Mật độ nuôi cá Koi được tối ưu hóa trong hệ thống thủy canh như thế nào?

Các hệ thống nuôi trồng thủy sản thâm canh thường gây những tác động tiêu cực đến môi trường, do đó việc xử lý nước thải từ các hoạt động nuôi trồng thủy sản có tầm quan trọng đáng kể. Aquaponic là một mô hình kết hợp giữa trồng rau thủy canh với nuôi trồng thủy sản mang tính đột phá nhờ vào tính thân thiện với môi trường, tiết kiệm chi phí và khả thi về mặt kinh tế. Trong hệ thống này, nước thải nuôi trồng thủy sản được tái sử dụng, các chất dinh dưỡng có trong nước thải được cây trồng hấp thụ trước khi quay trở lại bể nuôi.

Loài cá chép Koi (Cyprinus carpio var. Koi) là một trong những loài cá cảnh phổ biến có nhu cầu thị trường cao và càng thích hợp cho hệ thống thủy canh. Mật độ thả cá tối ưu là một trong những tiêu chí quan trọng nhất để thiết kế hệ thống vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu tăng trưởng, tỷ lệ sống, kích thước, thậm chí nó quyết định cả về năng suất lẫn lợi nhuận. Do đó, việc xác định mật độ nuôi tối ưu là một trong những yếu tố quan trọng của nuôi trồng thủy sản thâm canh. 

Các nhà khoa học đã tiến hành thực hiện thí nghiệm nghiên cứ cố gắng tối ưu hóa mật độ nuôi cá chép Koi (Cyprinus carpio var. Koi) trong một hệ thống thủy canh, kết hợp giữa cá Koi và cây rau má. Cây rau má (Centella asiatica) là một loài cây một năm thân thảo được biết đến như một hợp chất có nhiều đặc tính dược lý như kháng khuẩn, ức chế viêm ruột và điều hòa miễn dịch đối với các bệnh truyền nhiễm ở động vật thủy sản, rất thích hợp dùng trong thí nghiệm này.

Cá chép Koi giống ở những mật độ khác nhau lần lượt là 1,4; 2,1 và 2,8 (kg/m³) được thả vào hệ thống thủy canh với mật độ cây rau má là 35 cây/ m².  Bố trí hai nghiệm thức đối chứng bao gồm đối chứng 1 với mật độ thả cá là 1,4 (kg/m³) không bổ sung rau thủy canh (cây rau má) và đối chứng 2 với các cây rau má được trồng trong điều kiện bình thường (đất) sử dụng phân bón trong suốt thời gian nghiên cứu (60 ngày). Sức khỏe cá, chất lượng nước, các chỉ tiêu sinh trưởng của thực vật và cá được ghi nhận, theo dõi.

Kết quả sau khi phân tích và cân nhắc thông qua các chỉ số chất lượng nước, dinh dưỡng, sự phát triển của thực vật cũng như sức khỏe cá thì mật độ thả 2,1 (kg/m³) được đề xuất là mật độ nuôi tối ưu cho hệ thống này. Tuy rằng mật độ nuôi quá cao có thể ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng, khả năng kháng bệnh giảm do tình trạng quá tải, cạnh tranh thức ăn và không gian, tuy nhiên nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỷ lệ sống của cá Koi đạt 100% ngay cả khi thả ở mật độ nuôi cao nhất (2,8 kg/m³).

 Trong hệ thống thủy canh, sản lượng cây trồng có thể đạt mức tương tự hoặc thậm chí tốt hơn so với phương pháp nông nghiệp truyền thống bằng cách duy trì mật độ cây trồng thích hợp. Với mật độ cây trồng là 35 cây/m², năng suất cây rau má thu được tăng đáng kể cùng với sự gia tăng mật độ nuôi cá chép Koi. Kết quả này cho thấy mật độ thả cá cao cung cấp nhiều chất dinh dưỡng hơn cho cây trồng, dẫn đến cây tăng trưởng nhanh hơn so với nhóm nuôi mật độ thấp và trung bình. 

Một hệ thống thủy canh bền vững đòi hỏi sự cân bằng của nồng độ dinh dưỡng, đồng thời duy trì các thông số chất lượng nước là yếu tố môi trường được xem xét hàng đầu để tối ưu hóa sản xuất vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của cá và sự phát triển của cây trồng. Cá chép Koi có thể sống được trong môi trường nước kém chất lượng tuy nhiên để tăng trưởng, sinh sản và sức khỏe đạt hiệu quả cao, duy trì chất lượng nước tốt là điều cần thiết. 

Tất cả các thông số chất lượng nước thay đổi trong một phạm vi thuận lợi. Độ pH của nước ban đầu thiên kiềm (8,70) tuy nhiên vào cuối thí nghiệm, độ pH giảm xuống và duy trì trong phạm vi tối ưu (từ 6 đến 8,5). Nồng độ oxy hòa tan dao động duy trì trên 5 mg/l phù hợp yêu cầu của thực vật, cá và vi khuẩn trong hệ thống. Nồng độ oxy hòa tan thấp có thể làm gián đoạn chu trình Nitrat hóa gây ảnh hưởng đến sự phát triển của cây. Ngoài ra, còn làm tăng độc tính của nước do sự gia tăng nồng độ của NH₃ và NO₂. Bên cạnh đó, nguồn sinh ra CO₂ chính là quá trình trao đổi chất của cá. Cá không thể thải CO₂ nội sinh vào nước khi nồng độ CO₂ xung quanh quá cao do mật độ nuôi ngày càng tăng. Hệ thống được sục khí liên tục và nước được lưu thông đã phần nào cải thiện điều này.

Nhìn chung, kết luận rút ra từ nghiên cứu là nước thải nuôi trồng thủy sản bằng phương pháp xử lý thực vật có thể được sử dụng như một phương pháp sinh thái để tăng cường năng suất với mật độ thả cá tối ưu (2,1 kg/m³)  mà không có tích lũy các chất ở mức độc hại trong hệ thống thủy canh.