡扰动区域内,反气旋涡的CPUE高于气旋涡,且随着捕捞站点到涡中心相对距离的增加,CPUE逐渐减小。研究表明,中尺度涡相较于背景场对渔获物产量具有积极的调控作用,且反气旋涡和气旋涡对于长鳍金枪鱼空间分布具有不同的影响机制。本研究进一步加深了对海洋中尺度涡与长鳍金枪鱼空间分布之间复杂关系的理解,为渔业捕捞效率的优化和可持续管理提供了科学依据。

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为了提高评估结果的可靠性并支持可持续管理,在进行种群资源评估前,评估单位捕捞努力量渔获量（Catch per unit effort,CPUE）标准化方法的稳健性是必要的。渔业资源评估需要长期且连续的工作,其精确性对于管理决策和物种保护至关重要。基于1995—2022年间大西洋西班牙延绳钓船队的数据进行分析,利用sdmTMB方法对大西洋剑鱼（Xiphias gladius）渔业的CPUE进行标准化,同时利用Mohn's ρ方法进行回溯性分析,验证13个不同时间序列数据（A~M）的稳健性。结果显示,不同时间序列的标准化CPUE的结果差异较小,回溯性分析进一步确认了其一致性。研究表明,sdmTMB方法对大西洋剑鱼进行CPUE标准化具有较高的稳健性,能够准确反映该种群的相对资源丰度。本研究可为可靠的资源评估及科学的渔业管理决策提供有力的支持。

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为了深入探究东海剑尖枪乌贼（Uroteuthis edulis）的生物学特征及其资源状况,利用2020—2024年东海海域拖网渔船采集的剑尖枪乌贼样本,进行生物学测定与分析,使用ELEFAN方法与长度渔获曲线法对生长与死亡参数进行估算。结果显示,剑尖枪乌贼的雌雄个体的胴长和体质量组间存在极显著差异（P<0.001）；个体幂指数系数b值小于3,表现出负异速生长特征；雌性个体胴长和体质量关系均有显著性差异（P<0.05）；生长曲线曲率K值反映出东海海域更适合雌性个体生长；雌性和雄性的死亡系数差别不大,表明开发程度较为一致。研究表明,东海剑尖枪乌贼的生长存在年间和性别间差异,相比北部湾海域,东海海域更适合剑尖枪乌贼生长。此外,资源开发率大于0.5,种群资源有过度开发风险。本研究可为东海剑尖枪乌贼的资源评估提供参考依据,并为其可持续开发与利用提供支持。

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在美国对华政策日益激进的背景下,为了应对美国对中国远洋渔业的“长臂管辖”,揭示美国实施“长臂管辖”的动因和实质并寻找应对方式,采用数据分析的方法对美国对中国实施“长臂管辖”的相关案例进行分析。数据分析结果显示,美国对中国远洋渔业实施“长臂管辖”的实质是实施对华竞争和维护其霸权地位。研究表明,美国实施“长臂管辖”既无事实依据,也无国际法依据。为了应对美国对中国远洋渔业滥施“长臂管辖”,中国有必要从法律层面构建体系化的反制措施。这包括通过提高《阻断外国法律与措施不当域外适用办法》的效力位阶、建立跨部门合作机制、明确豁免机制的评估标准等方式完善国内“阻断法”体系；借助《渔业法》修订契机,利用管辖权制度来完善中国海洋渔业立法的域外效力；进一步推动海警走出去,加大中国公海执法巡航范围和力度,提升中国域外综合执法能力,以保护中国的合法权益。本研究可为应对美国在远洋渔业领域对我国实施的“长臂管辖”,维护中国海洋渔业权益和渔业产业发展提供法律对策。

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为深入了解中国远洋渔业近40年社会科学领域主要研究方向和演化趋势,揭示热点主题、存在问题和改进空间,以中国知网中关于远洋渔业研究的343篇文献为样本,运用动态主题模型提炼8个研究主题,其中合作风险评估、国际法规影响、发展战略规划和渔业经济建设等4个为热点主题,不同发展阶段热点主题存在差异。主题演化路径的桑基图表明,发展战略规划主题具有显著总揽特征,技术装备升级与渔业经济建设相互关联,合作风险评估与规范政策管理和产业竞争能力存在演化关系,专业人才培养主题单独作为一条研究路径持续受到关注。重实证而轻理论、欠缺多学科整合与多方法集成是研究存在的2个关键问题。按照理路、视角、形态和内容,提出缓解资源压力到迈向改革开放、被动适应规则到主动提出倡议、经济产业形态到社会文化形态、资源养护嵌入式到绿色低碳主导式的研究改进建议。