1.5.1. Nguồn gốc chất hữu cơ trong các ao thủy sinh:
Nguồn chất hữu cơ trong ao một phần là xác của thảm thực vật ở vùng đất ngập nước, chất mùn là phần chính của khoáng chất hữu cơ.
Chất hữu cơ trong bùn ao cũng chứa một lượng sợi gỗ. Theo Chotiputta et.al chất hữu cơ trong bùn ao cho sự phát triển của quá trình nuôi tôm ở Peachuab Khirikhkan, Nakorn Sri Thamarat tỉnh Surattai ở Thái Lan khoảng 0,002 và 8,12%. Trong hồ nuôi tôm chất hữu cơ chứa khoảng 10 – 40% (Boyd và cộng sự, 1998 ). Chất hữu cơ ở khu vực nông trại tôm ở tỉnh Trad Thái Lan chứa khoảng 20,66% [28].
1.5.2. Chất hữu cơ từ nguồn nước cấp:
Chất hữu cơ được đưa vào các ao nuôi thay đổi theo vị trí của ao nuôi. Trong nước tự nhiên chất hữu cơ có hàm lượng 1-30mg/lít. Chất trầm tích trong đất ở nông trại tỉnh Samutrongkron chứa trung bình 3,1%
chất hữu cơ. Tỉ lệ chất trầm tích trong đất khoảng hơn 4 tháng dày 8,5cm [29].
1.5.3. Chất hữu cơ từ thức ăn:
Các ao nuôi tôm thâm canh có môi trường rất phú dưỡng, nguyên nhân là do việc chúng ta đưa quá nhiều thức ăn nhân tạo vào ao nuôi. Các loại thức ăn cho tôm thường có hàm lượng rất cao (30-40%). Vì vậy trên 92% đạm trong các ao nuôi tôm có nguồn gốc từ thức ăn (Briggs &
Funge – Smith) [30].
Điều đáng quan tâm là thức ăn được tôm giữ lại để tạo sinh khối là rất thấp (dưới 17%). Người ta tính toán thấy rằng: 15% thức ăn của tôm bị thất thoát do tôm không ăn được, 48% bị bài tiết ra ngoài, do lột vỏ, hoặc để duy trì các hoạt động sống và 20% thải ra qua phân (Primavera).
Theo Briggs & Smith đưa ra chỉ 14% thức ăn đưa vào cơ thể của tôm còn 86% là chất thải.
25
Với một lượng lớn chất dinh dưỡng thải ra môi trường hàng ngày như vậy nên kích thích phytoplankton và vi khuẩn phát triển mạnh, tiếp theo đó là macrozooplankton phát triển theo. Hậu quả là quá nhiều chất hữu cơ tích tụ trong nước và trong bùn đáy[30].
1.5.4. Chất hữu cơ từ phân bón:
Trong quá trình nuôi tôm để gia tăng các phiêu sinh thực vật cũng như các động vật nhỏ dưới đáy ao phát triển tạo thêm nguồn thức ăn thiên nhiên người ta thường cho thêm phân hữu cơ. Bón phân cho ao cũng có mục đích thay cho chất dinh dưỡng đã bị đẩy ra khỏi ao khi ta thay nước trong ao. Các loại phân bón hữu cơ thường được dùng cho ao hồ là: Phân gà, phân trâu bò, phân heo, phân vịt, cám gạo, bột hạt bông, các phụ phẩm của công nghệ mía đường v.v…
Phân hữu cơ cung cấp thức ăn bằng cách nhả dần các chất dinh dưỡng qua hoạt động của các vi khuẩn, nhờ vậy các ấu trùng của tôm có thể sử dụng ngay được khi chúng vừa được chuyển vào ao. Tuy nhiên khi bón phân phải sử dụng đúng liều lượng, nếu bón quá nhiều sẽ gây ô nhiễm môi trường nước vì phân của động vật có chứa 15-25% chất khô và 93-95% chất hữu cơ [28].
1.5.5. Chất hữu cơ hình thành trong quá trình nuôi tôm:
Cường độ chất hữu cơ trong hồ nuôi tôm lớn hơn nhiều trong hồ nuôi cá. Chất hữu cơ trong hồ nuôi tôm chứa từ 10-40%, những loại chất này thường chứa axit, có nồng độ Nitơ thấp. Khi cải tạo hồ nuôi người ta cần bón cần bón vôi, thông khí nhằm tăng lượng Nitơ. Sự phân huỷ chất hữu cơ thay đổi theo thời gian và giảm dần về cuối vụ [28].
Chất hữu cơ lắng trong hồ nuôi tôm do từ thức ăn, phân và sản phẩm trao đổi chất của tôm, số lượng thức ăn lắng xuống có liên quan đến lượng thức ăn trong ngày và mật độ nuôi. Thức ăn cung cấp từ 400 kg/ha/ngày với mật độ 50con/m2 [28] và khoảng 607 kg/ha/ngày nuôi với mật độ cao hơn (Wyban et.al 1988) [31 ]. Mức độ chất dinh dưỡng cao và
26
tiếp tục cung cấp CO2 có thể là nguyên nhân kích thích sự phát triển của phytoplankton và hậu quả là làm tăng chất hữu cơ ở đáy ao.
Các nhà nuôi tôm đã tăng mật độ nuôi cùng với việc cung cấp thức ăn cho chúng, khi mật độ tôm dày đặc thì thức ăn lắng xuống càng nhiều vì một số lượng lớn thức ăn không tiêu thụ cùng với phân của chúng và vỏ do tôm lột xác lắng xuống đáy ao. Các vi sinh vật có khả năng phân huỷ chất hữu cơ giải phóng ra chất hữu cơ hoà tan trong nước tiếp theo phytoplanktonphát triển và tạo sự nở hoa nước. Tế bào phytoplankton có quãng đời ngắn, chúng chết tạo ra nhiều chất lắng xuống đáy hồ.
Kết quả của quá trình trên là môi trường hồ nuôi bị ô nhiễm, làm cho tôm tăng trưởng kém, bị bệnh. Sự tích luỹ chất hữu cơ quá mức được coi là sự nguy hiểm trong quá trình sản xuất tôm. Sự phân giải chất hữu cơ đòi hỏi phải sử dụng nhiều Oxygen và sản phẩm tạo ra là chất độc, sự tích luỹ chất độc như NH3 và CO2 gây hại cho tôm. Tỷ lệ sử dụng Oxygen cao trong suốt quá trình phân giải chất hữu cơ của vi khuẩn làm cho môi trường ao nuôi bị thiếu oxy, ở tình trạng này các vi khuẩn dị dưỡng có thể sử dụng Sulfate và hợp chất oxy Sunfur tạo ra chất nhận điện tử và Sulfide. Chất H2S là chất độc cao đối với nước. Nồng độ chất hữu cơ cao tạo ra nhiều phiêu sinh thực vật phát triển ở trong hồ. Sự nở hoa nước là nguyên nhân làm thay đổi lượng O2 và pH. Chất hữu cơ tích lũy gây hại cho tôm và có lợi cho vi sinh vật [31].
Dựa trên nghiên cứu động học chất hữu cơ trong hệ thống nuôi tôm thâm canh khép kín tại Thái Lan đã đưa ra một số kết luận sau :
- Thức ăn không tiêu hóa được là nguồn chất hữu cơ quan trọng nhất gây ra các vấn đề về môi trường trong các ao nuôi thâm canh. Khoảng 61,7 – 68,1% thức ăn thừa bỏ lại trong ao như là chất bài tiết của tôm và xác vỏ tôm .
- Chất dinh dưỡng giải phóng ra từ sự phân huỷ chất thải hữu cơ tạo ra sinh khối tảo gấp 1,4 – 1,6 lần chất thải hữu cơ.
- Khoảng 18,4 đến 25% cacbon hữu cơ trong thức ăn tiêu hóa được đồng hoá và sử dụng trong quá trình hô hấp của tôm.
27
- Chỉ còn khoảng 11,7- 13% cacbon hữu cơ trong thức ăn tiêu hóa được đồng hoá và tạo năng suất tôm nuôi.
- Nhiệt độ có ảnh hưởng quan trọng đến tỷ lệ hô hấp của tôm sú (Penaeus monodon). Tỷ lệ hô hấp khác nhau ở các cỡ tôm khác nhau ở nhiệt độ 200C; 250C và 300C có thể được miêu tả theo phương trình:
R = 0,352 W0,4770 200C R = 0,3791W0,6810 250C R = 1,0060W0,5376 300C Với:
R: Tỷ lệ hô hấp (mgO2/h)
W: Trọng lượng tươi của cơ thể tôm (g)
- Sự gia tăng tốc độ dòng nước chảy tạo ra sự gia tăng tỷ lệ hô hấp của tôm.
- Tôm hô hấp mạnh hơn khi nuôi với nền đáy bằng cát so với nền đáy là đất hoặc chất dẻo plastic.
- Có sự tương quan thuận giữa tỷ lệ quang hợp trung bình với mật độ tôm nuôi và tỷ lệ hô hấp trung bình với tỷ lệ tôm nuôi.
- Không có sự liên quan giữa số lượng chất hữu cơ đưa vào đáy ao nền đất với mật độ tôm nuôi, giữa tỷ lệ hô hấp bùn đáy với mật độ tôm nuôi, giữa lượng chất hữu cơ tích luỹ ở bùn đáy với mật độ tôm nuôi. Có sự gia tăng quan trọng chất hữu cơ trong đáy ao khi nuôi với mật độ 60 con/m2.
- Thức ăn và sự quang hợp của phytoplankton là 2 nguồn chất hữu cơ quan trọng nhất được đưa vào trong ao.
- Sự hô hấp của nước là một quá trình quan trọng nhất để giảm chất hữu cơ trong ao tôm tiếp theo là sự hô hấp của bùn đáy và hô hấp của tôm.
28
- Chỉ có một phần trăm nhỏ của toàn bộ chất hữu cơ đưa vào ao (5,6 – 6,8%) được giữ lại trong hồ khi thu hoạch tôm và lượng nhỏ hơn (2,1 – 3,4%) được thoát ra ngoài qua nước thải.
- Một lượng lớn chất hữu cơ cho vào (24,2 – 40%) tích lũy trong lớp bùn đáy ao và hầu hết các chất hữu cơ tích luỹ lại nằm ở lớp trên cách đáy ao 2 cm.
- Sự gia tăng mật độ tôm nuôi lên 60 con/m2 đã làm tăng lượng chất hữu cơ đưa vào và phần lớn chất hữu cơ tích lũy trong ao. Điều này ảnh hưởng quan trọng đến tỉ lệ sống, phát triển và hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR).
- Mật độ nuôi trong các hệ thống thâm canh khép kín. Dựa trên kết quả nghiên cứu của tác giả nếu nuôi 40-45 con/m2 là thích hợp[32][33].