tìm hiểu kỹ thuật nuôi thương phẩm tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus Vannamei Boone, 1931) sử dụng công nghệ Biofloc tại Công ty TNHH Nghiên cứu và sản xuất Đất Việt

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực tập và hoàn thiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu kỹ thuật nuôi thương phẩm tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei Boone, 1931 sử dụng công nghệ B

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

- o0o -

HUỲNH VĂN ĐỈNH

TÌM HIỂU KỸ THUẬT NUÔI THƯƠNG PHẨM

TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannamei Boone, 1931)

SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ BIOFLOC TẠI CÔNG TY TNHH

NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT ĐẤT VIỆT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Nuôi trồng thủy sản

GVHD: ThS TRẦN VĂN DŨNG

NHA TRANG, 06/2014

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực tập và hoàn thiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu

kỹ thuật nuôi thương phẩm tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei Boone, 1931)

sử dụng công nghệ Biofloc tại Công ty TNHH Nghiên cứu và sản xuất Đất Việt”, tôi luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của các thầy cô lòng biết ơn sâu sắc tới:

Các thầy cô trong Viện Nuôi trồng Thủy sản, Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi học tập và rèn luyện tại trường

Giáo viên hướng dẫn Trần Văn Dũng người trực tiếp, tận tình hướng dẫn tôi thực hiện đề tài này

Giám đốc Nguyễn Quốc Phong và các anh em công nhân tại Công ty Đất Việt đã giúp tôi trong việc nắm bắt thực tế quy trình nuôi thương phẩm tôm thẻ chân trắng, tạo điều kiện cho tôi tiếp thu những kinh nghiệm thực tế quý giá để ứng dụng sau này

Gia đình là chỗ dựa tinh thần vững chắc cũng như cung cấp kinh phí để tôi

có thể học tập suốt những năm tháng trên giảng đường

Cuối cùng tôi gửi lời cảm ơn tới các bạn học cùng lớp 52NTTS, những người bạn thân luôn luôn giúp đỡ tôi về kiến thức và tạo động lực để hoàn thiện đề tài này

Nha Trang, tháng 06 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Văn Đỉnh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

CHÚ THÍCH THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 T NG QU N 4

1.1 Một số đặc điểm sinh học của tôm thẻ chân trắng 4

1.1.1 Hệ thống phân loại 4

1.1.2 Đặc điểm hình thái cấu tạo 4

1.1.3 Đặc điểm phân bố 5

1.1.4 Tập tính sống 5

1.1.5 Đặc điểm dinh dưỡng 5

1.1.6 Khả năng thích ứng với điều kiện môi trường 5

1.2 Tình hình nuôi tôm thẻ chân trắng trên thế giới và Việt Nam 6

1.2.1 Tình hình nuôi tôm thẻ chân trắng trên thế giới 6

1.2.2 Tình hình nuôi tôm thẻ chân trắng tại Việt Nam 10

1.3 Công nghệ Biofloc………11

1.3.1 Khái niệm về Biofloc 11

1.3.2 Vai trò của hệ thống Biofloc 12

1.3.3 Các loại hệ thống Biofloc cơ bản 13

1.3.4 Đặc điểm của công nghệ Biofloc 13

1.3.4.1 Yêu cầu khi vận hành hệ thống Biofoloc……… ……….….13

1.3.4.2 Các quá trình diễn ra trong hệ thống Biofloc……… … 15

1.3.4.3 Nguyên lý vận hành hệ thống Biofloc…… ……….………… 18

1.3.4.4 Thông số kỹ thuật và năng suất của một số hệ thống Biofloc………….21

1.3.5 Những ưu và nhược điểm khi vận hành hệ thống Biofloc 23 1.3.6 Tình hình áp dụng công nghệ Biofloc trong ao nuôi thủy sản ở nước ta 25

2.1 Địa điểm, thời gian và đối tượng nghiên cứu 26

2.2 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu 26

2.3 Phương pháp nghiên cứu 27

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 27

2.3.2 Phương pháp xác định các yếu tố môi trường ao nuôi 27

2.3.3 Các công thức tính 28

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 28

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 Chuẩn bị ao nuôi 29

3.1.1 Hệ thống công trình và thiết bị 29

3.1.2 Kỹ thuật cải tạo ao 31

3.1.3 Cấp và xử lý nước 32

3.2 Kỹ thuật chọn giống và thả giống 33

3.2.1 Kỹ thuật chọn giống 33

3.2.2 Kỹ thuật thả giống 34

3.3 Kỹ thuật chăm sóc và quản lý ao nuôi 35

3.3.1 Quản lý thức ăn 35

3.3.2 Quản lý và sử dụng các thiết bị sục khí 41

3.3.3 Quản lý ao nuôi 42

3.3.4 Phòng và trị bệnh 50

3.3.5 Thu hoạch và sơ bộ đánh giá hiệu quả kinh tế 52

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 56

4.1 Kết luận 56

4.2 Đề xuất ý kiến 56

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 63

NHẬT KÍ MÔI TRƯỜNG AO NUÔI A13 63

NHẬT KÍ MÔI TRƯỜNG AO NUÔI A14 63

CHÚ THÍCH THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT

BKC : Benzalkonium Chloride - (C6H5CH2N(CH3)2RCl) FAO : Tổ chức nông nghiệp và lương thực thế giới

FCR : Hệ số tiêu tốn thức ăn

NN&PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn

PVC : Polyvinylclorua - là một loại nhựa dẻo

TNHH : Trách nhiệm hữu hạn

MCCI : Chỉ số màu sắc của quần thể vi khuẩn

RAS : Hệ thống nuôi tuần hoàn

Raceway : Hệ thống nuôi tôm nước chảy

NTU : Đơn vị đo độ đục

HDPE : Nhựa dẻo có độ dày cao

ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long

ADGw : Tốc độ tăng trưởng trung bình về khối lượng

ADGL : Tốc độ tăng trưởng bình quân về chiều dài

EMS : Bệnh hoại tử cấp tính

WSSV : Bệnh đốm trắng

IMNV : Bệnh đục cơ

EM : Vi sinh vật hữu hiệu

HQKT : Hiệu quả kinh tế

KL : Khối lượng

PL : Post-larvae

D NH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Khả năng thích ứng với môi trường của tôm thẻ chân trắng [14] 6

Bảng 1.2 Bảng thống kê sản lượng thủy sản châu Á 8

Bảng 1.3 Kết quả nuôi tôm thẻ chân trắng ở một số tỉnh nước ta 10

Bảng 1.4 Tổng kết nuôi tôm thẻ chân trắng của nước ta từ 2005 đến 2013 11

Bảng 1.5 Sự chuyển hóa từ nước xanh sang nước nâu của hệ thống Biofloc 16

Bảng 1.6 Tóm tắt năng suất ước lượng của các hệ thống Biofloc 22

Bảng 1.7 Hệ thống nuôi tôm kiểm soát bởi vi khuẩn và tảo 23

Bảng 2.1 Các thiết bị đo thông số môi trường 27

Bảng 3.1 Nhận xét cải tạo khô và ướt 31

Bảng 3.2 Các yếu tố môi trường trước khi thả giống 34

Bảng 3.3 Thông số Post-larvae khi thả giống 34

Bảng 3.4 Thành phần dinh dưỡng các loại thức ăn LOTUS 35

Bảng 3.5 Phụ gia, thuốc và công dụng của từng sản phẩm 36

Bảng 3.6 Chế độ ăn dưới 20 ngày tuổi trong ao 700.000 PL 37

Bảng 3.7 Chế độ cho ăn theo thời gian nuôi 38

Bảng 3.8 Lượng thức ăn cho vào sàng và thời gian kiểm tra sàng ăn 39

Bảng 3.9 Phương pháp điều chỉnh lượng thức ăn trong sàng ăn 39

Bảng 3.10 Khẩu phần ăn ao A13 40

Bảng 3.11 Khẩu phần ăn ao A14 40

Bảng 3.12 Kiểm tra sàng ăn, dấu hiệu và cách xử lý 50

Bảng 3.13 Tổng kết giai đoạn ương nuôi từ 1 - 35 ngày 53

Bảng 3.14 Tốc độ tăng trưởng về chiều dài và khối lượng của tôm 54

Bảng 3.15 Kết quả thu hoạch tôm 54

D NH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tôm thẻ chân trắng 4

Hinh 1.2 Cơ cấu sản lượng thủy sản thế giới 7

Hình 1.3 Sản lượng thủy sản nuôi trồng ở một số nước châu Mỹ (FAO, 2013) 7

Hình 1.4 Sản lượng nuôi trồng một số nước châu Á 8

Hinh 1.5 Sản lượng tôm thẻ chân trắng trong cơ cấu tôm nuôi thế giới 9

Hình 1.6 Sản lượng tôm tại một số quốc gia bị ảnh hưởng bởi dịch bệnh 10

Hình 1.7 Chỉ số MCCI của quần thể vi khuẩn 16

Hình 1.8 Định lượng biofloc trong ao nuôi tôm 19

Hình 2.1 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu 27

Hình 2.2 Một số dụng cụ đo môi trường 28

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống công trình ao nuôi 29

Hình 3.2 Kết cấu ao nuôi 30

Hình 3.4 Cải tạo ao (phương pháp dọn bùn ướt) 31

Hình 3.3 Hệ thống cống xả và đường ống dẫn khí 34

Hình 3.5 Hóa chất xử lý nước ClO2 32

Hình 3.6 Kiểm tra tôm giống (PL12) 33

Hình 3.7 Túi mẫu giống 33

Hình 3.8 Kiểm tra số lượng tôm 34

Hình 3.9 Thức ăn tôm 35

Hình 3.10 Một số loại thuốc dùng trong nuôi tôm 36

Hình 3.11 Sàng kiểm tra thức ăn 38

Hình 3.12 Thiết bị quạt nước trong ao nuôi 41

Hình 3.13 Thiết bị sục khí đáy 42

Hình 3.14 Hỗn hợp CP Plus, mật 43

Hình 3.15 Hỗn hợp EM, mật, cám 44

Hình 3.16 Biến động pH trong ao nuôi A13 - A14 44

Hình 3.17 Biến động độ kiềm trong ao nuôi A13 - A14 45

Hình 3.18 Biến động hàm lượng Ca - Mg trong ao nuôi A13 - A14 46

Hình 3.19 Biến động hàm lượng NO2 ao nuôi A13 - A14 46

Hình 3.20 Hàm lượng amoniac ao nuôi A13 - A14 47

Hình 3.21 Biến động hàm lượng Fe ao nuôi A13 - A14 48

Hình 3.22 Biến động nhiệt độ trong ngày của ao nuôi A13 - A14 49

Hình 3.23 Biến động độ mặn trong ao nuôi A13 - A14 49

Hình 3.24 Kiểm tra sàng thức ăn và kiểm tra sức khỏe tôm trên sàng 50

Hình 3.25 Xác định chiều dài tôm trong ao ương 53

MỞ ĐẦU

Tôm thẻ chân trắng được nuôi đầu tiên vào những năm 1980 tại Mỹ [45] Năm 1992, loài tôm này đã được nuôi phổ biến trên thế giới, nhưng chủ yếu tập trung ở các nước Nam Mỹ Tuy nhiên, nhiều nước châu Á đã tìm cách hạn chế nuôi tôm thẻ chân trắng vì lo ngại nguy cơ lây bệnh sang tôm sú Năm 2003, các nước châu Á mới chú ý phát triển đối tượng này và từ đó dần trở thành khu vực có sản lượng tôm thẻ cao nhất thế giới Năm 2003, sản lượng tôm thẻ chân trắng trên thế giới mới chỉ đạt khoảng một triệu tấn thì đến năm 2012, sản lượng đã tăng gấp bốn lần [12] Theo FAO dự đoán, sản lượng tôm thẻ chân trắng thế giới sẽ đạt sản lượng khoảng 6 triệu tấn vào năm 2015 [26] Trong năm gần đây, tôm thẻ chân trắng là đối tượng chủ lực được chú ý phát triển ở Việt Nam Năm 2013, diện tích và sản lượng tôm thẻ chân trắng nuôi tăng lần lượt là 57,9 và 50,5% so với năm 2012 Dự kiến đến năm 2015, sản lượng tôm thẻ chân trắng của Việt Nam sẽ đạt khoảng 449,5 nghìn tấn [3] Tính đến quý một năm 2014, giá trị xuất nhập khẩu của tôm thẻ chân trắng ở nước ta tăng 212% so với cùng kỳ năm 2013, đạt 481 triệu USD, chiếm 60% tổng giá trị xuất khẩu tôm các loại [52]

Tôm thẻ chân trắng là đối tượng có tốc độ sinh trưởng nhanh và có thể nuôi thâm canh tới 3 - 4 vụ/năm, khả năng thích nghi với biên độ dao động lớn của điều kiện môi trường, chất lượng thịt thơm ngon nên tôm có giá trị thương phẩm cao, được thị trường ưa chuộng Những năm gần đây, tôm thẻ là đối tượng được đẩy mạnh phát triển cả về diện tích và sản lượng tuy nhiên do trình độ kỹ thuật thiếu đồng bộ, công tác quy hoạch còn nhiều bất cập đã dẫn đến ô nhiễm môi trường và bệnh dịch bùng phát nghiêm trọng ở nhiều vùng nuôi Từ năm 2008 đến 2012, diện tích thiệt hại do dịch bệnh tăng gấp 10 lần (từ 658 đến 7.068 ha) chủ yếu do bệnh đốm trắng WSSV và hội chứng gan tụy EMS Năm 2013, tình hình dịch bệnh đã giảm so với năm 2012 nhưng vẫn còn gây thiệt hại lớn cho nghề nuôi [2], [11]

Để khắc phục thiệt hại do dịch bệnh, nhiều người nuôi đã lạm dụng các thuốc hóa học để phòng, trị bệnh dẫn đến dư lượng kháng sinh trong tôm vượt quá mức cho phép làm ảnh hưởng đến xuất khẩu sản phẩm và sức khỏe người tiêu dùng Những nỗ lực khác tập trung vào việc đầu tư nghiên cứu, áp dụng công nghệ nuôi tiên tiến với hy vọng nâng cao năng suất, chất lượng tôm nuôi đồng thời giảm thiểu nguy cơ thiệt hại do dịch bệnh như: hệ thống tuần hoàn, nuôi tôm ít thay nước, nuôi tôm sử dụng công nghệ vi sinh, nuôi tôm ở độ mặn thấp, nuôi tôm trên cát, nuôi tôm kết hợp làm muối, nuôi tôm kết hợp với rừng… [14] Tuy nhiên, các mô hình trên mới chỉ khắc phục được phần nào ảnh hưởng của nguồn nước kém chất lượng, tận dụng được diện tích, giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm bệnh từ bên ngoài,… Trong vài năm trở lại đây, mô hình nuôi tôm bằng công nghệ Biofloc được áp dụng ở một số nước trên thế giới và thể hiện được nhiều ưu điểm nổi bật so với các mô hình nuôi

kể trên và bước đầu được áp dụng ở nước ta [46]

Ưu điểm của công nghệ này là ứng dụng vai trò của biofloc để tối đa hóa tiềm năng của các quá trình vi sinh diễn ra trong ao và phát huy có hiệu quả nguồn năng lượng có sẵn trong ao nuôi trên cơ sở sinh học Công nghệ này còn tạo ra nguồn thức ăn bổ sung từ thức ăn thừa và sản phẩm thải vật nuôi, giảm thiểu thay nước, hạn chế dịch bệnh và giảm hệ số FCR Tuy nhiên, việc kiểm soát thành phần

và số lượng các loài vi khuẩn trong hệ thống nuôi đòi hỏi trình độ và công nghệ phức tạp, chi phí đầu tư cao, quản lý hàm lượng cacbon, nitơ và khí độc trong ao đòi hỏi trình độ và kinh nghiệm cao Chính vì vậy, mặc dù có nhiều ưu điểm nổi bật

so với các mô hình nuôi tôm truyền thống nhưng công nghệ nuôi tôm bằng Biofloc vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi ở nước ta [48]

Nhận thấy được ưu điểm nổi bật của công nghệ Biofloc và khả năng có thể khắc phục được những hạn chế của hệ thống, công ty TNHH Nghiên cứu và sản xuất Đất Việt đã chọn, áp dụng trên quy mô trang trại và đã bước đầu có những thành công Đó là một trong những hướng đi đúng đắn, bền vững cần được tìm hiểu

và nhân rộng

Xuất phát từ thực tiễn đó và được sự phân công của Viện Nuôi trồng Thủy

sản, tôi thực hiện nghiên cứu đề tài “Tìm hiểu kỹ thuật nuôi thương phẩm tôm thẻ

chân trắng (Litopenaeus vannamei Boone, 1931) sử dụng công nghệ Biofloc tại Công ty TNHH Nghiên cứu và sản xuất Đất Việt”, với những nội dung sau:

1 Hệ thống công trình và trang thiết bị nuôi,

2 Kỹ thuật chuẩn bị ao nuôi,

2 Kỹ thuật chọn giống và thả giống,

3 Kỹ thuật chăm sóc và quản lý hệ thống nuôi

Trong quá trình hoàn tất đồ án, do thời gian và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy, cô và bạn đọc để

đồ án được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 T NG QU N 1.1 Một số đặc điểm sinh học của tôm thẻ chân trắng

1.1.1 Hệ thống phân loại

Ngành: Arthropoda

Lớp: Malacostraca Bộ: Decapoda Họ: Penaeidae

Giống: Litopenaeus

Loài: Litopenaeus vannamei Boone, 1931

Tôm thẻ chân trắng có tên tiếng Việt là: Tôm he chân trắng, tôm Bạc Thái Bình Dương, Tôm Bạc Tây châu Mỹ, tên tiếng Anh là Whiteleg shrimp [4]

Hình 1 1 Tôm thẻ chân trắng

1.1.2 Đặc điểm hình thái cấu tạo

Tôm thẻ chân trắng có cấu tạo ngoài giống với tôm he Trung Quốc (Penaeus

chinensis) và tôm bạc (Penaeus merguiensis) [8] Trên thân tôm không có đốm vằn,

chân bò có màu trắng ngà nên có tên gọi là tôm chân trắng, chân bơi có màu trắng vàng, các vành chân đuôi có màu đỏ nhạt và xanh, râu màu đỏ và dài gấp 1,5 lần chiều dài thân (Hình 1.1) Tôm thẻ chân trắng mỏng, có thể nhìn thấy đường ruột rất

rõ từ mặt lưng Tôm cái có thelycum hở là điểm khác biệt giữa tôm thẻ chân trắng

và tôm sú Mặt khác chủy đầu có hai gai ở mặt bụng và 8 - 9 gai ở mặt lưng là đặc điểm phân loại chủ yếu giữa tôm thẻ chân trắng và các loài tôm khác [8], [14]

1.1.3 Đặc điểm phân bố

Ngoài tự nhiên, tôm thẻ chân trắng phân bố chủ yếu ở biển phía Đông nam

Mỹ, vùng biển Tây Thái bình Dương, từ Mê-xi-cô đến miền Trung Pê-ru, nhiều nhất ở Ê-cu-a-đo và Ha-wai Hiện nay, tôm thẻ chân trắng được nuôi ở nhiều nước trên thế giới như: Đài Loan, Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam,… [8]

1.1.4 Tập tính sống

Trong tự nhiên tôm thẻ chân trắng sống ở nơi đáy cát, độ sâu từ 1 - 72 m Tôm trưởng thành thường sống ở vùng biển gần bờ, tôm nhỏ ưa sống ở khu vực cửa sông giàu dinh dưỡng, nơi có độ mặn thấp, nhiệt độ cao và ổn định từ 25 - 32oC Vào mùa sinh sản tôm mẹ thường sinh sản ở ngoài khơi, nơi có độ trong cao, độ sâu

72 m nước, độ mặn 35‰, nhiệt độ nước 26 - 28o

C Tôm thẻ chân trắng ban ngày vùi mình trong nền đáy và chủ yếu hoạt động vào ban đêm [8]

1.1.5 Đặc điểm dinh dưỡng

Tôm thẻ chân trắng là loài ăn tạp, thiên về động vật Trong tự nhiên chúng ăn xác thối rữa, các mảnh vụn hữu cơ, các loài giác xác nhỏ và giun nhiều tơ Trong nuôi thâm canh, chủ yếu cung cấp thức ăn viên là chính Chúng có nhu cầu sử dụng protein thấp hơn tôm sú (tôm thẻ chân trắng 28 - 35%, tôm sú 36 - 50%) Tỷ lệ sống trong nuôi thương phẩm cũng cao hơn [13] Tôm thẻ chân trắng sống trong môi trường tự nhiên hoạt động về đêm là chính, ban ngày nằm một chỗ không kiếm ăn Tuy nhiên, trong nuôi tập trung và thâm canh, tập tính ăn thay đổi khi cho ăn chủ yếu vào ban ngày Thức ăn của tôm cần một tỷ lệ tích hợp về thành phần dinh dưỡng như: protein, lipit, glucid, vitamin, khoáng,… Chế độ dinh dưỡng thiếu hoặc không phù hợp đều ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng và tỷ lệ sống của tôm [8]

1.1.6 Khả năng thích ứng với điều kiện môi trường

Môi trường ao nuôi tôm là tập hợp tất cả các yếu tố vô sinh, hữu sinh và tác động của con người thông qua các biện pháp kỹ thuật trong quá trình nuôi Các yếu

tố này vừa có ảnh hưởng đến tôm, vừa có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Quản lý môi trường trong ao nuôi thực chất là điều khiển các yếu tố môi trường dao động

trong khoảng giới hạn cho phép để phù hợp với sinh trưởng, phát triển của tôm [8]

Sự thích nghi với điều kiện môi trường của tôm thẻ chân trắng tại (Bảng 1.1):

Bảng 1 1 Khả năng thích ứng với môi trường của tôm thẻ chân trắng [14]

TT Yếu tố Khả năng thích ứng Khoảng thích hợp

1.2 Tình hình nuôi tôm thẻ chân trắng trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Tình hình nuôi tôm thẻ chân trắng trên thế giới

Từ sau thập niên 80 của thế kỉ 20, ngành thủy sản thế giới ngày càng phát triển nhưng cùng với đó là nguồn tài nguyên biển đã dần cạn kiệt nên hoạt động khai thác thủy sản ngày một hạn chế Thay vào đó, hoạt động nuôi trồng thủy sản phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu thực phẩm bền vững của con người Tính đến năm

2011, hoạt động nuôi trồng thủy sản trên thế giới đã tăng 28% so với năm 1990 và chiếm 54% tổng sản lượng thủy sản thế giới (Hình 1.2) [25] Trong tương lai gần

2015, sản lượng thủy sản thế giới sẽ tăng thêm 6,9% [26]

Hình 1.2 Cơ cấu sản lượng thủy sản thế giới (FAO, 2012)

Trong thập kỷ qua, ngành nuôi trồng thủy sản thế giới đã và đang dần trở thành ngành kinh tế mũi nhọn của nhiều quốc gia Với những ưu điểm nổi bật của mình, tôm thẻ chân trắng đã và đang dần chiếm vị trí quan trọng trong thương mại thủy sản Các quốc gia thuộc châu Mỹ như: Ê-cu-a-đo, Mê-xi-cô, Brazil,… là những nước phát triển mạnh trong nuôi thương phẩm tôm thẻ chân trắng Năm

2013, Ê-cu-a-đo đứng đầu về sản lượng với 230 nghìn tấn, tiếp sau là Brazil và xi-cô (Hình 1.3) Theo FAO, năm 2014 - 2015, sản lượng nuôi trồng thủy sản của châu Mỹ tiếp tục tăng [26]

Mê-Hình 1 3 Sản lượng thủy sản nuôi trồng ở một số nước châu Mỹ (FAO, 2013)

Châu Á hiện nay, nghề nuôi tôm thẻ chân trắng thương phẩm đang phát triển mạnh và chiếm 87% sản lượng tôm nuôi trên thế giới Trong đó, Trung Quốc có sản lượng cao nhất thế giới đạt gần 1,2 triệu tấn vào năm 2013, tiếp sau đó là In-đô-nê-si-a, Thái Lan, Việt Nam, Ấn Độ,… (Hình 1.4) [26]

Hình 1 4 Sản lượng thủy sản nuôi trồng của một số nước châu Á

Theo dự đoán của FAO năm 2014 - 2015, sản lượng thủy sản của châu Á có chuyển biến tích cực, Bảng 1.2, thống kê sản lượng thủy sản hàng năm của một số nước châu Á cho thấy rằng Trung Quốc tiếp tục đứng đầu về sản lượng thủy sản cũng như tốc độ tăng trưởng, tiếp sau đó là In-đô-nê-si-a, Thái Lan và Việt Nam,…

Bảng 1 2 Bảng thống kê sản lƣợng thủy sản châu Á

Trong hoạt động nuôi tôm thương phẩm, tôm thẻ chân trắng có nhiều điểm

ưu việt và được lựa chọn là đối tượng sản xuất chủ lực ở nhiều nơi trên thế giới So với tôm sú, tôm thẻ chân trắng có nhiều ưu điểm như: tăng trưởng nhanh, chịu đựng tốt với điều kiện môi trường, chu kì nuôi ngắn Ngoài ra, tôm thẻ chân trắng được coi là loài có khả năng kháng bệnh tốt hơn các loài tôm khác [45], [43]

Hình 1.5 Sản lƣợng tôm thẻ chân trắng trong cơ cấu tôm nuôi thế giới

Theo FAO năm 2012, trong vòng 12 năm (2000 - 2011), sản lượng tôm thẻ chân trắng đã tăng 36% trong tổng sản lượng tôm thế giới (Hình 1.5).Tuy nhiên, song song với việc tăng năng suất, sản lượng và diện tích luôn nảy sinh nguy cơ về dịch bệnh Trong thực tế, quá trình nuôi tôm xảy ra nhiều loại bệnh nhưng có những bệnh phổ biến gây thiệt hại lớn như: bệnh đốm trắng WSSV, bệnh Taura, bệnh hoại

tử cơ (IMNV) và hội chứng gan tụy EMS

Hình 1 6 Sản lượng tôm tại một số quốc gia bị ảnh hưởng bởi dịch bệnh

(FAO, 2013) Trong những năm gần đây, bệnh hội chứng gan tụy gây thiệt hại lớn cho nghề nuôi tôm thẻ chân trắng trên thế giới Bệnh này lần lượt xuất hiện ở Trung Quốc năm 2009, Việt Nam 2010, Thái Lan và Ma-lay-si-a năm 2011, Mê-xi-cô năm

2013, còn ở các nước như: Băng-la-đét, Ê-cu-a-đo, Ấn Độ và In-đô-nê-si-a chưa thấy xuất hiện bệnh này [27] Tại Việt Nam, thời gian ghi nhận tôm xảy ra bệnh nhiều là từ tháng 4 đến tháng 7, chiếm 75% tổng diện tích báo cáo trường hợp mắc bệnh trong cả năm Theo FAO 2013, từ năm 2011 đến 2015, dịch bệnh sẽ tiếp tục làm giảm sản lượng thủy sản của Việt Nam xuống 11,7% (Hình 1.6) [26]

Ngoài Việt Nam, từ năm 2008 - 2014 dịch bệnh bùng phát ở nhiều nơi gây ảnh hưởng đến tình hình sản xuất và sản lượng tôm trên thế giới đặc biệt là: Trung Quốc giảm 13,3%, Bắc Phi giảm 5,0%, Đông Nam Á giảm 3,6%, châu Mỹ giảm 2,9%, Nhật Bản giảm 1,9% và Đài Loan giảm 0,8% về sản lượng [26] Một số nước không bị ảnh hưởng dịch bệnh như: Ấn Độ, My-an-ma, Hàn Quốc, Ma-lay-si-a,…

nên tốc độ tăng trưởng không âm và sản lượng tăng cao Nguyên nhân do quản lý tốt nguồn nước và nuôi tôm ở mật độ thưa [26]

1.2.2 Tình hình nuôi tôm thẻ chân trắng tại Việt Nam

Từ năm 2002, do bị thiệt hại nặng trong nuôi tôm sú, nhiều địa phương ở miền Bắc và miền Trung đã chuyển sang nuôi tôm thẻ chân trắng và bước đầu đã thu được kết quả tốt, nhưng do bị hạn chế vì lo ngại nguy cơ lây bệnh sang tôm sú nên phải đến đầu năm 2008, tôm thẻ chân trắng mới được phép đưa vào nuôi ở các tỉnh phía Nam trong các vùng quy hoạch và theo những điều kiện nhất định Đến cuối năm 2008, tổng diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng trên địa bàn các tỉnh khu vực Duyên hải Nam Trung bộ là 4.227 ha Nhưng chỉ 9 tháng sau (tháng 9/2009), diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng trong vùng đã tăng gấp đôi đạt 9.131 ha (Bảng 1.3) Khánh Hòa là địa phương có tốc độ phát triển nhanh nhất cả nước về diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng, năm 2008, diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng tại đây chỉ có 900

ha thì sang năm 2009 đã tăng gần bốn lần đạt 3.100 ha [1]

Bảng1 3 Kết quả nuôi tôm thẻ chân trắng ở một số tỉnh nước ta năm 2009 [10]

2015 sản lượng tôm thẻ chân trắng đạt khoảng 449,5 nghìn tấn [3]

Bảng 1 4 Tổng kết nuôi tôm thẻ chân trắng của nước ta từ 2005 đến 2013

Tóm lại, tình hình nuôi trồng thủy sản nói chung, nuôi tôm thẻ chân trắng trên thế giới và Việt Nam nói riêng đang có những chuyển biến tích cực Tuy nhiên bên cạnh đó, nhiều nguy cơ về dịch bệnh bùng phát, môi trường ô nhiễm đang là

thách thức lớn trong ngành nuôi trồng thủy sản hiện nay

1.3 Công nghệ Biofloc

Công nghệ Biofloc lần đầu tiên được nghiên cứu năm 1970 tại Ifremer - COP

(Pháp viện Nghiên cứu Khai thác biển) với các loài tôm khác nhau bao gồm:

Penaeus monodon, Fenneropenaeus merguiensis, Litopenaeus vannamei và L stylirostris [17], [29] Đến năm 1990, có nhiều nghiên cứu phát triển hệ thống

Biofloc trong trang trại nuôi tôm thương phẩm Từ đó, công nghệ này được áp dụng tại nhiều trang trại nuôi tôm ở In-đô-nê-si-a, Ma-lay-si-a, Úc và Việt Nam,… [51]

1.3.1 Khái niệm về Biofloc

Floc là cụm sinh học được tạo thành từ động vật, thực vật phù du, các hợp chất hữu cơ (phân tôm, xác sinh vật, mảnh thức ăn, ) và vi khuẩn [44], [39] Biofloc là tập hợp của các hạt floc được gắn kết lại với nhau nhờ các chất nhờn được tiết ra từ vi khuẩn, các vi sinh vật dạng sợi hoặc do lực hút tĩnh điện giữa

Năm Diện tích

(ha)

Sản lượng (tấn)

Năng suất bình quân

chúng Công nghệ Biofloc là kết quả của công trình nghiên cứu ao nuôi bằng công nghệ sinh học ứng dụng vai trò của biofloc để tối đa hóa tiềm năng của các quá trình vi sinh diễn ra trong ao và phát huy hiệu quả nguồn năng lượng có sẵn trong

ao nuôi trên cơ sở sinh học

1.3.2 Vai trò của hệ thống Biofloc

Biofloc có ba vai trò quan trọng: xử lý chất thải, tạo nguồn thức ăn, hỗ trợ phòng bệnh [32] Hệ thống Biofloc, sử dụng vi sinh vật dị dưỡng để phân hủy thức

ăn thừa và sản phẩm thải của tôm, các quá trình xử lý này diễn ra ngay trong ao Chính vì thế áp dụng công nghệ này rất ưu việt trong xử lý chất thải, đồng thời hạn chế được chi phí năng lượng thay nước, duy trì chất lượng nước trong ao nuôi luôn cao và ổn định [33], [28], [38]

Nghiên cứu chỉ ra rằng, nước trong ao nuôi có chứa các nhân tố như: vi khuẩn dị dưỡng, biofloc, động vật, thực vật phù du và giun tròn [30] Hàm lượng protein thô trong biofloc khoảng 30 - 45%, chất béo từ 1 - 5%, đây có thể là nguồn thức ăn bổ sung cung cấp cho tôm bên cạnh thức ăn viên [38, 33 - 35] Nghiên cứu trên tôm cho thấy rằng tăng trưởng trên tôm có sự đóng góp tới 20 - 30% từ protein của vi sinh vật trong hệ thống Biofloc Riêng tôm thẻ chân trắng, protein trong biofloc cung cấp hơn 29% [47], [21] Lợi ích này được phản ánh thông qua việc cải thiện hệ số tiêu tốn thức ăn FCR [21], [42], [37] Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, tôm nuôi trong hệ thống Biofloc cần cung cấp thức ăn chứa hàm lượng protein thấp hơn

từ 12 - 15% so với tôm nuôi trong các hệ thống khác [35], [29]

Các nghiên cứu gần đây trong ao áp dụng công nghệ Biofloc cho thấy, vi

khuẩn có mặt trong floc chủ yếu là những vi khuẩn có lợi như: Lactobacillus,

hợp các hợp chất cao phân tử ngoại bào để kết dính với nhau, các chất hoạt động tương tự như axit hữu cơ, chúng còn có khả năng tạo poly-ß-hydroxybutyrat (chất kháng vi khuẩn gây bệnh) [50], [41], [24] Trên thực tế, các quần thể vi khuẩn có lợi liên tục được bổ sung vào ao nuôi thông qua các sản phẩm CP Plus, EM,… chúng

cạnh tranh môi trường sống, chất dinh dưỡng làm suy tàn các quần thể sinh vật có hại, hạn chế gây bệnh cho tôm

1.3.3 Các loại hệ thống Biofloc cơ bản

Trong công nghệ Biofloc có hai hệ thống cơ bản: hệ thống có sử dụng hoặc tiếp xúc với ánh sáng tự nhiên và không dùng ánh sáng tự nhiên Thứ nhất, hệ thống Biofloc tiếp xúc với ánh sáng tự nhiên bao gồm: ao nuôi ngoài trời, nuôi trong bể nuôi tôm nước chảy, nuôi tôm trong nhà kính, hoặc nuôi trong hệ thống mà tồn tại song song tảo và vi khuẩn để kiểm soát chất lượng nước Hệ thống Biofloc thứ hai được xây dựng trong nhà kín và không tiếp xúc với ánh sáng tự nhiên Hệ thống này gọi là hệ thống Biofloc “nước nâu” Trong hệ thống này chỉ có vi khuẩn tham gia vào quá trình kiểm soát chất lượng nước [51]

1.3.4 Đặc điểm của công nghệ Biofloc

1 3 4 1 Yêu cầu khi vận hành hệ thống Biofloc

a Đảo nước và sục khí

Trong ao nuôi sử dụng công nghệ Biofloc, chất rắn phải được giữ ở trạng thái lơ lửng trong cột nước liên tục 24/24 giờ nếu không hệ thống sẽ không thể phát huy tác dụng Không sục khí đảo nước, biofloc sẽ lắng xuống đáy và nhanh chóng tiêu thụ lượng oxy lớn trong ao Khi đó, các khu vực yếm khí hình thành, hàm lượng các khí độc như H2S, NH4

+

và NH3 tăng cao gây độc cho tôm Đảo nước dễ thực hiện trong hệ thống nuôi nhỏ hay hệ thống nuôi tôm nước chảy, tuy nhiên, rất khó thực hiện trong ao nuôi ngoài trời có diện tích lớn [30]

Theo lý thuyết, quạt nước được dùng để cung cấp oxy và xáo trộn nước Trong thực tế, hệ thống quạt nước chỉ cung cấp oxy mà không thể xáo trộn nước trong ao hiệu quả Chính vì thế mà ao nuôi Biofloc phải trang bị thêm thiết bị sục khí đáy Trong ao nuôi hoặc bể, nhiều hệ thống quạt nước, sục khí đáy được bố trí khắp ao và khuấy trộn theo vòng tròn Hệ thống nuôi tôm nước chảy trong nhà kính thường sử dụng các máy thổi khí đặt xung quanh bể nuôi để sục khí và tuần hoàn nước [30]

So với các mô hình nuôi khác, mô hình nuôi áp dụng công nghệ Biofloc có

tỷ lệ tiêu hao oxy do hô hấp trong nước cao hơn vì hàm lượng chất rắn cao Trong

ao nuôi thâm canh, với hệ thống nuôi tôm nước chảy và công nghệ “nước xanh”, tỷ

lệ tiêu hao oxy do hô hấp trong nước từ 2,0 - 2,5 mg O2/l/giờ, cao nhất là 6,0 mg

O2/l/giờ, trong hệ thống Biofloc từ 5 - 8 mg O2/l/giờ, chưa tính đến sự hô hấp của tôm còn trong hệ thống Biofloc “nước nâu” thông thường là 6,0 mg O2/l/giờ Nhu cầu oxy cao như vậy cho thấy hệ thống sẽ không hoạt động khi không cung cấp đủ oxy chỉ trong vòng một giờ Do đó, cần phải cung cấp đủ để duy trì hàm lượng oxy hòa tan ở ngưỡng an toàn cho tôm thông qua quá trình sục khí, các phương án kiểm soát, nguồn điện dự phòng để chạy hệ thống sục khí phải luôn luôn sẵn sàng trong

hệ thống nuôi [36]

b Cân bằng tỷ lệ C:N

Yếu tố quan trọng để kiểm soát amoniac trong hệ thống Biofloc là tỷ lệ C:N [20] Tỷ lệ C:N cần để kiểm soát hàm lượng amoniac thông qua các vi sinh vật dị dưỡng khoảng 12 - 15:1, vì thế phải tăng tỷ lệ C:N để vi khuẩn phát triển [19] Có thể tăng tỷ lệ C:N từ việc bổ sung các nguồn nguyên liệu có tỷ lệ C:N cao hoặc dùng thức ăn có hàm lượng protein thấp Nhiều nguồn nguyên vật liệu có thể dùng

để cung cấp cacbon vào hệ thống Biofloc như: bột ngũ cốc, rỉ đường, bã mía, cỏ khô băm nhỏ, Nguồn cacbon phải có giá rẻ, phân hủy nhanh, dễ tìm và sẵn có [49] Vi khuẩn dị dưỡng trong hệ thống Biofloc có thể phân hủy vật chất hữu cơ đơn giản như: đường hoặc tinh bột một cách nhanh chóng đồng thời tạo ra hàm lượng protein trong biofloc, các axit béo n-6 cao hơn [23] Để kiểm soát nồng độ

NH3 thông qua con đường vi khuẩn dị dưỡng, thì bổ sung cacbon phải thực hiện theo tỷ lệ cho ăn Nghiên cứu chỉ ra rằng, mỗi kg thức ăn có hàm lượng protein 30 - 38% thêm vào hệ thống, cần cung cấp 0,5 - 1,0 kg cacbon như rỉ đường (mật) [30]

Một số hạn chế khi bổ sung cacbon hữu cơ để kiểm soát amoniac là chúng có thể tích lũy một lượng chất rắn có chứa vi khuẩn trong ao, chất rắn này, có thể gây ảnh hưởng đến mang tôm và gây cản trở quá trình trao đổi khí ở mang Lượng oxy hòa tan và nhu cầu năng lượng cũng cần phải cung cấp nhiều hơn cho quá trình hô

hấp, duy trì trạng thái lơ lửng của chất rắn diễn ra trong ao Ngoài ra, nếu không quản lý tốt thành phần vi sinh vật trong biofloc mà tạo điều kiện cho vi sinh vật gây bệnh phát triển có thể tôm trong ao sẽ chết nhanh hơn các loại bệnh thông thường

Bổ sung cacbon là cần thiết để kiểm soát amoniac suốt vụ nuôi theo quy trình Biofloc Nếu muốn ngừng bổ sung cacbon, phải thực hiện quá trình từ từ vì ngừng

bổ sung cacbon đột ngột trước khi quá trình nitrat hóa diễn ra sẽ làm cho chất lượng nước không ổn định và có khả năng làm tăng hàm lượng amoniac hoặc nitrit gây độc cho tôm Sau khi ngừng bổ sung cacbon, quá trình kiểm soát amoniac sẽ chuyển sang quá trình nitrat hóa trong hệ thống nuôi sử dụng công nghệ Biofloc

c Thúc đẩy quá trình nitrat hóa

Ngoài phương pháp dùng vi khuẩn dị dưỡng cùng với việc quản lý tỷ lệ C:N, còn sử dụng vi khuẩn nitrat hóa để kiểm soát amoniac (một hệ thống Biofloc được sục khí đầy đủ và không bổ sung cacbon có xu hướng kiểm soát amoniac theo cơ chế này) Khó khăn của phương pháp là độ kiềm bị giảm do quá trình nitrat hóa Cả

ba quá trình kiểm soát amoniac trong công nghệ Biofloc đều làm giảm độ kiềm, nhưng quá trình nitrat hóa gây giảm độ kiềm nhiều nhất Quá trình phản nitrat hóa

có thể sử dụng để phục hồi sự sụt giảm độ kiềm, nhưng làm tăng chi phí sản xuất Chính vì thế bón vôi là biện pháp thích hợp để quản lý hệ thống Biofloc khi sử dụng cách này để kiểm soát hàm lượng amoniac [30]

1 3 4 2 Các quá trình diễn biến trong hệ thống Biofloc

a Sự chuyển đổi từ nước xanh sang biofloc

Trong quá trình nuôi, sẽ có lúc màu nước chuyển đổi từ nước xanh của tảo chiếm ưu thế sang nước có màu nâu với mật độ vi khuẩn cao Sự chuyển đổi ở đây dựa trên điều kiện của hệ thống nuôi tôm như: ánh sáng, điều kiện sục khí, mật độ

vi khuẩn, tỷ lệ C:N Sự chuyển đổi từ nước xanh của tảo sang nước màu nâu của biofloc khác nhau giữa các hệ thống: nuôi trong ao, hệ thống ao nuôi nước chảy hay

bể Trong đó sự chuyển đổi nhanh và ổn định hơn cả vẫn là các bể nuôi vì có diện tích nhỏ dễ dàng kiểm soát môi trường và mật độ vi sinh, tiếp sau là hệ thống nuôi nước chảy và nuôi trong ao

Hình 1 7 Chỉ số MCCI của quần thể vi khuẩn

Chỉ số màu sắc của quần thể vi khuẩn MCCI cho thấy sự chuyển đổi từ tảo chiếm ưu thế sang vi khuẩn chiếm ưu thế Sự chuyển đổi từ tảo sang vi khuẩn xảy ra khi chỉ số MCCI từ 1,0 - 1,2 (Hình 1.7) [30]

Khi tỷ lệ cho ăn hàng ngày tăng từ 10 - 20 g/m2, công suất sục khí 25 - 30 hp/ha nước sẽ có màu xanh [30] Tỷ lệ cho ăn tăng lên 30 g/m2

vi khuẩn phát triển chiếm ưu thế vì lúc này ánh sáng không đủ để tảo quang hợp và biofloc cũng bắt đầu hình thành Khi tỷ lệ cho ăn tăng lên khoảng 40 - 60 g/m2/ngày, nước sẽ chuyển sang màu nâu và khi tỷ lệ cho ăn đạt 70 g/m2/ngày, nước sẽ có màu nâu với các hạt biofloc và hoàn toàn không còn tảo phát triển [30] Cùng với sự gia tăng của tỷ lệ cho ăn, nhu cầu sục khí cũng tăng lên (Bảng 1.5)

Bảng 1.5 Sự chuyển hóa từ nước xanh sang nước nâu của hệ thống Biofloc

Khẩu phần

kg/ha/ngày

Màu nước chiếm ưu thế Quần thể

Công suất sục khí hp/ha

Hô hấp của nước Mg/l/giờ

Quang hợp thuần Mg/l/giờ

Giá trị âm (-) chỉ sự tiêu hao oxy; giá trị dương (+) chỉ sự sản sinh ra oxy Giá trị quang hợp thuần chỉ cường độ tiêu hao oxy hoặc sản sinh ra oxy thuần

Việc chuyển đổi màu sắc, mật độ sinh vật và hàm lượng oxy khó có thể cảm nhận trực quan Sự chuyển đổi màu nước từ xanh sang nâu đồng nghĩa với sự chuyển đổi của tảo sang vi khuẩn chiếm ưu thế trong biofloc đang diễn ra, chứng tỏ rằng nhu cầu oxy đang tăng lên Nhưng khi màu nước chưa hoàn toàn chuyển sang màu nâu và ngược lại, nhìn màu nước khó đánh giá tình trạng của hệ thống nuôi cho đến khi thấy sự xuất hiện của một lượng lớn bọt trong điều kiện sục khí mạnh là dấu hiệu để xác định hệ thống đã chuyển sang biofloc

b Biến động của amoniac

Hệ thống Biofloc có ba quá trình chính trong kiểm soát hàm lượng amoniac:

sự hấp thu của tảo, sự đồng hóa của vi khuẩn và quá trình nitrat hóa Sự cạnh tranh amoniac của tảo và vi khuẩn có liên quan đến sự chuyển đổi, động thái của amoniac trong hệ thống Biofloc Mỗi quá trình có mối liên hệ mật thiết với nhau, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: tỷ lệ cho ăn hàng ngày, hàm lượng chất rắn lơ lửng (biofloc), nồng độ amoniac, cường độ ánh sáng và tỷ lệ C:N bổ sung

Sự hấp thu của tảo

Trong hệ thống Biofloc, nguồn dinh dưỡng từ thức ăn thừa nhờ ánh sáng mặt trời sẽ nhanh chóng được hấp thu, tích lũy trong tế bào tảo thông qua quang hợp Hệ thống Biofloc mà tỷ lệ tảo cao sẽ gây nên những vấn đề về amoniac trong những ngày thời tiết xấu do tảo bị hạn chế quang hợp hoặc bị lụi tàn Sự biến động nồng

độ oxy hòa tan và pH cũng sẽ tăng lên mặc dù hệ thống vẫn được sục khí mạnh Một cách tổng quát, tỷ lệ cho ăn dưới 30 g/m2

, hoạt động của tảo là yếu tố chính trong kiểm soát chất lượng nước [51]

Sự đồng hóa của vi khuẩn

Thức ăn được cung cấp cho tôm trong hệ thống nuôi rất lớn nhưng sự phát triển của vi khuẩn dị dưỡng trong hệ thống Biofloc vẫn bị giới hạn bởi sự thiếu hụt hàm lượng cacbon hữu cơ hòa tan Để kích thích quần thể vi khuẩn dị dưỡng phát triển trong hệ thống Biofloc, tỷ lệ C:N được kiểm soát bằng cách bổ sung nguồn

cacbon hoặc giảm hàm lượng protein trong thức ăn, vì cacbon hữu cơ và nitơ vô cơ thường được sử dụng bởi vi khuẩn theo một tỷ lệ cố định [30]

Tương tự như được cố định trong tảo, amoniac cũng được cố định trong tế bào vi khuẩn dị dưỡng ở dạng protein Amoniac được kiểm soát bởi vi khuẩn dị dưỡng xảy ra nhanh chóng, thường chỉ vài giờ hay vài ngày nếu cung cấp đủ lượng cacbon hữu cơ đơn giản như: đường hoặc tinh bột

Quá trình nitrat hóa

-trong oxy hóa amoniac thành nitrat nhờ vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobater được

gọi là quá trình nitrat hóa [7] Quá trình này, vi khuẩn sẽ chuyển hóa nitơ dạng độc amoniac thành dạng nitơ chỉ gây độc khi hàm lượng nitrat cao Tại hệ thống Biofloc, quá trình chuyển hóa amoniac nhanh chóng diễn ra ở tảo hay sự đồng hóa của vi khuẩn [30] Trong quá trình nuôi, chất thải nitơ liên tục quay vòng giữa amoniac hòa tan và dạng chất rắn: Nếu siphon sẽ có một lượng nitơ thêm vào được đưa ra khỏi hệ thống Nếu chất rắn không được loại bỏ amoniac sẽ được oxy hóa thành nitrat và tiếp tục tích tụ trong ao

1.3.4.3 Nguyên lý vận hành hệ thống Biofloc

Ở giai đoạn đầu, chất lượng nước trong hệ thống Biofloc thay đổi giống như trong hệ thống tuần hoàn Đặc điểm của giai đoạn đầu là sự gia tăng đến đỉnh điểm nồng độ amoniac sau đó là nitrit do sự phát triển khác nhau của quần thể vi khuẩn Nếu như tỷ lệ cho ăn tăng quá nhanh, nồng độ amoniac, đặc biệt là nitrit tăng cao, chúng có thể gây độc, hoặc ảnh hưởng đến tăng trưởng, hệ số chuyển đổi thức ăn, khả năng đề kháng bệnh hoặc có thể làm giảm tỷ lệ sống của tôm

Quá trình diễn ra ở giai đoạn đầu trong hệ thống phụ thuộc vào rất nhiều yếu

tố khác nhau bao gồm: nhiệt độ, tỷ lệ cho ăn, thành phần và số lượng vi sinh vật trước khi thả giống Giai đoạn này, vi khuẩn nitrat hóa có thể phát triển độc lập trong hệ thống với mật độ cao và duy trì chúng đến trước khi thả giống [30] Nghiên cứu chỉ ra rằng trung hòa 1 mg/l amoniac cần bổ sung 15 - 20 mg/l đường Khi hệ thống đã hoạt động ổn định, tiếp tục bổ sung thêm cacbon trong suốt quá

trình nuôi còn lại tùy theo nhu cầu bởi vì khi đó vi khuẩn nitrat hóa đã có thể duy trì hàm lượng amoniac và nitrit an toàn cho tôm [30] Hệ thống Biofloc ổn định cũng

là lúc phát sinh các vấn đề về chất rắn, sự giảm sụt độ kiềm và chất đáy ngày càng nhiều do vậy cần phải tiếp tục quản lý chất rắn, quản lý độ kiềm, phản nitrat hóa và

xử lý chất đáy trong ao nuôi đến cuối vụ

a Quản lý chất rắn

Nồng độ chất rắn lơ lửng từ 0,2 - 0,5 g/l là tốt nhất cho hệ thống Biofloc và

nó sẽ kiểm soát hiệu quả hàm lượng NH3 Bình Imhoff hay thước đo độ đục là dụng

cụ dùng để đo hàm lượng chất rắn lở lửng, trong ao nuôi tôm ngoài trời dùng công nghệ Biofloc, hàm lượng chất rắn thích hợp là 10 - 15 ml/l (Hình 1.8) [49] Độ đục nên duy trì trong hệ thống Biofloc là 75 - 150 NTU Nồng độ chất rắn trong hệ thống Biofloc được quản lý sao cho cân bằng với việc kiểm soát amoniac và nhu cầu oxy của ao Chế độ cho ăn khoa học, duy trì hàm lượng chất rắn lơ lửng hợp lý

sẽ tránh được nguy cơ sụt giảm hàm lượng oxy đột ngột [30]

Hình 1 8 Định lƣợng biofloc trong ao nuôi tôm

Một trong những phương pháp đơn giản để kiểm soát chất rắn trong hệ thống Biofloc là sử dụng bể lắng Bể lắng có thể được sử dụng khi hàm lượng chất rắn đo bằng bình Imhoff vượt quá ngưỡng thích hợp hoặc cũng có thể sử dụng liên tục trong suốt quá trình nuôi Thông thường, bể lắng chiếm 1 - 5% thể tích của hệ thống nuôi và tốc độ dòng chảy với thời gian lắng khoảng 20 - 30 phút là có hiệu quả nhất trong việc lắng tụ hầu hết các chất rắn [51]

Bể lắng rất dễ vận hành và hiệu quả trong việc loại bỏ các chất rắn Tuy nhiên, sử dụng bể lắng chỉ có thể lắng các chất rắn có khối lượng lớn, các chất rắn

có kích thước và khối lượng nhỏ có thể được loại bỏ cùng với các bọt nước trong

ao Trong thực tế, không quản lý được kích thước của chất rắn mà chỉ giới hạn trong việc kiểm soát thời gian tồn lưu của chúng trong hệ thống

b Quản lý độ kiềm

Độ kiềm duy trì hệ đệm của ao nuôi, là chỉ tiêu duy trì được sự biến động thấp nhất của pH trong nước, hạn chế tác hại của các chất độc có sẵn trong nước sẽ gây sốc cho tôm nuôi Độ kiềm ảnh hưởng đến quá trình lột xác của tôm, pH và độc tính của kim loại nặng trong nước [6] Các hoạt động của vi khuẩn nitrat hóa là nguyên nhân chính gây giảm độ kiềm trong hệ thống sử dụng công nghệ Biofloc Khi độ kiềm giảm thấp, đồng nghĩa với pH trong ao thấp làm ức chế hoạt động của

vi khuẩn, trong đó có vi khuẩn nitrat hóa Trong trường hợp này, sự tích lũy amoniac sẽ tăng cao do chất thải của tôm và thức ăn thừa không được vi khuẩn xử

lý Điều này làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn của tôm và gây giảm năng suất

Độ kiềm nước nuôi phải được giữ ổn định trong khoảng 0,10 - 0,15 g CaCO3/l bằng cách bổ sung Natri bicacbonat (NaHCO3) và Canxi hydroxit (Ca(OH)2) hoặc Đolomit (CaMg(CO3)2) thường xuyên theo liều lượng phù hợp vào

hệ thống Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của hệ thống Biofloc chỉ ra rằng với quá trình nitrat hóa chiếm ưu thế, mỗi kg thức ăn thêm vào cần bổ sung 0,25 kg Natri bicacbonat để duy trì độ kiềm trong hệ thống nuôi [51]

c Phản nitrat hóa và xử lý chất đáy

Nitrat được tích lũy trong hầu hết các hệ thống nuôi thâm canh sử dụng công nghệ Biofloc do quá trình nitrat hóa Nếu không được kiểm soát, nồng độ nitrat sẽ tích lũy ngày càng nhiều dẫn đến làm giảm độ kiềm ao nuôi Sự tích lũy nitrat có thể được kiểm soát bằng cách thay nước, nhưng điều này gây nên các nguy cơ về an toàn sinh học và không phải là mục tiêu của công nghệ Biofloc Phản nitrat hóa được sử dụng như một phần của việc bảo vệ nguồn nước và đảm bảo an toàn sinh học cho ao nuôi Quá trình phản nitrat hóa diễn ra trong điều kiện thiếu oxy và sinh

ra Bicacbonat (HCO3

-) Do đó, độ kiềm bị giảm sút do quá trình nitrat hóa có thể được phục hồi nhờ vào quá trình phản nitrat hóa [30].Điều này cần thiết cho các hệ thống nuôi tôm, đặc biệt là ở những khu vực nội đồng, xa nguồn nước

1.3.4.4 Thông số kỹ thuật và năng suất của một số hệ thống Biofloc

a Hệ thống ao nuôi tôm công nghiệp lót bạt

Hệ thống sử dụng những ao nuôi tương đối nhỏ (0,5 - 1,5 ha) được lót đáy ao bằng nhựa HDPE có độ dày khoảng 30 - 40 mil và sục khí với công suất khoảng 28

- 32 hp/ha Theo qui tắc, một hp của việc sục khí bằng hệ thống cánh quạt có thể cung cấp đủ nhu cầu cho khoảng 0,4 - 0,5 tấn tôm Quạt nước và hệ thống sục khí phải bố trí đảm bảo có thể tạo dòng chảy gom chất thải, tránh tạo nên những khu vực nước tĩnh trong ao đồng thời đảm bảo chất rắn lơ lửng không lắng đáy, sinh khí độc.Nồng độ biofloc tối ưu trong ao khoảng 15 ml/l được duy trì bằng cách bổ sung bột ngũ cốc và rỉ đường Khi sinh khối tôm đạt khoảng 10 tấn/ha, bùn đáy ao phải loại bỏ ra khỏi khu vực bằng cách siphon [51]

Trong hệ thống này, tôm được thả nuôi với mật độ khoảng 125 - 150 PL/m2

(Post-larvae/m2) Tỷ lệ cho ăn tối đa hàng ngày trước khi thu hoạch là 40 - 60 g thức ăn/m2

Sau 90 - 120 ngày, năng suất đạt khoảng 20 - 25 tấn/ha/vụ với kích cỡ tôm là 18 - 20 g/con, năng suất này cao hơn so với nuôi tôm bán thâm canh 4 - 8 tấn/ha/vụ [30]

b Hệ thống nuôi tôm nước chảy trong nhà kính

Hệ thống nuôi tôm nước chảy trong nhà kính dùng cho thử nghiệm hoặc sản xuất giống từ 40 - 50 m3

và hệ thống nuôi thương phẩm từ 250 - 300 m3 Hệ thống thường có độ sâu thấp, chỉ khoảng 50 - 100 cm và có vách ngăn ở trung tâm hoặc theo phân vùng để cải thiện sự lưu thông nước trong hệ thống Sự chuyển động của nước được tạo ra bởi các vỉ sục khí đáy hoặc máy bơm, bơm nước được thiết kế để vừa tạo dòng chảy và cung cấp khí thông qua vòi phun Ngoài ra, hệ thống cũng có một mạng lưới sục khí khuếch tán để duy trì trạng thái lơ lửng của các hạt biofloc Khi mật độ tôm cao hay sinh khối trong bể lớn, oxy có thể được cung cấp thêm trong một thời gian ngắn sau khi cho tôm ăn hoặc sục khí liên tục nếu cần thiết

Trong hệ thống hàm lượng chất rắn biofloc được kiểm soát bằng bể lắng có thể tích bằng 5% thể tích hệ thống nuôi Hệ thống hoạt động tốt với hàm lượng chất rắn từ 10 - 15 ml/l; tuy nhiên tôm bắt mồi tốt nhất khi hàm lượng chất rắn dưới khoảng này 10 - 15 ml/l.Tôm giống thả với mật độ 300 - 500 PL/m2

(có thể lên đến

750 - 1.000 PL/m2) Lượng nước sử dụng trong quá trình nuôi khi áp dụng công nghệ Biofloc theo hệ thống này khoảng 200 - 400 l/kg tôm Năng suất thường đạt khoảng 4 - 7 kg/m2, có thể đạt 10 kg/m2

nếu bổ sung oxy tinh khiết [30]

c Hệ thống Clemson

Hệ thống này bao gồm 3 bể nuôi tôm, mỗi bể 250 m2, có thể chứa 150 m3

nước [30] Trong hệ thống, hàm lượng chất rắn được kiểm soát trong khoảng 0,2 - 0,5 g/l Nước từ bể nuôi cho chảy qua bể lắng sơ cấp tại đây quá trình phản nitrat hóa diễn ra và một phần độ kiềm của nước được phục hồi Nước sau đó cho chảy qua một bể có sục khí có nuôi cá rô phi để lọc và tái sử dụng nguồn dinh dưỡng Tiếp theo, nước cho chảy qua một bể khuấy đảo mạnh với hàm lượng biofloc cao (1

- 2 g/l) để oxy hóa amoniac, tại đây chất rắn được tái sử dụng để tạo nên biofloc Sau cùng, cho chảy vào một bể lắng khác trước khi quay về bể nuôi

Điểm khác của hệ thống này so với hệ thống trên là dùng biofloc với hàm lượng cao ở một bể riêng biệt với bể nuôi tôm để xử lý amoniac như là một hệ thống lọc sinh học Hệ thống này có thể đạt năng suất từ 2,5 - 3,5 kg/m2

[31] Năng suất ước lượng của một số hệ thống Biofloc được trình bày theo Bảng 1.6:

Bảng 1.6 Tóm tắt năng suất ƣớc lƣợng của các hệ thống Biofloc

Hệ thống Mật độ thả

PL/m 2

Sục khí hp/ha

Khẩu phần

ăn Kg/ha/ngày*

Năng suất tấn/ha

Tôm nuôi ao 125 - 150 25 - 35 400 - 500 20 - 25

Tôm nuôi raceway 200 150 1.000 - 1.500 50 - 70

Tôm nuôi raceway 300 - 500 < 150** 400 - 600 40 - 70 đến 100

** Sục khí và khuếch tán bằng máy thổi khí

1.3.5 Những ưu và nhược điểm khi vận hành hệ thống Biofloc

a Ưu điểm

Công nghệ Biofloc được áp dụng vào trong ao nuôi tôm nhờ những ưu điểm nỗi bậc như sau: thứ nhất là thường dùng nước rỉ đường hoặc hạt ngũ cốc chất lượng kém, giá rẻ để đưa vào hệ thống Biofloc vì thế nên có thể chủ động với những nguồn cacbon có sẵn, giảm giá thành sản phẩm Thứ hai, công nghệ góp phần nâng cao an toàn sinh học, nâng cao hiệu quả tiêu tốn thức ăn, hiệu quả sử dụng nước, gia tăng hiệu quả sử dụng đất, chất lượng nước, giảm thiểu rủi ro do thời tiết [30] Thứ ba, là sử dụng các hệ thống quạt nước và sục khí trong ao nuôi áp dụng công nghệ Biofloc có thể tiêu tốn năng lượng, tuy nhiên, chi phí gia tăng về năng lượng có thể được bù trừ nhờ tiết kiệm chi phí thức ăn và phí xử lý môi trường Thứ tư, công nghệ này như một giải pháp góp phần làm giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường mà ngành nuôi trồng thủy sản gây ra, góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp này

Ngoài ra, kiểm soát hệ thống Biofloc bằng vi khuẩn dị dưỡng thường ổn định

và bền vững hơn so với tảo hay quá trình nitrat hóa [51] Ưu điểm của hệ thống ao nuôi, vi khuẩn chiếm ưu thế so với hệ thống tảo chiếm ưu thế đề cập tại (Bảng 1.7)

Bảng 1.7 Hệ thống nuôi tôm kiểm soát bởi vi khuẩn và tảo

Tính năng Hệ thống tảo chiếm ƣu thế Hệ thống vi khuẩn chiếm ƣu

thế

Năng lượng Bức xạ mặt trời Chất hữu cơ, oxy

Quá trình diễn ra

Sự có mặt của chất dinh dưỡng và ánh sáng mặt trời tảo quang hợp, sinh sản và gia tăng mật độ tác động đến môi trường ao nuôi

Hàm lượng chất hữu cơ trong

ao cao, oxy được cung cấp đầy đủ, vi khuẩn nhanh chóng phát triển phân hủy hợp chất hữu cơ và khí độc

Dễ thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau

Sự tàn lụi của quần thể vi sinh vật khó xảy ra

Ảnh hưởng lên Oxy tổng hợp ban ngày và Luôn tiêu thụ oxy

hàm lượng oxy tiêu thụ vào ban đêm

Các hoạt động

liên quan

Năng suất sơ cấp: Sản xuất chất hữu cơ và O2, sinh CO2, oxy hóa amoniac

Phân hủy các chất hữu cơ Diễn ra quá trình nitrat hóa, tái tạo protein vi sinh [18]

Kiểm soát hàm

lượng nitơ vô cơ

Hấp thu bởi sản lượng sơ cấp

Công suất tối đa: 0,7 g

NH4 +

Chỉ bị giới hạn bởi nồng độ

cơ chất và hằng số tốc độ phân huỷ

b Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm, công nghệ cũng gặp một số khó khăn khi vận hành như sau: Một là khó khăn trong việc quản lý hàm lượng chất rắn lơ lửng và kiểm soát mật độ vi khuẩn, tảo, oxy của hệ thống Chính vì thế đòi hỏi chi phí đầu tư cao

và bắt buộc phải có trình độ cao để vận hành công nghệ Biofloc trong hệ thống ao nuôi Hai là, hệ sinh thái vi sinh vật trong các hạt biofloc chỉ mới được nghiên cứu ở mức độ cơ bản, đặc biệt là vai trò của biofloc trong việc ức chế hoặc kích thích sự

phát triển của mầm bệnh vi khuẩn, đặc biệt là nhóm vi khuẩn Vibrio chưa được

nghiên cứu làm rõ Chính vì thế mà áp dụng công nghệ này cũng như “con dao hai lưỡi” trong ngành nuôi tôm [36] Ba là, trong hệ thống nuôi tôm nước chảy ít thay nước, hàm lượng khí độc, đặc biệt là kim loại nặng sẽ tích lũy trong nước của hệ thống nuôi làm giảm sự hấp thụ thức ăn của tôm Bốn là, mặc dù những nghiên cứu

cơ bản về hệ thống Biofloc đã được tiến hành từ đầu những năm 1990 và ứng dụng vào quy mô thương mại đầu năm 2000, nhưng đến nay, vấn đề quan trọng trong chức năng của hệ thống Biofloc vẫn chưa được hiểu rõ Chính vì thế mà hiện tại chỉ

có tôm và cá rô phi được nuôi rộng rãi trong nhiều hệ thống Biofloc khác nhau được nghiên cứu và đánh giá Vấn đề này gây khó khăn trong việc thiết lập và cấu hình một hệ thống Biofloc tiêu chuẩn dùng chung cho các đối tượng nuôi khác nhau Mặt khác đa số tâm lí người nuôi cho rằng cần phải giữ nước ao càng sạch càng tốt trong

suốt quá trình nuôi, họ luôn lo ngại về mô hình mà nước ao luôn vẩn đục nên phải mất một thời gian dài để công nghệ này ứng dụng rộng rãi

1.3.6 Tình hình áp dụng công nghệ Biofloc trong ao nuôi thủy sản ở nước ta

Thông qua đánh giá khảo sát, đặc điểm, những thuận lợi và khó khăn của nuôi tôm áp dụng công nghệ Biofloc ở nhiều nơi trên thế giới cho thấy rằng, công nghệ đã giúp chủ động trong việc quản lý môi trường, có tính bền vững và đảm bảo cân bằng sinh thái Năm 2012, Ninh Thuận là tỉnh đầu tiên đã áp dụng công nghệ này, hạn chế được hội chứng EMS, và bước đầu có những thành công nhất định

Tại Ninh Thuận, quy trình semi - Biofloc được thực hiện trên 5 trang trại với tổng diện tích 30 ha tại vùng nuôi trên cát, các ao nuôi có diện tích 1.000 - 3.000

m2; mô hình thực hiện đầu tiên từ tháng 3/2012, các mô hình còn lại thực hiện từ tháng 6, 7/2012, mật độ thả trung bình 200 - 750 con/m2, năng suất trung bình 25 -

30 tấn/ha/vụ, tỷ lệ thành công quy trình này trên 90% [50]

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2 1 Địa điểm, thời gian và đối tượng nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu: Công ty TNHH Nghiên cứu và sản xuất Đất Việt thuộc địa chỉ Xã An Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận

Thời gian nghiên cứu: từ ngày 21/02/2014 đến 04/06/2014

Đối tượng: Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei Boone, 1931)

2 2 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu

Hình 2 1 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu

Tìm hiểu quy trình nuôi thương phẩm tôm thẻ chân trắng

(Litopenaeus vannamei Boone, 1931) áp dụng công nghệ Biofloc tại

công ty TNHH Nghiên cứu và sản xuất Đất Việt

Quản

lý thức

ăn

Kỹ thuật cải tạo

ao

Kỹ thuật chọn giống

Thu hoạch

và đánh giá

Kiểm soát dịch bệnh

2 3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu

Số liệu thứ cấp được lấy từ các tài liệu, tạp chí, sách báo, các phương tiện thông tin đại chúng, kết quả nghiên cứu đã được công bố của cơ quan chức năng,…

Số liệu sơ cấp được thu thập qua quá trình trực tiếp tham gia vào sản xuất và phỏng vấn, tìm hiểu từ cán bộ kỹ thuật, công nhân làm việc tại cơ sở nghiên cứu

2.3.2 Phương pháp xác định các yếu tố môi trường ao nuôi

Sử dụng các thiết bị để kiểm tra các yếu tố môi trường theo Bảng 2.1, ngoài

ra dùng thước đo, cân mẫu, sổ ghi chép,… để lưu lại những số liệu cần thiết phục vụ cho quá trình nghiên cứu

Kiểm tra môi trường định kỳ bằng dụng cụ test Thời gian đo thường từ 7 -

8h sáng và 14 - 15h chiều Sai số của thiết bị đo từ ± 0,1 - ± 20 đơn vị tùy từng dụng

cụ đo Thao tác kỹ thuật thu mẫu chính xác Đo đạc, tính toán các yếu tố môi trường đúng kỹ thuật, đúng hướng dẫn của từng sản phẩm test

Bảng 2 1 Các thiết bị đo thông số môi trường ST

3 NO2 mg NO2/l Test NO2 14h ± 0,1 Hai ngày/ lần

4 Độ kiềm mg CaCO3/l Test độ kiềm 14h ± 17 Hai ngày/ lần

7 Nhiệt độ 0C Nhiệt kế 6h - 14h ± 1,0 Đo hàng ngày

8 Amoniac ppm Test Amoniac 14h ± 0,1 Hai ngày/ lần

cấp nước mới