Ứng Dụng Biofloc Trong Hệ Thống Nuôi Ấp Khép Kín Của Tôm Thẻ Chân Trắng Penaeus vannamei Trong Việc Duy Trì Quản Lý Chất Lượng Nước Tốt

Tóm tắt

Công nghệ biofloc (BFT) là một phương pháp mới được áp dụng trong nuôi tôm để duy trì chất lượng nước tốt. Nghiên cứu này được thực hiện tại trại giống gần Đại học Malaysia Terengganu (UMT) sử dụng tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) làm đối tượng nuôi trong 105 ngày (từ PL10 đến PL115). 6 bể được sử dụng: 3 bể đối chứng (C1, C2, C3) và 3 bể xử lý biofloc (T1, T2, T3) và không thay nước trong suốt 105 ngày, chỉ bổ sung nước để bù lại lượng nước thất thoát do hút chất thải. Kết quả cho thấy Bể T1 bị nhiễm Vibrio sp., tuy nhiên không có tôm chết ở các bể biofloc còn lại (T2 và T3). Các thông số nước trong bể biofloc (T1, T2, T3) dao động trong phạm vi thích hợp cho tôm: DO 5,95 – 9,53 mg/L, độ mặn từ 31,60 – 36,11 ppt, pH 6,1 – 8,2, nhiệt độ 26,00 – 28,66℃, DO% (83,9-107,4%) và TDS trong khoảng 31,59 – 35,5 mg/L. Hàm lượng các chất dinh dưỡng (amoniac, nitrit, nitrat) trong bể biofloc thấp hơn so với bể đối chứng. Tất cả các chất dinh dưỡng đều cao vào giữa thời kỳ nuôi nhưng trở lại mức thấp hơn vào cuối thời kỳ nuôi do hệ thống biofloc duy trì. TOC thể hiện mô hình tương tự trong các bể xử lý và đối chứng. Hệ thống biofloc hoạt động hiệu quả trong việc loại bỏ nitơ thải và duy trì chất lượng nước ở mức an toàn cho tôm. Có thể kết luận rằng hệ thống biofloc thực sự có tác dụng trong việc duy trì chất lượng nước trong hệ thống nuôi tôm giống.

Giới thiệu

Ngành nuôi trồng thủy sản đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm cho dân số ngày càng tăng. Nuôi trồng thủy sản cần được thực hiện một cách bền vững để giảm thiểu tác động môi trường và đảm bảo sử dụng tài nguyên hiệu quả. BFT là một công nghệ mới giúp cải thiện chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản. BFT hoạt động bằng cách cân bằng lượng cacbon và nitơ trong hệ thống. BFT có thể được thực hiện bằng cách bổ sung nguồn carbon bên ngoài vào hệ thống nuôi. Sản xuất tôm không thay nước bằng hệ thống BFT giúp duy trì chất lượng nước tốt, cung cấp nguồn thức ăn bổ sung cho tôm, giúp giảm việc sử dụng nước mới, giúp bảo vệ môi trường và hệ sinh thái. Nghiên cứu này nhằm đánh giá hiệu quả của BFT trong hệ thống ương giống khép kín đối với tôm P. vannamei. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc duy trì chất lượng nước tốt về mặt dinh dưỡng và carbon hữu cơ.

Chuẩn bị nghiên cứu

Chuẩn bị nước và mật độ thả giống: Thí nghiệm được thực hiện tại trại giống gần biển thuộc Viện Nuôi trồng Thủy sản Nhiệt đới, Đại học Terengganu Malaysia trong 105 ngày cho đến khi đạt kích thước ấu trùng PL 115 ngày (PL115). Bể tròn có dung tích 8 tấn được sử dụng trong thí nghiệm (độ sâu 1,2 m, đường kính 3,3 m). 6,5 tấn nước biển ở nồng độ 30 ppt được bổ sung vào bể và được xử lý trước bằng clo 30 ppm/tấn. Sau 24 giờ khử trùng bằng clo, chất chống clo, natri thiosulfate được thêm vào để khử clo. Tôm thẻ chân trắng Penaeus vannamei PL 10 từ trại giống tư nhân làm đối tượng nghiên cứu được thả lại vào mỗi bể với mật độ thả 100 PL/m³. Tôm được cho ăn 4 lần mỗi ngày (08:00, 14:00, 2000 và 02:00 h) với khẩu phần ăn công thức từ thương hiệu Gold Coin bắt đầu từ Starter Pack No.1 cho đến Grower Pack No. 4 với 10% sinh khối, thức ăn viên chứa dinh dưỡng như protein thô 35,0%, chất xơ thô 4,0%, chất béo thô 5,0%, độ ẩm 12,0% và tro 15,0%. Phân và thức ăn thừa được hút mỗi tuần một lần.

Thiết kế thí nghiệm: Bể xử lý gồm biofloc T1, T2 và T3 và bể đối chứng gồm C1, C2 và C3 không sử dụng biofloc đã được chuẩn bị. Sáu bể có sức chứa 8 tấn đã được sử dụng và lắp đặt trong trại giống. Tất cả các nguồn cung cấp sục khí đã được thiết lập với số lượng đủ để cung cấp đủ oxy cho quá trình hình thành biofloc và tiêu thụ tôm. PL 10 được thả vào tất cả các bể trong giai đoạn nuôi đầu tiên (Ngày 1, PL 10). Tất cả các nghiệm thức và đối chứng đều được nuôi trong thời gian nuôi 105 ngày cho đến khi đạt cỡ thu hoạch PL 115.

Sự hình thành và đo lường biofloc: Mật đường đóng vai trò nguồn cung cấp carbon cho thí nghiệm. Cụ thể, 840g mật đường được bổ sung vào nước nhằm thúc đẩy quá trình phân hủy 84g N còn sót lại. Tỷ lệ C:N được áp dụng trong thí nghiệm là 10:1 (Hình 1 Trộn 1kg mật đường với 38,08g viên hạt chứa 16g N (nguồn protein cho quá trình phân hủy nitơ) trong bể 10L. Ủ hỗn hợp trong 24 giờ trước khi đưa vào bể xử lý. Quy trình tương tự được áp dụng cho tất cả các nghiệm thức T1, T2 và T3. Bể đối chứng được nuôi bình thường trong 105 ngày mà không sử dụng biofloc. Lặp lại quy trình 2 ngày một lần cho đến khi hình thành biofloc trong cột nước. Khối lượng biofloc được đo hàng tuần bằng cách sử dụng hình nón Imhoff và kích thước của tập đoàn biofloc được quan sát và đo bằng kính hiển vi tiên tiến Nikon 80i. Sự đồng hóa sinh vật phù du được quan sát và xác định bằng kính hiển vi ánh sáng và kính hiển vi nâng cao Nikon 80i và vi khuẩn kết hợp được xác định bằng bộ API Biomerieux. Tất cả dữ liệu thu thập được ghi lại cho đến tuần điều trị cuối cùng.

Hình 1: Sơ đồ lượng carbon cần thiết để loại bỏ chất thải nitơ từ thức ăn thừa và phân tôm. Khoảng 16% protein trong N, 75% thức ăn tồn tại trong nước amoniac + phân tôm và tỷ lệ C:N 10:1 Avnimelech đã được áp dụng

Phân tích thông số nước, chất dinh dưỡng và TOC: Sử dụng mô hình đa đầu dò YSI 556 để ghi lại các thông số Oxy hòa tan (DO), pH, độ mặn, Tổng chất rắn hòa tan (TDS), nhiệt độ và DO%. Lấy mẫu nước để phân tích các chất dinh dưỡng như nitrit, nitrat và amoniac. Các mẫu nước được lọc bằng bộ lọc và sử dụng giấy lọc GFC Whatman 0,1 nm. Amoniac được phân tích bằng phương pháp salicylate (Phương pháp tiêu chuẩn 8155) (Hướng dẫn quy trình DR/2400 2002). Nitrit (NO₂^–) được phân tích bằng phương pháp diazot hóa (Phương pháp tiêu chuẩn 8507) (Sổ tay quy trình DR/2400 2002) và nitrat được phân tích bằng phương pháp khử cadimi (Phương pháp tiêu chuẩn 8192) (Sổ tay quy trình DR/2400 2002). Tất cả dữ liệu về amoniac, nitrit và nitrat được đo bằng máy quang phổ DR/2400 và tất cả dữ liệu đều được ghi lại. Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC) trong xử lý và kiểm soát bể chứa được phân tích bằng Máy phân tích TOC: TOC-L SHIMADZU. Carbon hữu cơ không thể tẩy rửa hoặc (NPOC) hoặc phương pháp trực tiếp được sử dụng bằng cách axit hóa trước và làm sạch trước mẫu để loại bỏ Tổng lượng cacbon vô cơ (TIC) và dạng hạt cacbon hữu cơ (POC) trong các mẫu nước. Các hạt lơ lửng được loại bỏ thông qua quá trình axit hóa bằng HCl ở pH=2 bằng cách thêm một phần nhỏ axit và Carbon vô cơ (IC) được loại bỏ khỏi mẫu đã axit hóa bằng cách làm sạch bằng khí tinh khiết. TOC được chuyển đổi thành carbon dioxide (CO₂) và sau đó được vận chuyển bằng khí mang oxy đến máy phân tích khí hồng ngoại không phân tán (NDIR) và đo nồng độ CO₂. Máy phân tích TOC được hiệu chuẩn bằng dung dịch chuẩn (Kali hydro phthalate) để đo TOC chính xác.

Phân tích thống kê: ANOVA một chiều từ SPSS (phiên bản 17.0) với post hoc test và Tukey test được áp dụng để phân tích các thông số nước như pH, nhiệt độ, DO, TDS và DO%, dùng để xác định sự khác biệt giữa các nghiệm thức. ANOVA một chiều cũng được sử dụng để phân tích dữ liệu dinh dưỡng về amoniac, nitrit và nitrat cũng như tổng lượng carbon hữu cơ, TOC cho mỗi lần xử lý trong 105 ngày. Dữ liệu về khối lượng biofloc được phân tích bằng phân tích ANOVA hai chiều để thấy sự khác biệt giữa các mức biofloc hàng tuần trong 105 ngày ở mỗi bể xử lý. Mối tương quan Pearson (1 đuôi) được sử dụng để phân tích mối liên kết giữa chiều dài và chiều rộng của kích thước tập đoàn biofloc mỗi tuần trong 105 ngày trong mỗi bể xử lý biofloc.

Kết quả

Có sự khác biệt về màu sắc giữa các bể xử lý biofloc (T1, T2 và T3) và bể đối chứng. Vào cuối thời kỳ nuôi cấy, T1 chuyển từ xanh nhạt sang xanh đậm, T2 chuyển từ xanh nhạt sang xanh nâu và T3 chuyển từ nâu nhạt sang nâu sẫm (Hình 2). Không có sự khác biệt đáng kể về DO giữa bể xử lý và bể đối chứng. Giá trị DO cao nhất là 9,53 mg/L từ T1 và thấp nhất là 6,08 mg/L từ C3. Có sự khác biệt đáng kể về độ mặn giữa bể xử lý và bể đối chứng. Giá trị độ mặn cao nhất là 36,11 ppt từ T1 và thấp nhất là 31,6 ppt từ T3. Có sự khác biệt đáng kể về pH giữa bể xử lý và bể đối chứng. Giá trị pH cao nhất là 8,24 từ C3 và thấp nhất là 6,11 từ C3. Có sự khác biệt đáng kể về TDS giữa bể xử lý và bể đối chứng. TDS cao hơn ở T1, T2 và T3. TDS giảm ở C1, C2 và C3 từ ngày thứ 90 đến cuối thời gian nuôi cấy. Không có sự khác biệt đáng kể về nhiệt độ giữa bể xử lý và bể đối chứng. Nhiệt độ thấp nhất là 22,97°C từ C3 và cao nhất là 28,62°C từ C2. Không có sự khác biệt đáng kể về DO% giữa bể xử lý và bể đối chứng. DO% thấp nhất là 82,9% và cao nhất là 116,8% từ T1 (Hình 3). Không có sự khác biệt đáng kể về amoniac giữa bể xử lý và bể đối chứng. Amoniac tăng liên tục ở C1, C2 và C3, giảm nhẹ ở T1, T2 và T3 từ tháng thứ 3. Có sự khác biệt đáng kể về nitrit giữa bể xử lý và bể đối chứng. TOC cao hơn ở cả bể biofloc và bể đối chứng. TOC thấp hơn trong bể xử lý biofloc (4,55-4,67 ppm) so với bể đối chứng (6,09-6,63 ppm). Tuy nhiên, sự khác biệt về TOC giữa bể xử lý và bể đối chứng không đáng kể (Hình 4).

Hình 2(a-f): Màu sắc khác nhau của biofloc quan sát được trong 105 ngày nuôi, (a) T1 ở giai đoạn nuôi đầu, (b) T1 ở cuối giai đoạn nuôi, (c) T2 ở giai đoạn nuôi đầu, (d) T2 cuối thời kỳ nuôi, (e) Đại diện cho T3 ở giai đoạn đầu nuôi và (f) Đại diện cho T3 vào cuối thời gian nuôi

Hình 3(a-f): Các thông số nước trong 105 ngày nuôi tôm thẻ chân trắng trong thời gian nuôi áp dụng hệ thống biofloc. Các thông số bao gồm (a) DO, (b) Độ mặn, (c) pH, (d) TDS, (e) Nhiệt độ và (f) DO% cho tất cả các nghiệm thức (T1, T2 và T3) và bể đối chứng (C1, C2 và C3)

Hình 4(a-d): Phân tích chất dinh dưỡng đối với (a) Amoniac, (b) Nitrit, (c) Nitrat và (d) Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC) của nước trong thời gian nuôi 105 ngày đối với các bể xử lý áp dụng biofloc (T1, T2 và T3) và bể đối chứng không có biofloc (C1, C2 và C3)

Kích thước khối biofloc lớn hơn được quan sát thấy ở T1 và T2 so với T3 (Hình 5). Từ quan sát, tảo xanh và vi khuẩn lam chiếm ưu thế trong môi trường nước ở T1 với sự hiện diện của động vật nguyên sinh Vorticella sp. Trong khi đó, Bacillariophyceae hoặc tảo cát và tảo lam được quan sát chiếm ưu thế trong môi trường nước ở T2 với sự hiện diện của động vật phù du luân trùng. Ở T3 Bacillarophyceae hoặc tảo cát và tảo hai roi chiếm ưu thế trong cột nước với sự hiện diện của tuyến trùng ký sinh, ciliates, giáp xác chân chèo và luân trùng. Vi khuẩn dị dưỡng được xác định chiếm ưu thế ở cột nước ở T1, T2 và T3 của Aeromonas sp. và Pseudomonas sp. Đối với mức thể tích biofloc, không có sự khác biệt đáng kể ở mỗi nghiệm thức trong đó (p = 0,083, p>0,05) và F = 1,786 cho mỗi tuần trong 105 ngày. Chỉ số biofloc cao nhất được quan sát thấy ở T1 là 7,0-8,0 mL/ L vào cuối thời kỳ nuôi so với bể 3 có thể tích biofloc 4,0-5,0 mL/ L như được quan sát vào cuối thời kỳ nuôi (Bảng 1). Ngoài ra, phân tích tương quan cho thấy có mối quan hệ tích cực đáng kể giữa chiều dài và chiều rộng của kích thước tập đoàn biofloc, trong đó (r = 0,387, p<0,05) trong đó mối tương quan có ý nghĩa ở mức 0,01 (1 đuôi).

Hình 5(a-d): Quan sát bằng kính hiển vi các mẫu nước từ bể xử lý dưới độ phóng đại 100 lần qua kính hiển vi tiên tiến 80i, (a) Kích thước kết tụ biofloc lớn với sự xuất hiện của tia phóng xạ từ T1, (b) Kích thước kết tụ biofloc trung bình được quan sát thấy hiện nay của động vật nguyên sinh Vorticella sp., từ T2, (c) Tập hợp nhỏ biofloc từ T3 và (d) biofloc với ấu trùng giáp xác chân chèo từ T3

Bảng 1: Thể tích biofloc (mL/ L) được đo bằng hình nón Imhoff và kích thước biofloc (µm²) cho bể xử lý (T1, T2 và T3) được quan sát và kích thước được đo dưới độ phóng đại 100 lần bằng kính hiển vi nâng cao 80i

* thể tích biofloc đối chứng (<5-15 mL/ L)

Thảo luận

Kết quả cho thấy Tổng chất rắn hòa tan (TDS) cao hơn trong bể xử lý biofloc do chứa cốt liệu biofloc. Thông số nước DO dao động trong thời gian nuôi. DO cao hơn ở bể 1 do số lượng tôm thấp hơn (tôm chết do Vibrio sp.). DO dao động trong bể xử lý biofloc do vi sinh vật tiêu thụ nhiều DO. Amoniac nitrit và nitrat giảm từ ngày 60 đến ngày 90 trong bể xử lý biofloc. TOC chỉ giảm ở bể xử lý biofloc T1 trong khi TOC cao hơn được ghi nhận ở bể xử lý khác. Hệ thống biofloc có thể hỗ trợ loại bỏ nitơ, giảm hợp chất nitơ, hấp thụ amoniac, kiểm soát chất thải, cung cấp thức ăn dinh dưỡng cho tôm. Màu sắc nước phản ánh các nhóm vi khuẩn khác nhau. T1: Xanh lục (tảo xanh, vi khuẩn lam). T2: Xanh nâu (tảo cát, vi khuẩn lam). T3: Nâu sẫm (tảo cát, dinoflagellate). Kích thước tôm lớn hơn trong bể biofloc (15,7-23 gam/con) so với bể đối chứng (11,5-12,9 gam/con). Biofloc cung cấp khẩu phần protein dinh dưỡng cho tôm, giảm PCR, tăng trọng cho tôm, giảm nhu cầu thay nước, duy trì chất lượng nước, ngăn ngừa biến động môi trường, tăng an toàn sinh học.

Kết luận

BFT hướng đến việc duy trì chất lượng nước tốt để cải thiện hiệu quả quản lý trong nuôi trồng thủy sản. Ngoài việc cung cấp khẩu phần ăn dinh dưỡng bổ sung cho tôm, BFT có thể giúp giảm thiệt hại về môi trường do nuôi trồng thủy sản gây ra, giảm sử dụng nước, giảm FCR và chi phí thức ăn cũng như cho phép sử dụng năng lượng hiệu quả. Với hệ thống ứng dụng BFT, dự kiến sẽ giúp thúc đẩy hoạt động nuôi trồng thủy sản bền vững trong tương lai.

Theo Hidayah Manan, Julia Hwei Zhong Moh, Nor Azman Kasan, Ikhwanuddin Mhd

Nguồn: https://www.academia.edu/66928308/Biofloc_Application_in_Closed_Hatchery_Culture_System_of_Pacific_White_Shrimp_Penaeus_vannamei_in_Sustaining_the_Good_Water_Quality_Management

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