Thử nghiệm hệ thống sản xuất tôm giống thâm canh sử dụng công nghệ biofloc

Việc sử dụng công nghệ biofloc (BFT) đang gia tăng trong nuôi trồng nhiều loài thủy sản thương mại quan trọng. BFT được sử dụng để tăng cường sản xuất và giảm thiểu hoặc ngăn chặn việc thay nước trong quá trình nuôi thủy sản, từ đó giảm các mầm bệnh tiềm năng và giảm việc xả nước thải chứa nhiều chất nuôi dưỡng vào môi trường.

Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá hiệu quả hoạt động sản xuất giống tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (Litopenaeus vannamei) giữa các giai đoạn ấu trùng của M1 và hậu ấu trùng PL5 (bảy ngày sau khi thử nghiệm) bằng cách sử dụng một hệ thống BFT với việc bổ sung các-bon hữu cơ (mật đường hoặc dextrose) và không có trao đổi nước.

Trại sản xuất tôm giống và công nghệ BFT

Giai đoạn ấp trứng là một giai đoạn quan trọng trong việc sản xuất tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương, giai đoạn này yêu cầu sự giám sát liên tục. Giai đoạn ấp trứng kéo dài từ giai đoạn ấu trùng đến giai đoạn hậu ấu trùng postlarva 5 (PL5). Ở giai đoạn này, tôm rất dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố căng thẳng về vật lý, hóa học và sinh học, chẳng hạn như sự bùng phát vibriosis.

Sản xuất tôm giống truyền thống được thực hiện trong một môi trường chủ yếu là tự dưỡng với tỷ lệ trao đổi nước hàng ngày ở mức cao. Ở giai đoạn này, vi tảo giàu axit béo không bão hòa được bổ sung mỗi ngày sau khi trao đổi nước. Những vi tảo này không chỉ cung cấp dinh dưỡng cho ấu trùng tôm, mà cũng cho phép kiểm soát các cấp độ ammonia nitrogen trong bể.

Các tác động không mong muốn kết hợp với hệ thống sản xuất như vậy - chẳng hạn như việc xả khối lượng lớn nước với mức độ cao của ammonia nitrogen và phốt pho (vi tảo, phân, và thức ăn thừa) - có thể không được mong đợi trong nhiều hệ sinh thái ven biển và có thể dẫn đến các rủi ro khác. Trong bối cảnh này, đôi khi cần nắm bắt được các chi phí kinh tế về mặt năng lượng, nhiệt và sự phân bố lượng nước lớn cũng cần được xem xét.

Việc giảm sự trao đổi nước đòi hỏi kiểm soát ammonia  từ sự dị hóa protein vì nó gây độc hại cho tôm. Ammonia i-on hóa và ammonia không i-on hóa có mặt trong nước của bể nuôi với tỷ lệ khác nhau bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như pH, nhiệt độ và độ mặn. Dạng ammonia  không i-on hóa độc hại cho tôm hơn là ammonia i-on hóa, và dạng ammonia này gây ra nhiều thiệt hại về sinh lý do áp lực của nó đối với các hợp chất không phân cực của màng sinh chất.

Trong các hệ thống BFT không trao đổi nước, việc kiểm soát ammonia bắt đầu ở giai đoạn hình thành sự cân bằng cácbon-nitơ, tạo điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn dị dưỡng, mà kết hợp ammonia nitrogen từ môi trường. Mối quan hệ này được thiết lập thông qua việc bổ sung nguồn cácbon hữu cơ (mật đường, bột, đường, và dextrose) vào môi trường nuôi trồng thủy sản. Nó đòi hỏi 20 g hy-đrát-các-bon, hoặc khoảng 6 g các-bon để chuyển đổi 1 g ammonia nitrogen thành sinh khối vi khuẩn.

Trong hệ thống nuôi BFT, vi khuẩn tự dưỡng và vi khuẩn dị dưỡng tham gia vào sự hình thành của bioflocs, bao gồm một sự tập hợp của tảo, nấm, động vật nguyên sinh, trùng bánh xe và giun. Vì vậy, ngoài việc kiểm soát ammonia, bioflocs có thể tạo nguồn thức ăn trong bể nuôi tôm.

Việc sử dụng các hệ thống BFT trong giai đoạn tiền ương giống và nuôi vỗ nuôi tôm biển đã được nghiên cứu rộng rãi. Tuy nhiên, các nghiên cứu có hệ thống với BFT mà không trao đổi nước trong giai đoạn sản xuất giống như một giải pháp thay thế cho các hệ thống sản xuất tiêu chuẩn của ấu trùng tôm thẻ chỉ mới bắt đầu.

Thiết lập nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Cameroon Marine (LCM), Khoa Thuỷ sản, Đại học Liên bang Santa Catarina, Brazil. Trước khi thí nghiệm, ấu trùng của giống tôm L. vannamei được nuôi trong một bể 20 m3 (mật độ 100 con/L), bể ấp trứng bán trụ ở độ mặn 35 ppm cho đến khi các ấu trùng này đạt đến giai đoạn mysis1.

Các vi tảo Chaetoceros muelleri (5 × 104 tế bào/ml) được thêm vào môi trường nước nuôi hàng ngày. Khi ấu trùng đạt đến giai đoạn M1, ấu trùng được chuyển giao cho các bể thực nghiệm 60 L (200 M1/L), trong đó ban đầu đã được lấp đầy bằng nước giống với nước từ bể ương trứng trước đó. Ấu trùng được cho ăn 9 lần một ngày (08h00, 10h00, 12h00, 14h00, 16h00, 18h00, 21h00, 23h00, và 03h00) và với số lượng theo khuyến cáo của nhà sản xuất thức ăn cho từng giai đoạn ấu trùng. Ấu trùng Artemia cũng được cung cấp cho các ấu trùng tôm ở mức 6 Ấu trùng Artemia cho mỗi mysis hay tôm bột postlarva, 5 lần mỗi ngày (09h00, 11h00, 15h00, 17h00, và 00h00).

Ba nhóm ấu trùng đã được thiết lập: một nhóm kiểm soát được nuôi trong một hệ thống tự dưỡng thông thường với việc thay nước và bổ sung các vi tảo được thực hiện hàng ngày, và hai nhóm thí nghiệm được nuôi trong một hệ thống dị dưỡng không thay nước.

Để giữ tổng ammonia nitrogen (TAN) dưới mức tối đa được thiết lập là 1 mg/L, nước của các bể kiểm soát được trao đổi ở mức tỷ lệ dao động từ 50% mỗi ngày vào lúc bắt đầu thí nghiệm đến 200% trong giai đoạn cuối cùng của sự nuôi dưỡng. Sau khi trao đổi nước, vi tảo Chaetoceros muelleri được đếm và được thêm vào để duy trì mức 5 × 104 tế bào/ml.

Nguồn cácbon hữu cơ đã được thêm (chia làm 4 lần mỗi ngày) vào bể biofloc để duy trì nồng độ ammonia thấp hơn 1 mg/L. Dextrose khan (100% hy-đrát-các-bon) đã được thêm vào một nhóm, và mật đường mía (55% hy-đrát-các-bon, 3% protein thô) được thêm vào nhóm thứ hai.

Việc tăng cường dinh dưỡng cho bể nuôi với các-bon hữu cơ đã được thực hiện theo 2 cách:

1) Lượng hy-đrát-các-bon cần thiết để trung hòa a-mô-ni bị đào thải được ước tính thông qua giả định rằng tôm đồng hóa 25% nitơ thực phẩm và 75% nitơ còn lại được chuyển thành ammonia hòa tan trong nước. Nguồn các-bon đã được thêm vào hàng ngày cho mỗi bể với tỷ lệ 20 g hy-đrát-các-bon cho mỗi g TAN.

2) Khi nồng độ TAN vượt quá 1 mg/L, hy-đrát-các-bon (mật đường hoặc dextrose) đã được bổ sung vào hệ thống theo tỷ lệ 20 g hy-đrát-các-bon cho mỗi g TAN vượt quá.

Các kết quả

Người ta đã thực hiện việc phân tích về vật lý và hóa học hàng ngày đối với nước, cũng như phân tích vi sinh của nước vào cuối thí nghiệm. Tất cả các thông số chất lượng nước vẫn nằm trong phạm vi thích hợp cho giai đoạn sản xuất giống của L. vannamei. Những thông số này cũng tương tự như trong các hệ thống sản xuất thông thường có tỷ lệ trao đổi nước hàng ngày ở mức cao (kiểm soát), và các hệ thống sản xuất BFT với cả hai nguồn các-bon hữu cơ (dextrose và mật đường).

Các giá trị trung bình của TAN và a-mô-ni-ắc không ion hóa vẫn dưới mức độc hại (tổng ammonia <1,3 mg/L và không ammonia <0,05 mg/L). Việc sử dụng mật đường dẫn đến các giá trị thấp nhất của ammonia.

Tổng ammonia tăng lên phần nào trong nhóm được bổ sung dextrose trong 2 ngày cuối cùng của thí nghiệm. Tuy nhiên, mức trung bình của ammonia độc hại trong các nhóm BFT không khác biệt đáng kể so với nhóm kiểm soát trong bất kỳ ngày nào của thí nghiệm.

Các số đo nitrit (<0.02 mg/L) cho thấy quá trình nitrat hóa không được thiết lập trong quá trình thí nghiệm và rằng các hoạt động của cộng đồng vi khuẩn dị dưỡng đã kiểm soát thành công ammonia trong nhóm BFT.

Số lượng vi khuẩn dị dưỡng trong nước lớn hơn đối với nhóm được bổ sung mật đường và dextrose so với nhóm kiểm soát. Tuy nhiên, không có sự khác biệt nào về số lượng vibrionaceae giữa các nhóm.

Chất lượng ấu trùng, hiệu suất nuôi trồng, tỷ lệ sống khi độ mặn thấp (19 mg/L) và việc sử dụng nước cũng được đánh giá. Các nhà nghiên cứu đã không thấy bất kỳ sự khác biệt nào trong các thông số về chất lượng ấu trùng giữa các phương pháp trên. Tất cả các ấu trùng đều hoạt động (hoạt động bơi cao), có dự trữ lipít, màu sắc gan tụy bình thường và ruột đầy đủ. Các nhà nghiên cứu không tìm thấy dị tật, ký sinh trùng epibiont, tình trạng hoại tử hoặc tình trạng cơ yếu.

Tỷ lệ sống cuối cùng, chiều dài cơ thể, trọng lượng khô và sự tồn tại trong môi trường độ mặn thấp không khác nhau giữa các nhóm, điều này cho thấy sự đồng nhất với các thông số sản xuất và sức đề kháng của ấu trùng.

Phương pháp BFT cần khoảng 12% nước sử dụng bởi các nhóm kiểm soát. Việc giảm lượng nước như vậy cần thiết cho giai đoạn sản xuất tôm giống sẽ làm giảm các chi phí liên quan đến việc lấy nước, khử trùng và trung hòa, sưởi ấm và bơm nước cho các trại giống.

Triển vọng

Việc sử dụng các hệ thống biofloc mà không cần thay nước được bổ sung mật đường hoặc dextrose làm nguồn các-bon dẫn đến các chỉ số sản xuất và chất lượng nước thỏa đáng trong giai đoạn sản xuất giống của L. vannamei. Do nước không trao đổi trong các hệ thống biofloc, nên chỉ khoảng 12% nước được sử dụng trong các hệ thống tự dưỡng thông thường. Đây là một cách tiếp cận vệ sinh, kinh tế và sinh thái phù hợp có thể phát triển hơn nữa..