Nuôi Tôm Siêu Thâm Canh: Phân Tích Và Những Thách Thức Trong Tương Lai

Nuôi trồng thủy sản có tiềm năng to lớn trong việc hỗ trợ an ninh lương thực và tính bền vững trong tương lai. Sản lượng nuôi trồng thủy sản đã tăng đáng kể, nhưng với tốc độ hiện tại sẽ không đủ để đáp ứng cho nhu cầu protein dự kiến. Trong thập kỷ qua, sản lượng đã tăng khoảng 50%, nhưng mức tăng chỉ là 2,7% vào năm 2020. Hầu hết sản lượng chủ yếu tập trung ở các nước đang phát triển, với sản lượng chính từ các hệ thống quảng canh và bán thâm canh. Các quốc gia ở Châu Á (83,4%) và Châu Mỹ Latinh (16,3%) chiếm phần lớn sản lượng tôm, chủ yếu là tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) với 83% sản lượng và tôm sú (Penaeus monodon) với 12% sản lượng. Ấn Độ và Ecuador đã tăng đáng kể sản lượng tôm của họ, với sản lượng sau đó tăng khoảng 100% trong một thập kỷ, đạt hơn 1 triệu tấn vào năm 2021, được Ngân hàng Trung ương Ecuador định giá 5,3 tỷ USD (Ekos, 2022), mà không có sự gia tăng đáng kể trong vùng nuôi. Sản xuất bán thâm canh ở Ecuador vẫn cho năng suất trung bình khoảng 1250 kg/ha/vụ (Marcillo, 2017), nhưng nông dân hiện có thể vận hành ổn định 3 vụ/năm và đang nỗ lực thực hiện các biện pháp thực hành nuôi trồng thủy sản tốt nhất trong ngành. Mặc dù vậy, việc tăng thêm sản lượng sẽ khó đạt được với các hệ thống bán thâm canh, vì không gian bị hạn chế và môi trường bị tác động lớn (Boyd và cộng sự, 2022). Thách thức trong việc tăng sản lượng, cải thiện dinh dưỡng và an ninh lương thực đồng thời giảm yêu cầu về không gian và tác động đến môi trường đòi hỏi các hệ thống sản xuất chuyên sâu cần được cải thiện, có kiểm soát, linh hoạt hơn và hiệu quả hơn.

Khi sản lượng nuôi trồng thủy sản tăng lên, nhiều loài sẽ trở thành hàng hóa và giá của chúng sẽ giảm, đòi hỏi phải tăng hiệu quả chi phí để các doanh nghiệp đó tồn tại về mặt kinh tế, bao gồm chuỗi cung ứng và chế biến hiệu quả. Đối với tôm, năm 1987, sản lượng là 250.000 tấn/năm, chủ yếu đến từ các hệ thống quảng canh và bán thâm canh. Khi đạt đến mốc 7 triệu tấn, sản xuất chủ yếu đến từ các hệ thống thâm canh. Năng suất trên 40 tấn/ha/chu kỳ có thể được sản xuất ổn định trong các hệ thống RAS (Krummenauer và cộng sự, 2011), với kết quả thử nghiệm được công bố trên 100 tấn/ha/chu kỳ cho thấy khả năng của hệ thống siêu thâm canh. Tuy nhiên, những thách thức đáng kể vẫn còn. Trong 20 năm qua, ngành tôm đã phát triển và vượt qua nhiều thách thức khác nhau. Kết quả từ việc thăm dò ý kiến các bên liên quan trong ngành của Liên minh Thủy sản Toàn cầu cho thấy dịch bệnh, chi phí sản xuất, khả năng tiếp cận tôm bố mẹ sạch bệnh, chất lượng con giống, rào cản thương mại và giá cả thị trường là những lý do hàng đầu dẫn đến việc chuyển sang thâm canh hóa như một cách để khẳng định quyền kiểm soát chuỗi giá trị (Anderson và cộng sự, 2019).

Chúng tôi xác định hệ thống siêu thâm canh đối với tôm thẻ chân trắng L. vannamei là hệ thống sử dụng ao lót bạt, mô hình raceway hoặc bể thả mật độ trên 150 con/m² trong quá trình tăng trưởng và áp dụng công nghệ đáng kể. Chúng tôi đã xác định thêm một hệ thống hiệu quả là một hệ thống tối đa hóa năng suất cho năng lượng tiêu thụ mà không gây hại cho môi trường và giảm thiểu việc sử dụng nước, thường dưới 250 L/kg sản lượng, chỉ có thể thực hiện được khi không thay nước và sẽ cho năng suất hơn 1200 kg tôm/kW năng lượng. Để đạt được điều đó, hầu hết các hệ thống siêu thâm canh đều sử dụng ao ương. Các hệ thống ao “mở” nên sản xuất 2–3 vụ mỗi năm với sản lượng trên 30 tấn/ha (1,2 kg/m³), trong khi hệ thống raceway nên sản xuất ít nhất 3 vụ mỗi năm với mật độ trên 2,5 kg/m³, và hệ thống nhà kính nên sản xuất hơn 3 vụ mỗi vụ năm với mật độ khoảng 4,5 kg/m³. Để đạt được điều này một cách nhất quán, việc hiểu được sự tương tác giữa thiết kế hệ thống sản xuất, chiến lược an toàn sinh học, dinh dưỡng và chất lượng con giống cũng như tác động của phát triển công nghệ, biến đổi khí hậu và tuân thủ qui định đối với các mô hình nuôi thâm canh là rất cần thiết, vì vốn đầu tư là gấp 5-10 lần so với hệ thống bán thâm canh thông thường.

Biofloc hiện là công nghệ được sử dụng phổ biến nhất trong hệ thống nuôi thâm canh. Nó dựa vào việc điều khiển hiệu quả vi khuẩn có lợi để giảm thiểu nhu cầu thay nước và thúc đẩy tái sử dụng chất dinh dưỡng trong ao, góp phần giảm thiểu chất thải và nhu cầu protein bổ sung. Việc kiểm soát hiệu quả là cần thiết để tạo ra tập hợp vi khuẩn quan trọng là chìa khóa để vận hành hệ thống thành công, điều này yêu cầu kỹ thuật, vật tư và quản lý phù hợp. Biofloc chiếm phần lớn không gian trong cột nước và định cư trong ruột tôm, do đó hạn chế các khoảng trống tiềm ẩn cho mầm bệnh phát triển và cung cấp cơ sở dinh dưỡng đa dạng hơn, cải thiện khả năng tiêu hóa, khả năng cung cấp chất dinh dưỡng và khả năng hấp thụ. Một đánh giá gần đây của Emerenciano và cộng sự, (2022) mô tả các hệ thống biofloc khác nhau tùy thuộc vào việc thành phần của chúng là vi sinh vật dị dưỡng, hóa tự dưỡng, quang tự dưỡng hay hỗn hợp vi sinh vật. Thông tin khoa học có sẵn cho các hệ thống này còn hạn chế, đặc biệt liên quan đến sự hiểu biết về động lực học của chúng và các tương tác giữa hệ sinh thái và sinh vật nuôi. Trong khi các hệ thống nuôi thâm canh thương phẩm ở châu Á đã cho thấy kết quả tốt (Taw, 2017), khả năng kinh tế thương mại của các hệ thống siêu thâm canh vẫn chưa được chứng minh. Những thách thức liên quan đến cả công nghệ và chuỗi giá trị. Chúng ta vẫn đang đánh giá quá nhiều công nghệ khác nhau, điều này làm giảm nỗ lực và cũng gây áp lực lên các nhà cung cấp truyền thống trong ngành, những người sẽ cần đáp ứng nhu cầu mới từ các hệ thống này. Những thách thức được công nhận trong các hệ thống nuôi thâm canh bao gồm dịch bệnh, thức ăn, sử dụng năng lượng và chọn lọc gen về mặt sinh vật và các vấn đề về môi trường, xã hội và phúc lợi cho nông dân.

Dịch bệnh là nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm sản lượng tôm đáng kể từ năm 2009 – 2014, khi khoảng 1 triệu tấn bị mất, chủ yếu ở châu Á và châu Mỹ Latinh. Virus hội chứng đốm trắng, bệnh hoại tử gan tụy cấp tính, vi bào tử trùng Enterocytozoon hepatopenaei và hội chứng phân trắng, đã gây thiệt hại kinh tế đáng kể cho ngành (Shinn và cộng sự, 2018), vì vậy các nhà sản xuất nỗ lực kiểm soát tốt các hệ thống thâm canh với an toàn sinh học cao hơn để giảm thiểu rủi ro này. Tuy nhiên, một số quốc gia sản xuất lớn dựa vào các hệ thống bán thâm canh hoặc thâm canh lại thiếu an toàn sinh học. Việc sử dụng kháng sinh bừa bãi là một vấn đề nghiêm trọng và dịch bệnh đã trở nên phổ biến khiến cho các chiến lược ban đầu như sử dụng tôm bố mẹ sạch mầm bệnh đặc trưng (SPF) để ngăn chặn và giảm thiểu dịch bệnh, đã trở nên kém hiệu quả hơn. Áp lực dịch bệnh khiến người dân ngày càng ưu tiên tỷ lệ sống sót hơn là tăng trưởng. Một số nhà sản xuất tôm bố mẹ lớn tiếp thị các dòng cụ thể là có khả năng kháng bệnh. Theo thời gian, sự khác biệt về khả năng sống sót sẽ trở nên rõ ràng hơn, tách biệt các chương trình dựa trên chọn lọc di truyền với các chương trình dựa trên sự nhân lên của các cá thể sống. Thách thức sẽ là chứng minh tỷ lệ sống cao hơn trong khi vẫn duy trì mức độ tăng trưởng, chuyển đổi thức ăn, khả năng phục hồi sinh lý và khả năng sinh sản có thể chấp nhận được.

Gần đây, D’Abramo (2021) đã tóm tắt những tiến bộ về dinh dưỡng trong nuôi trồng thủy sản. Trong các hệ thống siêu thâm canh, vẫn cần thông tin về các dòng SPF mới, được chọn lọc về mặt di truyền để phát triển mạnh trong các hệ thống này. Đặc biệt liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hiểu rõ hơn về việc sử dụng protein và axit amin, tác động của các nguồn protein và lipid thay thế, và sự tương tác với vi khuẩn và vi tảo trong các hệ thống dựa trên biofloc. Mặc dù ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi đã đạt được những tiến bộ đáng kể để cung cấp sản phẩm chất lượng cao cho trang trại, nhưng những chế độ ăn này vẫn dựa trên các thành phần đa lượng có sẵn như cá, đậu tương và bột mì, cá và dầu thực vật, được bổ sung bởi hỗn hợp vitamin và khoáng sản. Một thách thức đặt ra là phát triển các nguồn protein thay thế với khối lượng và chi phí sản xuất đại diện cho một giải pháp thay thế khả thi. Các sản phẩm thay thế hiện tại vẫn là một nguồn hạn chế và có lượng khí thải carbon cao, trong khi các sản phẩm thay thế mới (như bột côn trùng) rất tốn kém và thiếu sản lượng. Các nguồn protein từ thực vật cũng có tiềm năng đáng kể nhưng đòi hỏi chọn lọc di truyền cụ thể của các dòng, nơi mà hoạt động của enzyme được chuyển hướng để sản xuất protein và sử dụng tối ưu hóa các hợp chất carbohydrate. Nhu cầu về vitamin và khoáng chất trong chế độ ăn phải được xác định cho các hệ thống nước sạch và tầm quan trọng của chúng được xác định cho các hệ thống dựa trên biofloc. Việc giảm đáng kể protein, axit amin và hỗn hợp vitamin-khoáng chất sẽ làm giảm đáng kể chi phí. Tương tự, mục tiêu kiểm soát tỷ lệ C:N (15:1 đối với hệ thống quang tự dưỡng hoặc hóa dưỡng; 20:1 đối với hệ thống dị dưỡng) trong các hệ thống thâm canh thường dẫn đến việc sử dụng quá mức các nguồn carbon, gây dư thừa chất hữu cơ trong ao, và chúng cần phải được loại bỏ. Cần phân tích sâu hơn về các hệ thống dựa trên vi khuẩn để giảm thiểu chất thải trong hệ thống, trớ trêu thay, những hệ thống này ban đầu được phát triển để sử dụng và loại bỏ chất thải. Từ góc độ giấy phép môi trường và xã hội, cần phải chuyển đổi lượng chất dinh dưỡng cao này, bao gồm thức ăn thừa, phân và các chất hữu cơ khác, thành sinh khối vi sinh vật, protein và chất dinh dưỡng có thể được sử dụng hiệu quả trong hệ thống, hoặc trong các hệ thống sản xuất thứ cấp (như động vật thân mềm, cá hoặc cây trồng). Một thách thức khác là cân bằng yêu cầu cung cấp thức ăn viên hoặc thức ăn ép đùn ổn định chất lượng cao cho trang trại với động lực sản xuất, trong đó hành vi ăn của tôm (nghĩa là điều chỉnh thức ăn để lựa chọn các hạt cụ thể) và tải lượng chất hữu cơ cần thiết cho hệ thống biofloc phải được đáp ứng, vì thức ăn tự nhiên vẫn đóng góp đáng kể vào mức tiêu thụ thức ăn thực tế.

Một chủ đề liên quan khác cần được đánh giá là mối quan hệ giữa tổng năng lượng có sẵn và khả năng phục hồi sinh lý của các dòng được lựa chọn cho các hệ thống sản xuất siêu thâm canh. Một số nhà sản xuất đã nhấn mạnh nhu cầu về mức oxy hòa tan (DO) cao để tối đa hóa sản lượng (>6 mg/L). Việc chọn lọc di truyền các dòng thích nghi cao với các điều kiện nuôi cụ thể (độ mặn, nhiệt độ, pH, mật độ, loại thức ăn…) là rất cần thiết. Xét về DO, khả năng chứa của hệ thống bị ảnh hưởng bởi tất cả các yếu tố này. Villarreal và cộng sự (2022) đã trình bày dữ liệu cho thấy việc giảm sục khí trong 12 giờ dẫn đến giảm 42% trọng lượng cuối cùng đối với hệ thống quang dị dưỡng siêu thâm canh không thay nước, ngay cả khi mức DO luôn trên 3 mg/L. Theo Villarreal-García (2022), điều này là do nhu cầu trao đổi chất hàng ngày của tôm tăng 48% trong các ao bị hạn chế sục khí, điều này cũng dẫn đến ngưỡng cao hơn để tôm tuân theo độ bão hòa oxy tới hạn. Tôm tăng trưởng không đều và phụ thuộc vào quá trình lột xác. Điều này tạo ra một thách thức đáng kể trong hệ thống nuôi thâm canh, vì sinh vật đòi hỏi một lượng năng lượng lớn để hoàn thành quá trình lột xác và khiến chúng dễ bị ăn thịt bởi đồng loại, dịch bệnh và chết do kiệt sức, đặc biệt là trong các hệ thống không thể duy trì đủ mức DO, hoặc các hệ thống vi khuẩn không cân bằng về vi khuẩn có khả năng gây hại (hoặc nấm và ký sinh trùng). Những căng thẳng mãn tính này có tác động đáng kể đến tôm. Những nơi trú ẩn cho những động vật dễ bị tổn thương (như tôm càng nước ngọt) cho phép kiểm soát các tương tác hung hăng và ăn thịt đồng loại trong quá trình nuôi (Villarreal & Naranjo, 2006). Những điều này đã dẫn đến năng suất cao hơn đáng kể. Thông tin về hệ thống đa tầng trong sản xuất tôm siêu thâm canh vẫn còn hạn chế.

Khả năng sinh sản cao và tính biến đổi di truyền là những đặc điểm quan trọng để nhân giống chọn lọc các loài thủy sản trong quá trình thuần hóa. Để đảm bảo những con tôm giống này phù hợp tốt với các điều kiện trong các hệ thống siêu thâm canh, việc nhân giống đóng một vai trò quan trọng và có thể được cải thiện thông qua cải tiến gen. Gjedrem và cộng sự (2012) đề cập rằng hầu hết các chương trình nhân giống tôm thương phẩm đều dựa trên cấu trúc “cùng cha cùng mẹ” và cấu trúc “cùng cha khác mẹ” tập trung vào việc cải thiện các đặc điểm tăng trưởng và tỷ lệ sống. Các sinh vật sạch mầm bệnh rất quan trọng trong quá trình thuần hóa vì chúng làm giảm nguy cơ phát triển bệnh trong quá trình nuôi. Tôm thiếu khả năng miễn dịch thích nghi và chủ yếu dựa vào các phản ứng miễn dịch bẩm sinh. Điều này có nghĩa là việc tiêm vắc-xin để quản lý bệnh vẫn chưa thể thực hiện được. Mặt khác, hệ số di truyền đối với các tính trạng chống chịu mầm bệnh cụ thể ở tôm thẻ chân trắng L. vannamei là từ thấp đến trung bình. Tuy nhiên, Roy và cộng sự (2020) đã xem xét một số tiến bộ trong di truyền tôm đang góp phần cải thiện các chương trình nhân giống, bao gồm gen “im lặng” sau phiên mã hoặc can thiệp RNA, quy định sự biểu hiện của các gen mã hóa protein cụ thể liên quan đến khả năng kháng axit nucleic gây bệnh (Robalino và cộng sự, 2005). Castillo-Juárez và cộng sự (2015) báo cáo rằng thời gian sống sót trước dịch bệnh khi sử dụng các kỹ thuật này cao hơn tới 2,6 lần so với lựa chọn kiểu hình cùng cha khác mẹ. Ngoài dịch bệnh, các chương trình chọn lọc di truyền thường xem xét các đặc điểm khác, như khả năng chịu đựng sinh lý, nhu cầu trao đổi chất thường xuyên giảm, khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng cụ thể và tăng trưởng. Tầm quan trọng tương đối của từng đặc điểm này dựa trên các phân tích lợi ích/chi phí kinh tế đối với hệ thống sản xuất cụ thể. Để phát triển các dòng di truyền thực hiện tốt các tính trạng khác nhau (ví dụ: tăng trưởng, sinh sản và chống chịu mầm bệnh) cho các hệ thống sản xuất và điều kiện môi trường khác nhau, cần phải có kiến thức về mối tương quan giữa chúng. Đối với các hệ thống siêu thâm canh, thông tin vẫn còn hạn chế.

Theo Giri và cộng sự (2022), nuôi trồng thủy sản bán thâm canh tôm ngoại lai (L. vannamei) ở Ấn Độ có lợi nhuận trên đơn vị diện tích cao hơn nhiều so với các loại hình kinh doanh nông nghiệp khác nhưng tiềm ẩn rủi ro tài chính lớn hơn. Tuy nhiên, hiện tại có rất ít động lực khuyến khích người nuôi áp dụng mô hình bán thâm canh (ví dụ như ở Ecuador) để tăng cường sản xuất, vì mô hình kinh doanh của họ hiện đang thành công về mặt kinh tế và hầu hết các công nghệ siêu thâm canh chưa thể chứng minh được tính khả thi về mặt kinh tế. Có một số yếu tố đặc biệt cần được xem xét, bao gồm chi phí đầu tư cao, chi phí sản xuất cao và giá thị trường hàng hóa hiện tại cho tôm dựa trên chuỗi giá trị đông lạnh thay vì nhu cầu sản phẩm tươi, chưa đông lạnh. Ngoài ra, một số người đã đặt câu hỏi về khả năng cung cấp sản phẩm tôm tuân thủ các hướng dẫn về phúc lợi động vật. Vấn đề được quan tâm là các chủ đề như cắt mắt tôm bố mẹ, quản lý động vật trong quá trình nuôi siêu thâm canh và giết mổ nhân đạo khi thu hoạch. Ngành công nghiệp cũng đặt câu hỏi về lợi ích của các hoạt động chứng nhận nếu điều đó không dẫn đến giá bán cao hơn cho sản phẩm của họ.

Rõ ràng là việc nhân rộng các mô hình nuôi tôm bán thâm canh hiện tại sẽ bị hạn chế. Chắc chắn, các quốc gia như Ecuador và Trung Quốc không nên mong đợi có thể tăng gấp đôi sản lượng sản xuất bằng cách sử dụng cùng một hệ thống nuôi. Nuôi tôm thâm canh đòi hỏi vật nuôi phải có tình trạng sức khỏe, sinh lý, trao đổi chất và di truyền phù hợp để phát triển mạnh trong các môi trường này. Phát triển kiến thức khoa học tập trung sẽ rất phù hợp để đạt được điều này. Từ góc độ bền vững về môi trường, các hệ thống siêu thâm canh hiện tại sử dụng ít nước hơn trên mỗi kg tôm được sản xuất, tái sử dụng nước, có tỷ lệ chuyển đổi thức ăn thấp hơn và tối ưu hóa đất canh tác và nguồn nước. Họ cần phải có trách nhiệm với xã hội, tham gia vào các cộng đồng địa phương một cách hiệu quả, đồng thời cung cấp sản phẩm có thể truy xuất nguồn gốc và được chứng nhận thu hoạch từ các hệ thống công nghệ cao giúp giảm thiểu lượng khí thải carbon và tuân thủ các tiêu chuẩn phúc lợi và nhân đạo.

Theo World Aquaculture Society

Nguồn: https://www.was.org/articles/Super-intensive-shrimp-culture-Analysis-and-future-challenges.aspx#.ZCKwvhdBxPZ

Biên dịch: Huyền Thoại – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

• Liệu EHP Có Phải Là Nỗi Lo Chính Liên Quan Đến Sức Khỏe Tôm Đối Với Các Nhà Sản Xuất Ở Châu Á?
• Vấn Đề Trong Nuôi Tôm Trong Mùa Mưa
• Sử Dụng Học Máy Để Dự Đoán Giá Tôm