English
中文 (中国)
Tóm tắt
Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả của việc bổ sung nước biển vào ao nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) nước ngọt (độ mặn thấp 0,5–5 g/L) nhằm cải thiện chất lượng nước và hiệu suất ương dưỡng. Thử nghiệm kéo dài 27 ngày trong bể 20.150 lít. Nước có độ mặn thấp chứa biofloc được bổ sung nước biển tự nhiên theo tỷ lệ 0%, 3%, 6%, 10% và 13%. 1000 ấu trùng tôm (PL 22 ngày tuổi) được thả vào mỗi bể. Nghiên cứu theo dõi các chỉ tiêu chất lượng nước (nhiệt độ, oxy hòa tan, pH, nitơ amoniac, nitrit, nitrat, phốt phát, độ kiềm, độ cứng, độ mặn, độ dẫn điện, chất rắn lơ lửng, chất rắn lắng) và nồng độ ion chính (Cl−, Na+, Mg2+, K+) và ghi nhận trọng lượng cuối cùng, tỷ lệ sống, tốc độ tăng trưởng, năng suất và hệ số chuyển hóa thức ăn của tôm. Kết quả cho thấy độ mặn, độ dẫn điện và độ cứng tăng theo tỷ lệ bổ sung nước biển. Nồng độ Cl−, Na+, Mg2+ và K+ và tỷ lệ Na+:K+ tăng đáng kể khi lượng nước biển bổ sung tăng. Các chỉ tiêu chất lượng nước khác nằm trong phạm vi khuyến nghị cho nuôi tôm ở độ mặn thấp, ngoại trừ nitrat ở nghiệm thức 0%. Trọng lượng cuối cùng, tỷ lệ sống, tốc độ tăng trưởng và năng suất tôm thấp hơn đáng kể ở nghiệm thức 0% so với các nghiệm thức bổ sung nước biển. Không có sự khác biệt đáng kể về hiệu suất ương dưỡng giữa các nghiệm thức bổ sung nước biển từ 3% đến 13%. Bổ sung nước biển 3% là chiến lược hiệu quả để cải thiện hiệu suất tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng nuôi trong hệ thống biofloc ở độ mặn thấp.
Giới thiệu
Nuôi giáp xác, đặc biệt là tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei), đóng góp đáng kể vào nền kinh tế toàn cầu với giá trị sản xuất đạt 69 tỷ USD vào năm 2018. Loài tôm này chiếm hơn 50% sản lượng giáp xác (9,4 triệu tấn) và tiếp tục khẳng định vị thế dẫn đầu trong ngành nuôi trồng thủy sản. Sự phát triển mạnh mẽ này được thúc đẩy bởi những đổi mới và công nghệ tiên tiến, cho phép đa dạng hóa hệ thống sản xuất (FAO, 2020).
Tuy nhiên, việc mở rộng diện tích nuôi tôm ven biển truyền thống đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm xung đột về tài nguyên đất và nước. Do đó, nuôi tôm thẻ chân trắng trong môi trường nội địa được xem như giải pháp thay thế tiềm năng và bền vững.
Giai đoạn ương dưỡng đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý các trại nuôi tôm, mang lại nhiều lợi ích thiết thực: (1) sử dụng các đơn vị sản xuất nhỏ hơn, giúp kiểm soát chặt chẽ các thông số môi trường, tạo điều kiện tối ưu cho tôm phát triển nhanh hơn, rút ngắn thời gian nuôi và nâng cao năng suất; (2) Giai đoạn ương dưỡng cho phép sử dụng thức ăn chuyên biệt dành cho ấu trùng tôm (PL) với hàm lượng protein cao (>40%) để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng đặc biệt của chúng. Việc này giúp tôm phát triển khỏe mạnh, đồng thời hạn chế lãng phí thức ăn và tối ưu hóa hiệu quả kinh tế. (3) Ương vèo giúp kiểm soát số lượng tôm chính xác hơn, theo dõi tình trạng phát triển đồng [đều và hạn chế hiện tượng ăn thịt đồng loại, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm. (4) Nhờ sự kiểm soát môi trường và dinh dưỡng tốt hơn, tôm trong giai đoạn ương dưỡng có thể đạt kích thước thương phẩm nhanh hơn so với nuôi truyền thống, giúp rút ngắn thời gian thu hoạch và tăng hiệu quả kinh tế.
Nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) trong môi trường nội địa đã được áp dụng thành công ở nhiều quốc gia như Brazil, Cuba, Ecuador, Hoa Kỳ, Mexico, Panama và Venezuela (Miranda et al., 2010; Roy et al., 2010; GodínezSiordia et al., 2011; Jaime-Ceballos et al., 2012). Trong các mô hình này, tôm thường được nuôi ở độ mặn thấp, dao động từ 0,5 đến 5 g/L, sử dụng nguồn nước từ sông, hồ, đập (Nunes và López, 2001; Boyd et al., 2009; Valenzuela-Madrigal et al., 2017). Việc lựa chọn độ mặn thấp không chỉ dựa trên sở thích mà còn phụ thuộc vào yếu tố kinh tế. Chi phí cho muối biển nhân tạo hoặc vận chuyển nước biển có thể cao, đặc biệt là đối với các cơ sở nuôi nội địa. Do đó, việc tối ưu hóa lợi nhuận đòi hỏi lựa chọn độ mặn thấp nhất có thể cho phép tôm phát triển khỏe mạnh (Ray và Lotz, 2017). Tuy nhiên, độ mặn thấp cũng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến một số quá trình sinh lý của tôm, bao gồm điều hòa thẩm thấu và phát triển vỏ ngoài, dẫn đến giảm năng suất (Li et al., 2017).
Bên cạnh nồng độ muối hòa tan, tỷ lệ ion trong nước cũng đóng vai trò quan trọng trong sinh lý của tôm, ảnh hưởng đến khả năng phát triển và sinh sản của chúng (Davis et al., 2002; Saoud et al., 2003). Nước có độ mặn thấp tự nhiên thường có tỷ lệ ion khác so với nước biển và giữa các nguồn nước khác nhau (ngay cả khi có cùng độ mặn) (Boyd et al., 2009). Sự khác biệt này xuất phát từ sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường địa phương như lượng mưa, địa chất đối với thành phần ion trong nước (Barbosa et al., 2012). Trong khi đó, do đặc tính bảo toàn của các ion và lượng khoáng chất đầu vào từ đất liền nhỏ so với nồng độ trong nước biển, thành phần ion trong đại dương tương đối ổn định (Niencheski, 2015). Vì vậy, để đảm bảo môi trường nuôi phù hợp cho tôm thẻ chân trắng, việc nghiên cứu và điều chỉnh tỷ lệ ion trong nước là vô cùng cần thiết, đặc biệt đối với nuôi tôm nội địa ở các khu vực có nguồn nước có tỷ lệ ion khác biệt so với nước biển.
Các ion được tìm thấy ở nồng độ cao nhất trong nước tự nhiên, ví dụ: các ion chính là bốn cation (Natri, Na+; Magiê, Mg2+; Canxi, Ca2+; Kali, K+) và ba anion (Clorua, Cl−; Sulfate, SO4 2−; Bicarbonate, HCO3 −). Đối với nước biển tự nhiên, dự kiến các cation có nồng độ xấp xỉ sau: Na+, 10.500 mg/ L; Mg2+, 1350 mg/ L; Ca2+, 400 mg/ L và K+, 380 mg/ L; dẫn đến tỷ lệ 28:3:1:1. Đối với nuôi tôm trong đất liền, tỷ lệ này có thể được sử dụng như một chỉ số về điều kiện tối ưu cho hiệu suất tăng trưởng của L. vannamei và khi tỷ lệ này không đạt được một cách tự nhiên thì cần phải điều chỉnh (Boyd, 2018).
Trong số các giải pháp thay thế để điều chỉnh thành phần ion, việc sử dụng muối biển thương mại và nước biển đậm đặc tự nhiên (nước muối) cho thấy tiềm năng được nhân rộng ở cấp độ thương mại (Boyd và Thunjai, 2003). Việc xây dựng công thức hỗn hợp muối riêng có thể là một giải pháp thay thế hiệu quả về mặt kinh tế, nhưng nó đòi hỏi kiến thức chuyên môn cao về hóa học và dinh dưỡng tôm để đảm bảo cân bằng ion phù hợp cho môi trường nuôi. Liên quan đến việc sử dụng nước biển, chiến lược khả thi nhất là tiêm chủng với tỷ lệ thấp. Tuy nhiên, việc pha loãng nước biển cũng có những hạn chế do quá trình trao đổi chất của tôm biển nói chung đòi hỏi nồng độ tối thiểu của một số ion như Mg2+, Ca2+, K+ và HCO3− (McGraw và Scarpa, 2003; Davis et al., 2004; Roy và cộng sự, 2007; Wudtisin và Boyd, 2011; Boyd và cộng sự, 2016).
Việc ứng dụng các hệ thống thâm canh dựa trên công nghệ biofloc (BFT) mang đến nhiều lợi ích cho ngành nuôi tôm nội địa, bất kể phương pháp điều chỉnh thành phần ion nào được sử dụng. Hệ thống BFT có thể giúp hạn chế nhu cầu trao đổi nước và tái sử dụng nước trong một số trường hợp, dẫn đến giảm chi phí cho quá trình nhiễm mặn nhân tạo và/hoặc tiết kiệm nước – yếu tố quan trọng ở những khu vực khan hiếm tài nguyên (Boyd et al., 2009). Tuy nhiên, hiện nay còn thiếu hụt thông tin về ảnh hưởng của thành phần ion trong hệ thống BFT ương dưỡng. Do đó, nghiên cứu này nhằm đánh giá tác động của sự mất cân bằng ion đến hiệu suất ương tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) trong hệ thống oligohaline chủ yếu là biofloc, sử dụng phương pháp bổ sung nước biển tự nhiên để điều chỉnh tỷ lệ giữa các ion chính.
Chuẩn bị nghiên cứu
Nguồn tôm và sự thích nghi với điều kiện độ mặn thấp
Ấu trùng tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) được lấy từ trại giống thương mại Aquatec ở Canguaretama, Rio Grande do Norte, Brazil. Sau khi vận chuyển về Trạm Nuôi trồng Thủy sản Hàng hải thuộc Đại học Liên bang Rio Grande (EMA – FURG) ở Nam Brazil, ấu trùng được nuôi đến giai đoạn post 10 ngày (PL10). Tiếp theo giai đoạn PL10, tôm được tiến hành ương dưỡng trước trong 10 ngày. Mục đích của giai đoạn ương dưỡng trước là đảm bảo tất cả ấu trùng đều phát triển đầy đủ, giúp chúng có khả năng thích nghi với môi trường nước lợ (oligohaline) sau này.
Một bể polyetylen hình tròn 1000 L ban đầu được đổ đầy nước biển tự nhiên ở mức 30 g/ L trước đó được xử lý bằng 10 mg/ L clo bằng dung dịch natri hypoclorit (NaClO) 12%. Lượng clo bổ sung được loại bỏ bằng cách duy trì sục khí mạnh và liên tục trong suốt 24 giờ. Sau giai đoạn này, PL20 được thả và duy trì ở nhiệt độ 28°C (± 1°C) trong điều kiện sục khí liên tục. Trong quá trình thích nghi, tôm được cho ăn 2 giờ/ lần bằng cách sử dụng khẩu phần ăn thương mại dinh dưỡng dành cho tôm post được duy trì trong điều kiện môi trường thay đổi căng thẳng (Sano® S-PAK, INVE Aquaculture, Bỉ).
Việc giảm độ mặn được thực hiện bằng cách thay dần dần nước biển với nước có độ mặn thấp nhân tạo (0,67 g/ L), việc điều chế và thành phần được mô tả trong phần sau (2.2). Việc xác định tỷ giá trao đổi nước tuân theo các phương pháp được mô tả bởi Van Wyk et al. (1999) và McGraw và cộng sự (2002): Ngày 1, giảm từ 30 xuống 5 g/ L ở mức 46,7% mỗi giờ; Ngày 2, giảm từ 5 xuống 2 g/ L ở mức 0,25 g/ L/ giờ; Ngày 3, giảm từ 2 xuống 0,67 g/ L ở mức 0,13 g/ L/ giờ. Khi kết thúc quá trình thích nghi, tôm post được đếm và chuyển về các lô thí nghiệm.
Chuẩn bị nước lợ
Trong một nghiên cứu trước đây được thực hiện tại EMA-FURG, nồng độ trung bình của các ion chính có trong vùng nước có độ mặn thấp tự nhiên được tìm thấy ở Đông Bắc Brazil (Bảng 1) đã được mô tả. Ở đây, chúng được sử dụng làm mẫu để điều chế nước có độ mặn thấp thử nghiệm. Như được trình bày trong Bảng 2, các muối phân tích được sử dụng làm nguồn của từng ion chính và nồng độ của chúng được trộn lẫn được tính toán theo phương pháp cân bằng hóa học.
Bảng 1. Nồng độ trung bình và tỷ lệ chính của các ion chính trong nước có độ mặn thấp tự nhiên được tìm thấy ở Đông Bắc Brazil được sử dụng làm mô hình để chuẩn bị nước có độ mặn thấp thử nghiệm.
Trước khi trộn muối, bốn bể 750 L chứa đầy nước ngọt đô thị và nồng độ các ion hòa tan được xác định (độ dẫn điện = 135,9 μS/ cm; và độ mặn = 0,09 g/ L) để chứng thực rằng không khử muối sẽ là cần thiết. Sau đó, các muối phân tích được hòa tan và trộn trong mỗi bể với nồng độ như trong Bảng 2, thu được nước thí nghiệm có độ mặn là 0,67 g/ L và độ kiềm là 150 mg CaCO3/ L.
Bảng 2 Các muối phân tích được sử dụng làm nguồn của từng ion chính và nồng độ của chúng được tính toán theo phương pháp cân bằng hóa học để tạo ra nước lợ.
Bón phân bằng nước có độ mặn thấp
Sau khi chuẩn bị nước lợ và trước khi bắt đầu thí nghiệm, quy trình được mô tả dưới đây đã được thực hiện để điều chỉnh tỷ lệ C:N và do đó tạo ra sự phát triển và ổn định của cộng đồng vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrat hóa, nhằm tránh tỷ lệ chết trong quá trình thí nghiệm do độc tính cao hơn của amoniac (NH3+, NH4 +) và nitrit (NO2−-N) ở độ mặn thấp. Việc bón phân được thực hiện mà không có động vật trong mỗi bể trong số bốn bể 750 L (xem phần 2.2). Là nguồn nitơ, amoni clorua (NH4Cl) được thêm vào ở mức 1,5 mg/ L hai lần một tuần theo sự điều chỉnh của phương pháp được mô tả bởi Gaona et al. (2014). Là nguồn carbon, mật mía lỏng (37,3% carbon) được bổ sung hàng ngày để duy trì tỷ lệ C:N ban đầu là 15:1 (Avnimelech, 1999; Ebeling et al., 2006). Các bể được giữ trong điều kiện sục khí và sưởi ấm liên tục. Bù đắp lượng nước thất thoát do bay hơi bằng nước ngọt đô thị xử lý clo (phần 2.1). Bổ sung chế phẩm sinh học thương mại Sano® S-PAK (INVE Aquaculture, Bỉ) với liều lượng 0,5 mg/L mỗi tuần. Canxi hydroxit (Ca(OH)2) đã được thêm vào để đạt độ kiềm mục tiêu là 150 mg CaCO3/L (Furtado và cộng sự, 2014). Quy trình này kéo dài 36 ngày, khi nồng độ TAN hoặc NO2−-N không còn được phát hiện trong bất kỳ bể nào, cho thấy cộng đồng vi khuẩn nitrat hóa đã ổn định. Hình 1 mô tả sự thay đổi nồng độ hợp chất nitơ trong suốt quá trình chuẩn bị nước giàu biofloc.
Ngoài nước có độ mặn thấp giàu biofloc (tức là nước thí nghiệm được bón phân), nước biển tự nhiên giàu biofloc (độ mặn 35 g/L) đã được sử dụng trong thí nghiệm như một chiến lược để điều chỉnh thành phần ion, thu được từ một Bể nuôi thương phẩm biofloc L. vannamei. Lượng từng loại nước được trộn để đạt được phương pháp xử lý được mô tả trong phần tiếp theo.
Thiết kế thử nghiệm
Một thử nghiệm kéo dài 27 ngày đã được tiến hành tại EMA – FURG, sử dụng bể tròn 20.150 L chứa đầy hỗn hợp nước có độ mặn thấp chứa biofloc thử nghiệm và nước biển tự nhiên chứa biofloc với tỷ lệ sau: (1) 97%:3% ; (2) 94%:6%; (3) 90%:10%; (4) 87%:13%. Đây là bốn phương pháp xử lý nước được đánh giá trong nghiên cứu này. Ngoài ra, một nhóm đối chứng được nuôi không tiêm chủng (100% nước có độ mặn thấp thử nghiệm và do đó 0% nước biển tự nhiên). Tất cả năm nhóm thử nghiệm đều có bốn lần lặp lại. Tỷ lệ tiêm chủng được tính toán để duy trì sự khác biệt về độ mặn lý thuyết khoảng 1 g/ L giữa các nhóm thử nghiệm, tôn trọng giá trị tối đa (5 g/ L) của phạm vi nước có độ mặn thấp (Hệ thống Venice, 1958). Việc pha trộn nước (nước biển tự nhiên và oligohaline thí nghiệm) và đổ đầy các thiết bị thí nghiệm được tiến hành một ngày trước khi bắt đầu thí nghiệm nhằm đảm bảo nước ổn định và các nhóm nước thí nghiệm là hợp lệ, được đánh giá bởi kiểm tra độ mặn sau 24 giờ bằng máy đo đa đầu dò HACH Multi HQ40d (HACH®, Colorado, USA).
Vào Ngày 0 của thí nghiệm, 150 PL22 (0,057 ± 0,002 g) được thả trong mỗi đơn vị thí nghiệm, tương ứng với mật độ 1000 PL/ m3. Việc sục khí mỗi bể được cung cấp liên tục thông qua ống khí khuếch tán (Aerotube®). Các thiết bị thí nghiệm được lắp đặt trong điều kiện trong nhà, trong đó nhiệt độ nước và phòng (28 ± 1°C) và chu kỳ quang (sáng: tối 12:12) được duy trì tương ứng bằng cách sử dụng lò sưởi điện 250 W, hệ thống điều hòa không khí và đèn huỳnh quang 40 W. Quy trình bổ sung men vi sinh thương mại giống với quy trình được mô tả ở phần 2.3.
Tôm được cho ăn hai lần một ngày (9:00 và 17:00). Trong tuần đầu tiên, khẩu phần thương mại 40% CP được xây dựng cho tôm post (40PL, Guabi, Campinas, Brazil) đã được sử dụng, trong khi khẩu phần thương mại 40% CP được xây dựng cho ấu trùng (40 J, Guabi, Campinas, Brazil) đã được đưa ra trong những tuần tiếp theo. Theo nhà sản xuất, cả hai khẩu phần ăn đều được xây dựng để chứa (g/ kg): 140 tro; 12–30 canxi; 14,5 phốt pho; 1,85 natri và 8 kali. Khẩu phần ăn hàng ngày ban đầu được dựa trên bảng cho ăn do Jory và cộng sự đề xuất (2001). Khẩu phần sau đó được điều chỉnh hàng tuần dựa trên mức tiêu thụ thức ăn được quan sát bằng cách sử dụng các khay được lắp đặt trong tất cả các bể và kết quả lấy mẫu tôm.
Chất lượng nước
Nhiệt độ nước và mức độ bão hòa oxy được theo dõi hai lần mỗi ngày bằng máy đo đa đầu dò WTW Multi 3410 (WTW GmbH, Weilheim, Đức), trong khi độ pH được đo với cùng tần số bằng máy đo pH FEP20 để bàn (Mettler Toledo, Ohio, Hoa Kỳ) . Nồng độ TAN và NO2−-N được đo hàng ngày theo các phương pháp được mô tả lần lượt bởi UNESCO (1983) và Aminot và Chaussepied (1983). Tổng độ kiềm được đo hai lần một tuần theo APHA (2012). Độ mặn và độ dẫn điện được theo dõi hàng tuần bằng máy đo đa đầu dò HACH Multi HQ40d (HACH®, Colorado, Hoa Kỳ). Nồng độ nitrat (NO3−-N) và phốt phát (P-PO43−) (Aminot và Chaussepied, 1983), tổng chất rắn lơ lửng (TSS) (Strickland và Parsons, 1972) và chất rắn lắng được (SS) (Samocha, 2019) được đo mỗi tuần một lần. Tổng độ cứng và nồng độ của các ion chính được đo vào Ngày 0, 14, 27 theo các phương pháp được mô tả bởi APHA (2012). Mật độ biofloc (mg/ ml) được xác định bằng tỷ lệ giữa khối lượng (TSS tính bằng mg/ L) và thể tích (SS tính bằng ml/ L) theo sự điều chỉnh của phương pháp chỉ số thể tích khối bông (FVI) được mô tả bởi De Schryver và cộng sự (2008). Dựa trên mức độ bão hòa oxy, nồng độ oxy hòa tan (mg/ L) theo phương pháp do Benson và Krause (1984) đề xuất.
Canxi hydroxit đã được thêm vào để đạt độ kiềm mục tiêu là 150 mg CaCO3 /L (Furtado và cộng sự, 2014). Một bể lắng tự chế được vận hành không liên tục, hướng tới nồng độ TSS trong nước nuôi dưới 500 mg/L dựa trên các tiêu chí được sử dụng bởi Gaona và cộng sự (2011). Các đơn vị thí nghiệm được duy trì không thay nước trong suốt nghiên cứu. Nước ngọt của thành phố được bổ sung hàng tuần để bù đắp lượng nước thất thoát do bay hơi và hoạt động của bể lắng. Vì cộng đồng vi khuẩn nitrat hóa đã ổn định trước khi bắt đầu thí nghiệm theo quy trình được mô tả trước đây trong phần 2.3 nên không cần bổ sung mật đường trong thời gian thử nghiệm.
Hiệu suất tăng trưởng
Việc lấy mẫu tôm được thực hiện hàng tuần. Ở mỗi lần lấy mẫu, 10% tổng số tôm thả được chọn ngẫu nhiên và cân chính xác đến 0,001 g (UX420H, Marte Científica, São Paulo, Brazil). Vào cuối thí nghiệm, hiệu suất chăn nuôi của L. vannamei được đánh giá bằng trọng lượng cuối cùng (g), tỷ lệ sống (%), tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR, %/ ngày), tốc độ tăng trưởng hàng tuần (WGR, g/ tuần), năng suất (kg/ m3), hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR), được tính theo các phương trình sau:
Tỷ lệ sống (%) = (số tôm cuối cùng/số tôm ban đầu)*100
SGR (%/ngày ) = [(ln (trọng lượng cơ thể cuối cùng) – ln (trọng lượng cơ thể ban đầu)/ngày thí nghiệm)] *100
WGR (g/ tuần) = (cân nặng cuối cùng – trọng lượng ban đầu)/số tuần
Năng suất (kg/ m3) = tăng sinh khối (kg)/thể tích bể (L)
FCR = thức ăn cung cấp (g)/tăng sinh khối (g)
Phân tích thống kê
Độ chính xác của việc xác định ion được kiểm tra chéo thông qua tính toán sai số cân bằng, được định nghĩa là chênh lệch trung bình (%) giữa nồng độ điện tích ion (cân bằng ion) và được tính như sau (Custodio và Llamas, 1983):
Lỗi (%) = (|Σcat – Σan| / Σcat + Σan) x 200.
trong đó Σcat và Σan lần lượt là tổng nồng độ cation và anion (meq/ L). Các mẫu vượt quá mức chênh lệch 15% không được sử dụng cho các phân tích sau (Boyd, 2002).
Trước khi phân tích để so sánh các nghiệm thức nhằm tìm ra những khác biệt đáng kể, dữ liệu về tỷ lệ phần trăm đã được chuyển đổi arcsine (Zar, 2010), nhưng chỉ trình bày các giá trị chưa được chuyển đổi. Ngoài ra, các giả định thống kê về tính chuẩn tắc và tính đồng nhất được đánh giá bằng các thử nghiệm của ShapiroWilk và Leveneˈs. Trong trường hợp các giả định không được xác nhận, phân tích Kruskal-Wallis phi tham số sẽ được thực hiện. Trong trường hợp ngược lại, phân tích phương sai một chiều (ANOVA) được sử dụng để xác định sự khác biệt giữa các nghiệm thức. Khi tìm thấy sự khác biệt đáng kể, phân tích ANOVA được theo sau bởi phân tích so sánh Tukey post-hoc. Tất cả các phân tích thống kê được thực hiện ở mức ý nghĩa p < 0,05 bằng phần mềm Past (phiên bản 3.25).
Kết quả
Chất lượng nước
Bảng 3 tóm tắt các thông số chất lượng nước được lựa chọn. Ngoại trừ độ dẫn điện, độ mặn và độ cứng tổng, không có sự khác biệt đáng kể nào về các thông số chất lượng nước giữa các nhóm bổ sung nước biển. Đối với ba trường hợp ngoại lệ nêu trên, tất cả các nhóm đều khác nhau về mặt thống kê, cho thấy sự gia tăng các giá trị trung bình theo sự gia tăng tỷ lệ tiêm chủng vào nước biển. Liên quan đến các hợp chất nitơ độc hại, mức TAN tối đa được ghi nhận là 0,28 mg/ L, trong khi NO2 −-N tối đa là 0,89 mg/ L. Đối với NO3–-N, nồng độ tối đa trung bình sau đây (mg/ L) được ghi nhận khi kết thúc thí nghiệm: 0%, 45,25 ± 5,12; 3%, 35,25 ± 13,50; 6%, 36,50 ± 11,39; 10%, 43,00 ± 6,16; và 13%, 40,00 ± 14,88.
Bảng 3 Giá trị trung bình (± độ lệch chuẩn; SD) của các thông số chất lượng nước đối với các nhóm thử nghiệm bao gồm 5% lượng nước biển tự nhiên được bổ sung trong một thử nghiệm ương 27 ngày với tôm thẻ Litopenaeus vannamei trong hệ thống nước có biofloc.
Các chữ cái chỉ số trên khác nhau trong mỗi hàng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05).
DO: oxy hòa tan; TAN: tổng nitơ amoniac; NO2−-N: nitrit-nitơ; NO3−-N: nitrat-nitơ; P-PO43−: photphat; TSS: tổng chất rắn lơ lửng; SS: chất rắn lắng được.
Có sự khác biệt thống kê về nồng độ Cl−, Na+, Mg2+ và K+ cũng như tổng nồng độ của các ion chính giữa mỗi nhóm, cho thấy sự gia tăng đáng kể về giá trị trung bình theo sự gia tăng lượng vi khuẩn tiêm vào nước biển. Nồng độ SO4 2− và Ca2+ cho thấy xu hướng tương tự, nhưng không tìm thấy sự khác biệt giữa 13% và 10%, 6% và 10%, và 0% và 3%. Không có sự khác biệt đáng kể về HCO3 − giữa các nhóm tiêm vào nước biển (Bảng 4).
Tỷ lệ Na+:K+ khác nhau về mặt thống kê giữa mỗi nhóm, cho thấy sự gia tăng các giá trị trung bình khi tỷ lệ tiêm chủng vào nước biển tăng lên. Mô hình tương tự cũng được quan sát thấy đối với tỷ lệ Mg2+:Ca2+ và K+:Ca2+. Tuy nhiên, không có sự khác biệt nào được ghi nhận giữa 10% và 13% ở nhóm trước, trong khi 10% và 13%, 6% và 10%, và 3% và 6% không cho thấy sự khác biệt ở nhóm sau (Bảng 4).
Bảng 4 Giá trị trung bình (± độ lệch chuẩn; SD) của nồng độ các ion chính (mg/ L) và tỷ lệ ion cho các nhóm thử nghiệm bao gồm 5% bổ sung vào nước biển tự nhiên trong một thử nghiệm ương 27 ngày với tôm thẻ Litopenaeus vannamei được nuôi bằng biofloc hệ thống nước lợ.
Các chữ cái chỉ số trên khác nhau trong mỗi hàng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05).
⁎ Tỷ lệ dự kiến đối với nước biển tự nhiên (Boyd, 2018).
Hiệu suất tăng trưởng
Trọng lượng cuối cùng, tỷ lệ sống, SGR, WGR và năng suất thấp hơn đáng kể ở nhóm Đối chứng, tức là không bổ sung nước biển (0%). Không tìm thấy sự khác biệt thống kê về các thông số này giữa các nghiệm thức (từ 3% đến 13% lượng nước biển bổ sung). Nhóm không bổ sung nước biển cũng cho FCR cao nhất (Bảng 5).
Bảng 5 Giá trị trung bình (± độ lệch chuẩn; SD) của các thông số hiệu suất tăng trưởng đối với các nhóm thử nghiệm bao gồm 5% được bổ sung nước biển tự nhiên trong thử nghiệm ương 27 ngày với tôm thẻ Litopenaeus vannamei trong hệ thống nước lợ có biofloc chiếm ưu thế.
Các chữ cái chỉ số trên khác nhau trong mỗi hàng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05).
Thảo luận
Một số tác giả đã báo cáo các trại ương tôm thành công trong hệ thống BFT ở mức 4–5 g/ L (Moreno-Arias và cộng sự, 2016; Zacarias và cộng sự, 2018). Tuy nhiên, khả năng sống sót có thể giảm đáng kể do khả năng diệt khuẩn của NO2− cao hơn ở nồng độ Cl− thấp, ví dụ: nước có độ mặn thấp (Maicá và Borba, 2011; Esparza-Leal và Xavier, 2016). Trong điều kiện này, tôm có xu hướng mất Cl− vào môi trường và do cân bằng nội môi, tôm hấp thụ tích cực NO2− vì cả hai anion đều có cùng thụ thể ở mang. Kết quả là tôm bị thiếu máu chức năng, đặc trưng bởi sự biến đổi cấu trúc của hemocyanin và cuối cùng chết (Cheng và Chen, 2002; Gross và cộng sự, 2004; Romano và Zeng, 2013). Do đó, tỷ lệ chết liên quan đến NO2−-N là một trong những yếu tố hạn chế chính đối với việc thâm canh nuôi L. vannamei ở độ mặn thấp (Furtado và cộng sự, 2016).
Nghiên cứu này sử dụng NH4Cl làm nguồn nitơ vô cơ để phát triển và ổn định quần thể vi khuẩn nitrat hóa trước khi thả tôm giống trong môi trường nước lợ. Chiến lược này đã được báo cáo trong các hệ thống BFT ở độ mặn cao (Ferreira và cộng sự, 2020; Morais và cộng sự, 2020) và ở đây cũng cho thấy hiệu quả trong điều kiện nước lợ. Trên thực tế, TAN và NO2−-N vẫn ở mức an toàn trong tất cả các nhóm thử nghiệm trong suốt thử nghiệm (Gross và cộng sự, 2004; Li và cộng sự, 2007; Ramirez-Rochin và cộng sự, 2016). Tương tự như TAN và NO2−-N, độc tính NO3−-N tăng ở độ mặn thấp hơn và có thể là một trong những yếu tố ảnh hưởng tiêu cực đến tỷ lệ sống ở nhóm đối chứng. Vào cuối thí nghiệm, nồng độ trung bình được ghi nhận là khoảng 45 mg/ L ở mức 0,78 g/ L. Mặc dù mức an toàn NO3 −-N chưa được xác định đối với độ mặn thấp, nhưng nồng độ được ghi nhận gần với mức an toàn được khuyến nghị cho tôm thẻ L. vannamei ở mức 3 và 5 g/ L (tương ứng là 45 và 60 mg/ L).
Đúng như dự đoán, độ mặn và độ dẫn điện khác nhau đáng kể giữa các nhóm tùy theo mức độ bổ sung nước biển tự nhiên tăng lên. Tuy nhiên, sự khác biệt (xem Bảng 3) nằm trong phạm vi của hệ thống phân loại nước có độ mặn thấp (Hệ thống Venice, 1958). Mặt khác, các thông số chất lượng nước được lựa chọn khác không cho thấy sự khác biệt về mặt thống kê (ngoại trừ độ cứng) và cũng nằm trong phạm vi được khuyến nghị cho nuôi tôm (Wyban và cộng sự, 1995; Van Wyk và cộng sự, 1999; Gaona và cộng sự, 2011; Furtado và cộng sự, 2015).
Do nồng độ trung bình của các ion chính trong nước có độ mặn thấp tự nhiên được tìm thấy ở Đông Bắc Brazil được sử dụng làm mô hình để điều chế nước có độ mặn thấp thử nghiệm trong nghiên cứu này, nó cho thấy mức độ pH, độ kiềm và độ cứng cao là đặc điểm tự nhiên của nước và các yếu tố chính cho sự thành công của nghề nuôi tôm ở vùng bán khô hạn đó (Barbosa và cộng sự, 2012; Pessôa và cộng sự, 2016). Độ cứng và độ kiềm liên quan trực tiếp đến nồng độ Ca2+, Mg2+ và HCO3− (Davis et al., 2004; Boyd et al., 2016). Ở những vùng bán khô hạn, độ kiềm cao thường liên quan đến trữ lượng CaCO3 tự nhiên, điều này cũng ảnh hưởng đến độ cứng chủ yếu do nồng độ Ca2+ (Pessôa et al., 2016). Trong nghiên cứu này, sự khác biệt về độ cứng được tìm thấy giữa các nhóm thử nghiệm rất có thể liên quan đến Ca2+ và Mg2+, có nồng độ tăng theo sự gia tăng lượng nước biển tiêm vào. Tuy nhiên, không tìm thấy sự khác biệt về độ kiềm do bổ sung Ca(OH)2 để đạt mục tiêu 150 mg CaCO3 /L, phản ánh cả nồng độ HCO3 −, điều này không cho thấy sự khác biệt thống kê giữa các nhóm nước có độ mặn thấp.
Tương tự như HCO3–, nồng độ Ca2+ có sự thay đổi giả tạo khi bổ sung Ca(OH)2. Điều này được chứng minh qua việc nồng độ Ca2+ tăng ở tất cả các nhóm thí nghiệm so với nồng độ trong nước ban đầu (bảng 1 và 4). Kết quả này cho thấy việc điều chỉnh độ kiềm trong hệ thống nước lợ bằng biofloc nên sử dụng Ca(OH)2 làm nguồn cung cấp ion Ca2+. Canxi đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển vỏ ngoài và ảnh hưởng trực tiếp đến tăng trưởng của tôm (Li và Cheng, 2012). Ngoài ra, Ca(OH)2 còn có ưu điểm là rẻ hơn so với các tác nhân kiềm hóa khác như natri cacbonat và natri bicarbonate (Furtado và cộng sự, 2011). Mendes et al. (2006) cũng báo cáo rằng nồng độ Ca2+ cao nhất trong hệ thống nước ngọt giúp tôm thẻ chân trắng L. vannamei có tỷ lệ sống và tăng trưởng cao hơn. Tuy nhiên, nghiên cứu này không ghi nhận sự khác biệt về các chỉ tiêu nuôi trồng thủy sản giữa các nghiệm thức mặc dù nồng độ Ca2+ thấp nhất ở nghiệm thức 3% so với 6%, 10% và 13%. Mặt khác, nồng độ Ca2+ tương tự cũng được quan sát thấy trong khoảng từ 0% đến 3%; nhưng hiệu suất tăng trưởng cao hơn đã được ghi nhận trong nghiệm thức với tỷ lệ bổ sung nước biển tối thiểu so với nhóm đối chứng. Điều này cho thấy rằng nồng độ Ca2+ trong môi trường thí nghiệm có thể không bị ảnh hưởng bởi việc bổ sung Ca(OH)2 trong suốt thời gian nghiên cứu.
Tương tự như Ca2+, nồng độ SO4 2- cũng có xu hướng tăng khi lượng vi khuẩn trong nước biển tăng lên. Lý do là vì SO42- là ion phổ biến thứ ba trong nước biển, nhưng lại khan hiếm trong nước ngầm (Goldberg, 1963; Boyd và cộng sự, 2007). Khác với Ca2+ có nồng độ bị ảnh hưởng bởi việc điều chỉnh độ kiềm, sự khác biệt nồng độ SO42- giữa các nhóm thí nghiệm (ví dụ: 0 và 3%, 6 và 10% và 10 và 13%) có thể do các nguyên nhân sinh học và/hoặc hóa học tự nhiên. SO4 2- là sản phẩm của quá trình phân hủy protein ở các loài giáp xác biển và được bài tiết qua tuyến râu (Bradley, 2009; He và cộng sự, 2013). Lưu huỳnh (S) từ chất hữu cơ được khoáng hóa thành sunfua (S2-) và sau đó bị oxy hóa thành SO42- trong điều kiện hiếu khí (Boyd, 2015). Do hệ thống nuôi trồng biofloc giàu chất hữu cơ và oxy, SO42- có xu hướng tích lũy và thường được tìm thấy ở dạng oxy hóa mạnh nhất, axit sulfuric (H2SO4) (Sarti et al., 2008; Timmons và Ebeling, 2010; Boyd, 2015).
Nồng độ Cl–, Na+, Mg2+ và K+ trong hệ thống nuôi trồng thủy sản biofloc phản ánh tỷ lệ ion có sẵn trong nước biển tự nhiên. Sự khác biệt về thành phần ion giữa các nhóm thí nghiệm có thể được giải thích bởi hai lý do chính: (1) Cl− và Na+ là những ion có nhiều nhất trong nước biển (Goldberg, 1963); và (2) Mg2+ và K+ thường khan hiếm ở vùng nước nội địa (Roy và cộng sự, 2007, 2010; Wudtisin và Boyd, 2011; Valenzuela-Madrigal và cộng sự, 2017), điều này cũng được quan sát thấy ở vùng nước có độ mặn thấp tự nhiên phục vụ làm mẫu cho nước thí nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu này. Những khác biệt này rõ ràng đã ảnh hưởng đến tỷ lệ Na+:K+. Điều quan trọng cần lưu ý là giá trị trung bình của tỷ lệ này được ghi ở 0 và 3% thấp hơn giá trị được tìm thấy trong nước thử nghiệm, tức là 14:1 (xem Bảng 1 và 4). Mức giảm này rất có thể liên quan đến việc sử dụng mật mía trong quá trình điều chế nước có độ mặn thấp có ưu thế biofloc (xem phần 2.3). Mật đường rất giàu K+ và chứa nồng độ Na+ thấp (Nogueira et al., 2009). Một giả thuyết khác cần được xem xét là tỷ lệ trong nước cũng bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ Na+:K+ trong thức ăn thấp (khoảng 0,2:1), như mô tả của nhà sản xuất. Do đó, các nghiệm thức khác (6, 10 và 13%) không cho thấy mức giảm này do lượng Na+ đầu vào từ nước biển tự nhiên cao nhất.
Hiệu suất tăng trưởng của tôm L. vannamei được nuôi ở nhiều tỷ lệ Na+:K+ đã được báo cáo trước đây trong tài liệu. Ví dụ, Zhu và cộng sự (2004) phát hiện ra rằng cá con được nuôi ở mức 30 g/ L và tỷ lệ 20:1 (giá trị được chuyển đổi từ tỷ lệ mol Na+:K+) tiêu tốn phần trăm năng lượng cao nhất cho tăng trưởng và ít hơn cho hô hấp và bài tiết. Tuy nhiên, các tác giả đã báo cáo trọng lượng cuối cùng tương tự so với tỷ lệ thấp hơn, chẳng hạn như 15:1. Đối với nuôi L. vannamei ở độ mặn dưới 5 g/ L, kết quả tốt hơn đã được báo cáo khi tỷ lệ gần hoặc cao hơn tỷ lệ tìm thấy trong môi trường tự nhiên (tức là 28:1), ví dụ: 23:1 (Liu và cộng sự, 2016), 29:1 (Roy và cộng sự, 2007) và 40:1 (Perez-Velazquez và cộng sự, 2012). Mặc dù tỷ lệ dưới 20:1 là phổ biến ở vùng nước có độ mặn thấp nội địa (Jaime-Ceballos và cộng sự, 2012; Pessôa và cộng sự, 2016; ValenzuelaMadrigal và cộng sự, 2017), nhưng rất ít báo cáo về ảnh hưởng của nó đến hiệu suất tăng trưởng của tôm. Trong nghiên cứu hiện tại, tất cả các tỷ lệ đều dưới 20:1, nhưng việc bổ sung nước biển tối thiểu (tỷ lệ khoảng 10:1) mang lại hiệu suất tăng trưởng cao hơn so với đối chứng (tỷ lệ khoảng 5:1).
Tỷ lệ Mg 2+:Ca 2+ và K+:Ca2+ ở tất cả các nhóm thí nghiệm đều thấp hơn so với tỷ lệ trong nước biển (lần lượt là 3:1 và 1:1). Nồng độ thấp nhất được ghi nhận ở nhóm đối chứng, cũng là nhóm có hiệu suất tăng trưởng và tỷ lệ sống thấp nhất. Tuy nhiên, tỷ lệ Mg 2+:Ca2+ và K+:Ca 2+ trong tất cả các nhóm thí nghiệm (bao gồm cả nhóm 0%) đều cao hơn mức tối thiểu được khuyến nghị bởi Roy et al. (2007) để duy trì tỷ lệ sống của tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) ở độ mặn 4 g/L. Các nhóm thí nghiệm (3, 6, 10 và 13%) mặc dù có tỷ lệ ion và độ mặn thấp hơn nước biển tự nhiên nhưng lại cho kết quả nuôi tương tự như một số nghiên cứu khác sử dụng hệ thống BFT với nước biển tự nhiên không pha loãng (Esparza-Leal và Cardozo, 2015; Esparza-Leal và Xavier, 2016; Serra và cộng sự, 2015; Wasielesky Jr. và cộng sự, 2013). Kết quả nghiên cứu chứng minh khả năng ương nuôi tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) trong hệ thống BFT ở độ mặn thấp hơn 2 g/L..
Ngoài tỷ lệ các ion chính, hiệu suất tăng trưởng cao hơn ở nhóm sử dụng ít nước biển nhất (3%) có thể được giải thích bởi sự hiện diện của các nguyên tố vi lượng trong nước biển tự nhiên, vốn không có trong công thức nước thí nghiệm. Một số nguyên tố vi lượng là ion thiết yếu cho sự phát triển và sinh tồn của tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) trong các hệ thống nuôi trồng muối nhân tạo và nuôi trồng khép kín (Kuhn và cộng sự, 2007; Prangnell và cộng sự, 2016). Các nguyên tố này bao gồm kẽm, đồng, sắt và mangan. Chúng thường liên kết với các ion có điện tích trái dấu, có nồng độ cao hơn hoặc không hòa tan trong nước, và hiện diện trong tất cả các sinh vật sống (Boyd, 2015). Nguyên tố vi lượng có thể thu được từ các nguồn thực phẩm tự nhiên, ví dụ như vi sinh vật trong hệ thống biofloc. Điều này cho thấy tiềm năng của hệ thống biofloc trong nuôi tôm nội địa.
Liên quan đến việc sử dụng phương pháp bổ sung nước biển thương mại, việc vận chuyển nó có thể là một giải pháp thay thế, tính khả thi của nó dựa trên mối quan hệ đặc tính biofloc giữa lượng nước thấp cần thiết để đạt năng suất cao và phụ thuộc vào khoảng cách từ trang trại đến biển. Nước biển có thể được cô đặc đến độ mặn tối đa 250 g/L mà không cần kết tủa muối (Roy và cộng sự, 2010). Điều này cho phép sử dụng ít nước hơn để đạt được độ mặn mong muốn cho hệ thống nuôi trồng thủy sản biofloc. Việc sử dụng nước muối có thể làm giảm lượng nước bổ sung cần thiết từ 3% (30 L/m3) xuống còn khoảng 0,42% (4,2 L/m3). Tuy nhiên, các hạn chế về môi trường và pháp lý của mỗi quốc gia cũng như các khía cạnh về an toàn sinh học phải được xem xét.
Kết luận
Trong nghiên cứu này, việc bổ sung nước biển ở mức 3% là một chiến lược hiệu quả để giảm thiểu tác động tiêu cực của sự mất cân bằng ion đến hiệu suất tăng trưởng của tôm thẻ L. vannamei được nuôi trong hệ thống nước lợ chủ yếu là biofloc.
Theo Plácido Soares de Mouraa, Wilson Wasielesky Jra, Fabiane da Paz Serraa, André Braga, Luís Poersch
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hó Bình Minh
TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG
Xem thêm:
- Ảnh hưởng của việc khẩu phần thủy phân copepod đến sức hấp dẫn thức ăn của tôm thẻ chân trắng
- Sử Dụng Probiotic Trong Nuôi Trồng Thủy Sản Ấn Độ: Đánh Giá Tiềm Năng Bổ Sung Probiotic Trong Việc Cải Thiện Cá Và Tôm
- Đánh Giá Hiệu Quả Của Các Sản Phẩm Y Tế Dự Phòng Đối Với Chất Lượng Nước Và Năng Suất Tôm (Penaeus monodon) Ở Giai Đoạn Ương Dưỡng