Quản lý vi khuẩn nitrat hóa trong nuôi tôm thẻ chân trắng bằng biofloc

[Tạp chí Người Nuôi Tôm] – Vi khuẩn nitrat hóa có thể tồn tại và tái tạo lại quá trình nitrat hóa trong màng sinh học được duy trì ở các điều kiện khác nhau. Cộng đồng vi sinh nitrat hóa có thể tồn tại trong giá thể nhân tạo mà không cần nuôi tôm, sục khí hoặc nước và có thể hỗ trợ sản xuất tôm thẻ chân trắng.

 

Công nghệ Biofloc (BFT) được biết đến với việc tăng năng suất trong nuôi tôm ở mật độ thả cao, ngoài ra còn thúc đẩy cải thiện kiểm soát môi trường thông qua việc giảm (hoặc không) thay nước. Sự tích tụ các hợp chất nitơ trong hệ thống có liên quan đến việc tôm hấp thụ và sử dụng thức ăn, sự bài tiết của tôm và sự phân hủy chất hữu cơ (ví dụ: thức ăn thừa và phân).

Mức độ không mong muốn của các hợp chất độc hại này, đặc biệt là amoniac và nitrit, có thể gây ra stress và thay đổi sinh lý ở các sinh vật nuôi, ảnh hưởng đến sự tăng trưởng, tỷ lệ sống, và có thể làm giảm năng suất. Trong bối cảnh này, vi khuẩn nitrat hóa có trong hệ thống BFT đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát amoniac và nitrit, hoạt động trong quá trình oxy hóa của chúng thành các hợp chất ít độc hơn đối với tôm (tức là nitrat).

Việc sử dụng giá thể nhân tạo trong hệ thống BFT là một chiến lược được sử dụng để tăng diện tích bề mặt có sẵn cho sự cố định vi khuẩn nitrat hóa nhằm tạo khuẩn lạc cho màng sinh học phát triển trong suốt chu kỳ nuôi, duy trì chất lượng nước và đóng góp như một nguồn thức ăn bổ sung cho động vật. Với tầm quan trọng của việc sử dụng giá thể nhân tạo để duy trì chất lượng nước trong nuôi tôm thâm canh, việc tái sử dụng giá thể trong các chu kỳ liên tiếp là điều cần thiết.

 

Nghiên cứu thiết lập

Thí nghiệm được thực hiện trong 60 ngày, nuôi trong bể có thể tích là 200L và chia thành 2 giai đoạn: giai đoạn I và giai đoạn II, mỗi giai đoạn kéo dài 30 ngày. Sử dụng chất nền nhân tạo không nổi (Needlona®) với tỷ lệ 200% diện tích bên của bể, cho phép sự phát triển của màng sinh học. Nghiên cứu được thực hiện không cần thay nước.

Thực hiện phân tích vi sinh vật bằng cách lấy 20ml nước và 5cm màng sinh học được thu thập 1 lần/tuần và cố định trong 4% formalin. Các giai đoạn được thực hiện với 4 nghiệm thức và 4 lần lặp lại.

Giai đoạn I

Các phương pháp xử lý sau được thiết lập:

  • T1 – BFT: đối chứng – màng sinh học + nước + tôm + sục khí
  • T2: màng sinh học + nước + sục khí
  • T3: màng sinh học + nước
  • T4: chỉ màng sinh học

Các nghiệm thức cho giai đoạn I (chỉ nghiệm thức T1 – đối chứng) được thả tôm thẻ chân trắng với mật độ 500 con/m2, với trọng lượng trung bình là 8g. Tôm được cho ăn 2 lần/ngày, sử dụng thức ăn công nghiệp với 35% protein thô.

Hình 1: Sơ đồ thiết kế thí nghiệm giai đoạn I

Giai đoạn II

Giai đoạn ương tôm (30 ngày) được thực hiện để đánh giá hiệu quả của màng sinh học tái sử dụng từ các biện pháp quản lý khác nhau được thực hiện trong giai đoạn I. Các thí nghiệm chứa chất nền nhân tạo đã trưởng thành được lấp đầy bằng nước biển đã lọc, khử clo và một chu kỳ ươm được thực hiện.

Để thúc đẩy sự phát triển của biofloc, tỷ lệ cacbon-nitơ (C:N) đã được điều chỉnh thành 15:1, với việc bổ sung rỉ mật đường khi tổng nồng độ nitơ amoniac (TAN) đạt 1 mg/L. Trong giai đoạn II này, thí nghiệm được thả tôm giống L. vannamei với mật độ 1.750 con/m3 với trọng lượng trung bình ban đầu là 0,095 ± 0,051g. Tôm được cho ăn 3 lần/ngày bằng thức ăn công nghiệp có hàm lượng protein thô 40%.

Trong cả hai giai đoạn của nghiên cứu, theo dõi các thông số môi trường: nhiệt độ, oxy và pH, amoniac, nitrit và nitrat và photphat.

Hình 2: Các đơn vị thí nghiệm (a), quản lý chất nền nhân tạo (b), lắp đặt chất nền nhân tạo (c), nước trong (d), hệ thống BFT (e) và thu hoạch (f).

Kết quả nghiên cứu

Giai đoạn I

Trong giai đoạn I, các vi sinh vật trong nước, quan sát thấy sự giảm rõ rệt nồng độ ở các nghiệm thức không có tôm và sục khí, ngoại trừ nghiệm thức đối chứng. Ở nghiệm thức T2 không tìm thấy giun tròn (nematoda); và ở nghiệm thức T3, không tìm thấy luân trùng (rotifer). Sự vắng mặt và giảm nồng độ của một số nhóm vi sinh vật có thể được giải thích bởi các điều kiện bất lợi mà màng sinh học sử dụng trong giai đoạn này của thí nghiệm. Hình 3 cho thấy sự phong phú tương đối của vi sinh vật trong giai đoạn I sau 30 ngày.

Hình 3: Số lượng tương đối (%) trùng roi, trùng lông, luân trùng và giun tròn hiện diện ở giai đoạn I trong quá trình nuôi tôm L. vannamei ở các nghiệm thức T1 (a), T2 (b), và T3 (c). T1: BFT (kiểm soát – màng sinh học + nước + tôm + sục khí); T2: màng sinh học + nước + sục khí; T3: màng sinh học + nước; T4: chỉ màng sinh học.

 

Giai đoạn II

Hình 4: Tổng nồng độ nitơ amoniac (a) và nitrit (b) giai đoạn II trong quá trình nuôi tôm L. vannamei với việc sử dụng giá thể nhân tạo theo các chiến lược tái sử dụng khác nhau.

Tổng nồng độ nitơ amoniac và nitrit giai đoạn II trong quá trình nuôi tôm L. vannamei với việc sử dụng giá thể nhân tạo theo các chiến lược tái sử dụng khác nhau được thể hiện ở hình 4. Ở nghiệm thức T2, T3 và T4 có sự gia tăng nồng độ amoniac trong những ngày đầu tiên của thử nghiệm, nhưng thấp hơn so với ngày nuôi thứ 7 (Hình 4a). Những kết quả này cho thấy hiệu quả của vi khuẩn oxy hóa amoniac sau khi các biện pháp quản lý khác nhau được áp dụng cho màng sinh học. Nồng độ nitrit photphat trong giai đoạn II (Hình 4b), nghiệm thức T2 và T3, nồng độ nitrit được kiểm soát từ ngày thứ 10 của thử nghiệm. Trong nghiệm thức T4, nơi màng sinh học được giữ ở ngoài nước, việc kiểm soát nitrit bắt đầu từ ngày 14 của thời gian thí nghiệm và mức độ ổn định từ ngày 18 của quá trình nuôi (Hình 4b). Các biến chất lượng nước khác vẫn nằm trong phạm vi khuyến nghị đối với L. vannamei. Điều quan trọng là nghiên cứu được thực hiện không thay nước.

Trong giai đoạn II, sự phong phú của vi sinh vật tăng lên ở các nghiệm thức không có tôm và sục khí trong giai đoạn I. Trong giai đoạn II, cho thấy sự hiện diện của luân trùng và giun tròn ở các nghiệm thức T2, T3 và T4, không quan sát thấy ở giai đoạn I. Bất kể việc quản lý được thông qua, các quần thể vi sinh vật đã được thiết lập lại trong nước. Điều này có thể là do sự hình thành của một môi trường giàu chất dinh dưỡng tái lập cộng đồng vi khuẩn. Hình 5 cho thấy sự phong phú tương đối của các vi sinh vật đơn bào trong giai đoạn II của thí nghiệm.

Hình 5: Sự phong phú tương đối (%) vi sinh vật đơn bào có trong giai đoạn II trong quá trình nuôi tôm L. vannamei với việc sử dụng giá thể nhân tạo theo các chiến lược tái sử dụng khác nhau ở các nghiệm thức T1 (a), T2 (b), T3 (c) và T4 (d).

Về tốc độ tăng trưởng của tôm, các quản lý màng sinh học khác nhau không ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm trong các trại ương thâm canh sử dụng hệ thống biofloc, vì không có sự khác biệt đáng kể nào.

Hình 6: Trọng lượng cuối cùng (a) và tỷ lệ sống (b) của L. vannamei được nuôi trong hệ thống biofloc trong quá trình nuôi tôm L. vannamei với việc sử dụng giá thể nhân tạo theo các chiến lược tái sử dụng khác nhau. 

Kết luận

Các phân tích vi khuẩn đang được tiến hành (ngay cả những mẫu chỉ tiếp xúc với không khí trong 30 ngày), nhưng dựa trên những phát hiện ban đầu trong nghiên cứu cho thấy rằng, vi khuẩn nitrat hóa có thể tồn tại và tái tạo lại quá trình nitrat hóa trong màng sinh học ở các điều kiện khác nhau.

Các chiến lược quản lý khác nhau có thể duy trì một cộng đồng vi sinh vật hiện diện trong giá thể nhân tạo, sau một thời gian không có tôm, sục khí và thậm chí cả nước. Hơn nữa, các chiến lược khác nhau được sử dụng trong nghiên cứu không ảnh hưởng tiêu cực đến sự tăng trưởng của tôm.

Ngọc Anh (Lược dịch)

 

 

 

Để lại bình luận của bạn