Hệ thống nuôi tích hợp aquaponics và biofloc

Hệ thống aquaponics và biofloc là hai loại hệ thống nuôi trồng thủy sản khác nhau, chỉ giống nhau ở khía cạnh không thải nước ra môi trường. Hai hệ thống này được coi là những hệ thống mới nổi và có triển vọng kết hợp sản xuất chuyên sâu với tái chế chất thải và bảo tồn nước.

Hệ thống nuôi tích hợp BFT-AQP (biofloc technology- aquaponic) là hệ thống tuần hoàn gồm một bể cá tròn thể tích 250 L, một bộ lọc, luống cây (60x42x30 cm) với diện tích bề mặt 0,25 m², máy bơm chìm công suất 0,02 hp với sự bố trí đường ống và van để điều chỉnh lưu lượng nước. Máy bơm nước được duy trì với thời gian 20 phút bật và 40 phút tắt trong mỗi giờ (Crouzet TMR 48L). 

Tốc độ dòng nước từ bể cá đến luống cây được duy trì ở mức tỷ lệ 500 L/giờ. Các đường ống (12,7 mm) đã được lắp đặt nhằm kết nối bể nuôi cá và luống cây để nước tuần hoàn. Hệ thống lọc nước đã được lắp đặt trong bể nuôi cá để giữ lại các hạt floc và chỉ cho phép nước đã lọc đi vào luống cây, nhằm ngăn chặn nồng độ cao của chất rắn lơ lửng từ nước biofloc có thể gây ra sự kết dính hoặc làm tắc nghẽn rễ cây. 

Bộ phận lọc được sử dụng trong mô hình này bao gồm một ống PVC đục lỗ có đường kính 5 inch được phủ bằng vật liệu vải. Các máy bơm và liên kết đường ống được đặt bên trong bộ lọc đục lỗ này để nước lọc trong đường ống được bơm đến luống cây. Từ luống cây nước được lưu thông trở lại bể cá. Mực nước trong bể cá được điều chỉnh hàng tuần để bù đắp lượng hao hụt do bốc hơi, thoát hơi nước, thất thoát do xử lý. 

Tích hợp aquaponics với biofloc sẽ giúp làm sạch nước trong hai giai đoạn. Cộng đồng vi khuẩn dị dưỡng trong BFT sẽ đồng hóa nước thải nitơ thành protein vi sinh vật theo tỷ lệ cacbon: nitơ thích hợp. Tỷ lệ C:N sẽ tạo điều kiện lý tưởng cho vi khuẩn kiểm soát chất lượng nước và nước sẽ đáp ứng trong hệ thống aquaponic với các chất dinh dưỡng ở dạng hòa tan dễ hấp thụ bởi thực vật, thuận lợi cho sự phát triển của chúng.

Cá rô phi dòng GIFT

Cá rô phi dòng GIFT có kích thước ban đầu trung bình 1,44 g, mật độ thả 150 con/bể. Cá được cho ăn bằng thức ăn viên nổi thương mại có chứa 30% protein và tỷ lệ cho ăn được cố định ở mức 2% tổng sinh khối trên ngày, cho ăn 2 lần trên ngày vào lúc 10:00 và 17:00 giờ.

Sau 120 ngày nuôi, tỷ lệ sống của cá đạt 100%, các thông số tốc độ tăng trưởng; tỷ lệ hiệu suất protein đều cao hơn so trong hệ thống aquaponic không tích hợp biofloc. Hệ số chuyển đổi thức ăn là 1,29 và năng suất đạt 11 kg/m³. Nhìn chung không ảnh hưởng đến năng suất tăng trưởng của cá trong một hệ thống tích hợp aquaponics với biofloc. Đồng thời cá không bị stress thông qua các thông số cortisol, glucose, catalase và hoạt tính chống oxy hóa, không khác biệt so với cá nuôi trong hệ thống aquaponic không tích hợp biofloc.

Cá rô phi dòng GIFT được nuôi trong mô hình tích hợp aquaponic và biofloc. Ảnh The Fish Site.

Ớt chuông

Ớt chuông (Capsicum annum L.) có chiều cao trung bình ban đầu là 10,17 cm và mật độ cây trồng trong mỗi luống là 12 cây/m². Sau 120 ngày, năng suất ớt chuông đạt 338,10 g/cây, tuy nhiên hệ thống aquaponic không tích hợp biofloc năng suất ớt đạt 98,85 g/cây.

Ngoài ra, chất diệp lục được dùng làm chất chỉ thị sinh lý để đánh giá tình trạng dinh dưỡng của cây. Trong hệ thống tích hợp này, hàm lượng chất diệp lục cao đáng kể trong hệ thống BFT-AQP so với hệ thống aquaponic không tích hợp biofloc. Điều này cho thấy sự phát triển vượt trội của thực vật trong BFT-AQP so với aquaponics thông thường. Sự sẵn có tốt hơn của nitơ ở dạng nitrat trong hệ thống BFT-AQP và sự hấp thụ thích hợp của nó bởi rễ giúp nâng cao năng suất và đậu quả tốt hơn.

Ớt chuông sau 120 ngày. Ảnh minh họa.

Như vậy, hệ thống tích hợp được chứng minh hoạt động tốt hơn về tốc độ phát triển của cá, thực vật và chất lượng nước so với aquaponics thông thường. Mật độ nuôi tối ưu 150 con/m3 của cá rô phi dòng GIFT có thể được lựa chọn trong hệ thống aquaponics tích hợp biofloc để ớt chuông phát triển tối ưu với mật độ 12 cây/m², mà không ảnh hưởng đến sự phát triển của cá và thực vật. Các thông số chất lượng nước cũng được duy trì ở mức tối ưu trong hệ thống biofloc tích hợp với aquaponics. Do đó, việc sử dụng biofloc trong hệ thống aquaponics có thể cải thiện năng suất và duy trì chất lượng nước, nhưng để có kết quả tăng trưởng tốt hơn, nên cần tối ưu hóa công nghệ này.

Nguồn: S. Saseendran, K. Dube, M.H. Chandrakant, et al., 2020. Enhanced growth response and stress mitigation of genetically improved farmed Tilapia in a biofloc integrated aquaponic system with bell pepper, aquaculture.