Phát triển quy trình công nghệ biofloc và khả năng ứng dụng trong nuôi tôm thẻ chân trắng (TT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TẠ VĂN PHƯƠNG PHÁT TRIỂN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ BIOFLOC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannmei) TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Nuôi trồng thủy sản Mã ngành: 62620301 Cần Thơ, 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TẠ VĂN PHƯƠNG PHÁT TRIỂN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ BIOFLOC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannmei) TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Nuôi trồng thủy sản Mã ngành: 62620301 Người hướng dẫn khoa học: PGs Ts NGUYỄN VĂN HÒA PGs Ts NGUYỄN VĂN BÁ Cần Thơ, 2016 Công trình hoàn thành tại: Khoa Thủy sản Trường Đại học Cần Thơ Người hướng dẫn chính: PGs.Ts Nguyễn Văn Hòa Người hướng dẫn phụ: PGs.Ts Nguyễn Văn Bá Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: ………………………………………………………… Vào lúc …… …… ngày …… tháng …… năm 2016 Phản biện 1:…………………………………………………… Phản biện 2:…………………………………………………… Phản biện 3: …………………………………………………… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Tôm thẻ chân trắng loài nuôi phổ biến giới, sản lượng năm 2014 đạt triệu chiếm 82,7% sản lượng tôm nuôi nước lợ Sản lượng tôm nuôi sụt giảm (9,7%) năm 2012 chủ yếu bùng phát hội chứng gan tụy cấp (AHPND) số nước Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam Malaysia (FAO, 2013) Để hạn chế dịch bệnh mô hình nuôi tôm thay nước trở nên phổ biến (Grillo et al 2000) Tuy nhiên, nuôi tôm thay nước quản lý tốt dịch bệnh tích lũy nhiều vật chất hữu dạng nitrogen gây độc (Burford et al 2003) Nhiều phương pháp đề xuất kích thích tảo phát triển hay tăng mật độ vi khuẩn nitrate hóa để chuyển hóa nitrogen, hiệu thấp (Burford et al 2004) Bởi mật độ tảo khó kiểm soát (Van Rijn, 1996) quần thể vi khuẩn nitrate hóa phát triển chậm dễ bị ức chế nitrite tích lũy nồng độ cao (Alcaraz et al 1999) Kochva et al (1994) & Avnimelech (1999) kết luận để kiểm soát nitrogen vô hiệu bổ sung carbohydrate với tỷ lệ C:N>10:1 Avnimelech (1999) xây dựng phương pháp bổ sung carbohydrate, giúp phát huy vai trò vi khuẩn dị dưỡng thử nghiệm tôm, cá (Avnimelech et al 2003) Những đúc kết quan trọng Avnimelech (2006) & Ray et al (2012) cho thấy hệ thống nuôi thâm canh có bổ sung carbohydrate cho thấy nhiều lợi ích (i) cải thiện chất lượng nước (ii) tăng mật độ nuôi (iii) bùng phát dịch bệnh (iv) tôm lớn nhanh, tiết kiệm thức ăn giảm chi phí phòng trị bệnh Quy trình công nghệ biofloc đề xuất ứng dụng Avnimelech (1999) & McIntosh (2001) Những ứng dụng thực chủ yếu theo mô hình nước chảy nhà kính Mỹ, Mexico nuôi ao lót bạt trời Indonesia, Malaysia, Thái Lan, Ấn Độ Trung Quốc từ năm 2005-2011 Việt Nam quốc gia có tiềm lớn nuôi tôm nước lợ, suất tôm nuôi không ổn định tình hình dịch bệnh diễn diện rộng Từ cuối năm 2011 năm 2012, nước có khoảng 100.776ha tôm nước lợ bị thiệt hại dịch bệnh bao gồm hội chứng hoại tử gan tụy cấp (AHPND), đốm trắng, đầu vàng (Bộ NN & PTNT, 2012) Nhằm hạn chế dịch bệnh nên quy trình công nghệ biofloc đề xuất Nhưng quy trình công nghệ nuôi nên hiểu biết hạn chế, ứng dụng chưa nhiều nên việc sâu nghiên cứu ứng dụng phát triển điều kiện Việt Nam cần thiết, đề tài: “Phát triển quy trình công nghệ Biofloc khả ứng dụng nuôi tôm thẻ Chân trắng (Litopenaeus vannamei)” thực 1.2 Ý nghĩa nghiên cứu - Luận án góp phần làm tăng hiểu biết quy trình công nghệ Biofloc, hiểu biết nhằm giúp cho nghề nuôi tôm thẻ chân trắng nói riêng đối tượng tôm nuôi nói chung vùng ven biển phát triển bền vững đồng thời gia tăng thu nhập cho người nuôi tôm - Luận án góp thêm quy trình nuôi - quy trình công nghệ biofloc, nuôi với mật độ cao, nâng cao suất, tăng hiệu sản xuất cho nghề nuôi tôm thẻ chân trắng nói riêng nuôi tôm nước lợ nói chung - Luận án góp phần mở rộng hội lựa chọn mô hình quy trình nuôi cho người nuôi vùng ven biển, đồng thời tạo sản phẩm giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường xung quanh 1.3 Điểm luận án - Luận án khẳng định việc bổ sung thêm nguồn carbohydrate cho ao nuôi tôm thẻ chân trắng cần thiết, đặc biệt nguồn carbohydrate bột gạo Việc bổ sung thêm carbohydrate có khả cải thiện môi trường đồng thời tăng mật nuôi tăng hiệu sản xuất - Luận án xác định điều kiện có nuôi tôm thẻ chân trắng theo quy trình biofloc độ mặn 15‰, thức ăn có hàm lượng đạm 40-42% với tỷ lệ 70% bột gạo 30% rỉ đường bổ sung theo thức ăn với tỷ lệ C:N=15:1 điều kiện luân chuyển nước phù hợp - Luận án kiểm chứng điều kiện thực nghiệm nuôi tôm theo quy trình biofloc làm gia tăng lượng FVI (2,5 lần), tăng mật độ tổng vi khuẩn (21%), tăng động vật phiêu sinh (3,2 lần) tăng mật độ vi khuẩn lactic 22,3% Đồng thời làm giảm hàm lượng TAN (38,3%) giảm mật độ vi khuẩn Vibrio (25,8%), đặc biệt giảm tỷ lệ vi khuẩn màu xanh (42,5%) tổng số vi khuẩn Vibrio so với nuôi tôm theo quy trình truyền thống - Luận án đúc kết được, nuôi tôm thẻ chân trắng theo quy trình biofloc tốc tăng trưởng tôm thẻ chân trắng nhanh hợn (12,2%), tăng tỷ lệ sống tôm nuôi (17,6%), góp phần nâng cao suất (33,4%), tăng giá bán (7,93%), giảm giá thành sản xuất (13,2%) tiết kiệm chi phí thức ăn (5,05%) nên lợi nhuận mang lại tăng gấp đôi (2 lần) chi phí đầu tư tăng thêm khoảng 26,2% so với quy trình nuôi tôm truyền thống - Luận án xây dựng quy trình nuôi tôm thẻ chân trắng theo công nghệ biofloc phù hợp với thực tiển sản xuất Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu tổng quát 2.1.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu - Thời gian: thời gian nghiên cứu từ 08/2012-07/2015 - Địa điểm nghiên cứu:  Nghiên cứu khảo sát: huyện Ninh Hải Ninh Phước tỉnh Ninh Thuận  Ương nuôi thí nghiệm: Khoa Sinh học Ứng dụng – ĐH Tây Đô Khoa Thủy sản – ĐH Cần Thơ (thí nghiệm 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9)  Nuôi thực nghiệm: Trang trại nuôi tôm Kỉnh - Thanh tại xã An Nhơn, huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre trang trại nuôi tôm nhà lưới công ty Việt Úc tại xã Vĩnh Thịnh, huyện Hòa Bình tỉnh Bạc Liêu  Cách tiếp cận: (1) Tổng hợp nguồn thông tin nước, (2) Tiến hành khảo sát thực tế quy trình nuôi tôm thẻ chân trắng truyền thống nuôi theo quy trình biofloc (BFT), (3) Bố trí thí nghiệm điều kiện phòng thí nghiệm (4) Bố trí thí nghiệm điều kiện thực tế sản xuất 2.1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) có khối lượng ban đầu dao động từ 0,002– 0,8 g/con - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hình thành biofloc khả ứng dụng công nghệ biofloc để ương, nuôi tôm thẻ chân trắng bể để triển khai vào thực tế sản xuất 2.1.3 Vật liệu nghiên cứu - Bể sử dụng cho thí nghiệm tích khác tùy thuộc vào nhu cầu thí nghiệm (thể tích 60L 0,5 m3 m3) Nguồn nước để bố trí thí nghiệm pha từ nước ót Vĩnh Châu – Sóc Trăng nguồn nước máy Cần Thơ, sau xử lý chlorine với lượng 60 g/m3 EDTA với lượng 10 g/m3 - Thiết bị đo lường hóa chất để phân tích yếu tố thủy hóa vi khuẩn - Các nguồn nguyên liệu sử dụng để bổ sung nghiên cứu, phân tích hàm lượng carbohydrate hàm lượng đạm Trung tâm kỹ thuật ứng dụng Công nghệ Cần Thơ (Bảng 2.1) Bảng 2.1: Hàm lượng carbohydrate nguồn nguyên liệu Thành phần (%) Rỉ đường Glycerol 46,7 46,5 Carbohydrate 0,95 0,0 Nitrogen Bột gạo 73,4 0,26 Bột mì 83,0 0,16 2.1.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm tổng quát Các thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên lặp lại lần Tôm nuôi cho ăn lần/ngày (6, 10, 14 18 giờ) dựa theo công thức Y =13,39*W-0,5558 (Wyk, 2001) Định kỳ bổ sung carbohydrate đến 10 ngày/lần từ nguồn nguyên liệu tỷ lệ C:N theo nhu cầu thí nghiệm 2.1.4.1 Phương tính lượng carbohydrate cần bổ sung Phương pháp bổ sung tỷ lệ carbohydrate tính toán dựa theo Avnimelech (1999); Megahed (2010) Avnimelech et al (2012) ΔCH = ΔTAN/0,05 hay ΔCH = 20 * ΔTAN Trong đó: ΔTAN = Lượng thức ăn * N (%) thức ăn * NH4+ tiết (%) NH4+ tiết: thường chiếm 50% (0,5) ΔCH: Lượng carbohydrate bổ sung N(%): Lượng N thải (50%) * 16%N 16%N: lượng đạm có protein ΔTAN: Tổng Ammonia thải vào nước dựa vào lượng thức ăn Protein: Protein thô có thức ăn 2.1.4.2 Sơ đồ nghiên cứu Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu quy trình công nghệ Biofloc nuôi tôm thẻ chân trắng 2.2 Phương pháp nghiên cứu chi tiết nội dung 2.2.1 Khảo sát trạng kỹ thuật tài mô hình nuôi tôm thẻ chân trắng Ninh Thuận - Khảo sát thu thập số liệu sơ cấp thứ cấp giúp phân tích, so sánh đánh giá kỹ thuật - tài quy trình nuôi tôm thẻ chân trắng: (1) khảo sát 30 hộ nuôi tôm theo quy trình truyền thống (TT) (2) khảo sát 37 hộ nuôi tôm theo quy trình theo quy trình biofloc (BFT) - Từ kết khảo sát sở quan trọng để định hướng cho việc bố trí thí nghiệm ứng dụng thực tế sản xuất 2.2.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hình thành biofloc 2.2.2.1 Ảnh hưởng độ mặn protein thức ăn khác lên hình thành biofloc (TN1) - Thí nghiệm bố trí với mức độ mặn (0‰, 10‰, 20‰, 30‰) kết hợp với mức protein thức ăn (38%, 42%, 46%) Xô nhựa bố trí tích 60L với 12 nghiệm thức thời gian thí nghiệm 28 ngày - Trong thí nghiệm không bố trí tôm, tôm nuôi giả định g/con, mật độ thả 100 con/m3, lượng thức ăn bổ sung theo Wyk, (2001) tôm tăng trưởng tính theo Roy et al (2012) - Thí nghiệm nhằm tìm độ mặn hàm lượng protein thức ăn đến hình thành biofloc cải thiện môi trường thích hợp cho nuôi tôm 2.2.2.2 Ảnh hưởng nguồn carbohydrate tỷ lệ C:N khác lên hình thành biofloc (TN2) - Thí nghiệm bố trí tôm tương tự TN1, với độ mặn 20‰ thức ăn 42% protein Thí nghiệm gồm nhân tố nguồn gốc carbohydrate (Rỉ đường, Glycerol, Bột gạo Bột mì) với tỷ lệ C:N khác (10:1, 20:1 30:1) với 12 nghiệm thức thời gian 28 ngày - Thí nghiệm nhằm tìm nguồn carbohydrate tỷ lệ C:N phù hợp cho hình thành biofloc 2.2.3 Thí nghiệm ương tôm post thành giống cỡ lớn theo công nghệ biofloc với phương thức bổ sung bột gạo khác 2.2.3.1 Thí nghiệm 3: Ương tôm post với tỷ lệ C:N tính dựa theo TAN nước với nguồn carbohydrate Bột gạo (TN3) - Thí nghiệm với với tỷ lệ C:N (5:1, 10:1, 15:1 20:1) với nguồn carbohydrate bột gạo (TN2 Tạ Văn Phương ctv 2013) Mật độ thả 600 con/m3 với cỡ tôm giống PL15 (0,002±0,001 g/con) với 12 đơn vị thí nghiệm bể composite (0,5 m3) thời gian ương nuôi 28 ngày, lượng carbohydrate bổ sung theo TAN nước - Thí nghiệm nhằm chọn tỷ lệ C:N thích hợp có khả cải thiện môi trường nâng cao tỉ lệ sống tôm với cỡ tôm giống nhỏ 2.2.3.2 Thí nghiệm 4: Ương tôm post với tỷ lệ C:N tính dựa theo protein TA với nguồn carbohydrate Bột gạo (TN4) - Thí nghiệm bố trí tương tự TN3 gồm nghiệm thức với tỷ lệ C:N khác (ĐC, BG10, BG15 BG20) với nguồn carbohydrate chọn bột gạo (TN2 Tạ Văn Phương ctv 2013) Lượng carbohydrate bổ sung theo nitrogen protein thức ăn (TA) - Thí nghiệm nhằm chọn tỷ lệ C:N thích hợp có khả cải thiện môi trường nâng cao tỉ lệ sống tôm với cỡ tôm giống nhỏ 2.2.4 Thí nghiệm nuôi tôm TCT theo quy trình công nghệ biofloc với hình thức khác 2.2.4.1 Ảnh hưởng mật độ nuôi độ mặn lên tăng trưởng tỷ lệ sống tôm thẻ chân trắng (TN5) - Thí nghiệm bố trí với mật độ (100, 300 500 con/m3) kết hợp với độ mặn (5‰, 10‰, 15‰ 20‰) Thí nghiệm bố trí xô nhựa tích 60L, tôm TCT có khối lượng 0,8±0,05 g/con Nguồn carbohydrate sung bột gạo (TN2 TN4) với C:N=15:1 (TN3 TN4) - Thí nghiệm nhằm xác định ảnh hưởng mật độ độ mặn lên phát triển tỷ lệ sống tôm thẻ chân trắng theo quy trình biofloc 2.2.4.2 Ảnh hưởng thời gian thủy phân phương thức bổ sung bột gạo lên tăng trưởng tỷ lệ sống tôm TCT (TN6) - Thí nghiệm gồm nhân tố thời gian thủy phân (12; 24 48 giờ) kết hợp với phương thức bổ sung theo TA theo TAN nước Thí nghiệm gồm nghiệm thức, bố trí 28 ngày Bể composite tích 0,5 m3 (0,25 m3), độ mặn 15‰ với mật độ nuôi 100 con/m3 (TN5) cỡ tôm 0,45±0,05 g/con - Thí nghiệm tìm thời gian thủy phân phương thức bổ sung hiệu khẳng định lại phương thức bổ sung carbohydrate (TN3 TN4) 2.2.4.3 Đánh giá khả tiết kiệm thức ăn nuôi tôm TCT theo quy trình biofloc (TN7) - Bể thí nghiệm tích 0,5 m3 (lượng nước 0,25 m3) tôm có khối lượng 0,42±0,08 g/con, mật độ 150 con/m3, thời gian nuôi 63 ngày Nguồn carbohydrate bột gạo (TN2) theo thức ăn (TN6) tỷ lệ C:N=15:1 (TN6) (1) (2) (3) (4) (5) (6) Cho ăn 60% lượng thức ăn, không bổ sung carbohydrate (60ĐC); Cho ăn 80% lượng thức ăn, không bổ sung carbohydrate (80ĐC) Cho ăn 100% lượng thức ăn, không bổ sung carbohydrate (100ĐC) Cho ăn 60% lượng thức ăn, có bổ sung carbohydrate (60BG) Cho ăn 80% lượng thức ăn, có bổ sung carbohydrate (80ĐC) Cho ăn 100% lượng thức ăn, có bổ sung carbohydrate (100ĐC) - Thí nghiệm nhằm đánh giá khả tiết kiệm thức ăn nuôi tôm thẻ chân trắng theo quy trình biofloc 2.2.4.4 Ảnh hưởng việc luân chuyển nước nuôi tôm TCT theo quy trình biofloc (TN8) - Thí nghiệm bố trí với nghiệm thức: (i) nghiệm thức đối chứng (ĐC); (ii) nghiệm thức bổ sung bột gạo (BG); (iii) nghiệm thức bổ sung bột gạo luân chuyển nước (BG_LC); (iv) nghiệm thức bổ sung bột gạo, luân chuyển nước có rút cặn (BG_LC_R) - Với tổng 12 bể nhựa màu tích 1m3 (thể tích nước 0,5 m3) khối lượng tôm giống 0,69±0,15 g/con mật độ 150 con/m3 Thời gian nuôi 63 ngày, riêng nghiệm thức có rút cặn định kỳ siphong ngày/lần sau cấp bù nước với thể tích ban đầu - Thí nghiệm nhằm tìm phương thức luân chuyển nước nuôi tôm thẻ chân trắng theo quy trình biofloc cho hiệu sản xuất 2.2.4.5 Ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung bột gạo rỉ đường nuôi tôm TCT theo quy trình biofloc (TN9) - Thí nghiệm gồm nghiệm thức, bố trí 18 bể nhựa 1m3 (thể tích nuôi 0,5 m3), với tỷ lệ nguồn carbohydrate từ Bột gạo Rỉ đường: (i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi) Không bổ sung bột gạo rỉ đường (ĐC) Bột gạo 90% + 10% rỉ đường (BG90-RĐ10) Bột gạo 70% + 30% rỉ đường (BG70-RĐ30) Bột gạo 50% + 50% rỉ đường (BG50-RĐ50) Bột gạo 30% + 70% rỉ đường (BG30-RĐ70) Bột gạo 10% + 90% rỉ đường (BG10-RĐ90) - Tôm bố trí với mật độ 150 con/m3, khối lượng 0,09±0,012 g/con, độ mặn 15‰, C:N=15:1 luân chuyển nước (TN8) - Thí nghiệm nhằm tìm tỷ lệ bột gạo rỉ đường phù hợp vừa có khả cải thiện môi trường vừa nâng cao sinh khối tôm nuôi 2.2.5 Triển khai ứng dụng nuôi tôm TCT theo công nghệ biofloc qui mô sản xuất (thực nghiệm) 2.2.5.1 Thực nghiệm nuôi tôm TCT theo quy trình biofloc Bến Tre (a) Bố trí thực nghiệm: - Nghiên cứu thực xã An Nhơn, huyện Thạnh Phú tỉnh Bến Tre thời gian từ tháng đến tháng năm 2014 Thực nghiệm tiến hành ao nuôi trang trại nuôi tôm Kỉnh - Thanh, với diện tích ao nuôi 0,3ha, gồm ao nuôi TT ao nuôi BFT - Độ sâu ao nuôi từ 1,2-1,4 m độ mặn ban đầu 20‰ Mật độ thả nuôi 100 con/m2 với kích cỡ giống PL12 Con giống mua từ công ty Huy Thuận – Bến Tre kiểm tra mầm bệnh đốm trắng, đầu vàng, hội chứng gan tụy cấp (AHPND), thời gian nuôi 90 ngày (b) Theo dõi hộ nuôi tôm TCT theo quy trình truyền thống - Bên cạnh việc triển khai thực nghiệm, nghiên cứu tiến hành theo dõi 15 hộ nuôi tôm TCT theo quy trình TT xung quanh mô hình hình thực nghiệm (ghi nhận kết quả, không tác động kỹ thuật) 2.2.5.2 Thực nghiệm nuôi tôm TCT theo qui trình biofloc nhà lưới tỉnh Bạc Liêu - Thực nghiệm tiến hành công ty Việt Úc, xã Vĩnh Thịnh, Hòa Bình tỉnh Bạc Liêu từ tháng đến năm 2015 ao nuôi Trong ao nuôi BFT ao nuôi theo TT Diện tích ao 500m2, mực nước 1,4m có khu lắng cặn ao độ mặn lúc thả giống 26‰ - Tôm thả nuôi PL12, sản xuất Công ty Việt – Úc tôm nuôi kiểm tra mầm bệnh đốm trắng, đầu vàng, hội chứng gan tụy cấp (AHPND) Mật độ nuôi 150 con/m2 thời gian nuôi 95 ngày 2.3 Phương pháp thu phân tích mẫu - Định kỳ thu mẫu phân tích tiêu thủy lý hóa vi sinh, theo phương pháp chuẩn (APHA, 1995 1998) Tảo phân tích theo Shirota (1966); Reynolds (2006); Karlson et al (2010); Van Patten et al (2012) Vũ Ngọc Út ctv (2013) Mẫu động vật phiêu sinh phân tích theo Shirota (1966); Conway (2006); Yousif et al (2010) Vũ Ngọc Út ctv (2013) Mẫu vi sinh phân tích theo Nguyễn Lân Dũng (2000) Nguyễn Phùng Tiến ctv (2003) 2.4 Phương pháp thu thập xử lý số liệu Số liệu kiểm tra, nhập vào máy tính tính toán thông qua phần mềm Excel Sử dụng phần mềm SPSS 22.0 để mã hóa phân tích số liệu thông qua phương pháp: thống kê mô tả dùng phân tích định tính: tần suất tỷ lệ phần trăm; phân tích định lượng: trung bình, lớn nhất, nhỏ độ lệch chuẩn Bên cạnh đó, phân tích yếu tố ảnh hưởng đến đến suất, lợi nhuận tỷ suất lợi nhuận mô hình nuôi thông qua phân tích phương sai nhân tố hai nhân tố (ANOVA, Duncan – test) kiểm định mẫu độc lập (independent – test), mức ý nghĩa (p