[Người Nuôi tôm] – Cường độ sục khí trong hệ thống biofloc không chỉ quyết định khả năng cung cấp oxy mà còn chi phối cấu trúc bông floc, động lực vi sinh vật và hiệu quả chu trình dinh dưỡng, từ đó tác động trực tiếp đến chất lượng nước và sức khỏe tôm thẻ chân trắng.

 

Trong bối cảnh nuôi tôm thẻ chân trắng mật độ cao làm gia tăng chất thải và rủi ro môi trường, công nghệ biofloc được xem là giải pháp bền vững. Tuy nhiên, tác động cụ thể của cường độ sục khí đến cộng đồng vi sinh vật và hiệu quả hệ thống vẫn chưa được làm rõ. Nghiên cứu của Han và cộng sự (2025) đã cung cấp thêm bằng chứng khoa học, làm sáng tỏ vai trò then chốt của sục khí trong vận hành biofloc nuôi tôm thẻ chân trắng.

Thiết lập nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành trong thời gian 2 tháng với ba mức cường độ sục khí gồm V75 (75 lít/phút), V35 (35 lít/phút) và V10 (10 lít/phút), mỗi nghiệm thức được lặp lại 4 lần. Tổng cộng 12 bể thể tích 40 lít, chứa nước biển, được sử dụng để nuôi cấy sinh khối vi sinh. Nhằm mô phỏng điều kiện nuôi và duy trì sự phát triển của hệ vi sinh, 120 con tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei giai đoạn non, lấy từ một trại giống thương mại tại Taizhou, Trung Quốc, được phân bổ đều vào 12 bể. Quá trình hình thành sinh khối vi sinh được khởi động bằng việc bổ sung hằng ngày glucose và thức ăn hỗn hợp cho tôm với khẩu phần 3% khối lượng cơ thể, lần lượt đóng vai trò là nguồn carbon và nitơ, đồng thời duy trì ổn định tỷ lệ C/N ở mức 20:1.

Trong suốt thời gian thí nghiệm không tiến hành thay nước; lượng nước hao hụt do bay hơi được bù bằng nước sạch mỗi tuần. Hệ thống sục khí được cung cấp bởi một máy bơm khí trung tâm, kết hợp đá sủi và van điều chỉnh để kiểm soát chính xác cường độ sục khí cho từng nghiệm thức. Lưu lượng khí được định lượng bằng các lưu lượng kế thương mại riêng biệt, gắn trực tiếp vào cửa hút khí của từng bể và điều chỉnh theo đúng mức quy định. Tất cả các nghiệm thức đều được sục khí liên tục trong suốt 2 tháng thí nghiệm và áp dụng chế độ chăm sóc tiêu chuẩn như nhau.

Hình 1: Ảnh hưởng của cường độ sục khí khác nhau đến các thông số chất lượng nước. Giá trị là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n = 4

 

Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy, các thông số chất lượng nước ở tất cả các nhóm thí nghiệm đều dao động trong giới hạn phù hợp cho nuôi tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei. Thể tích bông cặn (FV), phản ánh tổng thể tích bông floc chiếm giữ trong cột nước, là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá mật độ và mức độ kết tụ của sinh khối trong hệ thống. Chỉ số này cho phép theo dõi mối quan hệ cân bằng giữa sinh khối vi sinh vật và nguồn dinh dưỡng sẵn có, từ đó đảm bảo điều kiện thuận lợi cho quá trình sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật. Trong nghiên cứu này, FV thể hiện mối tương quan thuận với cường độ sục khí và đạt giá trị cao nhất ở nghiệm thức V75, phù hợp với các kết quả đã được ghi nhận trong những nghiên cứu trước đó. FV cao thường phản ánh sự hiện diện của cộng đồng vi sinh vật phát triển mạnh, có khả năng khai thác và tái chế dinh dưỡng hiệu quả, qua đó góp phần cải thiện chất lượng nước và nâng cao tính ổn định tổng thể của hệ thống nuôi.

Trong hệ thống biofloc (BFT), vi khuẩn dị dưỡng hiếu khí giữ vai trò chủ đạo trong việc phân hủy chất hữu cơ và thúc đẩy sự kết tụ các hạt, qua đó tham gia trực tiếp vào quá trình hình thành và ổn định các cụm sinh khối. Kết quả nghiên cứu cho thấy cường độ sục khí cao (V75) tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và hoạt động của nhóm vi khuẩn này, thể hiện xu hướng hình thành nhiều cụm sinh khối hơn so với các nghiệm thức có cường độ sục khí thấp. Nguyên nhân có thể xuất phát từ việc sục khí mạnh làm gia tăng lượng oxy hòa tan, thúc đẩy quá trình trao đổi chất, tăng hiệu quả các phản ứng oxy hóa khử và hoạt tính enzyme của vi khuẩn hiếu khí, từ đó kích thích sinh trưởng và sinh sản. Tuy nhiên, ở cường độ sục khí cao (V75 và V35), lực cơ học lớn cũng có thể gây phân rã các cụm sinh khối, dẫn đến sự suy giảm kích thước cụm.

Cấu trúc của sinh khối vi sinh vật không chỉ được quyết định bởi kích thước mà còn bởi mức độ phức tạp, yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lắng trong nước và khả năng bị các loài thủy sinh khai thác làm nguồn thức ăn. Kích thước fractal hai chiều (2D), một chỉ số thống kê phản ánh mức độ phức tạp hình thái, được xem là chỉ báo quan trọng để đánh giá cấu trúc của biofloc. Các kết quả cho thấy cường độ sục khí có tác động rõ rệt đến kích thước fractal 2D, qua đó ảnh hưởng đến khả năng bắt giữ sinh khối vi sinh vật của đối tượng nuôi.

Trong nghiên cứu này, kích thước fractal 2D duy trì ổn định ở nghiệm thức V75 nhưng giảm dần ở các nhóm V35 và V10, cho thấy cấu trúc cụm sinh khối trở nên kém phức tạp hơn khi cường độ sục khí giảm. Hiện tượng này có thể liên quan đến mức độ nhiễu loạn thấp hơn của nước ở các nghiệm thức sục khí yếu, làm giảm tần suất va chạm và tương tác giữa các hạt, từ đó hạn chế quá trình phân mảnh các cụm lớn thành các hạt nhỏ hơn.

Hình 2: Thành phần và mật độ của quần thể vi sinh vật trong các nhóm cường độ sục khí khác nhau. (A) Cấp độ ngành; (B) Cấp độ lớp; (C) Cấp độ chi; (D) Cấp độ loài; (E) Bản đồ nhiệt về mật độ các loài vi khuẩn ở cấp độ loài. Được điều chỉnh từ hình gốc

 

Bên cạnh đó, cường độ sục khí khác nhau còn ảnh hưởng đáng kể đến kích thước, sự phân bố và vận tốc nổi của bọt khí. Sục khí ở mức thấp tạo ra số lượng bọt khí ít hơn nhưng kích thước lớn hơn, trong khi sục khí mạnh hình thành nhiều bọt khí nhỏ do tốc độ dòng chảy tăng. Những khác biệt này tác động trực tiếp đến hiệu quả truyền oxy, quá trình hình thành biofloc và điều kiện môi trường nước tổng thể của hệ thống nuôi. Trong tương lai, việc nghiên cứu sâu hơn mối quan hệ giữa cường độ sục khí, kích thước bọt khí và cấu trúc sinh khối sẽ có ý nghĩa quan trọng trong tối ưu hóa hệ thống biofloc, đáp ứng nhu cầu sinh lý của các loài thủy sinh và các giai đoạn phát triển khác nhau.

Ngoài ra, sục khí ở cường độ cao giúp giảm hiệu quả nồng độ nitrit và nitrat, duy trì các chỉ tiêu này trong ngưỡng tối ưu cho nuôi tôm theo hướng bền vững. Các phát hiện cũng nhấn mạnh vai trò quan trọng của họ vi khuẩn Roseobacteraceae trong việc duy trì cân bằng và sức khỏe sinh thái của hệ sinh thái biển. Đáng chú ý, nghiên cứu làm nổi bật sự cần thiết của các thử nghiệm độc tính vi sinh nhằm hiểu rõ hơn các quá trình nitrat hóa, khử nitrat và anammox. Những đánh giá này có thể cung cấp thông tin quan trọng về tác động của các hợp chất độc hại hoặc yếu tố gây căng thẳng môi trường đối với chuyển hóa nitơ trong hệ thống biofloc. Việc tích hợp các thử nghiệm này vào các nghiên cứu trong tương lai sẽ góp phần tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của vi sinh vật và nâng cao hiệu quả quản lý nitơ trong nuôi trồng thủy sản.

Biofloc còn đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng bổ sung cho tôm thẻ chân trắng, cung cấp các dưỡng chất thiết yếu, đặc biệt là axit béo, góp phần cải thiện tăng trưởng, chức năng miễn dịch và sức khỏe tổng thể.

Trong nghiên cứu này, hàm lượng protein thô, lipid và các axit béo không bão hòa đa (PUFA) trong biofloc không có sự khác biệt đáng kể giữa ba nghiệm thức. Tuy nhiên, hàm lượng axit docosahexaenoic (DHA) biến động rõ rệt, với giá trị cao nhất ghi nhận ở nghiệm thức V75. Việc tăng cường sục khí đã đảm bảo nguồn oxy cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp DHA, qua đó thúc đẩy hình thành và tích lũy DHA trong sinh khối vi sinh.

Đáng chú ý, cường độ sục khí không tạo ra sự khác biệt đáng kể đối với hàm lượng các axit béo khác trong biofloc, và cơ chế nền tảng của hiện tượng này hiện vẫn chưa được làm sáng tỏ. Một giả thuyết hợp lý cho rằng các con đường sinh tổng hợp của những axit béo này ít nhạy cảm hơn với sự thay đổi của nồng độ oxy hòa tan.

Phân tích chức năng gen của cộng đồng vi sinh vật ở các nghiệm thức cũng cho thấy hoạt động trao đổi chất gần như tương đồng, phản ánh mức độ ổn định của hệ vi sinh khi thích nghi với các cường độ sục khí khác nhau. Kết quả này cho thấy quá trình hô hấp hiếu khí và sản sinh năng lượng được duy trì liên tục trong hệ sinh thái biofloc.

Nhờ đó, việc điều chỉnh hợp lý các yếu tố công nghệ cho phép hệ thống vừa đảm bảo hiệu quả làm sạch nước, vừa cung cấp nguồn dinh dưỡng bổ sung cho đối tượng nuôi, mang lại lợi ích đồng thời về sinh thái và kinh tế. Như vậy, cường độ sục khí ảnh hưởng đến đặc điểm của sinh khối vi sinh (biofloc), với cường độ thấp hơn tạo ra các cụm vi sinh lớn hơn, đơn giản hơn, trong khi cường độ cao hơn thúc đẩy sự tích lũy DHA.

Bất kể mức độ sục khí nào, công nghệ biofloc đều làm giảm hiệu quả nồng độ amoniac và nitrit. Các chức năng vi sinh liên quan đến chuyển hóa nitơ và tổng hợp protein vẫn ổn định trong mọi điều kiện sục khí, đảm bảo hiệu suất biofloc ổn định.

Vũ Ninh (theo Global Seafood)