Mức Tiêu Thụ Oxy Của Tôm Thẻ Chân Trắng Litopenaeus vannamei Trong Ao Nuôi Thâm Canh Dựa Trên Hệ Thống Mô Hình Động

Tóm tắt

Trong nuôi tôm thâm canh, mức tiêu thụ oxy của tôm là một chỉ số quan trọng ảnh hưởng lớn đến tình trạng sinh lý của tôm. Nghiên cứu này nhằm xác định mức tiêu thụ oxy của tôm trong nuôi thâm canh, cũng như các biến số về chất lượng nước và tốc độ tăng trưởng của tôm. Nghiên cứu này được thực hiện ở các ao nuôi trồng thủy sản thâm canh trong thời gian nuôi tôm. Kết quả cho thấy, tốc độ tiêu thụ oxy của tôm có liên quan nghịch với mức tăng trọng lượng cơ thể tôm trung bình theo đường sigmoidal. Trong khi đó, dựa trên phân tích mô phỏng với khái niệm mô hình động, cho thấy mức tiêu thụ oxy tuyến tính với động thái của mức tăng trung bình hàng ngày và tỷ lệ nghịch với tốc độ tăng sinh khối tôm trong ao. Ngoài ra, tốc độ tiêu thụ oxy của tôm trong ao thâm canh có mối quan hệ chặt chẽ với độ mặn của nước và tổng chất hữu cơ. Tóm lại, sự dao động về tốc độ tiêu thụ oxy và mức tăng trung bình hàng ngày của tôm trong nuôi thâm canh có liên quan chặt chẽ đến sự ổn định của điều kiện chất lượng nước trong môi trường sống của tôm.

GIỚI THIỆU

Oxy hòa tan là thông số chất lượng nước quan trọng trong hệ thống nuôi, vì các sinh vật hiếu khí trong nước cần tỷ lệ oxy đủ cho các quá trình sinh hóa (Boyd và Tucker, 1998; Oakes, 2011). Độ hòa tan oxy trong ao nuôi thâm canh phụ thuộc vào các yếu tố như độ pH, nhiệt độ, độ mặn, nhiễu loạn và áp suất không khí (Effendi, 2003; Supriatna và cộng sự, 2017). Về mặt động học, nồng độ oxy hòa tan sẽ dao động do các quá trình sinh học, vật lý và hóa học (Egna và Boyd, 1997).

Trong nuôi thâm canh, tôm là một sinh vật thủy sinh cần oxy cho quá trình cân bằng năng lượng sinh học trong hệ thống trao đổi chất. Tốc độ tiêu thụ oxy của tôm phụ thuộc vào giai đoạn tăng trưởng và tốc độ tiêu thụ thức ăn (Budiardi và cộng sự, 2005). Ngoài ra, tốc độ tiêu thụ oxy của tôm còn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố phi sinh học trong môi trường sống dưới nước (Bett và Vinatea, 2009). Tốc độ tiêu thụ oxy ảnh hưởng rất lớn đến tình trạng của hệ thống trao đổi chất của tôm khi tôm lớn lên và hoạt động (Re và Diaz, 2011). Nghiên cứu này nhằm mục đích đo lường động thái tiêu thụ oxy của tôm trong ao thâm canh và mối quan hệ của nó với các biến số về chất lượng nước và tăng trưởng của tôm.

PHƯƠNG PHÁP

Nghiên cứu này được thực hiện vào tháng 4-tháng 6 năm 2019 hoặc trong thời gian nuôi tôm thẻ chân trắng tại khu vực nuôi trồng thủy sản thâm canh của Làng Bayeman, Quận Tongas, Probolinggo Regency (7.7260 “Vĩ độ Nam và 113.1283” Kinh độ Đông) với thiết kế nghiên cứu nhân quả thực tế. Việc thu thập dữ liệu dưới dạng tiêu thụ oxy, tăng trưởng sinh học và chất lượng nước được thực hiện 10 ngày một lần kể từ khi bắt đầu thả nuôi đến khi thu hoạch.

Việc nuôi tôm thẻ chân trắng được thực hiện trong 2 ao có diện tích 400 m² lót bạt HDPE (polyethylene mật độ cao) với mật độ thả 112 con/m² và sử dụng bánh xe nước 4 mã lực cho mỗi ao nuôi. Dữ liệu về tốc độ tiêu thụ oxy của tôm được thu thập bằng cách lấy mẫu ngẫu nhiên, sau đó các thử nghiệm được thực hiện bằng bể 20 L và máy đo DO (AZ 8402, Trung Quốc). Trong khi đó, việc quan sát nồng độ oxy hòa tan và nhiệt độ trong nước ao nuôi sử dụng máy đo DO (AZ 8402, Trung Quốc), việc đo nồng độ pH của nước sử dụng máy đo pH (HANNA HI98107, Trung Quốc), còn việc đo độ mặn của nước sử dụng máy khúc xạ kế (MASTER-S10 ATAGO, Nhật Bản). Ngoài ra, việc đo các thông số ngoại vi như photphat, nitrit, nitrat, TAN và tổng hàm lượng chất hữu cơ (TOM) được thực hiện dựa trên quy trình vận hành tiêu chuẩn của APHA (1990).

Tôm được thả vào bể 20 lít đã được thích nghi với môi trường nước ao trước đó để điều kiện chất lượng nước trong bể không khác biệt nhiều so với điều kiện chất lượng nước trong ao, sau đó bể được đóng chặt bằng xử lý sục khí hoàn toàn mà không cần cho ăn hoặc đưa vào bể. Sau đó, nồng độ oxy hòa tan và trọng lượng của tôm được đo 2 giờ/ lần trong 6 giờ liên tục kể từ khi tôm được đưa vào bể nuôi nên có thể theo dõi thường xuyên tốc độ trao đổi chất của tôm. Cuối cùng, các tính toán được thực hiện dựa trên công thức Pavlovskii (1964):

T_n=(([O₂]₀-[O₂]₁xV₀)/(W₁))/(T₁-T₀)

T₁=(([O₂]_tn-1-[O₂]_nxV_n-1)/(W_n))/(T_n-T_n-1)

Ghi chú:

[O₂]₀= nồng độ oxy ở t₀

[O₂]_n = nồng độ oxy tại t_n

V₀ = thể tích nước tại t₀

V_n-1= thể tích nước ở t_n-1

W_n= trọng lượng tôm lúc tấn

T₀ = thời điểm 0 giờ quan sát (giai đoạn đầu)

T₁ = thời gian tại giờ quan sát đầu tiên (giai đoạn cuối)

T_n = thời gian tại -n giờ quan sát

T_n-1= thời gian tại thời điểm n-1 giờ quan sát

Việc quan sát các thông số chất lượng nước như pH, nhiệt độ, oxy hòa tan và độ mặn được thực hiện tại chỗ, trong khi việc quan sát phốt phát, nitrit, nitrat, TAN và TOM đã đo ngoại vi tại phòng thí nghiệm BBPAP Situbondo cứ 10 ngày/ lần.

Mẫu nước được lấy trong ngày, mỗi ao lấy 3 mẫu nước ở rìa và giữa ao. Các thông số tăng trưởng sinh học của tôm quan sát được trong nghiên cứu này là trọng lượng cơ thể và mức tăng trọng trung bình hàng ngày (ADG), được lấy mẫu định kỳ 10 ngày một lần theo lịch đo mức tiêu thụ oxy của tôm và chất lượng nước. Mẫu trọng lượng và tốc độ tăng trưởng được lấy bằng cách lấy tôm làm thí nghiệm về tốc độ tiêu thụ oxy của tôm đã được đo trước trọng lượng.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Trong thời gian nuôi, các điều kiện về thông số chất lượng nước nhìn chung vẫn đạt yêu cầu, ngoại trừ các thông số về độ mặn, phốt phát và chất hữu cơ (Bảng 1). Độ mặn thấp là do sử dụng nguồn nước giếng khoan làm môi trường nuôi nên độ mặn không cao bằng nước biển. Hàm lượng phốt phát và TOM cao là do sự tích tụ chất hữu cơ từ các hoạt động canh tác tăng lên. Thời gian nuôi càng dài, hoạt động cho ăn trong ao càng thường xuyên nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tích tụ chất hữu cơ, chất dinh dưỡng cũng như tình trạng nước ao nuôi có xu hướng entrophic (Sahu và cộng sự, 2013; Herbeck và cộng sự, 2013).

Bảng 1. Giá trị trung bình của các thông số chất lượng nước trong thời gian nuôi.

Tốc độ tiêu thụ oxy của tôm trong thời kỳ tăng trưởng có xu hướng giảm với mô hình hồi quy Y = 9,444-0,047x. Tỷ lệ tiêu thụ oxy cao nhất đạt 0,450 mgO₂/L và thấp nhất là 0,002 mgO₂/L (Hình 1). Điều này có nghĩa là trọng lượng tôm càng nặng thì tỷ lệ nhu cầu oxy cần thiết càng thấp. Điều này là do tôm nhỏ cần năng lượng cao hơn cho hệ thống trao đổi chất. Ngoài ra, tốc độ tiêu thụ oxy của tôm còn bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường như nhiệt độ và độ mặn (Bett và Vinatea, 2009). Kết quả của các nghiên cứu khác cho thấy tốc độ tiêu thụ oxy tối thiểu cho tôm trong giai đoạn non là 0,65 mg/L với trọng lượng trung bình của tôm con là 4,1 g (Vinatea và cộng sự, 2009).

Hình 1. Đồ thị tỷ lệ tiêu thụ oxy của tôm dựa trên việc tăng trọng của tôm.

Tỷ lệ trọng lượng cơ thể và tăng trọng trung bình của tôm trong 10 ngày lấy mẫu có thể được xem trên Hình 2. Trên biểu đồ trọng lượng và tăng trưởng trung bình hàng ngày của tôm (Hình 2), có thể thấy trọng lượng cơ thể của tôm tiếp tục tăng tăng dần từ giai đoạn đầu nuôi đến khi thu hoạch. Tuy nhiên, mức tăng trung bình hàng ngày của tôm dường như giảm ở tuổi nuôi 50 ngày và sau đó vẫn trì trệ. Sự trì trệ tăng trưởng ở tuổi 50 ngày là do mật độ và sinh khối tôm trong ao cao và độ mặn của nước thấp, ảnh hưởng đến điều kiện tăng trưởng sinh học và sự cân bằng của hệ thống điều hòa thẩm thấu của tôm (Bray và cộng sự, 1994; Sookying và cộng sự, 2011; Chand và cộng sự, 2015). Những điều kiện này về mặt di truyền cũng sẽ ảnh hưởng đến mức độ biểu hiện hormone ức chế lột xác (MIH) ở từng giai đoạn phát triển của tôm (Gao và cộng sự, 2016).

Hình 2. Biểu đồ của trọng lượng cơ thể trung bình dan trung bình tăng của tôm trong quá trình trồng. () Cơ thể trung bình weght, () mức tăng trung bình hàng ngày của tôm.

Tốc độ tăng trưởng của tôm theo cấp số nhân ở độ tuổi 30-50 ngày. Tốc độ tăng trưởng theo cấp số nhân của mỗi sinh vật thủy sinh khác nhau tùy thuộc vào loài và điều kiện môi trường sống. Về mặt sinh học, tôm thẻ chân trắng là loại tôm phát triển nhanh hơn trong mỗi giai đoạn sinh trưởng so với các loài giáp xác khác (Edhy và cộng sự, 2010). Ngoài ra, tốc độ tăng trưởng của sinh vật cũng bị ảnh hưởng bởi sự sẵn có của các chất dinh dưỡng trong thực phẩm và các yếu tố di truyền (Guillaume và cộng sự, 1989). Khi biết được thời kỳ tốc độ tăng trưởng theo cấp số nhân của tôm, một số chiến lược hoặc thao tác nhất định có thể thực hiện để thúc đẩy tăng trưởng tôm trong giai đoạn đó. Kỹ thuật có thể được thực hiện là điều chỉnh thói quen cho ăn và bổ sung chất bổ sung vào thức ăn (Jayesh và cộng sự, 2015).

Mối quan hệ giữa tốc độ tiêu thụ oxy với các biến số sinh học của tôm và các điều kiện của các thông số chất lượng nước có thể được dự đoán thông qua mô phỏng khái niệm mô hình động trong Hình 3.

Hình 3. Kết quả mô phỏng của mô hình động bằng Stella Ver. 10.9 Phần mềm. (A) một khái niệm về mô hình động của một cái ao chuyên sâu; (B) Kết quả phân tích mô hình động của tỷ lệ tiêu thụ tôm của tôm trong các hệ thống nuôi cấy tôm chuyên sâu.

Tốc độ tiêu thụ oxy của tôm có mối quan hệ tuyến tính với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng ngày. Tuy nhiên, tốc độ tiêu thụ oxy của tôm được chứng minh là có mối quan hệ nghịch đảo với sự gia tăng biến đổi sinh khối tôm và lượng dinh dưỡng dồi dào trong ao. Nghĩa là tốc độ tiêu thụ tôm sẽ có sự biến động theo tốc độ tăng trưởng của tôm vì trong quá trình sinh trưởng của tôm, về mặt sinh lý cần có đủ lượng oxy để thực hiện hoạt động trao đổi chất của chúng. Tỷ lệ oxy hòa tan cần thiết cho quá trình trao đổi chất của tôm trưởng thành ở nhiệt độ ổn định 28-33°C là 1,49 mg/L (Niu và cộng sự, 2003).

Sinh khối tôm gia tăng sẽ dẫn đến tích lũy chất dinh dưỡng ngày càng tăng, tạo ra môi trường nước giàu chất dinh dưỡng dư thừa. Vùng nước này sẽ khiến sinh vật phù du nở hoa trong ao và làm mất cân bằng hệ sinh thái môi trường sống và ảnh hưởng đến hoạt động chăn thả của sinh vật phù du trong chuỗi thức ăn trong ao nuôi.

Mối quan hệ giữa tốc độ tiêu thụ oxy của tôm (trên một con tôm) và biến số chất lượng nước được thể hiện trong Bảng 2. Trong khi đó, mối quan hệ giữa tốc độ tiêu thụ oxy của tôm (trên một con tôm) và mức tăng trọng trung bình hàng ngày có thể được trình bày trong Bảng 3. Dựa trên dữ liệu về biến số chất lượng nước, tốc độ tiêu thụ oxy có mối tương quan nghịch với các thông số độ mặn và TOM. Ngoài ra, nó không tương quan với các thông số chất lượng nước khác. Mối quan hệ nghịch với thông số độ mặn của nước cho thấy sự biến động của các ion khoáng trong ao ảnh hưởng lớn đến tốc độ tiêu thụ oxy do quá trình trao đổi chất của tôm đối với cơ chế điều hòa thẩm thấu (Re và Diaz, 2011). Tốc độ tiêu thụ oxy tăng lên là phản ứng sinh lý của tôm nhằm duy trì tình trạng cơ thể ở trạng thái cân bằng nội môi do sự dao động của độ mặn trong nước (Hernandez và cộng sự, 2005). Trong khi đó, hàm lượng chất hữu cơ ngày càng tăng do tăng sinh khối tôm sẽ ảnh hưởng đến mức độ tăng nhu cầu oxy trong trầm tích và cột nước cho quá trình hô hấp của sinh vật (Lương và cộng sự, 2016; Leduc và Pilditch, 2017).

Bảng 2. Kết quả của thử nghiệm tương quan về tốc độ tiêu thụ oxy với các thông số chất lượng nước.

Lưu ý: OCR (tỷ lệ tiêu thụ oxy); pH (công suất của hydro); Sal (độ mặn); T (nhiệt độ); Do (oxy hòa tan); NO₃^– (nitrat); PO₄^– (phospate); NO₂^–(nitrite); Tan (tổng nitơ amoniac); Tom (tổng chất hữu cơ).

Đối với biến số tăng trưởng sinh học của tôm, tốc độ tiêu thụ oxy có mối quan hệ chặt chẽ với trọng lượng cơ thể trung bình của tôm nhưng không có mối quan hệ chặt chẽ với mức tăng trọng trung bình hàng ngày (Bảng 3). Điều này là do trong suốt cuộc đời của tôm, tốc độ tiêu thụ oxy của tôm ở mỗi giai đoạn tăng trưởng hoặc mỗi trọng lượng cơ thể có tỷ lệ nhu cầu oxy khác nhau (Budiardi và cộng sự, 2005). Tôm nhỏ có khả năng tiêu thụ oxy cao hơn cho hoạt động trao đổi chất (Djawad và Jompa, 2002). Tỷ lệ tiêu thụ oxy khác nhau trong hệ thống trao đổi chất ở từng giai đoạn phát triển của sinh vật cũng được dự đoán là một dạng phản ứng thích ứng sinh lý và hành vi (Kieffer và Wakefield, 2009; Bouyoucos và cộng sự, 2018).

Bảng 3. Kết quả của thử nghiệm tương quan của tỷ lệ tiêu thụ oxy với sự tăng trưởng sinh học của tôm.

Lưu ý: OCR (tỷ lệ tiêu thụ oxy); ABW (trọng lượng cơ thể trung bình); ADG (mức tăng trung bình hàng ngày).

KẾT LUẬN

Dựa trên kết quả của nghiên cứu này, có thể kết luận rằng sự dao động linh hoạt trong mức tiêu thụ oxy và mức tăng trung bình hàng ngày của tôm trong nuôi thâm canh bị ảnh hưởng chặt chẽ bởi sự ổn định của điều kiện chất lượng nước trong môi trường sống của tôm.

Theo Abdul Wafi, Heri Ariadi, Abdul Muqsith, Mohammad Mahmudi và Mohammad Fadjar

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