Ảnh hưởng của pH lên một số chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng tôm càng xanh

Ở Việt Nam, tôm càng xanh phân bố chủ yếu ở các tỉnh Nam Bộ, đặc biệt là ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) (Nguyễn Thanh Phương và ctv. 2003) và hiện đang được nuôi phổ biến trong ao, mương vườn, đặc biệt là trên ruộng lúa ở vùng ngập lũ thuộc các tỉnh Đồng Tháp, An Giang và Cần Thơ.

Theo New (1995) thì tôm càng xanh sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ là 29–310C và pH là 7,0–8,5; vì thế vùng nuôi tôm càng xanh thường là những vùng có điều kiện môi trường thuận lợi, đặc biệt là pH.

Tuy nhiên, ở ĐBSCL có nhiều vùng bị nhiễm phèn, pH đất và nước thấp,… đang được khai thác cho các hoạt động nông nghiệp như trồng lúa mùa, nuôi cá đồng,… và được cải tạo để pH đạt mức nhất cho phát triển nuôi các loài khác có giá trị kinh tế cao, trong đó có tôm càng xanh.

Tuy nhiên, giáp xác là loài rất nhạy cảm với môi trường, đặc biệt là môi trường có pH thấp.

Theo Allan and Maguire (1992) thì pH nước thấp làm chậm sự sinh trưởng của tôm sú ( Penaeus monodon).

pH nước thấp cũng làm chậm chu kỳ lột xác và giảm sinh trưởng ở tôm càng xanh (M. rosenbergii) và giá trị LC50-96 giờ của pH trên tôm càng xanh là 4,08 (Cheng et. al., 2003; Chen and Chen 2003).

pH không thuận lợi làm rối loạn quá trình điều hòa ion ở tôm Procambarus clarkii và tôm sú (Penaeus monodon) (Morgan and McMahon, 1982; Allan and Maguire, 1992).

Giá trị pH thấp hoặc cao đều ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của phôi và tỷ lệ nở của tôm càng xanh trong các trại ương (Law et al, 2002).

Các nghiên cứu sâu về thay đổi sinh lý, lột xác và tăng trưởng của tôm càng xanh nuôi trong điều kiện pH khác nhau cần được tiếp tục nghiên cứu để cung cấp cơ sở khoa học cho phát triển các giải pháp nuôi tôm càng xanh trong điều kiện pH thấp.

Phương pháp nghiên cứu

Tôm dùng cho thí nghiệm: Tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) chọn nghiên cứu là tôm sinh sản nhân tạo có khối lượng 8-10 g/con được mua tại các trại sản xuất giống tôm ở thành phố Cần Thơ.

Tôm được thuần dưỡng trong bể composite 2 m3 có sục khí liên tục và được cho ăn thức ăn cá tươi kết hợp thức ăn công nghiệp trong hai tuần để tôm quen với điều kiện môi trường bể nuôi trước khi thí nghiệm.

Tôm chọn thí nghiệm có kích cỡ đồng đều, khỏe mạnh và không có dấu hiệu bệnh lý.

Thí nghiệm xác định giới hạn chịu đựng pH của tôm: Giới hạn chịu đựng pH của tôm được xác định qua hai thí nghiệm.

Thí nghiệm thứ nhất xác định giới hạn chịu đựng dưới của tôm được thực hiện qua chọn ngẫu nhiên 60 tôm từ bể thuần dưỡng để bố trí vào 3 bể 200 L (chứa 150 L nước), 20 con/bể (3 lần lặp lại).

Nước bể thí nghiệm được chuẩn bị trước có pH bằng 7 và sục khí liên tục, sau đó mỗi 3 giờ giảm 0,5 đơn vị pH và theo dõi tôm khi thấy >50% tôm trong bể chết thì ghi nhận giá trị pH và thời gian tôm chết.

Thí nghiệm thứ hai xác định ngưỡng trên được thực hiện tương tự như thí nghiệm thứ nhất nhưng mỗi 3 giờ tăng 0,5 đơn vị pH và theo dõi khi >50% tôm trong bể chết thì ghi nhận giá trị pH và thời gian tôm chết.

Trong thời gian thí nhiệm thì nhiệt độ nước giữ ổn định 28±0,2oC.

Điều chỉnh tăng pH bằng dung dịch NaOH 1N pha loãng và điều chỉnh giảm pH bằng dung dịch HCl 1N pha loãng.

Dung dịch NaOH hay HCl được pha loãng với nước thí nghiệm và cho vào bể từ tử kết hợp với sục khí mạnh để hóa chất hòa tan nhanh vào nước nuôi tôm mà không gây tăng hay giảm đột biến pH làm ảnh hưởng tôm.

Sử dụng máy đo pH (máy 556 YSI) để kiểm tra giá trị pH theo từng nghiệm thức.

Khảo sát sự thay đổi áp suất thẩm thấu và hàm lượng glucose trong máu tôm nuôi ở các giá trị pH khác nhau: Thí nghiệm được tiến hành ở các giá trị pH gồm 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 8,5; 9,0 và 2 giá trị pH thấp nhất (pH=3,0) và cao nhất (pH=11,0).

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên trong bể composite 200 L, mỗi bể chứa 150 L nước.

Mỗi giá trị pH được lặp lại 3 bể, mỗi bể gồm 6 tôm được nuôi trong từng ô lưới riêng.

Thí nghiệm kéo dài 29 ngày và bể được sục khí liên tục trong thời gian thí nghiệm.

Nước trong bể được thay 30% mỗi 7 ngày và bể cũng được hút cặn hằng ngày vào buổi sáng.

Tôm được cho ăn mỗi ngày 2 lần bằng thức ăn viên công nghiệp (Tomboy 40% đạm), cá tươi hoặc trùn chỉ; cho tôm ăn thức ăn viên vào buổi sáng và thức ăn tươi vào buổi chiều.

Giá trị pH được kiểm tra ngày 2 lần (8 giờ sáng và 16 giờ chiều) để điều chỉnh nhằm đảm bảo đạt giá trị pH như thiết kế của nghiệm thức.

Máu tôm được thu bằng kim tiêm ở tim hoặc gốc chân ngực số 2 vào các thời điểm gồm 3 giờ, 7 ngày, 14 ngày, 21 ngày và 28 ngày.

Mỗi nghiệm thức thu 9 tôm (3 con/bể) và thu luân phiên; tôm thu mẫu máu xong thả lại nuôi tiếp.

Máu tôm được lấy khoảng 40–50 µL cho vào tuýp eppendorf 0,5 mL, trữ ở nhiệt độ -800C dùng tủ âm sâu (NUAIRE, USA) khoảng 20-30 ngày để đo áp suất thẩm thấu (sử dụng máy Osmometer Fiske One– Ten của USA) và hàm lượng glucose (phương pháp Hugget and Nixon, 1957).

Trong thời gian thí nghiệm xác định nhiệt độ và oxy hòa tan được đo 2 lần/ngày sử dụng máy đo (HANNA Hi 9146, Rumani).

Các chỉ tiêu được đo 1 lần/tuần bao gồm TAN đo theo phương pháp Indolphenol Blue (APHA et al, 1995); NO2- theo phương pháp Diazonium (APHA et al, 1995); và NO3-theo phương pháp khử Salycilate (APHA et al, 1995).

Xác định chu kỳ lột xác, tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm nuôi ở các pH khác nhau:

Thí nghiệm đươc tiến hành ở các giá trị pH 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 8,5 và 9,0; và được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên trong bể composite 200 L (mỗi bể chứa 150 L nước).

Mỗi giá trị pH được lặp lại 3 bể, mỗi bể 6 tôm nuôi riêng trong các ô lưới.

Thí nghiệm thực hiện trong 70 ngày và bể được sục khí liên tục trong thời gian thí nghiệm.

Quản lý bể thí nghiệm được thực hiện như thí nghiệm khảo sát thay đổi áp suất thẩm thấu và hàm lượng glucose trong máu tôm nuôi ở các giá trị pH khác nhau.

Khối lượng của tất cả tôm được xác định mỗi 2 tuần sử dụng cân có độ chính xác 0,01 g; ghi nhận số tôm chết và tôm lột xác hằng ngày.

Khi kết thúc thí nghiệm đếm số tôm còn lại để xác định tỷ lệ sống (100 x số tôm còn lại/số tôm thả).

Thời gian lột xác là số ngày giữa 2 lần lột xác liên tiếp nhau.

Tăng trưởng tuyệt đối khối lượng (daily weight gain – DWG) (khối lượng gia tăng/thời gian thí nghiệm).

Kết quả nghiên cứu

Giới hạn chịu đựng pH của tôm càng xanh

Kết quả nghiên cứu cho thấy khi pH tăng đến 11 và giảm đến 3 thì tôm bắt đầu chết sau 3 giờ.

Ở giá trị pH thấp là 3,0 thì tỷ lệ chết trung bình của tôm là 8,33% sau 3 giờ; 51,6% sau 5 giờ và đến 5 giờ 30 phút thỉ tôm chết 100%.

Ngược lại, ở giá trị pH cao là 11 thì tỉ lệ tôm chết trung bình là 10% sau 3 giờ, 58,3% sau 5 giờ và sau 7 giờ thì tôm chết 100%.

Ở các giá trị pH này tôm hoạt động rất yếu và một số lớn nằm bất động, mang tôm bị tổn thương nặng (phồng rộp, biến màu).

Như vậy, giới hạn chịu đựng pH của tôm càng xanh trong thí nghiệm này là từ 3,0 đến 11 trong khoảng thời gian tử 5-7 giờ hay trong thời gian tiếp xúc ngắn (3 giờ) thì tôm càng xanh chịu đựng được pH trong giới hạn rất rộng.

Tuy nhiên, khi tăng hoặc giảm pH thì tôm có biểu hiện bị sốc, màu sắc tôm thay đổi từ trong sang đục dần, tôm hoạt động mạnh sau đó giảm dần.

Ở các giá trị pH gần ngưỡng thì cơ quan mang tôm bị tổn thương gây giảm khả năng trao đổi khí giữa cơ thể với môi trường nên tôm chết do thiếu oxy.

Bên cạnh, Chenget al (2003) và Chen and Chen (2003) có báo cáo giá trị LC50-96 giờ của pH trên tôm càng xanh là 4,08.

Áp suất thẩm thấu và hàm lượng glucose trong máu tôm nuôi ở các giá trị pH khác nhau

Các yếu tố môi trường bể thí nghiệm trong thời gian thí nghiệm khá ổn định và dao động thấp do hệ thống thí nghiệm được kiểm soát chặt chẽ.

Nhiệt độ trung bình của các nghiệm thức dao động từ 26,6±0,23oC (sáng) đến 27,9±0,230C (chiều).

Oxy trung bình khá cao từ 6,6±0,28 mg/L đến 7,1±0,36 mg/L.

Các yếu tố đạm như tổng đạm (TAN) thấp nhất ở nghiệm thức pH=3,0 (0,31±0,05 mg/L) và pH=11,0 (0,49±0,01 mg/L) nhưng các nghiệm thức khác từ 1,52±0,16 mg/L đến 1,69±0,16 mg/L; nitrite (N-NO2-) trungbình của các nghiệm thức từ 0,16±0,01 mg/L đến 0,27±0,02 mg/L;

N-NO3-trung bình từ 1,90±0,25 mg/L đến 2,61±0,22 mg/L; và NH3-cao nhấtlà 0,6 mg/L ở nghiệm thức pH=9,0.

– Áp suất thẩm thấu trong máu tôm: sau 3 giờ tiếp xúc với môi trường có pH khác nhau, áp suất thẩm thấu của máu tôm ở nghiệm thức pH=3,0 là 448 mOsm/kg cao hơn có ý nghĩa thống kê (p <0,05) so với các nghiệm thức còn lại, thấp nhất là 398 mOsm/kg ở nghiệm thức pH=5,5 mOsm/kg.

Ở nghiệm thức pH=7,0 (pH trung tính) thì áp suất thẩm thấu là 418 mOsm/kg khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05) so với nghiệm thức pH=8,5 và pH=9,0 Hình 1.

Sau 7 ngày thì áp suất thẩm thấu (ASTT) của tôm ở các nghiệm thức pH là 5,5; 6,0 và 8,0 khác nhau không có ý nghĩa thống kê (p >0,05) trung bình là 398 mOsm/kg.

ASTT tôm cao nhất ở nghiệm thức pH=8,5 (430 mOsm/kg) và khác có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với các nghiệm thức còn lại.

Sau 14 ngày, tất cả các nghiệm thức đều khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05) như nghiệm thức pH=8,5 có ASTT cao nhất (427 mOsm/kg) và thấp nhất ở nghiệm thức pH=5,5 (383 mOsm/kg).

Khi 21 ngày thì nghiệm thức pH=7,0 có ASTT khác có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với ASTT của các nghiệm thức khác và ASTT cao nhất 413 mOsm/kg; các nghiệm thức còn lại ASTT nằm trong khoảng 373-402 mOsm/kg.

Sau 28 ngày nuôi áp suất thẩm thấu giữa các nghiệm thức dao động trong khoảng 388-404 mOsm/kg.

Tôm nuôi ở pH 8,5 và 9,0 khác nhau không có ý nghĩa thống kê (p>0,05) nhưng khác có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với nghiệm thức pH là 7,0 và 8,0.

Nghiệm thức pH là 5,5 thì ASTT của tôm thấp nhất và giảm dần qua các lần thu mẫu từ 398 mOsm/kg (sau 3 giờ, sau 7 ngày) xuống 373 mOsm/kg (21 ngày); tương tự nghiệm thức pH là 6,0 là 420 mOsm/kg (3 giờ) xuống 394 mOsm/kg (21 ngày).

Ngày thứ 28 thì tôm của 2 nghiệm thức pH là 5,5 và 6,0 chết, có dấu hiệu mang bị tổn thương, hoạt động chậm và bắt mồi kém.

Như vậy, trong môi trường pH thấp (pH<6,0) sự tổn thương mang đã làm giảm khả năng điều hòa ASTT của tôm; ASTTcủa tôm ở nghiệm thức pH lả 7,0 cao và tương đối ổn định 404-418 mOsm/kg.

– Hàm lượng glucose: hàm lượng glucose trong huyết tương của máu tôm càng xanh ở các giá trị pH khác nhau dao động trong khoảng từ 1,18 mg/100 mL đến 33,5 mg/100 mL (Hình 2).

Sau 3 giờ tiếp xúc thì hàm lượng glucose khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05) giữa các nghiệm thức; hàm lượng glucose trong huyết tương cao nhất là 33,5±1,64 mg/100 mL ở nghiệm thức pH=3,0 và 31,0±0,72 mg/100 mL ở nghiệm thức pH=11 và tại các giá trị pH này tôm chết sau lần thu mẫu đầu tiên (sau hơn 5 giờ tiếp xúc).

Sau 7 ngày nuôi thì hàm lượng glucose trong huyết tương ở hầu hết các nghiệm thức đều tăng, cao nhất 17,4±0,78 mg/100 mL (pH=6,0) và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p <0,05) so với các nghiệm thức còn lại.

Ngoại trừ nghiệm thức pH=8,0 hàm lượng glucose trong huyết tương giảm và có giá trị thấp nhất (7,22±0,67 mg/100 mL).

Tương tự ở 21 ngày nuôi thì hàm lượng glucose trong huyết tương của máu tôm ở hầu hết các nghiệm thức đều tăng, cao nhất là ở nghiệm thức pH=5,5 (25,6±10,3 mg/100 mL) khác có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức khác và so với các lần lấy mẫu trước đó.

Giá trị glucose thấp nhất là ở nghiệm thức pH=8,0 (7,33±0,36 mg/100 mL).

Sau 21 ngày nuôi thì hàm lượng glucose trong huyết tương của máu tôm ở nghiệm thức pH=5,5 và pH=6,0 khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05) với các nghiệm thức còn lại và tăng dần qua các lần thu mẫu như nghiệm thức pH=5 (sau 3 giờ là 12,1 mg/100 mL, sau 21 ngày là 31,6 mg/100 mL) và pH=6,0 (sau 3 giờ là 8,43 mg/100 mL; và sau 21 ngày là 29,1 mg/100 mL) .

Mặc dù, tôm sống đến ngày 21 của đợt thu mẫu nhưng giá trị pH của 2 nghiệm thức này nằm ngoài khoảng thích hợp làm mang tôm bị tổn thương, các phụ bộ bị lở loét, ảnh hưởng đến sức khỏe dẫn đến stress ngày càng tăng và hầu hết tôm đã chết sau đợt thu mẫu này (sau 21 ngày).

Hình 2 cho thấy ở nghiệm thức pH=9,0 thì hàm lượng glucose tăng ở giai đoạn đầu nhưng về sau không biến động nhiều là 9,52 mg/100 mL (sau 3 giờ); 12,2 mg/mL (sau 7 ngày); 13,2 mg/100 mL (sau 14 ngày); 13,0 mg/100 mL (sau 21 ngày) và 13,0 mg/mL (sau 28 ngày).

Hàm lượng glucose trong huyết tương máu tôm ở các nghiệm thức pH=7,0 và pH=8,5 tăng nhẹ thời gian đầu và giảm dần ở ngày thứ 28.

Hàm lượng glucose trong huyết tương máu tôm ở nghiệm thức pH=8,0 ở ngày thứ 28 có giá trị thấp nhất 1,18±0,19 mg/100 mL và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với các nghiệm thức còn lại và so với các lần thu mẫu trước đó.

Nghiệm thức pH=8,0 hàm lượng glucose tương đối ổn định và giảm dần ở cuối chu kỳ nuôi chứng tỏ ở giá trị pH này tôm ít bị stress nhất.

Như vậy, sau 28 ngày nuôi trong điều kiện pH khác nhau thì hàm lượng glucose trong huyết tương máu tôm càng xanh thấp nhất ở nghiệm thức pH=8,0 (1,18±0,19 mg/100 mL) và cao nhất ở nghiệm thức pH=9,0 (13,0±0,07 mg/100 mL).

Hàm lượng glucose trong huyết tương máu tôm càng xanh cao nhất ở nghiệm thức pH=3,0 (33,5±1,64 mg/100 mL) và pH=11,0 (31,0±0,72 mg/100 mL) và tôm trong các nghiệm thức này chết sau hơn 3 giờ tiếp xúc.

Hàm lượng glucose trong huyết tương ở 21 ngày nuôi cao nhất ở nghiệm thức pH=5,5 (31,6 mg/100 mL) và pH=6,0 (29,1 mg/100 mL); pH tại giá trị này tôm bị stress, không thích nghi được với điều kiện pH và chết.

Chu kỳ lột xác, tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm ở các giá trị pH khác nhau

Trong thời gian thí nghiệm môi trường nước không biến động nhiều do bể được đặt trong phòng và có sục khí.

Nhiệt độ trung bình buổi sáng là 26,8±0,05 và buổi chiều là 27,6±0,13; hàm lượng oxy hòa tan trung bình các nghiệm thức là 6,7±0,1 mg/L vào buổi sáng, và 7,1±0,1 mg/L buổi chiều; hàm lượng TAN trung bình của các nghiệm thức 1,77±0,1 mg/L (từ1,07±0,08 mg/L ở pH=5,5 đến 2,13±0,07 mg/L ở pH=8,0); NH3 trung bình 0,22±0,01 mg/L; hàm lượng N-NO2- trung bình 0,51±0,003 mg/l (cao nhất ở pH=9,0 là 0,64±0,01 mg/L và thấp nhất ở nghiệm thức pH=5,5 là 0,38±0,02 mg/L); và N-NO3- trung bình là 4,23 ± 0,06 mg/l.

Nhìn chung, các chỉ tiêu môi trường trong thí nghiệm tương đối ổn định và nằm trong giới hạn thích hợp cho sự phát triển bình thường của tôm càng xanh.

– Tốc độ tăng trưởng của tôm: khối lượng trung bình của tôm sau 28 ngày nuôi (11,6±0,18 g/con) và 56 ngày nuôi (13,7±0,17 g/con) ở nghiệm thức pH=8,0 đạt cao nhất và khác có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với các nghiệm thức còn lại tại cùng thời điểm.

Ở nghiệm thức pH=5,5 và pH=6,0 tôm chết sau 28 ngày nuôi và khi chết tôm chết có biểu hiện đục thân và mang bị tổn thương do ảnh hưởng của pH thấp.

Sau 70 ngày nuôi thì tăng trưởng khối lượng trung bình của tôm giữa các nghiệm thức đều khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05); trong đó, nghiệm thức pH=8,0 tôm có khối lượng cao nhất (15,2±0,05 g/con), kế đến là nghiệm thức pH=7,0 và pH=8,5.

Nghiệm thức pH=9,0 thì tôm có khối lượng thấp nhất (12,5±0,10 g/con).

Sau 70 ngày nuôi thì tăng trưởng tuyệt đối về khối lượng ở nghiệm thức pH=7,0 (0,07±0,01 g/ngày) và pH=8,5 (0,06±0,00 mg/ngày) khác nhau không có ý nghĩa thống kê (p>0,05), nhưng khác có ý nghĩa (p<0,05) với nghiệm thức pH=8,0 (0,08 ± 0,00 mg/ngày); pH=9,0 (0,04 ± 0,00 mg/ngày).

– Chu lỳ lột xác của tôm: tôm ở các nghiệm thức đều lột xác và lớn lên; ở các nghiệm thức pH=5,5 và pH=6,0 thì tôm lột xác 2 lần, nghiệm thức pH=9,0 tôm lột xác đến lần thứ 4; trong khi đó ở 3 nghiệm thức pH=7,0; pH=8,0 và pH=8,5 tôm lột xác năm lần.

Chu kỳ lột xác của tôm khác nhau theo pH của môi trường, nghiệm thức pH=9,0 tôm có chu kỳ lột xác dài nhất (trung bình từ 13,4±2,84 ngày đến 19,0±4,51 ngày) và khác có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với các nghiệm thức còn lại.

Trong khi đó, các nghiệm thức pH=5,5; 6,0; 7,0; 8,0 và 8,5 chu kỳ lột xác của tôm khác nhau không có ý nghĩa thống kê (p>0,05).

– Tỷ lệ sống của tôm: tỷ lệ sống của tôm ở nghiệm thức pH=8,0 đạt 100% và khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) với các nghiệm thức còn lại (Hình 4).

Nghiệm thức pH=9,0 thì tỷ lệ sống của tôm thấp nhất (66,7%) và khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) với các nghiệm thức khác.

Các nghiệm thức pH=7,0 và 8,5 khác biệt có ý nghĩa so với 2 nghiệm thức còn lại (p<0,05).

Sau hơn 28 ngày nuôi thì ở nghiệm thức pH=5,5 và pH=6,0 tôm chết hoàn toàn.

Kết luận

Giới hạn chịu đựng pH của tôm càng xanh là từ 3-11 trong thời gian 3 -5 giờ; áp suất thẩm thấu của tôm càng xanh trong khoảng 373 mOsm/kg đến 430 mOsm/kg; hàm lượng glucose trong máu tôm tăng cao nhất ở nghiệm thức pH=5,5 (12,1-31,6mg/mL) và pH=6,0 (8,43 -29,1 mg/mL).

Tăng trưởng của tôm sau 70 ngày nuôi cao nhất là ở nghiệm thức pH=8,0; chu kỳ lột xác sau 70 ngày nuôi ổn định ở nghiệm thức pH=7,0 và 8,0; và tỷ lệ sống sau 70 ngày nuôi cao nhất ở nghiệm thức pH=8,0.

Nuôi tôm càng xanh nên duy trì pH trong khoảng từ 7,0–8,5 là quan trọng và cần thiết.