Sự phân tầng nước trong ao nuôi và vai trò của lưu thông nước

Oxy hòa tan trong nuôi trồng thủy sản

Sự quang hợp bởi tảo (phytoplankton) là nguồn chính của oxy trong ao nuôi trồng thủy sản. Tảo biển thường cung cấp oxy dư thừa trong ngày, trong khi vào ban đêm, sự hô hấp của tảo, nền đáy ao, cá hoặc tôm có thể làm suy giảm lượng oxy dự trữ. Vì lý do này, người nuôi trồng thủy sản phải biết giá trị oxy của ao vào ban đêm để tăng cường và duy trì đủ lượng oxy hòa tan cần thiết.

Nguyên tắc cơ bản đằng sau lưu thông nước là sự pha trộn phù hợp các vùng nước giàu oxy với vùng nước dưới đáy ít oxy nhằm tăng tổng trữ lượng oxy trong ao. Ôxy có ở tầng đáy nhiều hơn sẽ đẩy nhanh quá trình phân hủy các chất thải hữu cơ trên đất ao nuôi, ngăn ngừa sự tích tụ các khí độc hại. Việc lưu thông nước hiệu quả được áp dụng trong thời gian cao điểm của hoạt động quang hợp, khi nước bề mặt bị bão hòa oxy.

Sự phân tầng nước trong ao nuôi

Nước ao bị phân tầng bởi vì tầng nước xanh lá cây trên bề mặt (dồi dào thực vật phù du) hấp thụ ánh sáng mặt trời và ấm lên trong ngày, trong khi ở dưới đáy nước mát hơn.

Nước ấm ở trên mặt nhẹ hơn (ít đậm đặc) hơn so với nước lạnh (dày đặc) ở tầng đáy. Sự khác biệt về nhiệt độ, và tính dày đặc giữa mực nước mặt và nước đáy sẽ tạo ra một sự phân tầng vật lý trong ao nuôi.

Sự phân tầng vật lý này chỉ có thể bị gián đoạn bởi một lực mạnh như lực chạy quạt hay gió mạnh. Vào mùa đông, khi nước bề mặt nguội đi và dần dần xấp xỉ nhiệt độ của nước đáy thì sự phân tầng vật lý / nhiệt độ của ao nuôi sẽ giảm hoặc làm gián đoạn.

Sự có mặt của ánh sáng mặt trời làm cho thủy sinh vật tập trung ở tầng trên của ao. Sự quang hợp vi tảo vào ban ngày làm cho nước bề mặt giàu oxy, pH cao hơn và lượng carbon dioxide ( CO₂) thấp hơn so với nước đáy. Tảo nhỏ cũng loại bỏ ammonia (NH₃ / NH₄⁺) và các chất dinh dưỡng khác từ nước để quang hợp và tăng trưởng.

Tuy nhiên, do ánh sáng không chiếu xuống dưới đáy, tầng đáy chủ yếu là các chất ô nhiễm và độc hại như amoniac, nitrit, metan, hydrogen sulfide và các chất khác được hình thành trong quá trình phân hủy chất thải hữu cơ (chủ yếu là tảo chết, phân cá và tôm, thức ăn thừa, lá cây và phân rã sinh khối vi sinh vật). Như vậy, sự quang hợp của thực vật tầng nước mặt và sự phân hủy chất hữu cơ ở tầng đáy ao nuôi làm tăng sự phân tầng hóa học của nước ao.

Hình 1: Phân tầng vật lý và hóa học của nước ao.

Từ bề mặt đến đáy có sự suy giảm cường độ ánh sáng, quang hợp, mức oxy và nhiệt độ nước. Nếu không có oxy, đất dưới đáy và ao trở nên thiếu không khí và sinh ra các chất khí độc hại.

Sự phong phú và sự phân tầng của sinh vật phù du trong ao nuôi

Sự phong phú của sinh vật phù du có thể được đánh giá thông qua màu sắc và độ trong suốt của nước. Độ trong suốt của nước có thể được xác định bằng đĩa Secchi và có thể được sử dụng để dự đoán nguy cơ thiếu oxy xảy ra trong ao. Do đó, đĩa Secchi là một công cụ đơn giản nhưng rất có giá trị đối với các nhà nuôi trồng thủy sản, đặc biệt khi không có các công cụ DO.

Độ trong của ao nuôi thường ở khoảng từ 20 đến 60cm. Độ trong của nước càng thấp thì ánh sáng sẽ ít xuống đến tầng đáy của ao. Có một mối quan hệ trực tiếp giữa độ trong suốt của nước và độ sâu trong đó: quá trình sản sinh oxy thông qua quá trình quang hợp (P) bằng sự tiêu thụ oxy trong hô hấp (R).

Trong khoa học thời Limnic (khoa học nghiên cứu vùng nước nội địa), P bằng với R ở độ sâu gấp 2,4 lần độ trong của nước. Ví dụ, trong ao có độ trong DO = 0.5m thì P bằng R ở độ sâu gần 1,25 mét. Dưới 1,2 mét, R vượt quá mức P và oxy giảm mạnh.

Hình 2: Độ trong suốt của nước được đo bằng đĩa Secchi. Mật độ của các sinh vật phù du dày đặc sẽ làm giảm độ trong suốt của nước dẫn đến sự phân tầng của nước, nguy cơ suy giảm oxy và cá chết trong ao.

Sự suy giảm oxy và các hợp chất độc hại ở vùng nước đáy

Phân tầng vật lý và hóa học ít được phát hiện ở các ao nông, vì gió nói chung thúc đẩy tuần hoàn và xáo trộn nước. Sự pha trộn này cung cấp oxy cho tầng dưới. Tuy nhiên, trong ao sâu, sự phân tầng nước khá rõ rệt. Do tầng đáy chỉ nhận được ánh sáng giới hạn và gió chỉ thúc đẩy lưu thông nước ở một độ sâu hạn chế, mức oxy thường không bằng hoặc thậm chí âm ở độ sâu trong ao lớn hơn 2,5 mét.

Mức oxy âm nghĩa là thiếu oxy cho nhu cầu oxy hóa các chất (như nitrite, ammonia, metan và hydrogen sulfide). Do đó, đáy của ao sâu (như ao đồi) hoặc hồ chứa lớn nói chung có thể là mối đe dọa đối với cá và tôm do thiếu oxy, CO₂ cao và sự hiện diện của các hợp chất độc hại khác nhau. Sự tích tụ chất hữu cơ cũng cung cấp nơi trú ẩn và chất dinh dưỡng cho các sinh vật gây bệnh và tạo cơ hội để chúng sinh sôi nảy nở.

Nguy cơ giảm doanh thu đột ngột

Một ao có vùng nước đáy kỵ khí và độc hại như một quả bom có thể phát nổ bất cứ lúc nào. Có thể xảy ra sự trộn lẫn nhanh chóng giữa nước ở tầng đáy và tầng mặt gây suy giảm oxy, tăng lượng khí carbonic và các hợp chất độc hại trong ao.

Gió mạnh, xả nước và nhiệt độ không khí đột ngột là một số điều kiện có thể gây ra tình trạng sụp đổ ao bất ngờ. Tiếp đến các loài thủy sản có thể bị stress nghiêm trọng và tử vong hàng loạt. Trong ao sâu, oxy hoà tan thường không ở độ sâu từ 2,5 đến 3,0 mét. Trong ao có độ sâu trên 5 mét, lượng nước đáy độc hại vượt quá khối lượng nước mặt có chất lượng tốt (Hình 3). Vì lý do này, khi nuôi trong ao có độ sâu lớn, cá hoặc tôm ở vùng sâu nhất có thể chết hoặc ảnh hưởng nặng nề hơn so với những con tôm ở vùng nông.

Các hộ nuôi thường sử dụng nước trong hồ chứa hoặc bể chứa nước để nuôi cá trong lồng – đây những nơi có độ sâu lớn.

Thường thì lồng được đặt ở khu vực sâu nhất, gần đập, để giữ cá càng xa càng tốt bãi chất thải của cá. Nông dân cũng tận dụng đường trên đập để dễ dàng tiếp cận lồng bè. Tuy nhiên, việc đặt lồng ở khu vực sâu nhất của ao nuôi làm tăng nguy cơ mất toàn bộ cá nếu xảy ra sự xáo trộn tầng nước trong ao. Cá bị nhốt trong lồng không có cơ hội di chuyển đến các khu vực ít bị ảnh hưởng hơn so với cá khi ở trong ao và thường chết hàng loạt(Hình 3).

Để giảm bớt rủi ro về cho ao nuôi cá, các lồng nhỏ đến 1,5m xấp xỉ nên được đặt trên các khu vực nông hơn, cho phép khoảng cách từ lưới đáy lồng đến đáy ao 0,5-1,0 mét. Thêm vào đó, thường xuyên xáo trộn mặt nước mặt giàu oxy với nước đáy đã làm oxy sẽ giúp đưa oxy vào tầng sâu hơn, làm suy yếu thiệt hại do doanh thu có thể xảy ra.

Đối với tôm: không nuôi tôm ao quá sâu, và phải đảm bảo cung cấp đủ oxy hòa tan trong ao, tăng cường xáo trộn các tầng nước trong ao nuôi tôm vào thời gian cao điểm của hoạt động quang hợp. Thường xuyên đo độ dục và oxy hòa tan để kịp thời xử lý.

Hình 3: Minh họa lồng cá đặt trong hồ chứa. Sự xáo trộn đột ngột tầng nước trong hồ sẽ dẫn đến cá chết hàng loạt vì lượng nước đáy ao kỵ khí vượt quá lượng nước mặt có chất lượng nước tốt . Nguy cơ cá chết sẽ giảm khi lồng đặt trên vùng nông hơn. 

Báo cáo được đăng trên: Tạp chí Nuôi trồng thuỷ sản