Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc (cân bằng nitơ cacbon) trong nuôi thâm canh cá rô phi (oreochromis niloticus) thương phẩm

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN TIẾN HÓA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIOFLOC CÂN BẰNG NITƠ CACBON TRONG NUÔI THÂM CANH CÁ RÔ PHI Oreochromis niloti

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NGUYỄN TIẾN HÓA

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIOFLOC (CÂN BẰNG NITƠ CACBON) TRONG NUÔI THÂM CANH CÁ

RÔ PHI (Oreochromis niloticus) THƯƠNG PHẨM

LUẬN VĂN THẠC SỸ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Mã số : 60.62.70

Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM ANH TUẤN

TS NGUYỄN VĂN TIẾN

HÀ NỘI - 2012

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ công trình nào khác

Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, tháng 4 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Tiến Hóa

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa đào tạo cao học, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy

cô trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Ban lãnh đạoViện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I; Phòng Thông tin Hợp tác Quốc tế Đào tạo (Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I) đã hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt khóa học

Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đến TS Phạm Anh Tuấn và TS Nguyễn Văn Tiến đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn tới anh Vũ Hồng Sự, anh Nguyễn Xuân Khá, chị Nguyễn Thị Biên Thùy, anh Nguyễn Văn Khanh, chị Nguyễn Thị Niên đã hỗ trợ trong quá trình bố trí thí nghiệm và thu mẫu Xin chân thành cảm ơn anh Nguyễn Đức Bình đã hỗ trợ phân tích chất lượng nước

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới bố mẹ và những người thân trong gia đình cùng bạn bè, đồng nghiệp cho sự thành công của luận văn

Nghiên cứu này được thực hiện dưới sự hỗ trợ kinh phí của đề tài khoa

học công nghệ cấp nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc trong

nuôi cá rô phi (Oreochromis niloticus) thương phẩm” thuộc Đề án phát triển

ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực thủy sản đến năm 2020

Hà Nội, tháng 4 năm 2012

Nguyễn Tiến Hóa

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… iii

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT vii

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 4

2.1 Đặc điểm sinh học của cá rô phi 4

2.1.1 Đặc điểm phân loại 4

2.1.2 Đặc điểm dinh dưỡng 5

2.2 Tình hình nuôi cá rô phi trên thế giới 6

2.3 Tình hình nuôi cá rô phi ở Việt Nam 6

2.4 Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản 7

2.5 Tình hình nghiên cứu về công nghệ nuôi 10

2.5.1 Nghiên cứu công nghệ biofloc trong nuôi trồng thủy sản 10

2.5.2 Tình hình nghiên cứu về công nghệ nuôi trong nước 13

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

3.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu 17

3.2 Vật liệu nghiên cứu 17

3.3 Bố trí thí nghiệm 17

3.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định nguồn và tỷ lệ cacbon phù hợp 17

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… iv

3.3.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc trong nuôi cá rô phi thương phẩm qui mô phòng thí nghiệm 19

3.3.3 Chăm sóc, theo dõi tăng trưởng và thu mẫu của thí nghiệm 2 21

3.3.4 Phân tích thành phần dinh dưỡng trong biofloc 22

3.3.5 Xác định chỉ số thể tích biofloc (FVI) và kích cỡ của biofloc 22

3.3.6 Phân tích chất lượng nước 22

3.3.7 Phương pháp xác định một số chỉ tiêu kỹ thuật 23

3.3.8 Xử lý số liệu 23

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24

4.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu xác định nguồn cacbon và tỷ lệ C:N phù hợp cho sự hình thành biofloc 24

4.1.1 Amonia tổng số (TAN) 24

4.1.2 Chỉ số thể tích biofloc (FVI) và kích thước biofloc 27

4.1.3 Thành phần dinh dưỡng của biofloc 28

4.2 Kết quả ứng dụng công nghệ biofloc qui mô phòng thí nghiệm .28

4.2.1 Tốc độ tăng trưởng của cá rô phi giữa các nghiệm thức thí nghiệm 28

4.2.2 Hệ số chuyển đổi thức ăn 29

4.2.3 Hiệu quả sử dụng protein 30

4.2.4 Tỷ lệ sống 31

4.2.5 Chi phí thức ăn cho 1kg cá tăng trọng nuôi theo công nghệ biofloc 31 4.2.6 Biến động chỉ số biofloc (FVI) 32

4.2.7 Biến động các yếu tố môi trường trong quá trình thí nghiệm 33

4.3 Thảo luận 35

5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 39

5.1 Kết luận 39

5.2 Đề xuất ý kiến 39

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… v

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

Tài liệu tiếng Việt 40

Tài liệu tiếng Anh 41

PHỤ LỤC 43

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Chỉ số thể tích trung bình của biofloc (FVI ml/l) 27

Bảng 2 Kích thước biofloc (µm) 27

Bảng 3 Phân tích thành phần dinh dưỡng của biofloc (theo vật chất khô) (%) 28

Bảng 4 Sinh trưởng của cá rô phi sau 140 ngày nuôi 28

Bảng 5 Hiệu quả sử dụng thức ăn của cá rô phi nuôi bằng công nghệ biofloc 29

Bảng 6 Hiệu quả sử dụng protein của cá rô phi nuôi bằng công nghệ biofloc 30

Bảng 7 Chi phí thức ăn nuôi cá rô phi theo công nghệ biofloc 31

Bảng 8 Biến động yếu tố nhiệt độ, ôxy hòa tan, pH 33

Bảng 9 Biến động yếu tố NH3, NO2, NO3 trong thí nghiệm 2 34

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… vi

Hình 6 Bố trí thí nghiệm 2 tại Hải Dương 20

Hình 7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 21

Hình 10 Biến động chỉ số thể tích biofloc trong bể nuôi thâm canh cá rô

nước từ 22,0 – 24,0 0 C (B ) 32

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

FAO Food and Agriculture Oganization

GIFT Genetic Improvement of Farmed Tilapia

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Từ năm 1970 đến nay, tăng trưởng sản lượng thủy sản nuôi của thế giới đạt tốc độ bình quân 8,9% mỗi năm, cao hơn tốc độ tăng trưởng sản lượng khai thác thủy sản (1,2%) và sản lượng chăn nuôi (2,8%) (FAO, 2009) Để đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của con người về thực phẩm, sản lượng nuôi trồng thủy sản cần tăng gấp 5 lần trong vòng 5 thập niên tới đây (FAO, 2009)

Với mục tiêu phát triển bền vững, nuôi trồng thủy sản cần phải khắc phục những trở ngại như: (a) Tăng trưởng sản lượng thủy sản nuôi nhưng không làm tăng đáng kể việc sử dụng nguồn nước và đất; (b) Phát triển các hệ thống nuôi có khả năng hạn chế ảnh hưởng đến môi trường, sinh thái; và (c) Phát triển các hệ thống nuôi đạt hiệu quả kinh tế cao Để giải quyết toàn diện các vấn đề trên, cần phát triển các hệ thống nuôi thâm canh, tái sử dụng nước, giải quyết cơ bản vấn

đề chất thải từ thủy sản nuôi và nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn Trong những năm qua, hệ thống nuôi thủy sản đã dần được phát triển và hoàn thiện như nuôi thâm canh có thay nước, thâm canh ít thay nước, nuôi tuần hoàn, và gần đây là

hệ thống nuôi ứng dụng công nghệ biofloc Trong những hệ thống nuôi trên, ngoài mục tiêu tăng năng suất, mục tiêu tiết kiệm nước, hạn chế chất thải và nâng cao hiệu quả thức ăn đã từng bước được cải thiện Mặc dù còn trong giai đoạn thử nghiệm, hệ thống nuôi ứng dụng công nghệ biofloc có khả năng giải quyết được hầu hết những vấn đề ở trên khi vừa đảm bảo năng suất cao, an toàn sinh học, xử lý chất thải và nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn

Công nghệ biofloc (viết tắt là BFT) dựa trên nguyên lý không hoặc ít thay nước, bổ sung nguồn cacbon làm thức ăn cho vi sinh vật dị dưỡng với tỷ lệ phù hợp với lượng nitơ có sẵn trong nước ao tạo điều kiện cho chúng phát triển chiếm ưu thế trong thủy vực Vi sinh vật dị dưỡng sẽ chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ trong nước ao thành protein sống trong sinh khối của chúng Nhờ vậy

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 2

nguồn nitơ từ chất thải hòa tan trong nước ao được tái sử dụng, chuyển hóa thành sinh khối thức ăn tự nhiên cho cá nuôi nên hiệu quả sử dụng thức ăn được cải thiện Trong công nghệ này, khái niệm floc dùng để chỉ tập hợp vật chất hữu

cơ lơ lửng trong nước bao gồm tảo, động vật nguyên sinh, vi sinh vật trong đó vi sinh vật dị dưỡng chiếm ưu thế được gắn kết với nhau bằng chất keo sinh học (Polyhydroxy Alkanoate - PHA) Tập hợp các biofloc là nguồn thức ăn tự nhiên giàu dinh dưỡng cho cá nuôi Trong hệ thống nuôi theo BFT, tỷ lệ chuyển hóa nitơ trong thức ăn thành sinh khối cá đạt 45 – 50%, trong khi các hệ thống nuôi thông thường tỷ lệ này chỉ đạt từ 17,0 – 43,3% (Avnimelech, 2009)

Nhằm tăng cường quá trình chuyển hóa các hợp chất chứa N trong nước

ao thành protein trong sinh khối vi sinh vật thì việc bổ sung nguồn C làm thức ăn cho vi sinh vật phải phong phú Trong đó nguồn C và tỷ lệ C:N là rất quan trọng trong các hệ thống nuôi áp dụng BFT Nguồn C phải đảm bảo dễ hòa tan đều trong nước, được vi sinh vật sử dụng dễ dàng và có giá thành thấp Tỷ lệ bổ sung

C phải vừa đủ (cân bằng) với lượng N có sẵn trong ao đáp ứng nhu cầu của vi sinh vật Nếu nguồn C thiếu thì vi sinh vật sẽ không chuyển hóa hiệu quả nguồn

N trong nước ao, ngược lại nếu bổ sung thừa C sẽ gây ô nhiễm môi trường nước

ao nuôi Theo Avnimelech (2009), nguồn C có thể là các nguyên liệu thức ăn giàu tinh bột hoặc rỉ đường có giá thành thấp được bổ sung trực tiếp vào thức ăn hay bón vào ao nuôi với tỷ lệ C/N > 12,5:1 Việc xác định nguồn C và tỷ lệ C/N phù hợp cho sự hình thành biofloc trong điều kiện ở Việt Nam với mục tiêu xác định được nguồn C có hiệu quả cho sự hình thành biofloc và có giá thành thấp và

tỷ lệ C/N phù hợp khi sử dụng nguồn C đó sẽ là cơ sở quan trọng cho việc ứng dụng công nghệ BFT vào sản xuất

Đề tài nghiên cứu này đã tiếp cận theo hướng thực hiện các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm để xác định bộ thông số kỹ thuật chủ yếu khi ứng dụng

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 3

công nghệ BFT trong nuôi thâm canh cá rô phi: Khẩu phần cho ăn phù hợp, hiệu quả sử dụng thức ăn, hiệu quả làm sạch môi trường, chỉ số thể tích biofloc FVI

Để góp một phần cơ sở khoa học, thực tiễn cho vấn đề nêu trên, việc thực

hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Biofloc (cân bằng nitơ cacbon) trong nuôi thâm canh cá rô phi (Oreochromis niloticus) thương phẩm ” mang tính cấp thiết và thực tế cao

Mục tiêu nghiên cứu

Góp phần xây dựng được mô hình nuôi cá rô phi (Oreochromis niloticus)

thâm canh đạt năng suất cao, tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Nội dung nghiên cứu

• Nghiên cứu xác định nguồn cacbon và tỉ lệ C/N phù hợp cho sự hình thành biofloc

• Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc trong nuôi rô phi thương phẩm qui mô phòng thí nghiệm (Nghiên cứu xác định khẩu phần ăn phù hợp trong nuôi thâm canh cá rô phi ứng dụng công nghệ biofloc)

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 4

2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

2.1 Đặc điểm sinh học của cá rô phi

2.1.1 Đặc điểm phân loại

Cá rô phi thuộc bộ cá vược Percifomes, họ Cichlidae, là loài cá có nguồn

gốc từ Châu Phi Cá rô phi thường được nuôi ở ao, hồ nước ngọt (Watanabe và

ctv, 1989) Cá rô phi gồm 3 giống chính: Giống Tilapia, giống Sarothegodon và giống Oreochromis Hệ thống phân loại như sau :

Giới: Animalia

Ngành: Chordata

Lớp: Actinopterygii Bộ: Perciformes

Họ: Cichlidae

Chi: Oreochromis

Loài: Oreochromis niloticus

Hình 1 Cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) nuôi theo công nghệ biofloc

Trong 3 giống trên có khoảng 8 đến 9 loài có giá trị trong nuôi trồng thủy

sản (Phạm Anh Tuấn, 1998) Trong các loài có giá trị, cá rô phi vằn O niloticus,

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 5

cá rô phi xanh O aureus và cá rô phi hồng Oreochromis sp được coi là quan

trọng nhất hiện nay, đang được nuôi phổ biến ở hầu hết các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới (Macintosh & Little, 1995)

2.1.2 Đặc điểm dinh dưỡng

Bộ máy tiêu hoá của cá rô phi thích nghi với việc ăn tạp Miệng chúng khá rộng hướng lên trên, có thể ăn được những mồi lớn Răng hàm ngắn và nhiều xếp lộn xộn giúp cá bắt và giữ mồi tốt, lược mang ngắn và khá dày giúp cá lọc tảo dễ dàng Ruột cá rô phi dài và xếp thành nhiều vòng, đó là đặc điểm của loài cá ăn thực vật (Mai Đình Yên và ctv, 1978)

Cá rô phi là loài cá ăn tạp nghiêng về thực vật, thức ăn chủ yếu là tảo và một phần thực vật bậc cao và mùn bã hữu cơ Ở giai đoạn cá con từ cá bột lên cá hương, thức ăn chủ yếu là động vật phù du (ÐVPD) và một ít thực vật phù du (TVPD) Từ giai đoạn cá hương đến cá trưởng thành thức ăn chủ yếu là mùn bã hữu cơ và TVPD Cá rô phi có khả năng tiêu hóa các loài tảo xanh, tảo lục mà một số loài cá khác không có khả năng tiêu hoá Ngoài ra cá rô phi còn ăn được thức ăn bổ sung như cám gạo, bột ngô, các loại phụ phẩm nông nghiệp khác Ðặc biệt cá rô phi có thể sử dụng rất có hiệu quả thức ăn tinh như: cám gạo, bột ngô, khô dầu lạc, đỗ tương, bột cá và các phụ phẩm nông nghiệp khác

Nhu cầu dinh dưỡng của cá rô phi thay đổi theo từng giai đoạn phát triển Trong các yếu tố dinh dưỡng thì protein đóng vai trò quan trọng nhất cả về số lượng và chất lượng Các loài cá khác nhau có nhu cầu protein khác nhau Ngay trong cùng một loài nhu cầu protein cũng khác nhau giữa các độ tuổi và điều kiện môi trường nuôi khác nhau Đối với cá nhỏ nhu cầu protein trong khẩu phần thức ăn nhiều hơn cá lớn, cá nuôi trong hệ thống nghèo thức ăn tự nhiên, đòi hỏi mức độ protein trong khẩu phần ăn cao hơn so với cá nuôi trong môi trường giàu thức ăn tự nhiên hay trong ao bón phân (Lê Văn Thắng, 1999)

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 6

2.2 Tình hình nuôi cá rô phi trên thế giới

Cá rô phi là loài được nuôi phổ biến và có sản lượng lớn nhất trên thế giới, cao hơn sản lượng cá da trơn và cá hồi

Hình 2 Tăng trưởng sản lượng cá rô phi, cá da trơn và cá hồi

giai đoạn 1980 – 2010

(Nguồn Fitzsimmons - Global Outlook for Aquaculture Leadership, Kualalumpur 2010)

Cá rô phi là loài cá được nuôi phổ biến thứ 2 trên thế giới, chỉ sau những loài cá chép (Fitzsimmos và Gonznlez, 2005) Sản lượng cá rô phi ngày càng tăng lên và đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện nguồn dinh dưỡng cho con người, nghề nuôi cá rô phi cũng được cho là một trong những sinh kế tốt nhất giúp cho nông dân thoát khỏi đói nghèo Trong tương lai cá rô phi sẽ là sản phẩm thay thế cho các loài cá thịt trắng đang ngày càng cạn kiệt (WFC, 2003) Sản lượng cá rô phi đã tăng lên hơn 4 lần từ năm 1990 đến 2003 Hiện nay Trung Quốc là quốc gia có sản lượng cá rô phi đứng đầu thế giới (710.000 tấn)

2.3 Tình hình nuôi cá rô phi ở Việt Nam

Nuôi cá rô phi ở Việt Nam được bắt đầu từ những năm 1950 sau khi cá rô

phi đen (O mossambicus) được nhập vào nước ta Vào thời kỳ đó cá rô phi chủ

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 7

yếu được nuôi theo hình thức quảng canh nên năng suất thấp Mặt khác do đặc điểm của cá rô phi đen là chậm lớn, đẻ dày, kích thước nhỏ nên dẫn đến việc cá

rô phi trong một thời gian dài không được người nuôi chú ý Năm 1973 cá rô phi

vằn (O.niloticus) đã được nhập vào miền Nam nước ta từ Đài Loan, cá trở thành

đối tượng nuôi triển vọng, song do công tác lưu giữ giống thuần không tốt, hiện tượng lai tạp giữa cá rô phi đen và rô phi vằn Đài Loan là phổ biến, làm suy giảm chất lượng cá rô phi giống (Trần Mai Thiên và Trần Văn Vỹ, 1994) Trong những năm 1990 thông qua các đề tài nghiên cứu khoa học, và các chương trình hợp tác quốc tế, Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 đã nhập một số giống cá

rô phi có chất lượng như: Cá rô phi vằn dòng Thái Lan, dòng Egypt – Swansea,

cá rô phi dòng GIFT chọn giống thế hệ thứ năm của ICLARM Cá rô phi vằn dòng GIFT nhập nội đã được sử dụng làm vật liệu ban đầu cho chương trình chọn giống cá rô phi tiến hành tại Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1, sau các thế hệ chọn giống theo phương pháp gia đình, cá rô phi chọn giống có tốc độ tăng trưởng tăng thêm 29,1% (Nguyễn Công Dân và ctv., 2001)

Tổng cục thống kê năm (2005) diện tích nuôi cá rô phi của cả nước là 22.340 ha chiếm 3% tổng diện tích nuôi trồng thủy sản, trong đó nuôi nước lợ, mặn là 2.068 ha và nuôi nước ngọt là 20.272 ha Tổng sản lượng cá rô phi ước tính đạt 54.486,8 tấn, chiếm 9,08% tổng sản lượng cá nuôi Phần lớn diện tích nuôi tập trung ở đồng bằng sông Cửu Long (10.129 ha chiếm 45,3%), kế đến là vùng đồng bằng sông Hồng và vùng Đông Bắc Bộ

2.4 Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản

Nguyên lý phát triển công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản

Mấu chốt của công nghệ BFT là tạo điều kiện tối ưu để phát triển vi khuẩn

dị dưỡng trong thủy vực nuôi thủy sản Vi sinh vật dị dưỡng sử dụng cacbon hữu

cơ (tinh bột, rỉ đường, phế phụ phẩm từ quá trình lên men sản xuất nhiên liệu sinh học, chất thải của động vật thủy sản ) làm thức ăn kéo theo việc hấp thụ

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 8

nitơ vô cơ hòa tan (chủ yếu là ammonia, thành phần chính của chất thải thủy sản nuôi) để tạo protein trong sinh khối Theo Avnimelech (1999), cứ 20 gam cacbon được vi sinh vật sử dụng thì chúng sẽ cố định được 1 gam nitơ, tạo nên sinh khối vi sinh vật có tỷ lệ C:N là 4/1 Về mặt lý thuyết, nếu bổ sung cacbon với tỷ lệ thích hợp sẽ tăng cường quá trình chuyển hóa nitơ vô cơ thành protein trong sinh khối vi sinh vật Việc hấp thụ ammonia trong nước cũng làm giảm nồng độ ammonia tự do, hạn chế sự nitrate hóa chuyển hóa thành các dạng NO2,

NO3 gây độc cho thủy sản nuôi Tỷ lệ C/N tối ưu có thể duy trì bằng cách bổ sung nguồn cacbon hay cho thủy sản nuôi ăn thức ăn rẻ tiền, có hàm lượng protein thấp (Avnimelech, 1999; Hargreaves, 2006)

Hình 3 : Chu trình nitơ trong hệ thống nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ biofloc

Khi bổ sung nguồn cacbon vi sinh vật sẽ hấp thụ nitơ từ chất thải của cá nuôi tạo nên sinh khối và hình thành nên các biofloc Sinh khối biofloc được cá

sử dụng làm thức ăn tự nhiên Sinh khối biofloc được thủy sản nuôi sử dụng làm thức ăn tự nhiên, do vậy hiệu quả sử dụng dinh dưỡng được cải thiện Dinh dưỡng từ thức ăn thừa, chất thải của động vật thủy sản nuôi ở những hệ thống nuôi thâm canh là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường Nhưng trong hệ thống nuôi theo công nghệ BFT, dinh dưỡng (Ammonia tổng số - TAN) được vi khuẩn dị dưỡng hấp thụ tạo nên sinh khối vi sinh vật và quay lại làm thức ăn cho

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 9

cá (hình 4) Ngoài ra hệ thống nuôi theo công nghệ BFT ít hoặc không thay nước nên chi phí thấp, tính an toàn sinh học cao do giảm thiểu khả năng lây nhiềm mầm bệnh từ nguồn nước cấp vào trong ao nuôi Công nghệ BFT chính vì vậy là một trong những cách tiếp cận mới, bằng việc ứng dụng công nghệ vi sinh vật đã tạo nên bước nhảy vọt trong công nghệ nuôi trồng thủy sản nhờ đặc điểm thân thiện môi trường, an toàn sinh học và hiệu quả kinh tế cao

Ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản

Nuôi trồng thủy sản ở quy mô thâm canh sử dụng thức ăn công nghiệp với

số lượng lớn sẽ kéo theo sự gia tăng chất thải ra môi trường nước nuôi thủy sản

Sự tích lũy các hợp chất chứa nitơ vô cơ dưới dạng ammonia hay nitrite trong nước nếu không được xử lý tốt sẽ gây phú dưỡng nguồn nước, suy giảm ôxy hòa tan, ô nhiễm ammonia và gây hại cho động vật thủy sản nuôi Nguyên nhân là do động vật thủy sản chỉ có khả năng chuyển hóa được 25 – 30% lượng nitơ trong thức ăn thành sinh khối của cơ thể, khoảng 70 – 75% lượng dinh dưỡng còn lại

sẽ được thải ra môi trường nuôi (Avnimelech và Ritvo, 2003; Boyd, 1998) Do vậy, nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng, nhất là protein thức ăn trong nuôi thâm canh có ý nghĩa quan trọng trong giảm chi phí sản xuất và giảm ô nhiễm môi trường

Công nghệ BFT là một giải pháp công nghệ sinh học mới góp phần phát triển ngành nuôi trồng thủy sản theo hướng bền vững, an toàn sinh học và thân thiện với môi trường (Avnimelech, 2006) nhờ những khả năng vượt trội sau đây: (1) Loại bỏ ammonia tự do trong nước ao nuôi bằng cách chuyển hóa thành protein trong sinh khối vi khuẩn dị dưỡng trong các biofloc, (2) Động vật thủy sản nuôi sử dụng biofloc làm thức ăn, do vậy tỷ lệ chuyển hóa protein trong thức

ăn được tăng lên đến 45 – 50%, (3) Nâng cao mức độ an toàn sinh học, giảm rủi

ro lây nhiễm bệnh do không hoặc ít phải thay nước

Khả năng ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi cá rô phi thâm canh

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 10

Cá rô phi vằn là loài cá nước ngọt có nhiều ưu điểm: Sinh trưởng nhanh, chất lượng thịt thơm ngon, trắng và không có xương dăm, dễ nuôi Chính vì vậy

cá rô phi là một trong 10 loài có giá trị kinh tế cao trên thế giới FAO (2009) đã thống kê sản lượng cá rô phi nuôi của thế giới đạt 2,6 triệu tấn/năm và dự báo đến năm 2010 là 3,0 triệu tấn Ở Việt Nam, nghề nuôi cá rô phi vằn mới chỉ phát triển mạnh từ sau năm 1997, từ khi Việt Nam nhập nội một số dòng cá rô phi mới và ứng dụng thành công công nghệ chuyển đổi giới tính cá rô phi bằng hoóc môn Theo quy hoạch phát triển nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2006 – 2015, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đặt ra mục tiêu mở rộng diện tích nuôi cá

rô phi là 59.159 ha, sản lượng đạt 300.000 – 350.000 tấn/năm trong đó tiêu thụ nội địa chiếm 70% và 30% giành cho xuất khẩu

Cá rô phi vằn là loài ăn tạp, có khả năng ăn một phần mùn bã hữu cơ, thức

ăn tự nhiên (tảo, ĐVPD) Vì vậy, hệ số thức ăn của cá rô phi không cao như các loài cá khác, nhất là khi nuôi nước xanh Do vậy, cá rô phi là loài nuôi phù hợp với công nghệ biofloc Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu nuôi thử nghiệm cá rô phi ứng dụng công nghệ BFT (Avnimelech, 2005; 2007; Crab và ctv., 2009)

Cá rô phi sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ 20 – 300C nên rất phù hợp với điều kiện nuôi ở miền Bắc từ tháng 4 – 11 và ở miền Nam từ tháng 1 –

12 Vì vậy, ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi thâm canh cá rô phi có nhiều triển vọng thành công hơn các loài cá khác

2.5 Tình hình nghiên cứu về công nghệ nuôi

2.5.1 Nghiên cứu công nghệ biofloc trong nuôi trồng thủy sản

Những năm của thập kỷ 70, biofloc mới được chú ý nghiên cứu để ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt (Arundel, 1995) Gần đây, công nghệ BFT được phát triển và ứng dụng vào nuôi trồng thủy sản nhờ những ưu điểm vượt trội so với những công nghệ nuôi cũ trong cải thiện chất lượng nước Vi khuẩn dị dưỡng trong

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 11

các biofloc lơ lửng trong tầng nước có khả năng hấp thụ và chuyển hóa ammonia hiệu quả thành sinh khối Các biofloc này được tôm và cá nuôi sử dụng do vậy chất lượng nước ao nuôi được cải thiện, hạn chế thay nước cho các ao nuôi tôm cá thương phẩm (Avnimelech 1999 và ctv 2003) Trong nuôi trồng thủy sản, thuật ngữ

‘hệ thống Bio-floc’ được sử dụng cho các hệ thống xử lý có hệ vi khuẩn dị dưỡng

chiếm ưu thế

Nhóm nghiên cứu về công nghệ BFT đứng đầu là TS Yoram Avnimelech có những công trình đầu tiên về BFT năm 1999 Năm 2009, Hội nghị Quốc tế về Nuôi trồng thủy sản tại Busan Hàn Quốc đã có một hội thảo chuyên đề về các nguyên lý ứng dụng BFT trong nuôi trồng thủy sản Công nghệ BFT được Avnimelech (1999,

2005, 2007) thực hiện nghiên cứu đã khẳng định khả năng ứng dụng và đạt hiệu quả cao Những nghiên cứu gần đây đã khẳng định công nghệ BFT ứng dụng thành

công đối với cá rô phi Oreochromis niloticus Nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệ

C/N trong ao nuôi cá rô phi sử dụng bằng cách sử dụng thức ăn có hàm lượng protein thấp đã cho thấy công nghệ BFT nâng cao hiệu quả sử dụng protein, tiết kiệm chi phí, và cải thiện chất lượng nước (Avnimelech, 1999) Tác giả cũng kết luận khi bổ sung quá nhiều carbohydrate vào thức ăn sẽ dẫn đến hiện tượng tăng lượng chất thải rắn lắng đọng ở đáy ao (bùn hữu cơ) Không những không có tác dụng cho vi khuẩn dị dưỡng phát triển để quay lại làm thức ăn tự nhiên cho cá mà còn làm ô nhiễm đáy ao Vì vậy biện pháp tốt nhất là bổ sung nguồn cacbon vào ao nuôi riêng biệt mà không phối trộn vào thức ăn cho cá với tỷ lệ cacbon quá cao

Crab và ctv, (2009) đã ứng dụng công nghệ biofloc nuôi cá rô phi

(Oreochromis niloticus × Oreochromis aureus) qua mùa đông nhằm kiểm soát chất

lượng nước trong ao được che phủ bởi nhà kính và không thay nước Thí nghiệm bổ sung carbon vào ao nuôi với hai loại thức ăn có hàm lượng đạm là 30% protein và 23% protein để kích thích sự hình thành của bioflocs Nhiệt độ trong ao được kiểm soát và duy trì nhiệt độ 0,4 – 4,90C cao hơn so với ao đối chứng (không sử dụng nhà

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 12

có mái che) Điều chỉnh tỷ lệ C/N trong ao bằng cách thêm tinh bột, làm tăng lượng carbohydrates vào hệ thống nuôi thông qua các thức ăn, tỷ lệ C/N = 20:1 Mật độ

cá nuôi đạt 20kg/m3 Tỷ lệ sống của cá thí nghiệm đạt 97% với lô cá 100 g và 80 ± 4% ở lô cá 50 g Kết quả cho thấy biofloc phát triển mạnh và có tác dụng cải thiện chất lượng nước cho ao trú đông cho cá rô phi vì vậy không cần thay nước trong suốt quá trình thí nghiệm, đồng thời nhiệt độ nước ao trú đông được duy trì cao hơn đối chứng, giảm sự xuất hiện dịch bệnh và tăng tỷ lệ sống

Azim và Little (2008) đã nghiên cứu công nghệ biofloc (BFT) trên cá rô phi

(Oreochromis niloticus) sử dụng thức ăn có hàm lượng protein (35% và 22% CP),

tỷ lệ C/N là 8,4 và 11,6 Biofloc với thông số đánh giá VSS và BOD5 cho thấy cá thí nghiệm sinh trưởng tốt hơn ở thí nghiệm cho ăn thức ăn hàm lượng protein thấp Lượng cacbon bổ sung theo tính toán từ 3 – 5 g C/m2/ngày

Hầu hết những nghiên cứu về ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản trong thời gian qua cho thấy cá hoặc tôm nuôi ngay trong nội tại hệ thống

sử dụng biofloc làm thức ăn tự nhiên vì vậy chỉ những loài cá, tôm có khả năng ăn lọc hoặc ăn một phần mùn bã hữu cơ mới có khả năng sử dụng biofloc Nghiên cứu của Kuhn và ctv (2009) đã phát triển một hệ thống mới thu sinh khối biofloc để làm thức ăn chế biến cho tôm chân trắng Sự cải tiến công nghệ này mở ra một triển vọng ứng dụng sinh khối biofloc làm thức ăn cho các đối tượng thủy sản nuôi khác không có khả năng ăn lọc hay ăn mùn bã hữu cơ như hai đối tượng trên Cũng theo hướng ứng dụng này, Logan (2009) đã mô tả thành công của công ty Oberon FMR,

In đã bước đầu sản xuất thành công nguyên liệu thức ăn thủy sản từ sinh khối biofloc có chứa 66% protein, 6,5% lipid, 12,5% khoáng và 1 – 2% xơ có chất lượng tương đương với bột cá cao cấp Hiện nay công ty đang xây dựng nhà máy có công suất 5.500 tấn nguyên liệu biofloc/năm và dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động ngay trong năm 2010 Dự kiến đến năm 2015, nhà máy sẽ có công suất 40.000 tấn nguyên liệu biofloc/năm cho sản suất thức ăn thủy sản Những nghiên cứu và ứng dụng này mở

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 13

ra triển vọng ứng dụng trong điều kiện của Việt Nam, đặc biệt ở những khu vực nuôi siêu thâm canh cá tra ở Đồng bằng sông Cửu Long

Ứng dụng công nghệ BFT ở quy mô sản xuất đã và đang được triển khai ngày càng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Indonesia, Thái Lan, Trung Quốc Một số công ty và tổ chức đã ứng dụng thành công công nghệ BFT trong nuôi thủy sản là: Công ty nuôi trồng thủy sản Belize Belize (Mỹ), trang trại OceanBoy, Florida (Mỹ) và Công ty Pertiwi, Bahari (Indonesia) Các trang trại ứng dụng BFT nuôi TCT được nuôi tôm mật độ cao 130 – 150 PL10/m2 sục khí tốc độ lớn 28 – 32 HP/ha, sử dụng hệ thống quạt nước đều khắp ao, trải bạt HDPE bờ và đáy ao, thức ăn tinh bột được bổ sung vào ao nuôi để duy trì C/N tối ưu Ao nuôi tôm ở Belize, nuôi tôm chân trắng trên diện tích 1,6 ha, ao trải bạt HDPE đáy và bờ

ao, sục khí 48 HP/ha Trong quá trình nuôi không thay nước và áp dụng BFT đã cho năng suất 13,5 tấn/ha Trang trại nuôi tôm công nghệ BFT ở Pertiwi Bahari (CP, Indonesia), thực hiện năm 2003 – 2005, là mô hình thương mại thử nghiệm đầu tiên ở Indonexia ứng dụng BFT Kết quả cho thấy năng suất nuôi tăng từ 9 tấn/ha ở hình thức nuôi thông thường lên 21,8 tấn/ha ở mô hình áp dụng BFT Năng suất cao nhất với tôm chân trắng đạt 49,844 tấn/ha/vụ (Taw, 2008) Nuôi cá rô phi ở Thái Lan ứng dụng BFT đã cho năng suất trên 20 tấn/ha và hệ số thức ăn thấp hơn công nghệ nuôi thông thường

2.5.2 Tình hình nghiên cứu về công nghệ nuôi trong nước

Ở Việt Nam, chưa có công trình công bố ứng dụng công nghệ biofloc nuôi thâm canh cá rô phi Mặc dù vậy, đã có công trình nghiên cứu “Xây dựng mô hình nuôi cá biển không thải nước ra môi trường” (Burke,M., Hoàng tùng & Willet, D.,

2007) trong khuôn khổ dự án CARD VIE 062/04 do chương trình Hợp tác Phát triển và Nghiên cứu Nông nghiệp Úc tài trợ thông qua Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Kết quả nghiên cứu đã xác định được tỷ lệ cacbon/nitơ tối ưu là 12,5/1 để hạn chế tối đa các hợp chất nitơ độc hại cho thủy sinh vật (TAN và NOx)

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 14

thường có trong nước thải của hệ thống nuôi Tăng lượng C trong ao nuôi BFT lên đến 30g C/l giúp loại bỏ gần hết các muối dinh dưỡng hòa tan chỉ trong vòng 12 giờ Nghiên cứu này đã trình diễn tiềm năng sử dụng công nghệ biofloc để xử lý nước thải trong một hệ thống nuôi tuần hoàn, không cần phải xả thải nước thải này vào môi trường vì BFT đã giúp loại bỏ các chất độc hại có trong nước Nhờ vậy mà hàm lượng TN và TP cao trong ao nuôi không còn là mối quan ngại cho sức khỏe của động vật nuôi Trong khi đó thì cả TAN và NO2 đều thấp mà vẫn đảm bảo hàm lượng DO cần thiết

Năm 2001 – 2003, Dự án “Tropical Environment Capacity” (Đánh giá sức tải môi trường vùng nuôi trồng thủy sản các nước vùng nhiệt đới Một trong ba Case Study nghiên cứu tại miền Bắc Việt Nam được thực hiện tại Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 Nội dung nghiên cứu chính của dự án là đánh giá sức tải môi trường vùng nuôi tôm tại Đồ Sơn, Hải Phòng Tính toán cân bằng vật chất hữu cơ,

mô hình hóa chu trình nitơ, photpho, BOD trong ao nuôi tôm sú bán thâm canh Kết quả tính toán lượng chất dinh dưỡng ra môi trường là 21kg N/ha/vụ (49kgN/tấn sản phẩm); 11kg Photpho/ha/vụ (24kg P/tấn sản phẩm) (Hambrey và ctv., 2003)

Trong những năm gần đây, Việt Nam xác định rô phi là những đối tượng chủ lực trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt ở miền Bắc Việt Nam vì đây là những đối tượng có giá trị kinh tế cao, dễ nuôi và sản lượng lớn Sản lượng cá nuôi năm 2008 của cả nước đạt 1.836,1 nghìn tấn, trong đó sản phẩm cá rô phi ước đạt 40.000 tấn

Cá rô phi tuy chưa xuất khẩu được nhiều như cá tra và tôm sú xong là loài cá nước ngọt quan trọng, có sản lượng lớn và dần thay thế cho các loài cá truyền thống như

mè, trôi, trắm, chép Trong khi ở đồng bằng sông Cửu Long chú ý nhiều đến đối tượng cá tra thì cá rô phi lại là đối tượng cá nước ngọt quan trọng nhất ở miền Bắc

Nguyễn Văn Tiến và ctv (2004) đã nghiên cứu thành công kỹ thuật nuôi thâm canh cá rô vằn ở miền Bắc Việt Nam cho năng suất trên 20 tấn/ha/vụ, khối lượng cá thương phẩm bình quân 500g /con Hệ số thức ăn trung bình 1,7 cho cả

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 15

chu kỳ nuôi Trong mô hình này để duy trì ô xy hòa tan cần áp dụng quạt khí bắt buộc kể từ cuối tháng nuôi thứ 2 Thay nước được áp dụng thường xuyên kể từ tháng nuôi thứ 3, trung bình 1 tuần thay nước 1 lần, lượng nước thay bằng 1/3 lượng nước trong ao Đây là cơ sở khoa học quan trọng để thực hiện đề tài nghiên cứu này vì công nghệ đã thực hiện đạt được năng suất mà đề tài này yêu cầu Điều cần phải tiến hành là áp dụng công nghệ BFT làm giảm hệ số thức ăn và giảm thay nước

Năm 2003 – 2005, Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 đã triển khai nghiên cứu xây dựng công nghệ sản xuất và tiêu thụ cá rô phi xuất khẩu tập trung tại Hải Dương Kết quả đã xây dựng được khu nuôi trồng thủy sản tập trung tại huyện Tứ Kỳ cho năng suất nuôi cá đạt 12 – 13,5 tấn/ha/vụ nuôi và trên diện tích 75,4 ha (Nguyễn Huy Điền, 2005) Đến nay, nuôi cá rô phi đã được nhân rộng trên quy mô toàn tỉnh Hải Dương, nhiều nhất là ở các huyện Ninh Giang, Thanh Miện, Gia Lộc và Kinh Môn Diện tích nuôi cá rô phi ngày một tăng, nếu như năm 2004, diện tích nuôi đơn và ghép cá rô phi là gần 1.200 ha thì hiện nay đã tăng lên khoảng 3.000 ha

Năm 2003 – 2004, Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm “Hoàn thiện kỹ thuật sản xuất cá rô phi chất lượng cao đạt tiêu chuẩn xuất khẩu” (Nguyễn Công Dân và ctv, 2005) Dự án này đã thử nghiệm nuôi

cá rô phi trong lồng bè ở miền Nam, nuôi cá rô phi trong ao ở miền Bắc đạt năng suất trên 20 tấn/ha, kích cỡ cá đạt bình quân 500 g/con Dự án này đã kiểm chứng rằng công nghệ nuôi thâm canh với năng suất trên 20 tấn/ha/vụ nuôi hoàn toàn có thể thực hiện được trong điều kiện nuôi ở Việt Nam

Hạn chế lớn nhất của các công nghệ nuôi trong nước là sử dụng công nghệ thay nước để làm sạch môi trường Chi phí thay nước lớn và không an toàn sinh học Các nghiên cứu này đều chưa có hệ thống xử lý chất thải của cá trong chu kỳ nuôi mà chỉ dùng giải pháp vét bớt bùn ao sau mỗi chu kỳ nuôi Hệ số thức ăn còn khá cao, từ 1,6 – 1,8 nên hiệu quả kinh tế chưa cao Ứng dụng công nghệ BFT

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 16

thành công sẽ cho phép giảm thay nước, hạn chế ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn thông qua cải thiện hiệu quả chuyển hóa dinh dưỡng Nuôi theo công nghệ BFT không sử dụng hóa chất kháng sinh vì thế sẽ nâng cao tính cạnh tranh của hàng hóa do an toàn vệ sinh thực phẩm

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 17

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu

Đối tượng: Cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) NOVIT04, thế hệ thứ 8

của chương trình chọn giống nâng cao tốc độ sinh trưởng và tỉ lệ sống Khối lượng trung bình của cá ở các công thức thí nghiệm là 7,1 g/con

Thời gian: Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 6 đến tháng 11 năm 2011 Địa điểm: Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 1 (Bắc Ninh) và Trung tâm Quốc gia giống thủy sản nước ngọt miền Bắc (Hải Dương)

3.2 Vật liệu nghiên cứu

Nguồn cacbon: Thí nghiệm được thực hiện với 3 nguồn C bao gồm: rỉ đường (32,7% C), cám gạo chiết ly (25% C), bột sắn (26,5% C) là những nguồn cacbon rẻ tiền dễ kiếm ở Việt Nam, chủng vi khuẩn thuần để tạo biofloc mồi

Xác định tỷ lệ C/N phù hợp cho sự hình thành biofloc bằng cách kế thừa kết quả nghiên cứu tỷ lệ C/N của Avnimelech (2009)

3.3 Bố trí thí nghiệm

3.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định nguồn và tỷ lệ cacbon phù hợp

Thí nghiệm 1 được bố trí trên 27 bể kính thể tích nước 50 lít/bể Sử dụng một máy nén khí (công suất 0,75Kw/h) và hệ thống ống nhựa dẫn khí đến các bể, sục khí 24/24h đảm bảo môi trường đủ ôxy hòa tan cho thí nghiệm Thí nghiệm được bố thí tại khu thí nghiệm phòng Sinh học thực nghiệm – Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 Thời gian từ 10 tháng 6 đến 25 tháng 6 năm 2011

Trong mỗi bể thí nghiệm cho 50 lít nước ao nuôi cá rô phi thâm canh và 200ppm dung dịch biofloc mồi (biofloc booter) có chứa 1% dịch nuôi cấy chủng

vi khuẩn Bacillus spp (để tạo chất keo hình thành biofloc), sau đó bổ sung nguồn

cacbon và nitơ theo các tỷ lệ khác nhau

Thí nghiệm được thực hiện với 3 công thức tỷ lệ C/N lần lượt là là 11,5; 12,5 và 13,5 và 3 nguồn cacbon là rỉ đường, tinh bột sắn và cám gạo chiết ly

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 18

Các công thức của thí nghiệm được lăp lại 3 lần hoàn toàn ngẫu nhiên

Hình 4 Bố trí thí nghiệm 1 xác định nguồn và tỷ lệ C/N

phù hợp cho sự hình thành biofloc

Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 như sau:

Nguồn Cacbon là rỉ đường

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 19

Nguồn Cacbon là cám gạo chiết ly

Hình 5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 xác định nguồn và tỷ lệ C/N phù hợp

Lý thuyết tính toán tỷ lệ C/N dựa theo công bố của Avnimelech (1999, 2009)

3.3.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc trong nuôi cá

rô phi thương phẩm qui mô phòng thí nghiệm

Thí nghiệm 2 được thực hiện từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2011 Thí nghiệm 2 được bố trí trong 12 bể xi măng, với thể tích nước 24m3/bể Sử dụng một máy nén khí (công suất 0,75Kw/h) và hệ thống ống nhựa dẫn khí đến các bể, sục khí 24/24h đảm bảo môi trường đủ ôxy hòa tan cho cá Thời điểm nắng nóng các bể được che bằng lưới chống nắng cách mặt bể 1,5m Cá rô phi với kích cỡ trung bình 7,1 g/con, thả 8 con/m3

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 20

Hình 6 Bố trí thí nghiệm 2 tại Hải Dương

Thí nghiệm với 2 nghiệm thức mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần được bố trí ngẫu nhiên nhằm xác định khẩu phần ăn phù hợp nhất trong nuôi thâm canh cá rô phi ứng dụng công nghệ biofloc Các nghiệm thức của thí nghiệm như sau:

- Nghiệm thức 1 (BFT – 100): Nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ BFT,

cho ăn 100% khẩu phần thức ăn theo khối lượng thân bằng thức ăn viên nổi cho cá rô phi có hàm lượng protein 26%

- Nghiệm thức 2 (BFT – 90): Nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ BFT,

cho ăn 90% khẩu phần thức ăn theo khối lượng thân bằng thức ăn viên nổi cho cá rô phi có hàm lượng protein 26%

- Nghiệm thức 3 (BFT – 80): Nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ BFT,

cho ăn 80% khẩu phần thức ăn theo khối lượng thân bằng thức ăn viên nổi

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 21

cho cá rô phi có hàm lượng protein 26%

- Nghiệm thức 4: Nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ nuôi thâm canh

có thay nước định kỳ, cho ăn 100% khẩu phần thức ăn theo khối lượng thân bằng thức ăn 26% protein

Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

Lặp 1 Lặp 2 Lặp 3

Hình 7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

3.3.3 Chăm sóc, theo dõi tăng trưởng và thu mẫu của thí nghiệm 2

- Trong 2 tuần đầu bố trí thí nghiệm 2 tất cả các nghiệm thức đều cho lượng

thức ăn như nhau là 5% khối lượng thân Thức ăn sử dụng trong nuôi cá thí nghiệm là thức ăn Cargill Cá được cho ăn với tần suất 2 lần/ngày vào 8 giờ sáng

và 16 giờ chiều Khẩu phần cho ăn sẽ giảm dần theo thời gian nuôi tùy thuộc vào

nhu cầu sử dụng của cá

- Lượng cacbon bổ sung được tính toán bổ sung vào bể nuôi theo kết quả

nghiên cứu của thí nghiệm 1 theo tỷ lệ C/N = 11,5 (3,5g/m3/ngày)

- Trong 60 ngày đầu bố trí thí nghiệm, biofloc booter (biofloc mồi) được bổ

sung hàng ngày vào các bể nuôi của các nghiệm thức BFT 100, BFT 90, BFT 80 với liều lượng 200 ppm Từ tháng thứ 3 trở đi, định kỳ bổ sung biofloc mồi với

ĐC BFT100 BFT90

BFT100 BFT90 BFT80

BFT80

ĐC BFT100

FT90 BFT80 ĐC

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 22

tần suất 2 lần/tuần Tạo biofloc booter bằng cách cho 1% thức ăn cá, nước sạch

và 1% dinh dưỡng nuôi cấy vi khuẩn và vi khuẩn giống Bacillus spp thương mại

Quá trình lên men được tiến hành trong điều kiện sục khí, khuấy đảo trong 24 - 48h, pH duy trì 6,0 – 7,2 để vi khuẩn phát triển ở pha tăng trưởng mà không sản sinh bào tử Khi vi khuẩn dị dưỡng phát triển sẽ tạo nên chất keo sinh học (PHA) Trong điều kiện này, PHA không bị phân rã và các biofloc sẽ hình thành

- Đối với nghiệm thức đối chứng từ tháng thứ 2 trở đi định kỳ 15 ngày/lần tiến hành thay nước Mỗi lần thay 50% lượng nước trong bể

- Định kỳ 15 ngày kiểm tra tốc độ sinh trưởng của cá nuôi trong các bể thí

nghiệm, mỗi lần cân đo ngẫu nhiên 30 cá thể

- Kết thúc thí nghiệm, các bể nuôi được tát cạn, thu hoạch toàn bộ và cân tổng khối lượng cá từng bể thí nghiệm

3.3.4 Phân tích thành phần dinh dưỡng trong biofloc

Thành phần dinh dưỡng trong biofloc được xác định bằng các phương pháp thông dụng Xác định hàm lượng protein thô (P) theo TCVN 4328 – 86 Xác định hàm lượng tro thô (T) theo TCVN 4327 – 1993 Xác định hàm lượng Lipid (L) theo TCVN 4331 – 86

3.3.5 Xác định chỉ số thể tích biofloc (FVI) và kích cỡ của biofloc

Chỉ số thể tích biofloc được xác định theo phương pháp mô tả De Schryver, 2008 (đo bằng phễu lắng Imhoff)

Kích cỡ của biofloc được xác định bằng cách đo trực tiếp bằng thước đo trên kính hiển vi quang học

3.3.6 Phân tích chất lượng nước

Các yếu tố môi trường nước DO, pH và t0C của thí nghiệm được đo hàng ngày Nhiệt độ nước được xác định bằng nhiệt kế có thang chia độ 10C Các yếu

tố DO, pH được xác định bằng máy DO và pH Các yếu tố NH3, NO2, NO3, TAN được phân tích tại phòng phân tích môi trường của Trung tâm nghiên cứu

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 23

quan trắc cảnh báo môi trường và phòng ngừa dịch bệnh thủy sản khu vực miền Bắc Hàm lượng TAN ở thí nghiệm 1 được thu với tần suất 2 ngày/lần

3.3.7 Phương pháp xác định một số chỉ tiêu kỹ thuật

Ảnh hưởng của các nghiệm thức thức ăn lên tốc độ tăng trưởng, hiệu quả

sử dụng thức ăn và hiệu quả kinh tế sẽ được tính toán theo các công thức sau:

- Tăng trưởng khối lượng WG (g/con) = (Khối lượng trung bình thu Wf(g) –

khối lượng trung bình thả Wi (g))

- ADG (g/cá/ngày) = (Khối lượng cá sau thí nghiệm – Khối lượng cá trước thí

nghiệm)/ Thời gian nuôi

- Thức ăn tiêu thụ theo trọng lượng khô DFI (g/con/thời gian thí nghiệm)

= (Tổng lượng thức ăn tiêu thụ hàng ngày trong thời gian thí nghiệm tính theo khối lượng khô (g)/số cá nuôi)

- Hế số chuyển đổi thức ăn FCR = (Tổng lượng thức ăn/Tổng khối lượng cá

tăng thêm)

- Hiệu quả sử dụng protein PER = (WG (g)/protein tiêu thụ (g))

- Phần trăm chuyển hóa PPD (%) = (Protein chuyển hóa (g) x 100/Protein tiêu thụ (g))

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 24

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu xác định nguồn cacbon và tỷ lệ C:N phù hợp cho sự hình thành biofloc

4.1.1 Amonia tổng số (TAN)

TAN là một yếu tố môi trường nước quan trọng cho quá trình hình thành biofloc Trong nuôi công nghệ biofloc TAN được vi khuẩn dị dưỡng hấp thụ để tạo nên sinh khối vi sinh vật

Hàm lượng TAN trong các bể dùng nguồn cacbon là rỉ đường:

Hình 8 Biến động TAN trong các bể dùng nguồn cacbon là rỉ đường

Trong đợt thu mẫu đầu tiên, hàm lượng TAN trong các bể dùng nguồn C là

rỉ đường với tỉ lệ C/N khác nhau thì khác nhau Các bể bổ sung C theo tỷ lệ C/N

= 11,5; 12,5 có hàm lượng TAN thấp nhất 1,05mg/l, hàm lượng TAN cao nhất trong các bể bổ sung C theo tỷ lệ C/N = 13,5, trung bình 1,23mg/l (hình 9) Hàm lượng TAN giảm dần ở các ngày 2 và ngày 4 của thí nghiệm do vi khuẩn dị dưỡng đã hấp thu để tạo thành sinh khối biofloc Ở đợt thu mẫu cuối cùng hàm

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 25

lượng TAN đã bắt đầu tăng lên do sinh khối biofloc bắt đầu phân hủy ở cuối chu

kỳ hoạt động

Hàm lượng TAN trong các bể dùng nguồn cacbon là bột sắn:

Hàm lượng TAN trung bình ở các bể bổ sung C với tỉ lệ 11,5 và 12,5 thấp hơn so với tỷ lệ 13,5 Hàm lượng TAN trung bình ở lần thu mẫu đầu tiên có hàm lượng TAN thấp nhất ở tỷ lệ 11,5 (1,49mg/l) tiếp đến là 12,5 (1,61mg/l), hàm lượng TAN ở lần thu mẫu đầu tiên đạt giá trị cao nhất 1,73mg/l) ở tỷ lệ 13,5 (hình 10)

Hình 9 Biến động TAN trong các bể dùng nguồn C là bột sắn

Ở đợt thu mẫu thứ 2 và thứ 3, cũng giống như hàm lượng TAN ở các bể dùng nguồn C là rỉ đường vi khuẩn dị dưỡng đã hấp thụ để tạo thành sinh khối nên hàm lượng TAN ở hai lần thu mẫu này giảm xuống Hàm lượng TAN ở thí nghiệm bổ sung nguồn cacbon là bột sắn thấp hơn so với bổ sung nguồn C là rỉ đường, do hàm lượng protein ở bột sắn cao hơn rỉ đường và hàm lượng cacbon thấp hơn nên trong quá trình thí nghiệm nguồn cacbon là bột sắn vẫn có khả năng lên men và đẩy giá trị TAN cao lên

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 26

Hàm lượng TAN trong các bể dùng nguồn cacbon là cám gạo:

Kết quả phân tích TAN ở các bể bổ sung nguồn C là cám gạo cho ta thấy hàm lượng TAN trung bình cao hơn ở các bể thí nghiệm bổ sung nguồn C là rỉ đường và bột sắn Hàm lượng TAN khi bắt đầu thí nghiệm đạt giá trị lần lượt theo tỷ lệ là 11,5 (1,9mg/l), 12,5 (2,47mg/l), 13,5 (2,64mg/l) (hình 11)

Hình 10 Biến động TAN trong các bể dùng nguồn C là cám gạo

TAN trung bình ở lần thu mẫu thứ 2 giảm xuống đáng kể, tuy nhiên do nguồn C là cám gạo có hàm lượng cacbon thấp và hàm lượng protein cao nên trong đợt thu mẫu thứ 3 và thứ 4 protein đã bắt đầu phân hủy đẩy hàm lượng TAN nên khá cao TAN ở lần thu mẫu thứ 4 lần lượt là 11,5 (2,68mg/l), 12,5 (3,82mg/l), 13,5 (3,45mg/l) Do đó sinh khối biofloc được tạo thành ở các bể thí nghiệm sử dụng nguồn C là cám gạo được tạo thành là không đáng kể Hàm lượng TAN ở các bể bổ sung nguồn C là cám gạo cũng không nằm trong khoảng thích hợp để cá sinh trưởng và phát triển

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 27

4.1.2 Chỉ số thể tích biofloc (FVI) và kích thước biofloc

Biofloc đều được hình thành khi sử dụng ba nguồn C là rỉ đường, bột sắn, cám gạo Có sự khác biệt giữa ba nguồn C (P<0,05) Nguồn C là rỉ đường cho kết quả chỉ số biofloc (FVI) cao nhất, dao động từ 6,67 ml/l – 11,30 ml/l Chỉ số thể tích biofloc ở nguồn C là bột sắn dao động từ 1,2 – 5,2 ml/l và chỉ số thể tích của biofloc đạt thấp nhất với nguồn C cám gạo trung bình là 0,5 ml/l

Bảng 1 Chỉ số thể tích trung bình của biofloc (FVI ml/l)

Tỷ lệ C/N Nguồn cacbon

Kích thước biofloc trong ba nguồn cacbon dao động từ 207 đến 243 µm

Bảng 2 Kích thước biofloc (µm)

Tỷ lệ Nguồn cac bon

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 28

4.1.3 Thành phần dinh dưỡng của biofloc

Biofloc được hình thành từ nguồn C là rỉ đường có hàm lượng protein bằng (43,04%) cao hơn so với biofloc được hình thành từ nguồn C cám gạo (43,16%) và bột sắn (42,73%) (bảng 3) Hàm lượng lipit thô của biofloc ở nguồn

C rỉ đường là (2,9%), bột sắn (3,0%) và cám gạo là (2,6%) Hàm lượng tro ở hai nguồn C là rỉ đường và cám gạo là (7,1 % và 7,2%), còn ở nguồn C là cám gạo cho tỷ lệ cao hơn (7,7%) tính theo vật chất khô

Bảng 3 Phân tích thành phần dinh dưỡng của biofloc

(theo vật chất khô) (%)

4.2 Kết quả ứng dụng công nghệ biofloc qui mô phòng thí nghiệm.

4.2.1 Tốc độ tăng trưởng của cá rô phi giữa các nghiệm thức thí nghiệm

Tốc độ tăng trưởng của cá ở các nghiệm thức tương đối tốt, từ cỡ cá trung bình 7,1 g/con, sau 140 ngày nuôi đạt khối lượng trung bình dao động từ 311,9 – 356,1g/con Tăng trưởng trung bình ngày (ADG) là 2,2 – 2,5g Tốc độ tăng trưởng của cá rô phi trong quá trình thí nghiệm được thể hiện qua (bảng 4)

Bảng 4 Sinh trưởng của cá rô phi sau 140 ngày nuôi

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 29

Khối lượng cá thu

Tại thời điểm kết thúc thí nghiệm tốc độ tăng trưởng bình quân ngày cua

ca ở các nghiệm thức có sự sai khác có ý nghĩa (P<0,05)

Nghiệm thức BFT90 cho kết quả tăng trọng tốt nhất (348,6 g/con) tiếp đến là nghiệm thức BFT100 (333,7 g/con) và thấp nhất ở nghiệm thức BFT80 (318,4 g/con) Kết quả phân tích ANOVA cho thấy có sự sai khác có ý nghĩa thống kê về tăng trọng của cá giữa các thí nghiệm (P<0,05)

4.2.2 Hệ số chuyển đổi thức ăn

Thức ăn tiêu thụ theo trọng lượng khô (DFI) của nghiệm thức ĐC là cao nhất 478,6 (g/con/140 ngày), tiếp đến là nghiệm thức BFT100 với 465,8 (g/con/140 ngày), nghiệm thức BFT90 là 421,2 (g/con/140 ngày) và thấp nhất là nghiệm thức BFT80 là 377 (g/con/140 ngày) (bảng 5)

Bảng 5 Hiệu quả sử dụng thức ăn của cá rô phi nuôi bằng công nghệ biofloc

Thức ăn tiêu thụ theo

trọng lượng khô DFI 478,6 ± 2,2 465,8 ± 3,3 421,2 ± 1,5 377,0 ± 3,5