So Sánh Các Hệ Thống RAS Kết Hợp, Hệ Thống Nước Sạch Và Hệ Thống Biofloc Để Ương Giống Cá Rô Phi

Kết quả cho thấy các hệ thống kết hợp có xu hướng hoạt động tốt hơn ở tất cả các chỉ số.

Các hệ thống nuôi trồng thủy sản khép kín trong nhà đang ngày càng được áp dụng rộng rãi, đặc biệt trong nuôi cá rô phi (Oreochromis niloticus) tại Hoa Kỳ, nhờ khả năng kiểm soát và quản lý môi trường nuôi ở mức độ cao.

Hệ thống ương giống trong nhà cho phép sản xuất cá rô phi giống một cách chủ động, giúp khắc phục những hạn chế do yếu tố mùa vụ, nâng cao tỷ lệ sống và rút ngắn thời gian nuôi khi cá được chuyển sang các hệ thống sản xuất quy mô lớn hơn như ao nuôi. Hiện nay, hai mô hình nuôi trồng thủy sản khép kín được sử dụng phổ biến là hệ thống tuần hoàn (RAS) theo công nghệ biofloc (BF) và hệ thống nước sạch (CW).

Trong hệ thống biofloc (BF), các hạt biofloc được hình thành, tích tụ và duy trì ở trạng thái lơ lửng trong cột nước nhờ quá trình sục khí và khuấy trộn liên tục. Những hạt này có thể đóng vai trò như nguồn thức ăn bổ sung cho các loài thủy sản như tôm và cá rô phi, góp phần tái sử dụng chất dinh dưỡng trong ao và cải thiện hệ số chuyển đổi thức ăn. Bên cạnh đó, biofloc còn có thể mang lại hiệu ứng tương tự probiotic khi cạnh tranh với vi sinh vật có hại, đồng thời hỗ trợ tăng cường hoạt động của các enzyme tiêu hóa ở vật nuôi. Tuy vậy, việc vận hành hệ thống BF đòi hỏi cường độ sục khí cao hơn do nhu cầu oxy lớn của quần thể vi sinh vật, và chu trình nitơ trong hệ thống đôi khi có thể kém ổn định.

So với hệ thống BF, hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (CW) thường yêu cầu nhiều thiết bị lọc hơn, bao gồm cả bộ lọc cơ học và bộ lọc sinh học đặt bên ngoài, dẫn đến chi phí đầu tư ban đầu cao hơn. Tuy nhiên, nhờ môi trường được kiểm soát tốt bởi các bộ lọc sinh học này, hệ thống CW có thể duy trì chu trình nitrat hóa ổn định hơn và cho năng suất thu hoạch dễ dự đoán hơn. Cả hai hệ thống CW và BF đều được ứng dụng trong nuôi cá rô phi, nhưng trong một số trường hợp, cá trưởng thành nuôi trong hệ thống BF có thể đạt tốc độ tăng trưởng cao hơn.

Vì hệ thống BF và CW đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, hệ thống kết hợp (HY) có thể kết hợp những đặc điểm mong muốn của mỗi hệ thống, và chất lượng nước có thể được duy trì dễ dàng hơn nếu bổ sung thêm bộ lọc sinh học bên ngoài. Cá có thể được bổ sung dinh dưỡng nếu thông qua hạt biofloc tích tụ trong hệ thống.

Bài viết này tóm tắt ấn bản gốc của nghiên cứu nhằm xem xét sự khác biệt về hiệu suất sinh trưởng của cá và động lực chất lượng nước giữa các hệ thống BF, CW và HY được sử dụng làm nơi ươm giống cá rô phi.

Chuẩn bị nghiên cứu

Nghiên cứu được tiến hành với 12 bể nuôi cá, mỗi bể có thể tích nước 180 lít, tại Tòa nhà Công nghệ Sản xuất Nuôi trồng Thủy sản (APT) thuộc Trung tâm Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản của Đại học Bang Kentucky, đặt tại Frankfort, Kentucky, Hoa Kỳ. Tòa nhà APT là một cơ sở cách nhiệt có diện tích khoảng 1.300 m², trong đó nhiệt độ không khí luôn được duy trì ổn định quanh mức 25°C.

Thí nghiệm bao gồm ba nghiệm thức là CW, BF và HY, mỗi nghiệm thức được bố trí ngẫu nhiên với bốn bể lặp lại. Hệ thống CW được trang bị một buồng lắng, một thiết bị tách bọt và một lò phản ứng màng sinh học chuyển động (MBBR). Trong khi đó, các bể BF chỉ có buồng lắng, còn các bể HY bao gồm buồng lắng kết hợp với MBBR. Để đảm bảo tổng thể tích nước giữa các hệ thống là tương đương, hệ thống BF được lắp thêm một thiết bị tách bọt giả và một MBBR giả, còn hệ thống HY được bố trí thêm một thiết bị tách bọt giả. Cả hai hệ thống HY và BF đều được vận hành theo cơ chế sinh khối tự dưỡng hóa học, và ngoài nguồn thức ăn cung cấp cho cá, không có bất kỳ nguồn carbon bổ sung nào được đưa vào bể.

Cá rô phi giống có trọng lượng trung bình ban đầu 0,17 g, được sản xuất từ dòng cá rô phi đực YY có nguồn gốc từ trang trại nuôi trồng thủy sản đặc sản Louisiana (Robert, Louisiana, Hoa Kỳ). Cá được thả nuôi với mật độ 55 con/bể, tương đương khoảng 305 con/m³. Trong suốt thời gian thí nghiệm, cá được cho ăn thức ăn vụn thương mại chứa 55% protein thô và 15–17% chất béo thô, do Zeigler Bros., Inc. (Gardners, Pennsylvania, Hoa Kỳ) và Rangen Inc. (Buhl, Idaho, Hoa Kỳ) sản xuất.

Khẩu phần ăn ban đầu được thiết lập ở mức 10% tổng khối lượng cá mỗi ngày, sau đó giảm dần xuống còn 5% mỗi ngày. Tất cả các bể thí nghiệm đều được cung cấp cùng một lượng thức ăn, không phụ thuộc vào các nghiệm thức xử lý, và thức ăn được cho ăn đều đặn ba lần mỗi ngày.

Thí nghiệm được tiến hành trong thời gian chín tuần. Kết thúc thí nghiệm, toàn bộ cá được thu hoạch, đếm số lượng, cân riêng lẻ và cân theo nhóm. Các chỉ tiêu như tốc độ tăng trưởng đặc hiệu (SGR) và tỷ lệ sống được tính toán để đánh giá kết quả nuôi.

Thông tin chi tiết về thiết kế hệ thống thí nghiệm, quy trình quản lý, phương pháp nuôi, công tác giám sát và kiểm soát chất lượng nước cũng như các phương pháp phân tích thống kê có thể được tham khảo trong ấn bản gốc hoặc liên hệ với tác giả tương ứng. Nghiên cứu này được tài trợ bởi Chương trình Tài trợ Xây dựng Năng lực 1890 của Viện Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (KYSU-2015-38821-24390). Nhóm tác giả cũng gửi lời cảm ơn đến các thành viên của nhóm Khoa học Sản xuất Nuôi trồng Thủy sản tại Đại học Bang Kentucky vì sự hỗ trợ kỹ thuật trong quá trình thực hiện nghiên cứu.

Kết quả và thảo luận

Bảng 1 trình bày trọng lượng trung bình mỗi con cá rô phi, tổng sản lượng thu hoạch mỗi bể, tỷ lệ sống sót, tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR) và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn, được sử dụng làm chỉ số đánh giá sản lượng nuôi cá. Ngoại trừ tỷ lệ sống sót – không có sự khác biệt đáng kể giữa các hệ thống – cá được nuôi trong hệ thống HY và CW có các chỉ số hiệu suất tốt hơn đáng kể so với cá từ hệ thống BF. Không có thông số hiệu suất nào khác biệt đáng kể giữa hệ thống CW và HY.

Cá từ nghiệm thức HY có kích thước lớn hơn đáng kể so với cá từ nghiệm thức BF, và cá rô phi trong cả nghiệm thức CW và HY đều có sinh khối trên mỗi mét khối cao hơn đáng kể so với hệ thống BF. Tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR) cao hơn đáng kể ở nghiệm thức HY so với BF, nhưng không có sự khác biệt đáng kể về SGR giữa CW và các nghiệm thức khác. Tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) thấp hơn đáng kể ở nghiệm thức CW và HY so với BF.

Bảng 1. Các chỉ số sản xuất cá rô phi được nuôi trong hệ thống biofloc, RAS nước sạch và hệ thống kết hợp. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± sai số chuẩn; (ab) chỉ ra sự khác biệt đáng kể giữa các phương pháp xử lý.

Các thông số chất lượng nước được theo dõi, bao gồm nồng độ oxy hòa tan, nhiệt độ và độ mặn, đều duy trì trong khoảng phù hợp cho sự sinh trưởng của cá rô phi. Nồng độ TAN ở tất cả các nghiệm thức không vượt quá mức được ghi nhận là gây chết cho cá rô phi con, đồng thời hàm lượng amoni không ion hóa luôn thấp hơn ngưỡng khuyến cáo cho phơi nhiễm mãn tính (0,1 mg NH₃-N/L). Tuy nhiên, nồng độ nitrit tương đối cao đã được ghi nhận trong các hệ thống BF, đặc biệt vào nửa sau của thí nghiệm, và điều này có thể góp phần gây tác động độc tính mãn tính đối với cá, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất tăng trưởng.

Sự gia tăng tổng hoạt động của vi khuẩn so với hai hệ thống còn lại có thể là nguyên nhân khiến độ pH trong hệ thống HY thấp hơn. Cả bộ lọc sinh học bên ngoài và các hạt biofloc trong nước đều cung cấp bề mặt cho vi khuẩn phát triển, làm gia tăng quá trình hô hấp của vi sinh vật. Quá trình này dẫn đến sự tích tụ CO₂, hình thành axit cacbonic và khiến pH của nước giảm. Dù vậy, hệ thống BF lại ghi nhận mức oxy hòa tan (DO) thấp nhất trong suốt quá trình nghiên cứu, có thể do hoạt động vi sinh vật diễn ra mạnh ngay trong các bể nơi DO được đo.

Nhìn chung, các hệ thống kết hợp có xu hướng cho kết quả tốt hơn hệ thống CW ở hầu hết các chỉ số đánh giá. Điều này có thể liên quan đến việc cá có thể sử dụng các hạt biofloc làm nguồn thức ăn bổ sung trong hệ thống HY. Tuy nhiên, mức chênh lệch này không lớn và chưa đạt ý nghĩa đáng kể.

Kết luận

Cả hai hệ thống CW và HY trong nghiên cứu đều cho thấy hiệu quả vượt trội so với hệ thống BF ở hầu hết các chỉ tiêu sản xuất. Mặc dù một số nghiên cứu trước đây cho thấy cá rô phi trưởng thành vẫn có thể sinh trưởng tốt trong hệ thống biofloc, kết quả của chúng tôi lại chỉ ra rằng hệ thống biofloc tự dưỡng hóa học có thể không phải là lựa chọn tối ưu cho giai đoạn cá rô phi con.

Cá rô phi con phát triển tốt hơn khi có các hạt lơ lửng trong nước. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy chúng phát triển tốt trong các hệ thống kết hợp, vốn có chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn so với hệ thống nước sạch nhờ giảm nhu cầu lọc, nhưng vẫn duy trì được một lượng hạt lơ lửng tương tự như trong công nghệ biofloc. Bên cạnh đó, việc sử dụng lọc sinh học bên ngoài có thể giúp ổn định chất lượng nước trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn, vì vậy áp dụng mô hình kết hợp trong sản xuất cá rô phi giống được xem là một giải pháp thay thế khả thi cho các phương pháp truyền thống.

Trong tương lai, các nghiên cứu nên tiếp tục đánh giá hiệu suất sinh trưởng của cá rô phi trưởng thành trong những hệ thống này, đồng thời làm rõ vai trò của các chất rắn lơ lửng trong cột nước đối với nhu cầu dinh dưỡng và sự phát triển của cá rô phi.

Theo Leo J. Fleckenstein Thomas W. Tierney, M.S. Andrew J. Ray, Ph.D.

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/comparing-biofloc-clear-water-hybrid-ras-tilapia-nurseries/

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

Xem thêm:

• Bột Vẹm Nâu Trong Thức Ăn Có Thể Thúc Đẩy Tăng Trưởng Và Khả Năng Chống Chịu Lạnh Của Tôm Thẻ Chân Trắng Không?
• Đánh Giá Nguy Cơ Lây Truyền Ở Tôm Đã Nấu Chín Nhiễm WSSV
• Ứng Dụng Thức Ăn Thủy Sản Từ Chất Thải Chế Biến Tôm