Thử nghiệm hệ thống trại nuôi tôm thâm canh bằng công nghệ biofloc

Nghiên cứu ở Brazil đo chỉ số sản xuất đầy đủ và kết quả chất lượng nước cho tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương

Generic PLs.

Giai đoạn trại giống là bước đầu tiên quan trọng và phức tạp trong nuôi tôm thương phẩm Thái Bình Dương, và cần phải chú ý liên tục để sản xuất tôm hậu ấu trùng với chất lượng tốt nhất có thể. 

Việc sử dụng công nghệ biofloc (BFT) đang gia tăng trong nuôi trồng thủy sản của nhiều loài thủy sản quan trọng về mặt thương mại. BFT được sử dụng để tăng cường sản xuất và giảm thiểu hoặc ngăn chặn sự trao đổi nước nuôi, với việc giảm các mầm bệnh tiềm ẩn và xả nước thải giàu chất dinh dưỡng vào môi trường.

Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá hiệu suất ấp trứng của tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương ( Litopenaeus vannamei ) giữa giai đoạn ấu trùng của M1 và PL5 (bảy ngày sau khi thả đơn vị thí nghiệm) bằng cách sử dụng hệ thống BFT với việc bổ sung carbon hữu cơ (mật đường hoặc dextrose) và không trao đổi nước. 

Trại giống tôm và công nghệ BFT

Giai đoạn trại giống là giai đoạn quan trọng trong sản xuất tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương và cần phải có sự chú ý liên tục. Giai đoạn trại giống kéo dài từ giai đoạn ấu trùng đến giai đoạn hậu ấu trùng 5 (PL5). Ở giai đoạn này, tôm cực kỳ dễ bị ảnh hưởng bởi các tác nhân vật lý, hóa học và sinh học, chẳng hạn như bùng phát vi khuẩn gây bệnh.

Theo truyền thống, sản xuất tôm giống được thực hiện trong môi trường tự dưỡng chủ yếu, với tỷ lệ trao đổi nước hàng ngày cao. Ở giai đoạn này, vi tảo giàu axit béo không bão hòa đa được thêm vào mỗi ngày, sau khi trao đổi nước. Những vi tảo này không chỉ đóng góp vào dinh dưỡng của tôm ấu trùng mà còn cho phép kiểm soát nồng độ nitơ amoniac trong bể.

Các tác động không mong muốn liên quan đến các hệ thống sản xuất đó - chẳng hạn như xả một lượng lớn nước có hàm lượng nitơ và phốt pho cao (vi tảo, phân và thức ăn thừa) - có thể không mong muốn trong nhiều hệ sinh thái ven biển và có thể dẫn đến các rủi ro khác. Trong bối cảnh này, đôi khi chi phí kinh tế đáng kể của năng lượng cần thiết để thu, đốt nóng và phân phối khối lượng nước lớn cũng phải được xem xét.

Giảm trao đổi nước đòi hỏi phải kiểm soát amoniac từ quá trình dị hóa protein, vì nó gây độc cho tôm. Amoniac bị ion hóa và không ion hóa có trong nước của bể với tỷ lệ thay đổi chịu ảnh hưởng của các yếu tố như pH, nhiệt độ và độ mặn. Dạng amoniac không bị ion hóa gây độc cho tôm hơn dạng ion hóa và gây ra một loạt các thiệt hại sinh lý do áp lực của nó đối với các hợp chất không phân cực của màng plasma.

Trong các hệ thống BFT không có trao đổi nước, việc kiểm soát amoniac bắt đầu từ việc thiết lập cân bằng carbon-nitơ tạo điều kiện cho vi khuẩn dị dưỡng phát triển, kết hợp nitơ amoniac từ môi trường. Mối quan hệ này được thiết lập bằng cách thêm các nguồn carbon hữu cơ (mật đường, bột, đường và dextrose) vào môi trường nuôi trồng thủy sản. Nó đòi hỏi 20 g carbohydrate, hoặc khoảng 6 g carbon, để chuyển đổi 1 g nitơ amoniac thành sinh khối vi khuẩn.

Trong các hệ thống nuôi cấy BFT, vi khuẩn chemoautotrophic và heterotrophic tham gia vào sự hình thành bioflocs, bao gồm một tập hợp tảo, nấm, động vật nguyên sinh, luân trùng và tuyến trùng. Do đó, ngoài việc góp phần kiểm soát amoniac, bioflocs có thể là nguồn thực phẩm trong các bể sản xuất tôm.

Việc sử dụng các hệ thống BFT trong giai đoạn tiền nuôi và trong nuôi tôm đã được nghiên cứu rộng rãi. Tuy nhiên, các nghiên cứu có hệ thống với BFT không có trao đổi nước trong giai đoạn trại giống như là một thay thế cho các hệ thống sản xuất tiêu chuẩn của ấu trùng tôm chỉ mới bắt đầu.

Trong các hệ thống nuôi BFT, bioflocs có thể là nguồn thức ăn cho động vật thủy sản.

Thiết lập nghiên cứu

Thí nghiệm được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Laoatório de Camarões Marinhos (LCM), Departamento de Aqu Khóura, Đại học Liên bang de Santa Catarina, Brazil. Trước khi thử nghiệm, nauplii của L . vannamei được nuôi trong 20 m 3 (mật độ thả 100 ấu trùng / L), bể ấp bán hình trụ ở độ mặn 35 ppm cho đến khi chúng đạt đến độ phân giải.

Các vi tảo Chaetoceros muelleri (ở mức 5 × 10 4 tế bào / mL) đã được thêm vào nước nuôi hàng ngày. Khi ấu trùng đạt đến giai đoạn của M1, chúng được chuyển sang các đơn vị 60 L thử nghiệm (200 M1 / L), ban đầu được đổ đầy nước tương tự từ bể của nhà tài trợ trại giống. Ấu trùng được cho ăn chín lần một ngày (0800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2100, 2300 và 0300) và được cung cấp số lượng theo khuyến nghị của nhà sản xuất thức ăn cho từng giai đoạn ấu trùng. Artemia nauplii cũng được cung cấp cho thử nghiệm với tỷ lệ sáu ấu trùng cho mỗi lần phân tích hoặc hậu ấu trùng, năm lần mỗi ngày (0900, 1100, 1500, 1700 và 0000).

Ba nhóm ấu trùng đã được thiết lập: một nhóm đối chứng được nuôi trong hệ thống tự dưỡng thông thường với trao đổi nước hàng ngày và bổ sung vi tảo, và hai nhóm thí nghiệm được nuôi trong hệ thống dị dưỡng mà không cần trao đổi nước.

Để giữ tổng nitơ amoniac (TAN) dưới mức tối đa được thiết lập là 1 mg / L, nước của các đơn vị kiểm soát đã được trao đổi ở mức từ 50% mỗi ngày khi bắt đầu thí nghiệm đến 200% trong giai đoạn cuối của quá trình canh tác . Sau khi trao đổi nước, Chaetoceros muelleri đã được đếm và thêm vào để duy trì nồng độ 5 × 10 4 tế bào / mL.

Nguồn carbon hữu cơ đã được thêm vào (chia bốn lần mỗi ngày) vào bể biofloc để duy trì nồng độ amoniac <1 mg / L. Dextrose khan (100 phần trăm carbohydrate) đã được thêm vào cho một nhóm và mật đường (55 phần trăm carbohydrate, 3 phần trăm protein thô) đã được thêm vào nhóm thứ hai.

Việc thụ tinh với carbon hữu cơ được thực hiện theo hai cách:

1) Lượng carbohydrate cần thiết để trung hòa ammonium bài tiết được ước tính với giả định rằng tôm đồng hóa 25% nitơ thực phẩm và 75% nitơ này được chuyển thành amoniac hòa tan trong nước. Nguồn carbon được bổ sung hàng ngày vào mỗi bể với tỷ lệ 20 g carbohydrate cho mỗi gram TAN dự kiến.

2) Khi nồng độ TAN vượt quá 1 mg / L, carbohydrate bổ sung (mật hoặc dextrose) đã được thêm vào hệ thống với tỷ lệ 20 g carbohydrate cho mỗi gram thừa TAN.

Xem các thiết lập thí nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu. 

Các kết quả

Phân tích vật lý và hóa học hàng ngày của nước đã được thực hiện, cũng như phân tích vi sinh nước vào cuối thí nghiệm. Tất cả các thông số chất lượng nước vẫn nằm trong phạm vi thích hợp cho giai đoạn trại giống của L. vannamei . Các thông số này tương tự nhau trong hệ thống sản xuất thông thường với tỷ lệ trao đổi hàng ngày (kiểm soát) cao và hệ thống sản xuất BFT với cả hai nguồn carbon hữu cơ (dextrose và mật đường).

Giá trị trung bình của TAN và ammonia không ion hóa vẫn ở dưới mức độc hại (tổng ammonia <1,3 mg / L và ammonia tự do <0,05 mg / L). Việc xử lý mật đường dẫn đến các giá trị thấp nhất của amoniac, như trong Hình 1, cũng trình bày biến thể hồ sơ của TAN và amoniac tự do bằng cách xử lý trong thí nghiệm.

Tổng amoniac tăng phần nào trong nhóm dextrose trong hai ngày cuối của thí nghiệm (Hình 1A). Tuy nhiên, nồng độ amoniac độc hại trung bình trong các nhóm BFT không khác biệt đáng kể so với nhóm đối chứng vào bất kỳ ngày nào của thí nghiệm (Hình 1 B).

Hình 1: Tổng số trung bình hàng ngày (A) và amoniac tự do (B) trong tôm trắng Thái Bình Dương ( Litopenaeus vannamei ) giữa giai đoạn ấu trùng mysis 1 và giai đoạn hậu ấu trùng 5. Thanh màu trắng đại diện cho các điều khiển được duy trì bằng cách sử dụng một kỹ thuật trao đổi nước thông thường; thanh màu xám đại diện cho hệ thống biofloc bổ sung dextrose; và thanh màu đen đại diện cho hệ thống biofloc bổ sung với mật đường. Nước không được trao đổi trong một trong hai hệ thống biofloc. Các chữ cái khác nhau trong cùng một ngày cho thấy sự khác biệt đáng kể, như được biểu thị bằng thử nghiệm phân tách trung bình của Tukey (p <0,05). 

Các phép đo nitrite (<0,02 mg / L) cho thấy rằng quá trình nitrat hóa không được thiết lập trong quá trình thí nghiệm của chúng tôi và hoạt động của cộng đồng vi khuẩn dị dưỡng đã kiểm soát thành công amoniac trong các nhóm BFT (Hình 1B).

Số lượng vi khuẩn dị dưỡng trong nước ở nhóm mật đường và dextrose nhiều hơn so với nhóm đối chứng. Tuy nhiên, không có sự khác biệt về số lượng biến động giữa các nhóm.

Chất lượng ấu trùng, hiệu suất kỹ thuật, tỷ lệ sống sót do stress thấp (19 mg / L) và sử dụng nước cũng được đánh giá (Bảng 1). Chúng tôi không quan sát thấy bất kỳ sự khác biệt trong các thông số chất lượng ấu trùng giữa các phương pháp điều trị. Tất cả ấu trùng đều hoạt động (hoạt động bơi lội cao), có trữ lượng lipid, màu mỡ gan bình thường và ruột đầy đủ. Chúng tôi không tìm thấy dị tật, ngoại ký sinh trùng vô hại, các hạt hoại tử dính hoặc mờ đục cơ bắp.

Tỷ lệ sống cuối cùng, chiều dài cơ thể, trọng lượng khô và tỷ lệ sống sót trong xét nghiệm stress mặn không khác nhau giữa các nhóm, cho thấy sự đồng nhất với các thông số sản xuất và khả năng kháng của ấu trùng (Bảng 1).

Các phương pháp điều trị BFT cần khoảng 12% lượng nước được sử dụng bởi nhóm đối chứng. Việc giảm lượng nước cần thiết cho giai đoạn trại giống của nuôi tôm sẽ giảm tỷ lệ chi phí liên quan đến việc đánh bắt, khử trùng và trung hòa, làm nóng và bơm nước cho trại giống

Tham số	Điều khiển	Dextrose	Mật	p
Sự sống còn (%)	90.58 ± 5.40a*	90.23 ± 10.51a	85.13 ± 11.15a	0.7058
Sống sót căng thẳng (%)	97.45 ± 2.01a	95.39 ± 3.25a	93.67 ± 6.11a	0.4731
Chiều dài cuối cùng (mm)	6.14 ± 0.21a	6.11 ± 0.19a	6.20 ± 0.23a	0.5093
Trọng lượng cuối cùng (mg)	0.155 ± 0.02a	0.197 ± 0.06a	0.178 ± 0.01a	0.3206
Tiêu thụ nước (L phần nghìn postlarvae 5)	56.22 ± 3.31a	6.49 ± 0.79b	6.89 ± 0.95b	<0.0001

Quan điểm

Việc sử dụng các hệ thống biofloc không có trao đổi nước được bổ sung bằng mật đường hoặc dextrose làm nguồn carbon dẫn đến chỉ số sản xuất và chất lượng nước đầy đủ trong giai đoạn ấp trứng của L. vannamei . Do nước không được trao đổi trong các hệ thống biofloc này, nên nó cần khoảng 12% lượng nước sử dụng trong hệ thống tự dưỡng thông thường, và là một cách tiếp cận hợp lý, kinh tế và vệ sinh có thể được phát triển thêm.