Mô hình với mong muốn mang lại một số lợi thế cho nông nghiệp bền vững, bao gồm tái sử dụng nước, giảm thiểu xả thải và tăng lợi nhuận bằng cách tận dụng mối quan hệ cộng sinh giữa chất thải hữu cơ, khoáng hóa vi khuẩn và lọc thực vật.

Mô hình aquaponic nuôi kết hợp tôm thẻ chân trắng và cà chua chịu mặn

Một loại cà chua chịu mặn được tạo thành từ cây cà chua được ghép vào gốc của cây cà chua chịu mặn hoang dại ở vùng Guasave (Mexico) với mật độ trồng 3 cây/m. Tôm thẻ chân trắng có trọng lượng 0,28 g/con, được thả với mật độ 125 con/m³. Thử nghiệm được thực hiện với 3 độ mặn khác nhau 2; 4 và 6 g/L (2; 4; 6 ‰).

Mô hình aquaponic là một hệ thống gồm có hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS - recirculation aquaculture system- gồm bể nuôi chính, bể lắng, bộ lọc sinh học) và hệ thống thủy canh. Hệ thống được vận hành bằng cách nước sau khi đi qua hệ thống thủy canh sẽ được giữ lại trong bể chứa, bể chứa được trang bị máy bơm chìm và nước sẽ được đưa vào trong các bể nuôi nuôi tôm, tại đây ở đáy mỗi bể tôm có đầu ống nước ra, nước sẽ ra và di chuyển vào bể lọc sinh học và sau đó nước lại được chuyển về hệ thống thủy canh.

Như vậy, nước sẽ được vận chuyển tuần hoàn giữa các bể nuôi tôm thẻ chân trắng và hệ thống thủy canh trồng cà chua. Do vậy, nước trong các bể nuôi tôm được thay mới khoảng 2,1 m³/ngày với tốc độ dòng chảy là 1,5 L/phút. Trong suốt thời gian thử nghiệm các thông số vật lý, hóa học và sinh học của chất lượng nước cũng được ghi nhận đặc biệt chỉ số NO₂^-, NO₃^- hay sự hiện diện của vi khuẩn.

Sản phẩm tôm thẻ chân trắng

Tôm thẻ chân trắng có thể tồn tại và phát triển ở độ mặn thấp với thành phần hoặc tỷ lệ các ion hòa tan đầy đủ (Ray và ctv., 2017). Tuy nhiên ở độ mặn 6 g/L thì khối lượng tôm (g/con), tỉ lệ sống cao hơn so với tôm ở độ mặn 2, 4 g/L (P<0,05). Sản lượng tôm cao nhất ở độ mặn 6 g/L (1,12 kg/m³) cũng được ghi nhận cao hơn ở 2 độ mặn còn lại.

Tôm thẻ trong mô hình nuôi kết hợp với cà chua mới được thử nghiệm ở nhiều độ mặn khác nhau. Ảnh minh họa.

Tất cả các tác giả trước đây đều kết luận rằng các thông số hoạt động của tôm (ngoại trừ tổng trọng lượng tăng lên- TWG) không bị giới hạn đáng kể bởi các đặc tính của nước. Tuy nhiên, thử nghiệm này cho thấy những nhược điểm của việc kiểm soát chất lượng nước kém và ảnh hưởng của độ mặn đối với động vật thủy sản cũng như cây trồng.

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh tôm thẻ chân trắng và cà chua được nuôi/trồng trong môi trường khí hậu được kiểm soát cho năng suất cao hơn. Đối với mô hình aquaponic trong nhà kính thì chi phí ban đầu về cơ sở hạ tầng rất cao.

Cà chua chịu mặn được tạo thành từ cây cà chua được ghép vào gốc của cây cà chua chịu mặn hoang dại ở vùng Guasave (Mexico). Ảnh minh họa.

Tuy nhiên, để tăng lợi nhuận trong thì trong các mô hình nuôi tôm cần nuôi hai hoặc nhiều vụ/năm. Đồng thời đối với cây trồng thì việc trồng luân canh sẽ giúp lợi nhuận ròng cao hơn so với độc canh. Như vậy, nghiên cứu này giải quyết khó khăn trong việc tích hợp tôm biển với cà chua dễ bị nhiễm mặn. Bước tiếp theo là sẽ đánh giá về chi phí - lợi ích sản xuất khi mở rộng và giải quyết các thiếu sót kỹ thuật. 

Mô hình aquaponic ngoài việc thu về sản lượng vật nuôi và cây trồng thì nó còn có các mục địch bao gồm việc sử dụng các chất dinh dưỡng hòa tan trong nước nuôi trồng thủy sản cho cây trồng để tránh thải vào các vùng nước, giảm thiểu thay nước và giảm chi phí vận hành của RAS (hệ thống tuần hoàn) (Pantanella, 2018).

Ngoài ra, có thể trồng được nhiều loại cây trồng bị hạn chế về thời tiết (mùa vụ) (Pantanella, 2018). Mô hình này đáp ứng được mục tiêu của nông nghiệp hiện đại bền vững là giảm tác động đến môi trường (Cole và ctv, 2018) và giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên không thể tái tạo.

Nguồn: Armenta-Bojorquez, A.D. và ctv (2021). Pacific white shrimp and tomato production using water effluents and salinity-tolerant grafted plants in an integrated aquaponic production system. Journal of Cleaner Production.