Ý Tưởng Thiết Kế Hệ Thống Nuôi Tôm Trong Ao Bền Vững

Tóm tắt

Các cửa sông thường được sử dụng làm nguồn nước và nơi xử lý nước thải cho các trang trại nuôi tôm. Khi mật độ thả giống và mức năng suất tăng lên thì tỷ lệ cho ăn cũng tăng lên. Tuy nhiên, phần lớn thức ăn không được đồng hóa vào mô tôm mà thay vào đó trở thành chất thải hòa tan và dạng hạt có thể thải ra khi thay nước hoặc xả nước ao tôm để thu hoạch. Việc làm giàu chất dinh dưỡng ở vùng nước ven biển bằng nước thải nuôi trồng thủy sản có thể là một vấn đề nghiêm trọng ở một số khu vực. Trong trang trại nuôi tôm thâm canh giả định được mô tả ở đây, nước được tái sử dụng trong hệ thống, chỉ xả ra để giải phóng lượng nước dư thừa từ lượng mưa hoặc để duy trì độ mặn chấp nhận được. Nước không được thải ra trong quá trình thu hoạch mà được giữ lại qua mùa đông giữa các vụ nuôi và sau đó được sử dụng lại vào vụ nuôi tiếp theo. Vụ tôm chính được nuôi kết hợp với hàu và cá ăn cỏ (cá đối) để tăng cường loại bỏ và lắng đọng chất rắn và tạo ra các loại vụ nuôi thương mại khác. Lượng nitơ được cung cấp dưới dạng thức ăn sẽ giảm bằng cách sử dụng thức ăn có ít protein hơn và quản lý thức ăn tốt hơn. Sơ đồ trang trại được mô-đun hóa với mỗi mô-đun rộng 4 ha bao gồm (1) ba ao nuôi tôm độc canh 1 ha; (2) một ao nuôi ghép hàu – cá đối và xử lý nước; (3) một ao nuôi thực vật phù du nhỏ; (4) bể lắng chất rắn; (5) bãi phơi bùn; và (6) sử dụng bùn ao để cải tạo đất nông nghiệp. Hệ thống này được thiết kế để sản xuất 40 tấn tôm nguyên con, 7 tấn cá đối và khoảng 0,5 triệu con hàu chọn lọc/mô-đun/năm.

GIỚI THIỆU

Việc mở rộng nuôi trồng thủy sản là tất yếu khi tăng trưởng dân số và thu nhập làm tăng nhu cầu về các sản phẩm thủy sản. Tuy nhiên, quản lý nuôi trồng thủy sản không đúng cách có thể sử dụng không đúng mức hoặc gây thiệt hại cho các nguồn tài nguyên đất, nước, năng lượng và protein. Sự sụp đổ của các ngành nuôi tôm thâm canh được quản lý kém ở Đài Loan (Liao, 1992), Thái Lan (Stanley, 1993) và Trung Quốc (Anonymous, 1993; Wang và cộng sự, 1995) cung cấp những ví dụ rõ ràng về những gì có thể xảy ra khi các hệ thống sản xuất không bền vững, phụ thuộc nhiều vào tài nguyên được phép phát triển.

Bài viết này mô tả một mô hình khái niệm về công nghệ nuôi tôm bền vững, sau khi phát triển đầy đủ, sẽ: (1) phù hợp với Hoa Kỳ; (2) giảm thiểu và cân bằng việc sử dụng đất, nước, năng lượng và nguồn protein; (3) có thể thích ứng một phần hoặc toàn bộ với các trang trại nuôi trồng thủy sản thương mại hiện có trong khi vẫn duy trì hoặc tăng lợi nhuận; và (4) là ví dụ về công nghệ nuôi trồng thủy sản ven biển bền vững để sử dụng trong việc thiết kế các trang trại mới và thiết lập các biện pháp quản lý tốt nhất. Đây cũng là bước khởi đầu trong việc phát triển phương pháp quản lý nước và chất thải tổng hợp cho nuôi tôm, tương tự như động thái hướng tới nông nghiệp trên cạn bền vững, tổng hợp hơn.

CÁC YẾU TỐ

Hệ thống nuôi tôm giả định được mô tả ở đây bao gồm 6 yếu tố chính.

Giảm thiểu việc sử dụng đất thông qua ứng dụng công nghệ sản xuất thâm canh

Mục tiêu sản xuất của trang trại mô hình là 10.000 kg tôm nguyên con/ha/vụ. Mục tiêu này vượt xa đáng kể mức sản xuất hiện tại của hầu hết các trang trại thương mại ở Mỹ, nhưng sản lượng của đơn hàng này thường xuyên được tạo ra trong các dự án nghiên cứu và trưng bày (xem Sandifer và cộng sự, 1991a, b).

Giảm hoặc loại bỏ việc xả nước thải

Nuôi tôm thâm canh truyền thống thường có lượng thay nước lớn, thường khoảng 50% thể tích ao/ngày hoặc hơn (Sandifer và cộng sự, 1987, 1988, 1991a, b, 1993; Hopkins và cộng sự, 1991, 1993b). Tuy nhiên, (Hopkins và cộng sự, 1995a, b) loại bỏ hiệu quả việc trao đổi nước và thải ra BOD, chất rắn và chất dinh dưỡng, mà vẫn tạo ra năng suất 6000-8000 kg/ha/vụ mà không làm ảnh hưởng đến tỷ lệ sống hoặc tăng trưởng của tôm.

Giảm nhu cầu năng lượng cho sục khí và tuần hoàn nước

Máy sục khí cánh guồng thường được coi là cơ chế hiệu quả nhất để vận chuyển oxy trong ao nuôi trồng thủy sản (Boyd và Ahmad, 1987; Ahmad và Boyd, 1988; Fast và Boyd, 1992; Ruttanagosrigit và cộng sự, 1991). Máy sục khí cũng tạo ra dòng nước có thể tập trung các chất lắng đọng vào các vùng lắng, có thể loại bỏ trầm tích khỏi đáy ao. Trang trại mô hình của chúng tôi sử dụng quạt thẳng đứng công suất thấp để bổ sung cho cánh guồng vì chúng có thể thực hiện các chức năng trộn và tuần hoàn tương tự với chi phí năng lượng ít hơn. Một hệ thống giám sát và phản hồi bằng máy vi tính được đưa vào để chỉ kích hoạt các thiết bị sục khí tiêu tốn nhiều năng lượng hơn khi cần thiết.

Giảm lượng nitơ đầu vào trong thức ăn

Theo báo cáo của Aranyakananda và Lawrence (1993) rằng 15% protein là đủ cho tôm thẻ chân trắng Penaeus vannamei khi cho ăn quá mức trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, Hopkins và cộng sự (1995b) phát hiện ra rằng khẩu phần ăn 20% protein được thực hiện cũng như công thức 40% protein trong ao nuôi tôm thẻ chân trắng ở mật độ 38 và 79 tôm/m². Mức sản xuất dao động từ 5807 đến 8163 kg/ha/vụ. Việc sử dụng khẩu phần 20% protein thay vì công thức 40% hiện đang được sử dụng rộng rãi ở Mỹ sẽ làm giảm 50% lượng nitơ đầu vào trong thức ăn. Chiến lược cho ăn được cải thiện cũng sẽ dẫn đến việc sử dụng thức ăn tốt hơn. Ví dụ, các hệ thống sản xuất thâm canh thường hướng tới tỷ lệ chuyển đổi thực phẩm (FCR) khoảng 2:l. Tuy nhiên, Hopkins và cộng sự (1995b, c) đã chứng minh FCR thấp tới 1,5 và 1,6:1 trong nuôi cấy thâm canh P. vannamei, cho thấy có nhiều cơ hội để cải thiện việc quản lý thức ăn.

Tái chế nước và cải thiện chuyển hóa protein

Hiệu quả chuyển hóa protein có thể được cải thiện theo nhiều cách, bao gồm sản xuất thêm nhiều vụ mùa hữu ích mà không cần tăng tỷ lệ đầu vào thức ăn và tái chế nước cũng như lượng chất hữu cơ. Nước từ ao nuôi tôm thâm canh rất giàu các hạt hữu cơ và chất dinh dưỡng vô cơ có nguồn gốc chủ yếu từ thức ăn. Nguồn nước được làm giàu này có thể duy trì quần thể vi khuẩn, thực vật phù du và nhiều sinh vật khác, trực tiếp thúc đẩy sự phát triển của tôm (Bowen, 1987; Leber và Pruder, 1988) và tạo cơ hội cho nuôi tích hợp. Sự kết hợp giữa tôm hoặc cá được cho ăn và nhuyễn thể hai mảnh vỏ ăn lọc, ăn các loài thực vật phù du nở hoa do được làm giàu chất dinh dưỡng. Sự kết hợp được thử nghiệm bao gồm cá và nghêu Manila (Shpigel và Fridman, 1990), cá và hàu (Shpigel và cộng sự, 1993a, b), tôm và hàu (Wang, 1990; Hopkins và cộng sự, 1993a; Jakob và cộng sự, 1993), tôm và nghêu (Hopkins và cộng sự, 1993a) và tôm và sò điệp (Walker và cộng sự, 1989). Gần đây hơn, Enander và Hasselstrom (1994) đã mô tả một hệ thống xử lý nước thải đơn giản cho một trang trại nuôi tôm ở Malaysia kết hợp với động vật hai mảnh vỏ ăn lọc (sò lông, Scapharca inaequivalvis) và rong biển (Gracilaria sp.). Sau 1 tháng vận hành, hệ thống đã giảm hàm lượng phốt pho và nitơ trong nước thải lần lượt là 61 và 72%. Họ cho rằng hàu có thể là loại hai mảnh vỏ tốt hơn để sử dụng vì nó có giá trị cao hơn.

Hàu chọn lọc đơn lẻ, chất lượng cao có thể được sản xuất trong nước thải ao nuôi (Scura và cộng sự, 1979) hoặc trực tiếp trong ao nuôi (Trung tâm nuôi trồng hải sản Waddell, dữ liệu chưa được công bố) và hàu chịu được nhiều độ mặn cho phép chúng được nuôi ở mức tối đa các địa điểm nuôi tôm thương mại hiện nay ở Mỹ. Hàu lọc một cách hiệu quả một lượng lớn nước, ăn một phần vật chất dạng hạt và tích tụ một lượng đáng kể phân giả (Haven và MoralesAlamo, 1966). Do đó, chúng thu giữ hiệu quả các chất hữu cơ lơ lửng và sử dụng hoặc lắng đọng để loại bỏ nó khỏi hệ thống. Tuy nhiên, hàu cũng tạo ra một lượng đáng kể chất thải chứa nitơ.

Việc kết hợp nuôi tôm với các loài cá ăn cỏ hoặc ăn tạp như cá rô phi (Meriwether và cộng sự, 1984) hoặc cá đối (Trung tâm nuôi trồng hải sản Waddell, dữ liệu chưa được công bố) cũng rất hấp dẫn. Ở Nam Carolina, cá đối có giá trị thị trường cao hơn cá rô phi; trứng cá đối hoang dã được thu hoạch vào cuối mùa thu mang lại giá rất cao trên thị trường xuất khẩu và số lượng thịt cá đối hạn chế có thể được bán vào thị trường hải sản tươi sống và làm mồi câu.

Cải tạo và tận dụng bùn ao

Bùn ao nuôi trồng thủy sản có thể được bón vào đất để tăng đất trồng trọt, chất hữu cơ và độ phì nhiêu (Bergheim và cộng sự, 1993; Westerman và cộng sự, 1993). Hopkins và cộng sự (1994) đã chứng minh rằng việc loại bỏ thường xuyên và xử lý bùn từ ao nuôi tôm làm giảm đáng kể hàm lượng chất dinh dưỡng vô cơ trong cột nước ao và giảm tác động của nước thải thu hoạch đến nơi tiếp nhận. Họ báo cáo rằng việc loại bỏ bùn cặn hàng tuần từ ao nuôi tôm thâm canh chiếm khoảng 700 kg N/ha/vụ hoặc khoảng 2/3 lượng nitơ được thêm vào làm thức ăn. Một phần bùn này được đưa vào vùng đất rất nghèo dinh dưỡng, nhiều cát để cải thiện sự phát triển của cây che phủ vào mùa đông năm sau.

Nên sử dụng bùn nuôi cá hơn so với bùn thải đã qua xử lý, vì bùn nuôi trồng thủy sản không cần phải khử trùng để vô hiệu hóa mầm bệnh ở người và có rất ít khả năng gặp phải các chất độc hại. Tuy nhiên, mức độ giữ muối trong bùn từ ao nước biển, phải được xem xét vì nó có khả năng bị ảnh hưởng bởi độ xốp của lớp đất bên dưới.

MÔ HÌNH

6 yếu tố được mô tả ở trên được kết hợp trong một thiết kế ý tưởng về một trang trại nuôi tôm kiểu mô-đun, thân thiện với môi trường. Mỗi mô-đun bao gồm bốn đơn vị sản xuất l ha [ba đơn vị nuôi độc canh tôm (Penaeus vannamei hoặc P. setiferus) và một đơn vị, ao xử lý nước, để nuôi ghép hàu (Crussostrea virginica) và cá đối (Mugil cephalus)]; ao nuôi cấy thực vật phù du nhỏ; bể lắng; và sân phơi bùn (Hình 1).

Hình 1. Sơ đồ thiết kế mô-đun rộng 4 ha của hệ thống nuôi tôm bền vững trong ao thể hiện các thành phần chính của hệ thống.

Nước được tái sử dụng trong hệ thống và khi tất cả các ao đều được đổ đầy, không thêm nước vào ngoại trừ lượng mưa hoặc để duy trì độ mặn. Nước ‘đã qua sử dụng’ từ các ao sản xuất được tuần hoàn qua ao nuôi ghép hàu và sau đó được bơm trở lại các đơn vị sản xuất. Việc chuyển nước giữa các ao được thực hiện khi cần thiết thông qua hệ thống đường ống và máy bơm nối liền nhau. Bùn cặn được bơm định kỳ ra khỏi ao sản xuất, khử nước, sấy khô và sử dụng làm phân bón cho cây trồng theo hàng như cà chua và bông cải xanh hoặc làm chất cải tạo đất. Quá trình tái chế và biến đổi nước ao và lượng chất dinh dưỡng của nó được minh họa dưới dạng sơ đồ trong các phần Hình 2.

Hình 2. Đầu vào và đầu ra, nguồn dự trữ chính và con đường tái chế nitơ trong hệ thống sản xuất tôm khái niệm.

Tôm được thả vào 3 trong 4 ao sản xuất với mật độ 100 con/m². Mật độ này đã được chứng minh là mang lại năng suất đáng tin cậy là ≥ 10 000 kg/ha/vụ (Sandifer và cộng sự, 1991b). Tôm được thả vào tháng 4 hoặc tháng 5 trong mùa sinh trưởng kéo dài 140-160 ngày. Ao thứ 4 thả hàu (10⁶ con/ha) và cá đối (7000 con/ha). Những con hàu đơn được sản xuất giống đại diện cho lớp 2 tuổi được đặt trên giá 6 m²với mật độ tối thiểu 500 con/m² vào tháng 10 trước khi thả tôm. Lứa một năm được thu hoạch hàng năm và sau đó thêm nhiều con giống hơn vào hệ thống. Tương tự, lần thả cá đối con đầu tiên bao gồm những con thuộc lứa 2 năm (khoảng 20 và 300 mm).

Để chống lại những thay đổi về sự chiếm ưu thế của thực vật phù du có thể xảy ra khi hàu ăn các loài mong muốn, mô-đun trang trại bao gồm một ao nhỏ nơi tảo nở hoa có thể được phát triển để cấy vào các ao lớn hơn khi cần thiết để tác động đến sự thay đổi cấu trúc cộng đồng thực vật phù du. Nước được bơm từ ao này đến các đơn vị sản xuất khi cần thiết.

Bể lắng và bãi phơi bùn được thiết kế theo kiểu dáng tương tự được sử dụng trong ngành xử lý nước thải (Vesilind và cộng sự, 1988; Eckenfelder, 1991). Lưu vực tiếp nhận hỗn hợp nước-bùn từ ao, chất rắn được lắng ra ngoài và nước được đưa trở lại hệ thống sản xuất. Bùn đặc sau đó được bơm lên sân phơi bùn, được chia thành 20 ngăn và được lót nhựa chống thấm. Mỗi ngăn có một ống thoát nước đục lỗ nằm trong lớp sỏi. Các lớp sỏi và cát nhỏ hơn lần lượt phủ lên các cống và lớp cát thấp tạo thành các ngăn riêng biệt. Một ngăn chứa đầy bùn hàng ngày. Khi độ ẩm đã giảm từ >90% ban đầu xuống <50% thì bùn có thể được xử lý ở dạng rắn. Nước từ quá trình khử nước bùn được dẫn trở lại các đơn vị sản xuất. Bùn ao khô được sử dụng để trồng cây theo hàng hoặc bón vào đất nghèo dinh dưỡng để cải thiện độ phì nhiêu của đất và khả năng giữ nước.

Để thuận tiện cho việc thu hoạch tôm, nước được bơm sang các ao lân cận (tận dụng không gian mạn khô) bằng máy bơm thủy lực và tôm được bắt vào thiết bị khử nước. Do mực nước hoạt động bình thường của ao để lại khoảng 50 cm phần nổi, ba trong số bốn ao 1 ha có thể lưu trữ khoảng 15.000 m³ nước trong thời gian ngắn. Điều này sẽ sẵn sàng đáp ứng khoảng 12.000-13.000 m³ được vận chuyển từ ao được thu hoạch bằng cống.

Hàu được nuôi cách đáy ao 60 cm trên giá đỡ, được tiếp xúc với không khí bằng cách định kỳ bơm nước sang các ao lân cận. Sự tiếp xúc này là cần thiết để kiểm soát các ký sinh trùng ở hàu như sâu đục lỗ (Polydora sp.) và hải miên đục lỗ (Chione sp.). Một hệ thống giá đỡ hiệu quả và dễ quản lý đã được phát triển để nuôi hàu ngoài đáy trong ao (Hopkins, chưa xuất bản).

Trong mùa đông, khi tôm không được nuôi, một “đồng cỏ thủy sinh” được phép phát triển trong các ao sản xuất, được duy trì bằng các chất dinh dưỡng còn sót lại từ vụ hè. Các nghiên cứu ban đầu cho thấy tập hợp này chủ yếu là rong biển (Enteromorpha sp.), amphipod gammarid, giáp xác chân chèo (ví dụ Acartia tonsa) và nhiều loài giun nhiều tơ ở đáy khác nhau (bao gồm Capitella capitella và Polydora cornuta) (Maier, 1991; Hopkins và cộng sự, 1995d). Nhiều sinh vật trong số này bị tôm săn mồi ngay sau khi tôm post được thả vào mùa xuân (Hopkins và cộng sự, 1988), do đó tái chế các chất dinh dưỡng còn sót lại từ một vụ nuôi thành mô tôm trong vụ tiếp theo.

Mức sản xuất mục tiêu cho từng mô-đun như sau: tôm, tỷ lệ sống đạt ±75%, trọng lượng trung bình khi thu hoạch là 18 g, tổng sản lượng ± 40 tấn tôm nguyên con/năm; hàu, tỷ lệ sống > 95%, tăng trưởng thành chọn đơn trong 24 tháng và sản lượng 500.000 con hàu/năm; và cá đối, tỷ lệ sống ≥90% và sinh khối thu hoạch > 7 tấn/năm.

THẢO LUẬN

Việc làm giàu chất dinh dưỡng cho các dòng nước tự nhiên bằng nước thải có lẽ là tác động tiêu cực đến môi trường rõ ràng nhất và thường được nhắc đến của nuôi trồng thủy sản (để đánh giá, xem Hopkins và cộng sự, 1995a). Chất thải từ ao nuôi tôm thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng hữu cơ dạng hạt, chất dinh dưỡng vô cơ hòa tan và nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), với nồng độ chủ yếu được xác định bởi đầu vào thức ăn. Ngược lại, những điều này lại liên quan đến mật độ thả giống và sinh khối ước tính của vụ nuôi (Ziemann và cộng sự, 1990, 1992; Pruder, 1992; Hopkins, 1993b, 1995a, c). Các ao nuôi tôm thường được tháo nước hoàn toàn để thuận lợi cho việc thu hoạch. Nước thải này có thể có hàm lượng BOD, chất rắn lơ lửng và chất dinh dưỡng dạng hạt đặc biệt cao do sự xáo trộn cơ học của đáy ao và khối lượng nước xả lớn (Boyd, 1978).

Trang trại kiểu mẫu được mô tả ở đây được xây dựng dựa trên những đề xuất trước đó nhằm lưu trữ nước thải này để tái sử dụng sau này (Schwartz và Boyd, 1992; Hopkins và cộng sự, 1995c). Ngoài ra, nó không chỉ loại bỏ việc xả nước thải mà còn tái chế chất dinh dưỡng, giảm lượng đất cần thiết cho hoạt động nuôi tôm thương mại và tạo ra các sản phẩm bổ sung có giá trị thị trường đáng kể. Ngoài ra, việc quản lý bùn thải giàu hữu cơ cũng được đề cập.

Phân tích tài chính của phương pháp này dự kiến sẽ cho thấy khả năng kinh tế tốt hơn so với độc canh truyền thống, ít nhất là khi bao gồm cả rủi ro và chi phí liên quan đến việc xin và duy trì giấy phép xả thải. Việc đánh giá các vùng nước cửa sông lân cận dự kiến sẽ cho thấy rằng hệ thống bền vững có rất ít tác động môi trường có thể đo lường được.

Theo Paul A. Sandifer & J. Stephen Hopkins

Nguồn:https://www.academia.edu/29175367/Conceptual_design_of_a_sustainable_pond_based_shrimp_culture_system

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

Kỹ Thuật Nuôi, Tin Tức