Kết quả của mô hình nuôi tôm Càng xanh xen canh trên ruộng lúa ở 3 tỉnh Cần Thơ, Trà Vinh và Vĩnh Long đạt năng suất bình quân là 154 kg/ha/vụ. Theo Lý Văn Khánh (2006) tôm nuôi trong ruộng lúa thực hiện tại Vĩnh Long với mật độ 5 con/m2
, thu được kết quả hoàn toàn khác nhau. Mô hình nuôi tôm Càng xanh trong ruộng lúa ở Trà Vinh với mật độ tôm thả nuôi từ 2,5 - 4 con/m2
. Mô hình nuôi tôm xen canh trên ruộng lúa bằng giống nhân tạo ở Trà Vinh với mật độ thả 2,5 - 4 con/m2
, sau 6 tháng nuôi khối lượng trung bình là 43,7 g/con, năng suất đạt 90 - 236 kg/ha/vụ và tỷ lệ sống là 8 - 25% (Nguyễn Thanh Phương và ctv., 2001).
Kết quả của mô hình thực nghiệm nuôi tôm Càng xanh xen canh trong ruộng lúa với mật độ thả nuôi là 2 con/m2, diện tích thực nghiệm là 100 m2
, cho tỷ lệ sống đạt 62%, năng suất tôm thu hoạch 412 kg/ha, lợi nhuận thu được là 9,2 triệu đồng/ha, hiệu suất đồng vốn là 1,58 (Lam Mỹ Lan và ctv., 2008). Thực nghiệm mô hình nuôi tôm Càng xanh toàn đực trên ruộng lúa tại xã Nhị Mỹ, huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp, với mật độ 4,6 - 7,2 con/m2
, đạt tỷ lệ sống 70,3 - 87,7%, năng suất thu được là 1.071 - 2.111 kg/ha, thu được lợi nhuận từ 67,2 - 213,3 triệu đồng/ha. Mô hình nuôi tôm Càng xanh trong ruộng lúa kết hợp tại huyện Hồng Dân, tỉnh Bạc Liêu của Hồ Thanh Thái (2011), với mật độ thả 1, 2 và 3 con/m2
nuôi tôm có khối lượng lần lượt là 47,9 g/con, 46,0 g/con và 37,0 g/con, tỷ lệ sống dao động từ 21 - 24%, năng suất lần lượt là 104 và 234 kg/ha, lợi nhuận dao động từ 8,1 - 19,5 triệu đồng/ha/vụ.
Tóm lại, các mô hình truyền thống mang lại hiệu quả kinh tế cao và bền vững về môi trường trong thời gian qua. Tuy nhiên, hiện nay do trong điều kiện BĐKH, nước mặn xâm nhập, các mô hình canh tác truyền thống không mang lại hiệu quả kinh tế cao, nhiều mô hình mới xuất hiện như tôm Càng xanh, cá Lóc, rau màu, tôm lúa,… nhưng do thiếu cơ sở khoa học, thiếu kỹ thuật nên hiệu quả chưa cao. Do đó, cần thiết có nghiên cứu những mô hình sản xuất mới thích ứng với tình hình xâm nhập mặn và trong điều kiện BĐKH.
2.5 Tổng quan về môi trường đất, nước trong các hệ thống canh tác 2.5.1 Đặc tính đất trong các mô hình canh tác
Đất là những thành phần quan trọng gắn liền với các mô hình canh tác. Đặc tính đất trong hệ thống canh tác có thể là một trong những nguyên nhân gây giới hạn cho sự phát triển của đối tượng nuôi trong ao (Avnimelech and Ritvo, 2003). Hàm lượng chất dinh dưỡng, vật chất hữu cơ và mật độ vi sinh vật nhiều có vai trò quan trọng hơn trong nước ao. Tôm thường sống trên mặt hoặc vùi vào đáy ao, vì vậy những chất độc trong đáy ao sẽ gây nguy hiểm cho tôm như: tôm giảm ăn, chậm lớn, tăng tỷ lệ chết và mẫn cảm với bệnh tật. Do đó, kiểm soát điều kiện đất đáy ao là cần thiết, sục khí vừa phải ở những nơi có tích lũy bùn, xây dựng ao có nơi lắng bùn trước khi đưa vào ao nuôi, kích thích tính hoạt hóa của bồi lắng, dùng hóa chất để cân bằng tiến trình oxy hóa khử và sử dụng lại nguồn nước lọc từ bùn đáy (Avnimelech and Ritvo, 2003).
Ô nhiễm môi trường ao nuôi hình thành trong quá trình nuôi, như các chất thải từ thức ăn thừa, từ quá trình bài tiết vật nuôi (Nguyễn Tác An, 2010). Ngoài ra, trong quá trình nuôi còn sử dụng vôi hoặc các loại hóa chất trong xử lý môi trường. Các chất thải này có thể là nguyên nhân làm thay đổi môi trường của các đầm phá có thể gây các bệnh cục bộ cho vật nuôi thủy sản, biến đổi hệ sinh thái của đất và nước, ảnh hưởng đến sinh vật vùng nước (Trần Thị Hồng Ngọc, 2005). Hàm lượng chất hữu cơ trong ao hồ nuôi cũng tăng dần theo thời gian nuôi, đầu vụ nuôi có giá trị thấp hơn 2 - 3 lần so với cuối vụ nuôi. Chúng thường tích tụ ở đáy đầm ao tạo thành một lớp bùn ô nhiễm. Thành phần bùn chủ yếu là các chất hữu cơ như protein, lipids, axits béo. Lớp bùn này luôn ở trong tình trạng ngập nước, yếm khí, các vi sinh vật yếm khí phát triển mạnh phân hủy các hợp chất trên tạo thành các sản phẩm là hydrosunphua (H2S), amonia (NH3), khí metan (CH4),... rất có hại cho vi sinh vật (Nguyễn Tác An, 2010). Để đảm bảo cho vật nuôi thủy sản phát triển tốt,
đặc biệt là ao nuôi tôm, nông dân thường bỏ các lớp đất lắng ở đáy ao sau mỗi vụ nuôi, do đó hàm lượng chất hữu cơ thường rất ít, đất đáy ao ở các mô hình nuôi thủy sản bán thâm canh/thâm canh trong vụ nuôi có giá trị thấp dao động từ 3,96 - 7,46% có thể thích hợp cho sự phát triển của tôm nuôi (Nguyễn Hữu Kiệt, 2008).
2.5.2 Các chỉ tiêu đất trong mô hình canh tác 2.5.2.1 pH 2.5.2.1 pH
Theo Boyd (1998), giá trị pH của đất từ 6,5 - 7,5 là thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của tôm nuôi và thủy sinh vật. Tại vùng ĐBSCL, các huyện ven biển phát triển mạnh với nghề nuôi thủy sản, kết quả phân tích chất lượng môi trường đất trong ao nuôi thủy sản tại huyện Vĩnh Châu và Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng cho thấy giá trị pH đất đáy ao dao động trong khoảng 7 - 8 có giá phù hợp thủy sản (Tất Anh Thư và Võ Thị Gương, 2010).
2.5.2.2 EC
Tổng muối hòa tan trong đất được xác định bằng cách trích đất bão hòa giúp xác định EC đất. EC đất canh tác lúa - tôm thường thấp hơn so với EC đất bán thâm canh và thâm canh (Tất Anh Thư và Võ Thị Gương, 2010). Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Anh (2010) tổng muối hòa tan trong đất trên các mô hình nuôi tôm tại các huyện ven biển tỉnh Sóc Trăng rất cao ở đầu vụ nuôi, dao động từ 5,47 - 12,83‰, tuy nhiên vào cuối vụ tôm, tổng muối hòa tan giảm so với đầu vụ ở mô hình tôm quảng canh cải tiến, bán thâm canh/thâm canh một và hai vụ do độ mặn trong nước giảm vào mùa mưa làm tổng muối hòa tan trong đất cũng giảm. Tuy nhiên khi nuôi tôm liên tục trong một thời gian dài (trên 10 năm) thì đất mỗi ngày một mặn hơn và đất bị sodic hóa, rất khó khăn để cải tạo cho các loại cây trồng phát triển (Võ Thị Gương
và ctv., 2003).
2.5.2.3 Na+ trao đổi
Đất sodic có tỷ lệ hấp thụ của Na+ so với Ca2+
và Mg2+ là trị số tỷ số hấp phụ Natri (SAR - Sodium Adsorbtion Ratio) trong dung dịch đất được kết hợp để đánh giá phải lớn hơn 13 và quan trọng là lượng Na+ dạng trao đổi trên phức hệ hấp thu cao (ESP > 15%). Đất có lượng Na+
cao sẽ gây bất lợi cho sinh trưởng của cây trồng. Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Hữu Kiệt (2008) về chất lượng đất và nước các mô hình canh tác vùng nuôi tôm thuộc huyện Mỹ Xuyên, Long Phú và Vĩnh Châu tỉnh Sóc Trăng thì đất canh tác mô hình hai vụ lúa và ba vụ lúa, mô hình tôm lúa đất chưa bị sodic nhưng đất ở các mô hình canh tác tôm quảng canh cải tiến, tôm thâm canh/bán thâm canh
một vụ, tôm thâm canh/bán thâm canh hai vụ có giá trị ESP > 15% đất đã bị sodic.
2.5.3 Các chỉ tiêu nước trong mô hình canh tác
Các yếu tố của môi trường là điều kiện quan trọng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của thủy sinh vật. Theo Dierberg và Kiattisimkul (1996) thì sự thay đổi các đặc tính lý hóa học của của môi trường nước ao nuôi tôm là thông số hữu dụng biểu hiện cho yếu tố môi trường.
2.5.3.1 pH
Theo Chanratchakool et al., (1995) cho rằng pH nước rất quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến tôm nuôi và phiêu sinh vật. Giá trị pH ở mức thích hợp cho sự sinh trưởng tối ưu của tôm Sú từ 7,5 - 8,5 và dao động hằng ngày không được vượt quá 0.5 độ pH. Theo Phạm Văn Tình (2001) tìm thấy pH trong ao thường thấp vào buổi sáng và cao vào buổi chiều, pH của nước trong ao tốt nhất là 7,5 - 8,9. Theo Kungvankij et al., (1986); Nguyễn Trọng Nho et al., (2002) thì giá trị pH từ 7,5 - 8,5 là thích hợp cho nuôi tôm Sú và biến thiên trong ngày không quá 0,5 đơn vị, pH từ 4 - 6,5 và 9 - 11 làm cho tôm chậm phát triển và thấp dưới 4 hoặc cao quá 11 là giới hạn cho tôm chết. Theo Tất Anh Thư và Võ Thị Gương (2010) nghiên cứu chất lượng môi trường đất, nước và sự tích lũy dưỡng chất trong các ao nuôi thủy sản tại huyện Vĩnh Châu và Mỹ Xuyên tỉnh Sóc Trăng cho thấy hàm lượng pH trong ao nuôi thủy sản dao động trong khoảng 8,42 - 9,03 thì thích hợp cho sự sinh trưởng của các loài thủy sản.
Theo George (1989) pH của nước thường không ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của tôm, tuy nhiên pH ảnh hưởng lớn đến ammonia (NH3 khi pH cao) và hydrogen sulfide (H2S khi pH thấp). Theo Pekar (2002) khi pH cao môi trường nước có hàm lượng NH3 cao gây hại cho tôm. Khi pH giảm từ 7,9 đến 6,7 sẽ làm cho vỏ tôm, mai rùa, mai cua bị giảm khối lượng, tăng thành phần magnesium và giảm thành phần strontium (Wickins, 1984). Khoảng pH nước thích hợp cho tôm Sú là 7 - 9 (Kungvankij and Chua, 1986; Nguyễn Trọng Nho và ctv., 2002; Whetston et al., 2002; Boyd et al., 2002). Giá trị pH môi trường nước thường phụ thuộc vào các yếu tố sau: Tính chất của đất đáy ao; Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh, hấp thụ CO2 làm tăng pH; Quá trình hô hấp của thủy sinh vật, quá trình phân hủy của các hợp chất hữu cơ sẽ phóng thích CO2 làm giảm pH; Sự biến động pH trong ao nuôi thủy sản phụ thuộc rất nhiều vào mật độ tảo có trong ao nuôi (Primary industries and resources South Australia, 1999).
2.5.3.2 Độ mặn
Độ mặn nước ao thể hiện qua tổng số các ion vô cơ hòa tan trong nước chủ yếu là Na+
, K+, Ca2+, Mn2+, Cl-, SO4 2-
và HCO3 -
vì các ion này thường chiếm hơn 95% trong tổng số các ion hòa tan trong nước. EC nước biển khoảng 28 - 35‰ (Peter Van Wyk and John Scarpa, 1999). Trong ao nuôi thủy sản, độ mặn thường ảnh hưởng đến việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu của các loài thủy sản và nồng độ NH3 (Joseph et al., 1993). Nồng độ muối tối ưu cho sinh trưởng và phát triển của tôm Sú là 15 - 25‰ và tôm Sú có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt ở nồng độ muối từ 15 - 35‰ (Whetston et al., 2002). Nồng độ muối trong ao nuôi tôm cao hơn 30‰ tôm thường bị bệnh đặc biệt là bệnh đốm trắng và bệnh đầu vàng. Nếu nồng độ muối trong ao thấp hơn 7‰ nhất là giai đoạn tôm còn nhỏ sẽ đưa đến tình trạng tôm bị còi, vỏ mềm, tỷ lệ sống thấp (Chanratchakool, 2003).
Tôm Sú có thể chịu được sự biến thiên của độ mặn 3 - 45‰ nhưng độ mặn lý tưởng cho tôm Sú có ngưỡng độ muối là 18 - 20‰. Độ mặn của nước là nhân tố rất quan trọng ảnh hưởng tới sự phân bố và mức độ phong phú của các loài thủy sinh. Tùy theo khả năng chịu đựng sự biến đổi của độ mặn mà người ta chia sinh vật ở nước thành hai nhóm: nhóm chịu muối rộng và nhóm chịu muối hẹp. Nhiều sinh vật chịu muối hẹp khi độ mặn của môi trường tăng lên một ít hoặc làm giảm đi một ít là chúng không thể phát triển bình thường. Thông thường tôm Sú có ngưỡng độ muối từ 0 - 40‰, chịu đựng tốt với sự thay đổi đột ngột của độ muối, cụ thể tôm Sú giống và tôm Sú trưởng thành ưa thích độ muối từ 10 - 25‰. Theo Tạ Văn Phương (2006), các ao nuôi thủy sản thường có độ mặn tăng dần theo thời gian trong mùa khô và ngược lại độ mặn sẽ giảm dần trong mùa mưa.
2.5.3.3 Độ kiềm
Đó là tổng số những kết tinh của titratable bases mà chính yếu là bicarbonate và carbonate được tính bằng mg/l calcium carbonate tương đương. Bicarbonate thường được hình thành do tác dụng của CO2 với các chất bases trong đá và đất. Ao hồ có độ kiềm cao có thể chế ngự được sự thay đổi pH. Ao hồ có độ kiềm khoảng 20 - 150 mg/l thì thích hợp cho phiêu sinh vật (plankton) cũng như tôm cá. Theo Trần Văn Hòa và ctv., (2002) cho rằng độ kiềm để tôm Sú sống được là phải cao hơn 60 mg/l, độ kiềm tối ưu để tôm Sú phát triển là từ 80 - 120 mg/l. Môi trường nước có độ kiềm cao sẽ làm giảm bớt sự thay đổi pH, mặt nước có lượng kiềm tổng cộng 20 - 150 mg/l thì thích hợp cho sự phát triển của phiêu sinh, các loại thủy sản và mức độ dinh dưỡng của ao tăng lên đồng nghĩa với lượng kiềm tổng cộng tăng (Boyd, 1998b).
Theo Tất Anh Thư và Võ Thị Gương (2010) nghiên cứu về chất lượng đất, nước và sự tích tụ các dưỡng chất trong các ao nuôi thủy sản tại hai huyện Vĩnh Châu và Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng thì độ kiềm trong nước thích hợp cho canh tác cua, tôm, cá,… dao động trong khoảng 95 - 147 mg/l và có khuynh hướng giảm vào cuối vụ nuôi do độ mặn vào cuối vụ giảm. Theo Nguyễn Tuấn Anh (2010) nghiên cứu tại Sóc Trăng thì độ kiềm trong nước của mô hình hai vụ lúa và ba vụ lúa thấp, dao động trong khoảng 78,5 - 80 mg/l nhưng độ kiềm ở mô hình nuôi tôm biến động trong khoảng 78 - 182 mg/l và thích hợp cho sự phát triển của tôm.
Độ kiềm của nước là tổng lượng carbonate và bicarbonate. Trong thủy vực, độ kiềm được biểu hiện bằng nồng độ của các ion HCO3
-
, CO3 2-
, OH- trong nước (Chanratchkool et al., 1995; Andrew Lazur, 2007). Độ kiềm ảnh hưởng đến pH nước và các tiến trình thủy hóa khác. Độ kiềm trong ao giảm vì các lý do sau: Độ mặn của nước ao thấp, thường có độ kiềm thấp do carbonate và bicarbonate; Phiêu sinh thực vật kém phát triển, vì hàm lượng muối carbonate (CO3
2-
) và bicarbonate (HCO3
-) có quan hệ thuận với sức sản xuất sơ cấp của ao (thực vật phù du), ao có độ kiềm cao thường cho năng suất cao hơn. Độ kiềm cao đưa đến giảm sự biến động của pH. Nhờ có hệ đệm HCO3
-
và CO3 2-
giúp cho độ pH của môi trường nước không biến động lớn. Theo Chanratchakool et al., (2003) độ kiềm thích hợp cho sự sinh trưởng của tôm trong khoảng 80 - 120 mg/l. Độ kiềm mong muốn trong ao nuôi thủy sản nên đạt 50 mg/l hoặc cao hơn ở dạng bicarbonate, dạng này có thể giữ pH ổn định. Nếu độ kiềm của ao lớn hơn 150 mg/l và pH cao hơn 8,3 calcium sẽ tích lũy trong vỏ tôm làm tôm bị còi, chậm lớn, giảm pH dưới 8,3 bằng cách thay nước có thể khắc phục được bất lợi này (Wurst and Durborow, 1992).
2.5.3.4 Hydrogen sulfide
H2S là sản phẩm của sự phân hủy các vật chất hữu cơ chủ yếu trong điều kiện yếm khí, gây ảnh hưởng bất lợi cho môi trường nước. Đất có hàm lượng hữu cơ từ trung bình đến cao và trong tình trạng yếm khí sẽ phóng thích ra nhiều H2S ra môi trường nước. H2S gây độc đối với đời sống sinh vật, gây chết trực tiếp cho thủy sinh vật, H2S làm tiêu hao lượng oxy trong nước dẫn đến hiện tượng thiếu oxy, gây cản trở quá trình hô hấp của các loài thủy sản, do đó tốt nhất không có hàm lượng H2S hiện diện trong môi trường nước (Andrew Lazur, 2007). Theo Chanratchakool et al,. (2003), hàm lượng H2S thích hợp cho ao tôm phải nhỏ hơn 0,03 mg/l, nếu hàm lượng H2S cao trên 0,03 mg/l sẽ gây hại cho tôm, cá. Hydro sulfide chia làm 2 nhóm: H2S (un - ionized) và HS- (ionized). Chỉ có dạng un - ionized của hydro sulfide là chất