生物の誕生から次世代への継続というサイクルをすべて人工飼育で実施することを完全養殖（かんぜんようしょく）という。例えば、魚類であれば、成魚から卵を採り人工孵化の後に成魚に育て、さらに成長させた大魚から卵を採って人工孵化させるというサイクルが出来ると完全養殖と呼んでいる。ナマズ、サケ科、コイ科、マダイ、トラフグ、浅海性のエビ等多くの食用となる種では技術確立し、完全養殖が行われている。一方、食用魚介類として馴染みのあるイカ、タコ、サンマ、イワシ、アジ、海生カニ、牡蠣などでは完全養殖は行われていない。例えば、養殖魚として馴染みのあるハマチにおいては畜養が全てを占めている。完全養殖は「産卵」「孵化」「稚魚育成」「性的成熟」まで全ての過程を最適条件に管理した環境下で行うもので、生物の生態と各課程を詳細に研究し最適な餌、水温、明るさなどの条件を見出す必要が有る。実際に完全養殖を行おうとした場合、目的とする魚種の生態解明だけで無く親魚の飼育と稚魚の生産までに架かる生産コストも重要で、生産コストの上乗せが容易なウナギ、マグロでは技術開発に成功しているが、サンマやイワシなど安価で販売される魚種では技術開発も行われていない。しかし、21世紀に入ってから、かつては、不可能とされていたウナギなどの魚介類での完全養殖の実験が実験室レベルで成功し、特にクロマグロは長い期間をかけて完全養殖を商業的に成り立たせており、今後の技術発展に水産業者の関心が集まっている。完全養殖の世代を重ねると、養殖し易い特性を持つ遺伝集団が形成される反面、単一の形質をもつ遺伝的な多様性に欠ける集団となる。その結果、環境ストレスに対する耐性や耐病性を低下させると共に、継代人工種苗が親魚(Broodstock)となった自然界での再生産のサイクルが良好に機能しない原因となっている可能性がアユでは指摘されている。一方、遺伝的多様性を維持する為に、養殖メスと野生オスを交配させ次世代の種苗とする事で遺伝的多様性の維持をはかることが可能である。
禄高500石の旗本であったが、天保15年（1844年）、時の老中・阿部正弘に認められ、西丸目付に登用される。以後、使番・御先手組火付盗賊改方加役を経て、嘉永5年4月15日（1852年6月2日）に浦賀奉行、嘉永6年4月26日（1853年6月2日）に長崎奉行に任ぜられた。長崎奉行への任命は、翌年に再来航が予定されたペリーとの交渉のためであったが、ペリーは下田に来航したため、空振りに終わった。しかし、ロシアのプチャーチンが日露交渉のために長崎に来航すると、幕府側全権の大目付格・筒井政憲と勘定奉行・川路聖謨を補佐した。ちょうどその頃クリミア戦争が勃発し、ロシアと敵対することになったイギリスの東インド艦隊司令ジェームズ・スターリングは、プチャーチンを捕捉すべく嘉永7年（1854年）9月7日に長崎へ来港したが、プチャーチンは既に出航していた。忠徳はスターリングも外交交渉のために来航したと考え、幕府に許可を求めた（スターリングは同年3月に日米和親条約が締結されたことを米海軍より入手していたが、外交交渉は任務に含まれていなかった）。幕府の許可を得、忠徳及び目付・永井尚志が同年10月14日（嘉永7年8月23日）、日英和親条約に調印した。また、オランダ商館長ヤン・ドンケル・クルティウスを通じ、同年2月に来航したスンビンの艦長ゲルハルデス・ファビウス中佐から、3回にわたり海軍創設の意見書を出させている。忠徳はこれをまとめて幕閣に提出し、幕府海軍設立が承認された。これに基づき嘉永7年9月21日（1854年11月11日）、オランダにコルベット2隻（咸臨丸及び朝陽丸）が発注された（他に観光丸がオランダから寄贈された）。安政元年12月24日（1855年2月10日）に日英和親条約を締結後に勘定奉行兼勝手掛、安政4年12月3日（1858年1月17日）に田安家家老などをつとめる。安政5年6月8日（1858年7月18日）には外国奉行に転じて日英修好通商条約・日仏修好通商条約に全権委員として調印。また安政二朱銀の発行を献策し、金銀の内外価格差による金貨の流失を防ごうとしたが、諸外国の外交官の猛抗議によって、3週間で通用を停止させられている。この間、将軍継嗣問題では一橋派として一橋慶喜を支持したが、安政の大獄では処罰を免れている。安政6年6月4日（1859年7月3日）には神奈川奉行も兼任するが、ロシア海軍士官殺害事件の責任を問われて、10月27日（1859年11月21日）に閑職である西の丸留守居に左遷された。この結果、日米修好通商条約批准のため渡米する万延元年遣米使節に加われなかったが、米国海軍のポーハタン号で渡米する万延元年遣米使節の護衛を名目に、咸臨丸を米国に派遣している。文久元年5月12日（1861年6月19日）に外国奉行に再任。幕府は欧州諸国に対し文久遣欧使節を派遣することになり、外国奉行の忠徳は当然候補となったが、ロシア士官殺害事件に対する忠徳の態度が英国公使ラザフォード・オールコックから嫌われており、使節に加わることはできなかった。しかし同年12月、幕府の命により小笠原島開拓御用小花作助らを引き連れて小笠原諸島に赴き、諸島を検分し、父島のナサニエル・セイヴァリーら欧米系島民に対して同地が日本領であることを確認させた。文久2年（1862年）7月に公武合体に反対して箱館奉行に左遷され、9月に辞任。しかし文久3年（1863年）6月、老中・小笠原長行が京都で人質同然となっていた14代将軍徳川家茂奪還のため、幕府陸軍1,500人を率いて大坂に向かった際は南町奉行・井上清直らと共に同行している。忠徳は承久の乱を再現させ、攘夷派を軍事力をもって粉砕することを主張したが、長行は受け入れ無かった。結局、朝廷は家茂が大坂へ下ることを許したものの、攘夷派撃滅による一挙の問題解決はならなかった。結局、忠徳はこの事件により同月謹慎を命ぜられている。慶応4年（1868年）1月、鳥羽・伏見の戦い後の江戸城に於ける評定で新政府軍に対する抗戦継続を強く主張するも、慶喜によって主張が容れられず、隠居。武蔵布田宿に移住したのち、間もなく病に倒れ慶応4年7月9日、59歳で死去。憤死とされる。墓は茨城県鉾田市の大儀寺。息子の忠敬と共に写った写真がある。