Aquaponics vòng hở: Nuôi rô phi, trồng diếp cá

Mật độ nuôi cá nước ngọt ngày càng cao, làm cho lượng lớn thức ăn và phân tích tụ dưới đáy ao. Thức ăn giàu protein dẫn đến việc sử dụng nitơ không hiệu quả và lãng phí vì chỉ có một phần nhỏ chất dinh dưỡng từ bột cá được sử dụng còn các chất dinh dưỡng chưa sử dụng được giữ lại trong ao. Để giảm bớt vấn đề này, các công nghệ nuôi cá thân thiện và bền vững với môi trường đã được đề xuất như aquaponics.

Hệ thống aquaponics vòng hở được ưu chuộng trong ao nuôi cá, cây sẽ được trồng trực tiếp trên bề mặt của ao cá bằng hệ thống luống nổi. Hệ thống yêu cầu một ít phân bón tổng hợp và không cần thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ hay thuốc kháng sinh. 

Nhiều loại cây đã được sử dụng trong các hệ thống này như rau xà lách, rau muống và cà chua. Rau diếp cá phân bố rộng rãi khắp các vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, có các đặc tính tích cực như lợi tiểu, chống vi khuẩn, chống virus, kháng u, chống viêm, chống oxy hóa, chống tiểu đường, chống dị ứng và chống đột biến. Với giá trị kinh tế đáng kể và nhu cầu ngày càng tăng, sản xuất rau diếp cá đã nhanh chóng phát triển. Trong nghiên cứu này, một hệ thống aquaponics kết hợp rau diếp cá và cá rô phi đã được nghiên cứu với các tỷ lệ che phủ khác nhau (0%, 5%, 10% và 15%).

• Nghiệm thức C5: Che phủ 5% (luống nổi diếp cá 2,5m² được trồng trên bề mặt ao). 
• Nghiệm thức C10: Che phủ 10% (luống nổi diếp cá 5m² được trồng trên bề mặt ao). 
• Nghiệm thức C15: Che phủ 15% (luống nổi diếp cá 7,5m² được trồng trên bề mặt ao). 
• Đối chứng C0: Không có diếp cá. 

1. Cải thiện các thông số chất lượng nước trong hệ thống aquaponics

Một nghiên cứu trước đây cho thấy hệ thống aquaponics giữa rau diếp cá và cá rô phi có thể làm giảm đáng kể sự tích tụ nitơ và amoniac trong ao (Shi et al., 2015). Tuy nhiên, tỷ lệ trồng hoặc mật độ rau rất quan trọng để tối ưu việc sử dụng các chất dinh dưỡng sẵn có trong ao và cân bằng hệ thống aquaponics.

Rau diếp cá cải thiện các thông số chất lượng nước ao nuôi. Ảnh: SouthernLiving.

Trong nghiên cứu này, các luống nổi diếp cá với các tỷ lệ che phủ khác nhau trong ao nuôi cá rô phi đã cải thiện đáng kể chất lượng nước thông qua các chỉ số NH₄⁺, NO₃^-, TN (nitơ tổng), TP và PO₄^3--P. 

Trong các tỷ lệ che phủ, sự cải thiện các thông số chất lượng cũng khác nhau và thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, sự cải thiện các thông số này ở nghiệm thức C10 cao hơn so với ở C5 và C15. Trước ngày 30, sự cải thiện thông số chất lượng nước đã tăng lên cùng với tỷ lệ che phủ (C15> C10> C5). Các thông số chất lượng nước này cũng thay đổi C10> C5> C15 đối với NH₄⁺ -N và TN (sau 45 ngày) và TP và PO₄^3--P (sau 60 ngày).

Điều này cho thấy rằng tỷ lệ che phủ của diếp cá trong hệ thống aquaponic không tương quan thuận với hiệu quả lọc nước. Trong toàn bộ thí nghiệm, tỷ lệ che phủ 10% diếp cá đã cải thiện chất lượng nước ao cá ổn định và hiệu quả hơn so với các tỷ lệ che phủ khác.

2. Tăng khả năng miễn dịch ở cá

Miễn dịch bẩm sinh là tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại các mầm bệnh xâm nhập. Trong nghiên cứu này, mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến miễn dịch của cá TRL1 , TLR2 , TLR3 , TLR9 , TNF và IFN ở nghiệm thức C10 đã tăng đáng kể so với các nghiệm thức khác.

Gen MyD88 cũng tăng đáng kể ở nghiệm thức C10 và C5 so với C15 và C0. Hơn nữa, hoạt tính AKP, hoạt tính SOD và hoạt tính NO (nitric oxide) huyết thanh ở nghiệm thức C10 cũng cao hơn so với các nghiệm thức khác.

Zhu và cộng sự. (2020) cho thấy việc trồng diếp cá trong ao nuôi cá rô phi có thể làm tăng hoạt động của các enzym chống oxy hóa SOD, glutathione peroxidase, catalase và NO. Những phát hiện này chỉ ra rằng diếp cá với tỷ lệ che phủ 10% có thể cải thiện khả năng phòng bệnh và chống stress cho cá rô phi nuôi.

Rau diếp cá có thể cải thiện khả năng phòng bệnh và chống stress cho cá rô phi nuôi.

3. Sự đa dạng và phong phú vi sinh vật trong ruột cá và nước ao

Hệ vi sinh vật ảnh hưởng đến sự tăng trưởng, khả năng miễn dịch và khả năng kháng bệnh của động vật nuôi. Kết quả nghiên cứu này cho thấy sự phong phú và đa dạng của cộng đồng vi khuẩn ở các nghiệm thức C5, C10 và C15 cao hơn so với nhóm đối chứng ở cả mẫu nước và ruột cá.

Ở nghiệm thức C10, sự phong phú và đa dạng của cộng đồng vi khuẩn là cao nhất trong tất cả các nghiệm thức. Điều này cho thấy rằng, rau diếp cá với các tỷ lệ che phủ khác nhau đã làm tăng sự phong phú và đa dạng của quần xã vi khuẩn trong ao nuôi cá rô phi và ruột cá và tỷ lệ che phủ 10% là hiệu quả nhất. 

Tuy nhiên, thành phần vi khuẩn trong nước hoặc ruột cá luôn bị thay đổi theo mùa. Các mùa khác nhau thành phần vi khuẩn có thể khác nhau. Do đó, các nhà nghiên cứu cũng đã nghiên cứu khả năng loại bỏ nitơ và phốt pho của hệ thống aquaponics thực vật như một phương pháp bền vững để xử lý nước thải.

Những kết quả này cho thấy rằng không chỉ thực vật chịu trách nhiệm trực tiếp trong việc loại bỏ nitơ và phốt pho tổng thể mà cả các thành phần không liên quan đến thực vật cũng đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ chất dinh dưỡng trong các hệ thống như vậy, ví dụ trong quá trình nitrat hóa hay khử nitơ và hấp thu chất dinh dưỡng bởi tảo và vi khuẩn. 

4. Sự tăng trưởng của cá rô phi

Bột từ lá và chiết xuất của rau diếp cá đã được chứng minh là thúc đẩy tăng trưởng ở cá và lợn khi được thêm vào chế độ ăn ( Garg và cộng sự, 2019 ). Trong nghiên cứu này, khối lượng cơ thể của cá ở nghiệm thức C10 và C15 cao hơn ở C5 và C0. Điều này có thể liên quan đến việc cải thiện chất lượng nước ao nuôi cá của rau diếp cá. Tuy nhiên, rau diếp cá có thể được trồng thành công trong aquaponics do rễ bên dày đặc. Là loài cá ăn tạp, cá rô phi có thể ăn các loại rễ này khiến trọng lượng cơ thể tăng lên. Hơn nữa, diếp cá có thể tiết ra các chất hoạt tính sinh học vào môi trường xung quanh, điều này cũng có thể thúc đẩy tăng trọng lượng.

   
Rau diếp cá có thể tiết ra các chất hoạt tính sinh học thúc đẩy tăng trọng lượng cá rô phi. Ảnh: Sciencing.

Hệ thống aquaponics vòng hở với các luống nổi rau diếp cá có thể cải thiện chất lượng nước ao nuôi và làm tăng sự phong phú và đa dạng của cộng đồng vi khuẩn trong ao nuôi cá rô phi. Hiệu quả của tỷ lệ che phủ 10% rau diếp cá mang lại hiệu quả tương đối vượt trội so với tỷ lệ 15% và 5%, thể hiện qua sự tăng trưởng của cá, khả năng miễn dịch không đặc hiệu, chất lượng nước và thành phần vi khuẩn trong ruột cá và nước ao.

References: Xiaoli Ke et al. (2021), Effect of the herbal Houttuynia cordata floating bed on the Nile tilapia pond culturing system, Aquaculture Reports.