[Người Nuôi Tôm] – Nghiên cứu mới nhất cho thấy, việc sử dụng ao lót bạt trong nuôi tôm có thể giảm thiểu đáng kể lượng khí thải nhà kính (GHG), góp phần nâng cao tính bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản. Tại một trang trại ở Vịnh Bắc Bộ, Trung Quốc, việc áp dụng công nghệ này đã giúp giảm 96% lượng khí metan (CH₄) và 79% lượng nitơ oxit (N₂O) thải ra môi trường.

Ao lót bạt được đánh giá là giải pháp hiệu quả và đơn giản để giảm phát thải khí nhà kính trong quá trình nuôi tôm

 

Thử nghiệm tại ao nuôi tôm Trung Quốc

Để đánh giá tác động của lớp lót nhựa đối với phát thải GHG trong nuôi tôm, các nhà khoa học đã tiến hành một nghiên cứu tại trang trại Zhulin, Vịnh Bắc Bộ, Trung Quốc. Nghiên cứu tập trung vào hai loại ao nuôi phổ biến là ao đất (EAPs) và ao lót bạt (PLAPs), lấy mẫu nước và khí tại các vị trí và thời điểm khác nhau trong chu kỳ nuôi tôm thẻ chân trắng. Qua đó, các nhà nghiên cứu đã thu thập dữ liệu chi tiết để so sánh lượng khí CH₄ và N₂O thải ra từ hai loại ao này.

 

Kết quả

Kết quả phân tích mẫu nước cho thấy ao đất có nồng độ khí CH₄ và N₂O cao hơn đáng kể so với ao lót bạt, đặc biệt là trong giai đoạn giữa của chu kỳ nuôi. Sự khác biệt này có thể giải thích bởi việc ao đất dễ tích tụ chất hữu cơ và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sản sinh khí nhà kính. Ngược lại, lớp lót bạt giúp ngăn chặn quá trình này, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Cụ thể, trong các ao đất, lưu lượng CH₄ bốc hơi đạt là 144,2 – 2547,6 ug m-2 h-1, chiếm 87,9 – 92,0% tổng lượng phát thải CH₄. Ngược lại, khuếch tán là con đường vận chuyển chính trong các ao lót bạt, chiếm 94,3 – 97,4% lượng phát thải CH₄.

Hình 1: Dòng phát thải CH₄ (a, c) và sự đóng góp của các con đường vận chuyển khác nhau (b, d) của các ao nuôi đất và ao nuôi lót nhựa trong các giai đoạn nuôi khác nhau. Các chữ cái thường khác nhau trên các cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các giai đoạn nuôi (p <0,05). EAP và PLAP lần lượt biểu thị ao nuôi bằng đất và ao nuôi lót nhựa.

 

Về mặt mùa vụ, lưu lượng phát thải N₂O cao nhất được quan sát thấy trong giai đoạn nuôi giữa, với giá trị trung bình là 9.6±1.9 ug m-2 h-1 ở ao đất và 1.7±0.3 ug m 2 h-1 ở các ao lót bạt, cao gấp khoảng 2 – 10 lần so với các giai đoạn khác (p<0,001).

Xét về các tác nhân môi trường của nồng độ và GHG giữa hai loại ao nuôi trồng thủy sản, sự biến động của C_CH4 (hoặc C_N20) và F_CH4 (hoặc F_N20) có tương quan tích cực với nhiệt độ không khí (T_A), nhiệt độ nước (T_W), tổng carbon hữu cơ (TOC) và các chất dinh dưỡng nitơ. Theo phân tích SEM, sự sẵn có của các chất dinh dưỡng có ảnh hưởng tích cực trực tiếp đến nồng độ GHG hòa tan, từ đó tác động đến phát thải GHG. Ngược lại, DO và độ mặn có tác động tiêu cực đến F_CH4 và F_N20 tương ứng.

Hình 2: Mô hình phương trình cấu trúc (SEM) mô tả tác động trực tiếp và gián tiếp của các loại hệ thống ao lên các đặc tính lý hóa (DO, pH, TOC, TDN, NH₄⁺-N, NO₃^–-N và độ mặn), nồng độ GHG hòa tan và dòng phát thải GHG. Mũi tên màu xanh và đỏ biểu thị mối quan hệ tiêu cực và tích cực. Các số liền kề với mũi tên biểu thị hệ số đường dẫn đã được chuẩn hóa. Mũi tên liền và nét đứt lần lượt biểu thị mối quan hệ có ý nghĩa và không có ý nghĩa thống kê. * p<0,05; ** p<0,01.

 

Thảo luận

Hai ao nuôi tôm trong nghiên cứu này cơ bản giống hệt nhau về kích thước vật lý và phương pháp nuôi, điểm khác biệt duy nhất là việc lắp đặt các tấm lót trong các ao lót bạt trong thiết lập ban đầu. Điều này cho phép so sánh trực tiếp giữa hai loại ao để đánh giá lợi ích môi trường của lớp lót bạt.

Mặc dù cả các ao đất và ao lót bạt đều có mật độ nuôi và lượng thức ăn giống nhau, nhưng tổng carbon hữu cơ, tổng nitơ hòa tan và hàm lượng nitơ vô cơ đều cao hơn đáng kể ở ao đất, đặc biệt trong giai đoạn nuôi giữa khi nông dân tăng lượng thức ăn để thúc đẩy sự phát triển của tôm (Yang & cs., 2020). Đối với ao đất, một phần chất hữu cơ sẽ được các vi khuẩn trong trầm tích phân hủy, trả lại carbon và nitơ vào cột nước dưới dạng TOC, TDN, NO₃^–-N và NH₄⁺-N, và hoạt động vi sinh vật cao hơn sẽ tiêu thụ nhiều oxy hơn, như được phản ánh trong nồng độ DO thấp hơn ở ao đất. Trong các ao lót bạt, thức ăn và chất thải đã lắng xuống khỏi cột nước sẽ không tiếp xúc với trầm tích và tôm vẫn có thể nhặt các hạt thức ăn từ bề mặt tấm lót, dẫn đến ít chất thải hơn và năng suất cao hơn, điều này có thể được chứng minh bởi mức carbon, nitơ và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) thấp hơn trong ao lót bạt.

Việc sản xuất CH₄ của vi sinh vật trong lớp trầm tích kỵ khí vẫn cần đầu vào hữu cơ từ nước phía trên dưới dạng thức ăn chưa tiêu thụ và mảnh vụn từ động vật. Bằng cách ngăn cách lớp trầm tích, các tấm lót trong các ao lót bạt đã ngăn chặn hiệu quả quá trình sinh CH₄ trong trầm tích giúp lưu lượng bốc hơi giảm xuống mức không đáng kể và tổng lượng phát thải CH₄ giảm 96%.

Trong các ao nuôi tôm nền đất được cấp khí, việc sản xuất N₂O kỵ khí chủ yếu xảy ra trong lớp trầm tích. Do đó, việc lắp đặt các tấm lót sẽ loại bỏ đầu ra N₂O từ trầm tích kỵ khí. Giữa các ao đất và ao lót bạt, dữ liệu cho thấy rằng các tấm lót đã làm giảm nồng độ N₂O gấp 2 lần (trong các giai đoạn đầu và cuối) và lên đến 7 lần (trong giai đoạn giữa). Điều này cho thấy rằng, các quá trình vi sinh vật trong trầm tích đã đóng góp 50 – 86% lượng N₂O hòa tan trong các ao. Theo đó, lượng phát thải N₂O đã giảm 79% trong ao lót bạt so với ao đất.

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, các tấm lót trong các ao lót bạt đã giảm đáng kể cả lượng khí thải CH₄ và N₂O so với các ao đất qua ba giai đoạn nuôi trồng. Dựa trên các giá trị lưu lượng trung bình trong ao lót bạt, người ta tính toán rằng các tấm lót nhựa đã giảm phát thải khí nhà kính (GHG) khoảng 6910 mg CH₄ m^-2 và 20 mg N₂O m^-2 trong toàn bộ chu kỳ nuôi (245 ngày mỗi năm). Xem xét tiềm năng làm nóng của CH₄ và N₂O trong khoảng thời gian một thế kỷ, điều này tương đương với tổng mức giảm 199,4 g CO₂-eq m^-2 mỗi năm.

Việc áp dụng tấm lót trong ao nuôi tôm đã được chứng minh là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, để thúc đẩy việc chuyển đổi này, cần có sự vào cuộc của các cơ quan quản lý nhà nước. Việc ban hành các chính sách hỗ trợ, khuyến khích sẽ giúp nông dân dễ dàng tiếp cận công nghệ mới, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành nuôi trồng thủy sản.

Thương Nguyễn (Theo Aquaculture Magazine)