Ưu tiên chất lượng nước để thành công trong nuôi trồng thủy sản

Chất lượng nước trong ao có thể nhanh chóng bị suy giảm khi cá sử dụng để sinh sống, sử dụng thức ăn, tái sản xuất, phát triển và bài tiết chất thải trong ao. Người nuôi cá muốn thành công thì phải hiểu được chất lượng nước, nhu cầu của cá và bằng cách nào để kiểm soát các yếu tố chất lượng nước.

Dưới đây là một số yếu tố hóa học và lý học là những điều mà người nuôi cần lưu ý trong ao cá của mình:

Nhiệt độ

Kiểm soát nhiệt độ là điều rất quan trọng đến phúc lợi cá vì ảnh hưởng đến tập tính, sử dụng thức ăn, tăng trưởng và tái sản xuất. Theo tin từ Đại học Purdue, tỷ lệ trao đổi chất ở cá tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng lên 18^oF.

Nhiệt độ trung bình cho sự tăng trưởng tối ưu của cá phụ thuộc vào loài cá nước lạnh, nước ấm và nước nóng và cá tại ao nuôi phụ thuộc vào nhiệt độ nước sẵn có. Đối với cá nước lạnh như cá hồi (di cư, không di cư), ngưỡng nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển là 48 – 65^oF. Loài cá nước lạnh như cá rô vàng, ưa thích ngưỡng 60 – 85^oF, cá nước ấm như cá tra và cá rô phi ưa thích ngưỡng 75 – 90^oF.

Chất rắn lơ lửng

Thực vật phù du, chất thải từ cá, thức ăn thừa hay những hạt đất sét lơ lửng trong nước có thể là nguyên nhân của nhiều vấn đề, đặc biệt là trong hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn.

Hạt chất thải từ cá là yếu tố chính làm suy giảm chất lượng nước, chất thải chứa đến 70% nito trong hệ thống và kích thích mang cá. Theo quy luật chung, một pound (0.454kg) chất thải từ cá chỉ do mỗi con cá sản xuất ra.

Độ đục hình thành do hạt sét hoặc đất làm hạn chế sự thâm nhập của ánh sáng và làm hạn chế sự quang hợp. Lắng tụ hạt sét có thể ảnh hưởng đến trứng cá và phá hủy cộng đồng vi sinh vật có lợi đến sinh vật đáy như vi khuẩn.

Có thể loại bỏ hạt sét lơ lửng bằng cách gắn kết vật liệu tích điện âm, làm cho chúng đủ nặng để sa lắng.

Biện pháp khắc phục chung cho 7 đến 10 m2 hay trên mỗi mét vuông bằng cách sử dụng từ 300 đến 500 pound thạch cao (136.2 kg – 227 kg thạch cao) trên mỗi mét vuông. Ứng dụng thạch cao có thể được lặp lại trong khoảng 2 tuần nếu ao chưa có dấu hiệu rõ ràng.

Quang hợp vượt mức cũng là nguyên nhân làm cho tảo tăng khả năng hô hấp vào ban đêm, điều này kéo theo cá sử dụng nhiều ôxy hơn. Tích tụ quá mức hay sự nở hoa của thực vật phù du và suy tàn làm tiêu tốn nhiều oxy. Bất kì sự dao động về oxy giữa ngày và đêm đều làm cho nồng độ oxy thấp đến mức báo động.

Sự quang hợp

Quang hợp là một trong hoạt động sinh học mạnh nhất trong ao nuôi thủy sản. Nhiều thông số chất lượng nước như oxy hòa tan, carbon dioxide, chu kỳ pH, chất thải chứa nitơ được điều chỉnh bởi các phản ứng quang hợp của thực vật phù du. Nói một cách đơn giản, quang hợp là quá trình mà các sinh vật phù du sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển hóa carbon dioxide vào nguồn thức ăn và giải phóng oxy như một sản phẩm phụ.

Ngoài việc cung cấp oxy cho ao cá, quang hợp cũng góp phần loại bỏ nhiều chất thải chứa nitơ như amoniac, nitrat và urê.

Sắc tố của thực vật phù du tham gia vào phản ứng hóa học được gọi là chất diệp lục. Đây là các sắc tố được tìm thấy ở thực vật bậc cao như lá cây.

Vì quá trình quang hợp được điều khiển bởi ánh sáng mặt trời, nồng độ oxy cao nhất xảy ra khi mặt trời nằm trên đường chân trời (thường là 2-3 giờ chiều). Vào ban đêm, quang hợp kết thúc và các sinh vật phù du chủ yếu sử dụng chúng.

Hô hấp là quá trình đảo ngược của quang hợp ở oxy được sử dụng bởi thực vật phù du để chuyển hóa thức ăn thành năng lượng và carbon dioxide được phóng thích như một sản phẩm phụ của. Ban ngày, thực vật phù du cũng hô hấp, nhưng rất may mắn cho người nuôi cá bởi thường có một lượng oxy dồi dào được sản xuất ra để bù đắp cho sự tiêu tốn do hô hấp. Có trường hợp ngoại lệ là trong thời gian dài bị mây che phủ, hô hấp xảy ra khi không có sự quang hợp làm giảm nồng độ oxy giảm suốt đêm. Kết quả là nồng độ oxy được quan sát là thấp nhất trước khi mặt trời mọc.

Khí hòa tan

Khí hòa tan là những gì chứa trong một dung dịch nước. Các chất khí phổ biến nhất là oxy, carbon dioxide, nitrogen và ammonia. Nồng độ được đo bằng phần triệu (ppm) hoặc milligrams mỗi lít, cả hai đơn vị đo lường tương tự nhau. (Một ppm hoặc mg/1 lít cũng giống như 1 pound được bổ sung thêm 999.999 pound trong tổng số 1 triệu pound).

Ôxy

Cho đến nay, oxy hòa tan (DO) là thông số hóa học quan trọng nhất trong nuôi trồng thủy sản.

Nồng độ oxy hòa tan thấp làm cho cá chết, hoặc trực tiếp/gián tiếp hơn tất cả các vấn đề khác cộng hưởng lại. Giống như con người, cá cần cung cấp oxy cho việc hô hấp. Lượng oxy được cá tiêu thụ nhằm vào một số chức năng như tốc độ ăn, mức độ hoạt động và nhiệt độ.

Cá nhỏ tiêu thụ nhiều ôxy hơn cá lớn là do tỷ lệ trao đổi chất cao hơn. Meade (1974) xác định rằng mức tiêu thụ oxy của cá hồi nuôi ở 57^oF là 0.002 pound cho mỗi con cá trên ngày.

Lewis và ctv (1981) xác định rằng mỗi con cá striped bass (cá bass sọc) tiêu thụ 0.012 - 0.020 pounds ở 57^oF. Nhu cầu về oxy cao hơn bởi cá bass có tỷ lệ trao đổi chất tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng lên mỗi 18^oF.

Lượng oxy hòa tan trong nước có thể giảm ở nhiệt độ cao hơn và giảm với sự gia tăng độ cao và độ mặn (Bảng 2).

Để có được sự tăng trưởng tốt, cá phải được nuôi ở ngưỡng oxy hòa tan tối ưu. Một nguyên tắc nhỏ là duy trì nồng độ DO ngưỡng bão hòa hoặc ít nhất là 5 ppm.

Nồng độ oxy hòa tan thấp hơn 5 ppm có thể làm cho cá stress, và hàm lượng oxy ít hơn 2 ppm sẽ dẫn đến cá chết (3 ppm là ngưỡng thích hợp cho striped bass và cá rô vàng).

Một số loài nước ấm như cá rô phi và cá chép thích nghi tốt và chịu được DO thấp, trong khi hầu hết các loài cá nước lạnh thì không thể.

Carbon Dioxide

Carbon dioxide (CO₂) thường được tìm thấy trong nước, từ sự quang hợp hoặc nước có nguồn gốc từ đá vôi. Cá có thể chịu được nồng độ oxy ở mức 10 ppm.

Thông thường, nước hỗ trợ tốt cho quần thể cá phát triển tốt ở mức thấp hơn 5 ppm và không có sự diện hiện carbon dioxide. Nguồn nước sử dụng cho ao nuôi cá thâm canh, mức carbon dioxide có thể dao động từ 0 ppm vào buổi chiều đến 5-15 ppm lúc rạng đông.

Trong khi trong hệ thống tuần hoàn, mức carbon dioxide thường xuyên có thể vượt quá 20 ppm. Mức carbon dioxide cao ngất ngưởng (lớn hơn 20 ppm) có thể gây trở ngại cho việc sử dụng oxy của cá.

Có 2 cách phổ biến để loại bỏ carbon dioxide hoàn toàn. Đầu tiên, nước suối hay nước cùng loại từ đá vôi mang đến, có thể "thổi" để cho khí dư thừa thoát ra. Lựa chọn thứ hai là thêm một số loại vật liệu đệm carbonate như calcium carbonate (CaCO₃) hoặc natri bicarbonate (Na₂CO₃). Ban đầu khi bổ sung như vậy sẽ loại bỏ tất cả carbon dioxide hoàn toàn và trữ nó ở dạng bicarbonate và bộ đệm carbonate.

Nitơ

Khí hòa tan đặc biệt là nitơ, thường được đo ở ngưỡng "phần trăm bão hòa." Bất kỳ giá trị khí lớn và được giữ ở một nhiệt độ nhất định sẽ tạo thành “bão hòa”. Một mức độ khí bão hòa trên 110% thường được xem là có vấn đề.

Bệnh bong bóng khí là một triệu chứng của khí bão hòa. Dấu hiệu của bệnh có thể khác nhau. Bệnh có thể ảnh hưởng đến tim hay não và làm cá chết mà không có bất kỳ dấu hiệu nào có thể nhìn thấy từ bên ngoài. Triệu chứng khác có thể là bong bóng xuất hiện ngay dưới bề mặt của da, trong mắt hoặc giữa các tia vây. Điều trị các bệnh có liên quan đến sục khí để làm giảm nồng độ khí bão hòa hoặc dưới ngưỡng.

Amoniac

Cá bài tiết ammonia và một ít urê vào nước như chất thải. Hai dạng amoniac xảy ra trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản, ion và không ion hóa. Hình thức không ion hóa ammonia (NH₃) là cực kỳ độc hại trong khi dạng ion hóa (NH₄⁺) thì không. Cả hai dạng được nhóm lại với nhau như "tổng ammonia." Thông qua quá trình sinh học, amoniac độc hại có thể được chuyển hóa thành nitrat vô hại.

Trong vùng nước tự nhiên, chẳng hạn như ao hồ, ammonia có thể không bao giờ đạt được mức nguy hiểm cao vì mật độ cá thấp, nhưng người nuôi cá phải duy trì mật độ cao cá cao và do đó sẽ có nguy cơ nhiễm độc amoniac. Nồng độ amoniac không ion hóa tăng khi nhiệt độ và pH tăng (Bảng 3).

Bảng 3. Tỷ lệ phần trăm của tổng ammonia không ion hóa ở nhiệt độ và pH khác nhau.

Để xác định nồng độ amoniac không ion hóa, nhân tổng nồng độ amoniac với tỷ lệ phần trăm với nhiệt độ quan sát gần nhất và pH mẫu nước. Ví dụ, nồng độ ammonia tổng cộng 5 ppm ở pH 9 và 68^oF sẽ là: tổng ammonia 5 ppm X 28.5% = 1.43 ppm.

Mức độ độc tính của ammonia không ion hóa phụ thuộc vào từng loài cá. Tuy nhiên, ở mức dưới 0.02 ppm được coi là an toàn. Nồng độ amoniac cao thường bị giới hạn bởi nước ở hệ thống tuần hoàn hoặc bồn chứa nước liên tục được tái chế và trong ao nuôi sau khi thực vật phù tàn. Tuy nhiên, hình thức chuyển đổi trung gian của amoniac - nitrite được biết là xảy ra ở mức độ độc hại (bệnh máu nâu) trong ao nuôi cá.

Hệ đệm

Hệ đệm giúp tránh biến động rộng về pH là điều cần thiết trong nuôi trồng thủy sản. Nếu không có một số phương tiện lưu trữ, carbon dioxide phát thải từ thực vật và động vật hô hấp, độ pH có thể dao động trong ao từ khoảng 4 đến 5 đến hoặc hơn 10 trong ngày.

Trong hệ thống tuần hoàn, cá hô hấp liên tục có thể làm tăng nồng độ carbon dioxide đủ cao để can thiệp với lượng oxy cung cấp cá, ngoài việc làm giảm độ pH của nước.

pH

Số lượng ion hydro (H⁺) trong nước xác định xem nước có tính axit hay kiềm. Thang đo để đo mức độ của tính axit được gọi là thang pH, trong đó pH dao động trong khoảng 1-14. 7 được xem là giá trị trung tính, không có tính axit hoặc kiềm; giá trị dưới 7 được coi là có tính axit; trên 7 là kiềm. Phạm vi pH chấp nhận cho ao nuôi cá là 6.5 – 9.0.

Độ kiềm

Độ kiềm là khả năng của nước để trung hòa axit mà không làm tăng pH. Tham số này là một thước đo căn bản, bicacbonat (HCO₃^-), cacbonat (CO₃^2-) và trong trường hợp hiếm hydroxit (OH^-).

Tổng số kiềm là tổng của kiềm carbonate và bicarbonate. Một số vùng biển có thể chỉ chứa kiềm bicarbonate và không có độ kiềm cacbonat.

Hệ đệm carbonate rất quan trọng đối với người nuôi cá và không phụ thuộc vào phương pháp sản xuất sử dụng. Trong sản xuất ao, quang hợp là nguồn gốc tự nhiên chính của oxy, cacbonat và bicacbonat là khu vực lưu trữ carbon dioxide thặng dư. Bằng cách lưu trữ carbon dioxide trong hệ đệm, carbon dioxide không bao giờ là một yếu tố hạn chế có thể làm giảm quang hợp và lần lượt giảm sản sinh oxy. Ngoài ra, bằng cách lưu trữ carbon dioxide, hệ đệm ngăn ngừa biến động pH rộng trong ngày.

Nếu không có hệ đệm, carbon dioxide phát thải ra sẽ tạo thành một lượng lớn axit yếu (acid carbonic) có thể có khả năng làm giảm độ pH vào ban đêm tới 4.5. Ở giai đoạn đỉnh cao của sự quang hợp, hầu hết carbon dioxide phóng thích ra sẽ được tiêu thụ bởi các thực vật phù du và như một kết quả hiển nhiên, pH thường trên 10. Như đã thảo luận, cá phát triển trong một phạm vi pH hẹp và một trong hai thái cực trên sẽ gây chết cá.

Trong các hệ thống tuần hoàn, nơi quang hợp thực tế không tồn tại, khả năng hệ đệm tốt có thể ngăn ngừa tích tụ nhiều carbon dioxide và giảm độc lực của pH. Đó là khuyến cáo chung, người nuôi cá cần duy trì tổng giá trị độ kiềm ít nhất là 20 ppm cho sản xuất cá da trơn. Khi kiềm cao hơn ít nhất 80-100 ppm được đề xuất cho lai striped bass. Đối với nguồn nước có kiềm tự nhiên thấp, vôi nông nghiệp có thể được thêm vào để tăng khả năng đệm của nước.

Độ cứng

Độ cứng của nước cũng tương tự như kiềm nhưng đại diện bằng các phép đo khác nhau. Độ cứng chủ yếu biểu thị của canxi và magiê, nhưng các ion khác như nhôm, sắt, mangan, stronti, kẽm và các ion hydro cũng được biểu trưng.

Khi độ cứng tương đương với kết hợp kiềm cacbonat và kiềm bicarbonate, được gọi là độ cứng cacbonat. Giá trị độ cứng lớn hơn tổng của carbonate và bicarbonate kiềm được gọi là độ cứng không ga.

Giá trị độ cứng ít nhất là 20 ppm nên được duy trì cho sự phát triển tối ưu của các sinh vật thủy sinh. Độ cứng thấp có thể được tăng lên với việc bổ sung vôi nông nghiệp.

Kim loại và các loại khí khác

Các kim loại khác như sắt, natri và các loại khí như hydrogen sulfide, đôi khi có thể là vấn đề đặc biệt để của người nuôi cá. Hầu hết các biến chứng phát sinh từ những khí này này có thể được ngăn ngừa bằng cách xử lý nước đúng cách trước khi cho vào ao hoặc bể.

Phạm vi của các phương pháp điều trị có thể được đơn giản hóa như sục khí, trong đó loại bỏ khí hydrogen sulfide, để việc sử dụng đắt tiền từ những đơn vị sắt bị loại bỏ. Thông thường, sắt sẽ kết tủa và tách ra khỏi dung dịch khi tiếp xúc với nồng độ oxy thích hợp và ở độ pH lớn hơn 7.0.