Phần 3: Sản Xuất Trứng Bào Xác Artemia Trong Ao Đất Ngoài Trời Và Hệ Vi Sinh Vật Liên Quan

4. Thảo luận

Nghiên cứu này cập nhật thông tin về sản xuất trứng bào xác Artemia tại Vĩnh Châu, Việt Nam – một trong những mô hình nuôi Artemia thành công nhất trên toàn cầu. Theo kết quả nghiên cứu, sản lượng trứng bào xác trung bình của tất cả các ao thí nghiệm đạt 112,0 ± 22,3 kg/ha/vụ, cao hơn đáng kể so với 83,8 ± 30 kg/ha/vụ theo báo cáo của Vinh và cộng  sự từ 94 trang trại nuôi Artemia trong cùng một khu vực sản xuất vào năm 2019. Tuy nhiên, sản lượng trứng bào xác giữa các ao vẫn có sự chênh lệch lớn, thể hiện qua CV lớn về sản lượng trứng (52,8%). Sản lượng trứng cao nhất và thấp nhất lần lượt là 190,0 và 15,0 kg/ha/vụ. Điều này cho thấy cần có những biện pháp cải thiện kỹ thuật nuôi và quản lý ao để đảm bảo năng suất ổn định hơn. Ngoài ra, sự khác biệt lớn này phản ánh những tác động ngày càng tăng của thời tiết khắc nghiệt hoặc biến đổi khí hậu đến Artemia, trực tiếp hoặc thông qua các yếu tố ảnh hưởng khác như nguồn thức ăn sẵn có và chất lượng nước. Để sản xuất trứng Artemia hiệu quả, người nuôi cần tạo ra/duy trì sự nở hoa của vi tảo tốt và giữ độ mặn trong phạm vi mong muốn là 80 – 120 ppt trong suốt vụ nuôi. Phân gà kết hợp với phân bón vô cơ như urê, diammonium phosphate (DAP), nitơ phosphate kali (NPK) đã được sử dụng để cung cấp nitơ (N) và phốt pho (P) cho sự phát triển của tảo trong ao nuôi Artemia. Trong đó, Dunaliella spp. và tảo cát được coi là thức ăn phổ biến và quan trọng nhất đối với Artemia trong các ao đất hoặc các ao sản xuất chuyên biệt. Nếu vi tảo không nở hoa hoặc không duy trì được lâu dài, Artemia sẽ thiếu thức ăn. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy cả tỷ lệ thụ tinh và tỷ lệ cho ăn đều có mối tương quan mạnh với sản lượng trứng bào xác (Hình 6) như đã đề cập trong các nghiên cứu trước đây. Lượng phân gà và thức ăn vụn từ tôm có tác động lớn đến sản lượng trứng bào xác, với mức đóng góp lần lượt là 89,0% và 79,3% trong sự biến động năng suất giữa các ao. Nhìn chung, tỷ lệ bón phân và tỷ lệ cho ăn cao hơn dẫn đến sản lượng trứng bào xác cao hơn đến một mức nhất định. Như dự đoán trong Hình 6, không nên sử dụng quá 85 kg vụn thức ăn tôm hoặc 3.600 kg phân gà/ha/vụ (tương đương 0,9 kg thức ăn/ha/ngày và 38,7 kg phân gà/ha/ngày) để có thể đạt được sản lượng trứng bào xác cao nhất trong phạm vi được báo cáo trong nghiên cứu của chúng tôi. Nếu bón phân hoặc cho ăn quá mức, ao có nguy cơ bị phú dưỡng, ảnh hưởng đến chất lượng nước và sự sống của Artemia, đặc biệt trong các ao nuôi nông nơi oxy dễ bị thiếu hụt.

Trong nghiên cứu này, một đợt nắng nóng xảy ra ở DOC₈₅ (17 ngày sau lần lấy mẫu đầu tiên) và kéo dài trong 4 tuần tại khu vực nghiên cứu đã ảnh hưởng tiêu cực đến Artemia. Artemia chết lần đầu tiên được quan sát thấy ở DOC₈₉ chỉ sau 4 ngày dưới nhiệt độ cực cao, sau đó là sụp tảo. Đến ngày thứ 94 (DOC₉₄), Artemia ngừng sản xuất trứng bào xác, dẫn đến việc thu hoạch bị dừng lại. Artemia là loài ưa cực. Tuy nhiên, chúng chịu được độ mặn cực cao hơn là nhiệt độ nước cao. Đối với Artemia, nhiệt độ nước tối ưu cho sự phát triển và khả năng sống sót lần lượt là 20 – 28℃ và 20 – 26℃. Chúng có thể sinh sản trong khoảng 15 – 30℃ nhưng tốt nhất là dưới 25℃. Saygı and Demirkalp báo cáo rằng Artemia sp. có nguồn gốc từ Hồ Tuz ở Thổ Nhĩ Kỳ có tỷ lệ chết 100% sau 15 ngày ở 32℃ và 25 ngày ở 30℃. Ở Hồ Tuz, sinh khối Artemia giảm mạnh vào giữa tháng 6 khi nhiệt độ nước gần chạm ngưỡng 30°C. Artemia tiêu thụ nhiều oxy hơn ở nhiệt độ cao hơn và độ mặn cao hơn. Do đó, trong ao nuôi mật độ Artemia cao có thể dễ dàng dẫn đến tình trạng cạn kiệt oxy, gây bất lợi cho Artemia. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng A. franciscana có thể sống sót và sinh sản tốt ở 180 ppt. Trong nghiên cứu của chúng tôi, độ mặn vào cuối vụ là 154 – 158 ppt, cho thấy nhiệt độ nước cao có thể chính là nguyên nhân chính dẫn đến tỷ lệ chết cao ở Artemia.

Ở các vùng ven biển, dù các ao nuôi trồng thủy sản được xây dựng theo thiết kế tiêu chuẩn và vận hành cùng một cách, vẫn có sự khác biệt lớn về hiệu quả nuôi. Điều này có thể do sự khác nhau trong quần thể vi khuẩn trong ao, một yếu tố thường không được người nuôi quan sát thấy và mang tính ngẫu nhiên. Các nghiên cứu phân tử về hệ vi sinh vật trong nước đã cho thấy thành phần của công đồng này không cố định mà thay đổi theo thời gian, và có sự khác biệt rõ rệt giữa các lần nuôi. Trước khi nghiên cứu này được thực hiện, chủ trại đã chia các ao thành hai nhóm dựa trên kinh nghiệm: tức là CAO HƠN và THẤP HƠN. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi đã xác nhận sự phân loại này. Nhóm CAO HƠN vượt trội hơn nhóm THẤP HƠN về số ngày thu hoạch, số lượng trứng bào xác mỗi ngày thu hoạch và tổng sản lượng trứng bào xác (Bảng 2). Sản lượng trứng bào xác ở nhóm CAO HƠN đạt 160,6 ± 10,3 kg/ha/vụ, cao hơn đáng kể gấp 2,5 lần so với nhóm THẤP HƠN (63,2 ± 18,7 kg/ha/vụ) (P < 0,05). Vì cả hai nhóm ao đều có quy trình chuẩn bị giống nhau, từ khâu cải tạo ao, nguồn nước, giống Artemia đến mật độ thả, nên sự khác biệt trong quần thể vi khuẩn và phản ứng của chúng với điều kiện môi trường có thể là nguyên nhân chính dẫn đến chênh lệch năng suất.

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy không có mối liên hệ nào giữa các cộng đồng vi khuẩn giữa trầm tích ao, nước ao và ruột Artemia vào giữa vụ hoặc cuối vụ. Đồng thời, rất nhiều điểm tương đồng được tìm thấy giữa hai nhóm ao liên quan đến các cộng đồng vi khuẩn của trầm tích ao, nước ao và ruột Artemia. Điều này đặt ra câu hỏi liệu vi khuẩn có thực sự đóng vai trò là nguồn thức ăn quan trọng cho Artemia hay không. Một số nghiên cứu cho rằng vi khuẩn có thể cung cấp các chất dinh dưỡng vi lượng bổ sung cho A. franciscana, nhưng các thí nghiệm cho ăn do Makridis và Vadstein thực hiện đã chứng minh rằng vi khuẩn quá nhỏ để Artemia có thể tiêu thụ trực tiếp. Artemia là loài ăn lọc, chủ yếu tiêu thụ các hạt thức ăn nhỏ có kích thước từ 1–50 μm, nhưng kích thước hạt ưa thích của chúng là 3 – 8 µm, lớn hơn nhiều so với hầu hết các vi khuẩn đơn bào. Do đó, chỉ có vi khuẩn dị dưỡng ưa mặn có mật độ cao tạo thành biofloc mới có thể trở thành nguồn thức ăn hiệu quả hơn cho Artemia. Mặc dù vậy, nghiên cứu đã cho thấy biofloc chỉ có thể thay thế tối đa 50% vi tảo khi cho Artemia ăn trong điều kiện phòng thí nghiệm. Hơn nữa, nếu bổ sung biofloc hoặc giảm vi tảo vào thức ăn sẽ làm giảm hiệu suất sinh sản của Artemia ở mức 120 ppt.

Tkavc và công sự đã báo cáo rằng Halomonas, SaliniVibrio và Vibrio chiếm ưu thế trong hệ vi sinh vật Artemia ở các ao nuôi mặt trời tại Israel. Hơn nữa, khi độ mặn tăng lên, tỷ lệ của các vi khuẩn này thay đổi đáng kể. Cụ thể, Halomonas trong ruột Artemia tăng từ 11% ở 110 ppt lên 94% ở 300 ppt, nhưng Vibrio biến mất ở 140 ppt. Trong nghiên cứu của chúng tôi, Halomonas vẫn chiếm ưu thế trong ruột Artemia đã được xác nhận bất kể thời gian lấy mẫu hay sản lượng trứng bào xác. Loài này chiếm 23,3 – 33,9% vào giữa vụ ở 115 – 120 ppt và 62,3 – 72,7% vào cuối vụ khi độ mặn là 154 – 158 ppt. Sự gia tăng này có thể do độ mặn tăng lên và nhiệt độ cao kéo dài trong 4 tuần liên tiếp. Lopes-dos-Santos và cộng sự đã báo cáo rằng ấu trùng Artemia phát triển tốt khi chỉ được cho ăn Halomonas ventosae. Không chỉ là nguồn dinh dưỡng quan trọng, Halomonas có thể tích lũy polyme polyhydroxybutyrate (PHB) phân huỷ sinh học, giúp Artemia chống lại căng thẳng môi trường bằng cách kích thích sản xuất protein sốc nhiệt 70 (Hsp70). Halomonas chiếm ưu thế tuyệt đối trong ruột Artemia vào cuối vụ nuôi có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giúp Artemia sống sót sau đợt nắng nóng kéo dài 4 tuần đó. Đồng thời, điều này cũng giải thích tại sao số lượng Vibrio trong ruột Artemia giảm đáng kể khi Halomonas ngày càng tăng. Sui và cộng sự phát hiện ra rằng việc cho Artemia ăn các loài Halomonas làm giảm sự đa dạng của vi khuẩn trong ruột, đặc biệt là làm giảm số lượng Vibrio.

Bên cạnh Halomonas, chúng tôi tìm thấy hai loài chiếm ưu thế trong ruột Artemia bao gồm Roseovarius (38,7 – 40,8%) và Vibrio (10,0 – 20,1%) vào khoảng giữa vụ. Điều đáng chú ý là những loài chiếm ưu thế này chỉ xuất hiện với tỷ lệ nhỏ trong trầm tích ao và nước ao, cho thấy rằng môi trường ruột của Artemia phù hợp hơn để chúng cư trú hoặc chúng có thể có một số vai trò quan trọng trong ruột của Artemia. Nghiên cứu cho ăn trước đây cũng chỉ ra rằng tập hợp vi khuẩn trong thức ăn/nước rất khác so với ruột Artemia. Trong nghiên cứu của chúng tôi, sự gia tăng số lượng Roseovarius và Vibrio có thể là kết quả của việc sử dụng phân gà để thúc đẩy tảo nở hoa và sử dụng vụn thức ăn tôm để bổ sung cho Artemia. Roseovarius thuộc họ Rhodobacteraceae – một nhóm vi khuẩn dị dưỡng biển quan trọng. Rhodobacteraceae có khả năng chuyển hóa nhiều loại hợp chất hữu cơ và thường liên quan đến vi tảo. Vì vi tảo là nguồn thức ăn chính của Artemia, có thể Artemia đã vô tình ăn phải Roseovarius cùng với tảo dẫn đến sự gia tăng số lượng của chúng trong ruột. Ngoài ra, Roseovarius còn được cho là có vai trò hỗ trợ tiêu hóa vi tảo. Roseovarius sống sót tốt nhất ở mức 20 – 50 ppt. Điều này giải thích tại sao chúng phổ biến hơn trong ruột Artemia vào khoảng giữa vụ trong nghiên cứu của chúng tôi khi độ mặn là 115 – 120 ppt so với cuối vụ khi độ mặn đạt 154 – 158 ppt.

Vibrio là thành phần quan trọng trong hệ vi sinh đường ruột của nhiều loài sinh vật biển bao gồm Artemia. Chúng có vai trò cộng sinh, hỗ trợ quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng và thực hiện các chức năng quan trọng khác của vật chủ. Tuy nhiên, không phải tất cả các loài Vibrio đều có lợi, một số loài Vibrio như V. parahaemolyticus, V. campbellii và V. proteolyticus CW8T2 có hại cho Artemia. Yévenes và cộng sự đã phân lập được Vibrio sp. ArtGut-C1 – một loài sản xuất polyhydroxybutyrate từ ruột Artemia có thể được sử dụng làm men vi sinh trong các trại giống giáp xác biển. Loài này tạo ra 72,6% PHB trọng lượng khô của tế bào ở 25℃. Quan trọng hơn, phân tích bộ gen của chúng đã tiết lộ một số gen có liên quan về mặt chức năng đến các con đường chuyển hóa PHB và khả năng cạnh tranh và xâm chiếm. Điều này có thể lý giải tại sao Vibrio chiếm ưu thế trong hệ vi khuẩn đường ruột Artemia trong nghiên cứu của chúng tôi và tại sao mật độ Vibrio cao gấp 2 lần ở nhóm ao CAO HƠN so với nhóm THẤP HƠN. Ao có sự phong phú của Vibrio cao hơn và sự phong phú của Roseovarius thấp hơn trong ruột Artemia có xu hướng có sản lượng trứng bào xác cao hơn. Để hiểu rõ hơn, cần có thêm nghiên cứu để xác định cụ thể các loài hoặc chủng Vibrio xâm chiếm ruột của Artemia tại Vĩnh Châu. Nếu tìm được các chủng Vibrio có lợi, chúng có thể được sử dụng làm men vi sinh, giúp nâng cao hiệu suất nuôi và cải thiện năng suất trong hệ thống nuôi.

Trong nghiên cứu của chúng tôi, cả tảo cát và tảo Dunaliella đều xuất hiện trong các ao nuôi Artemia và có những biến động thú vị theo từng giai đoạn lấy mẫu và sản lượng trứng bào xác. Theo A. Carré-Mlouka, các sinh vật quang dưỡng hiếu khí dồi dào nhất trong các ao muối là tảo lục Chlorophyceae, thường được đại diện bởi Dunaliella salina, tảo cát (Nitzschia, Amphora), dinofagellate (Gymnodinium, Gonyaulax) và Euglenophycaea. Chúng được coi là nguồn thức ăn chính cho Artemia. Quan sát của chúng tôi cho thấy màu nước và hình dạng của Artemia tại thời điểm lấy mẫu đầu tiên có sự khác biệt giữa hai nhóm ao. Nhóm CAO HƠN có lớp tảo dày hơn, có màu nâu sáng hoặc xanh lục. Trong các ao này, Artemia có mặt dọc theo mép ao với mật độ cao, khỏe mạnh và có màu hồng tươi trong khi những con ở nhóm THẤP HƠN trông nhợt nhạt và trắng. Vi tảo hạn chế nở hoa được quan sát thấy trên tất cả các ao của nhóm THẤP HƠN. Phân tích hệ vi sinh vật của chúng tôi cho thấy Bacillaphyceae chiếm ưu thế vào giữa vụ nhưng sau đó bị thay thế bởi nhóm Chlorophyceae. Sự thay đổi điển hình này đã được báo cáo bởi Pedrós-Alió và Guermazi và cộng sự khi độ mặn đạt tới 150 ppt. Trong nhiều trường hợp, Dunaliella trở thành nguồn thức ăn chính cho Artemia. Trong nghiên cứu của chúng tôi, Dunaliella có nhiều hơn ở các ao không có Artemia (tức là ở cả hai nhóm ao vào cuối vụ) hoặc ít Artemia hơn (ví dụ: ở nhóm ao THẤP HƠN vào khoảng giữa vụ). Điều này cho thấy Dunaliella là nguồn thức ăn quan trọng cho Artemia như đã nêu trong một số nghiên cứu trước đây. Mặc dù Artemia là loài ăn lọc không chọn lọc, nhưng chúng hấp thụ hiệu quả nhất với các hạt thức ăn có kích thước từ 3 – 8 µm trong các giai đoạn phát triển khác nhau. Do đó, Dunaliella sp. có kích thước nhỏ (8 – 12 µm) cùng với Chlamydomonas sp. (4 – 7 μm), vi khuẩn lam dạng cầu khuẩn (1 – 2 μm) hoặc tảo cát hình trung tâm và hình lông chim (20–40 μm) là nguồn thức ăn phổ biến nhất của Artemia. Thinh Luong-Van và cộng sự đã sử dụng Cryptomonas sp. thành công để nuôi Artemia, nhưng trong nghiên cứu của chúng tôi, Cryptomonas không xuất hiện trong ao nuôi Artemia. Trong các ao muối, Dunaliella có thể chịu được một phạm vi độ mặn rộng từ 3 – 300 ppt, nhưng số lượng của chúng có xu hướng giảm khi mật độ Artemia tăng cao. Các thí nghiệm chăn thả xác nhận rằng Artemia thực hiện kiểm soát quần thể Dunaliella. Điều này giải thích vì sao Dunaliella không được phát hiện giữa vụ trong nước ao hoặc trầm tích ao, mà là vào cuối vụ trong nghiên cứu của chúng tôi. Chúng tôi không tìm thấy Dunaliella trong ruột Artemia. Đầu tiên, có lẽ là vì không giống như Bacillariophyceae, Dunaliella không có thành tế bào nên có thể được tiêu hóa nhanh chóng và do đó không bị phát hiện. Thứ hai, có thể mật độ Dunaliella trong vụ tương đối thấp do vi tảo nở hoa ít hơn, điều này cũng được chủ trang trại báo cáo so với những năm trước. Theo chủ trang trại, sản lượng trứng bào xác của vụ mùa này chỉ đạt khoảng 50% so với những năm trước.

Sự khác biệt quan sát được về hệ vi sinh vật giữa hai lần lấy mẫu trong nghiên cứu của chúng tôi dường như chỉ là tác động của việc tăng độ mặn, từ trong phạm vi tối ưu để sản xuất trứng bào xác giữa vụ đến mức bất lợi vào cuối vụ. Các nghiên cứu gần đây cũng cho thấy rằng sự giảm sút về số lượng, sự phong phú về loài và sự đa dạng của hệ vi sinh vật của ao muối khi độ mặn tăng. Trong nghiên cứu của chúng tôi, sự đa dạng của vi khuẩn, nấm và vi tảo đều giảm vào cuối vụ khi độ mặn của nước ao đạt trung bình 154 – 158 ppt do đợt nắng nóng kéo dài. Sự giảm sút lớn nhất về tính đa dạng và sự thay đổi về thành phần được quan sát thấy trong nước ao. Trong số này, tác động rõ ràng nhất của độ mặn là sự thay đổi của các quần thể thực vật phù du ở cả hai nhóm ao. Có thể nói rằng nước ao Artemia và các quần thể vi khuẩn dễ bị ảnh hưởng bởi thời tiết khắc nghiệt hơn, đặc biệt là độ mặn và nhiệt độ khắc nghiệt.

Gần đây, các loại nấm có khả năng chịu mặn và ưa mặn cũng được công nhận là sinh vật thường xuyên của ao muối. Nhóm chiếm ưu thế là nấm men đen Hortaea werneckii, Aureobasidium pullulans), nhưng các loài dạng sợi (Aspergillus sp., Penicillium sp.) cũng đã được mô tả. Tuy nhiên, vai trò của chúng đối với Artemia vẫn chưa được nghiên cứu rõ ràng. Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên tìm hiểu về sự hiện diện của nấm trong ao nuôi Artemia. Các nghiên cứu trước đây về nấm ưa mặn đã được tiến hành trong ao muối ở Slovenia, Botswana, Trung Quốc, Ấn Độ, Israel, Puerto Rico, Tây Ban Nha, Nam Phi và Thái Lan. Chúng tôi đã tìm thấy nấm trên cả ba hệ vi sinh vật: trầm tích ao, nước ao và ruột Artemia tại cả hai lần lấy mẫu ở Vĩnh Châu. Các loài chiếm ưu thế bao gồm Malasseziomycetes, Wallemiomycetes, Eurotiomycetes và Agarimycetes. Ở cấp độ chi, chúng tôi phát hiện ra loài nấm Aspergillus thường được báo cáo là có trong ao muối ở nhiều quốc gia khác nhau. Aspergillus được tìm thấy với tần suất thấp trong nước ao và ruột Artemia, và nhiều hơn vào cuối vụ hơn là vào giữa vụ. Chúng có thể có nguồn gốc từ phân gà được sử dụng để tảo nở hoa hoặc có sẵn tại địa phương. Chúng tôi cũng nhận thấy rằng nấm xuất hiện nhiều hơn trong ruột Artemia và trầm tích ao so với nước ao. Điều này có thhể do nước ao không cung cấp đủ chất nền hoặc chất hữu cơ như trong ruột Artemia hoặc trầm tích ao để hỗ trợ nấm phát triển. Có khả năng là nấm từ trầm tích ao đã được phân tán vào cột nước thông qua việc người nông dân khuấy động đáy ao hàng ngày và kết hợp với các hạt lơ lửng trước khi bị Artemia ăn. Sự hiện diện tương đối lớn của chúng trong ruột Artemia có thể cho thấy rằng chúng khó tiêu hóa. Theo Chung và cộng sự, nấm chịu mặn và ưa mặn là nguồn cung cấp enzyme và hợp chất hoạt tính sinh học mới có hoạt tính kháng khuẩn, gây độc tế bào, kích thích miễn dịch hoặc chống oxy hóa. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu những hợp chất đó có giúp tạo ra giá trị dinh dưỡng độc đáo của Artemia đối với ấu trùng biển hay không. Vì vậy, cần nghiên cứu thêm về vai trò của nấm đối với dinh dưỡng hoặc sự phát triển của Artemia được cho sự phát triển hơn nữa của nghề nuôi Artemia.

Theo Tung Hoang, Nguyen Thai Binh, Vo Thi Minh Thu, Tran Thi Hong Tham, Tran Minh Long

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

Xem thêm:

• Phần 1: Sản Xuất Trứng Bào Xác Artemia Trong Ao Đất Ngoài Trời Và Hệ Vi Sinh Vật Liên Quan
• Phần 2: Sản Xuất Trứng Bào Xác Artemia Trong Ao Đất Ngoài Trời Và Hệ Vi Sinh Vật Liên Quan
• An Toàn Sinh Học Thực Hành Tại Trang Trại Tôm