1
Xử lý các chất dinh dưỡng dư thừa bằng cách nuôi kết hợp rong nâu
Sargassum sp. trong hệ thống nuôi tôm gân (Penaeus latisalcatus,
Kishinouye 1896)
Huong Mai1 and Ravi Fotedar2
1 Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1, Đình bảng, Từ sơn, Bắc ninh. E-mail:
mhuongria1 yahoo.com
2 Curtin University of Technology, Curtin University of Technology, Muresk Institute,
Technology Park (Brodie Hall Building) 1 Turner Ave Bentley, 6102 Perth, Western Australia.
Tel: +61 92664508, Fax: +61 92664422, Email: r.fotedar@curtin.edu.au
Tóm tắt
Chất thải từ các ao hồ nuôi tôm thường có hàm lượng chất dinh dưỡng (nitơ và phốtpho) cao. Do
đó, nghiên cứu này được thực hiện để đánh giá dòng dinh dưỡng trong mô hình nuôi kết hợp
rong nâu (Sargassum sp.) và tôm gân (P. latisulcatus) cùng nhau. Thí nghiệm bao gồm 3 công
thức khác nhau và mỗi công thức được lặp lại 4 lần. Thí nghiệm sử dụng bể nhựa có dung tích là
0,1 m3. Công thức 1 được bố trí nuôi đơn canh tôm (kích cỡ 5,48 ± 0,29g) và công thức 2 nuôi
rong. Công thức 3 là nuôi kết kết hợp nuôi rong và tôm. Mật độ thả tôm trong công thức 1 và 3 là
5 con trên một bể (tổng sinh khối là khoảng 27 gram). Mật độ rong thả trong công thức 2 và 3 là
khoảng 137 ± 0,36g rong. Tôm ở cả công thức 1 và 3 được cho ăn 2 lần một ngày theo tỷ lệ 2,5%
tổng trọng lượng trong bể. Các kết quả cho thấy khi kết thúc thí nghiệm nồng độ nitơ hòa tan
(DIN), tổng số nitơ tổng số (TN), phốtpho tổng số (TP) trong hệ thống nuôi kết hợp là thấp hơn
(p < 0,05) có ý nghĩa so với hệ thống nuôi tôm đơn canh. Tỷ lệ hấp thụ DIN của Sargassum nằm
trong khoảng từ 35,8%-52,6% và nitơ tổng số khoảng từ 34,7%-61,9%. Sargassum có thể hấp
thụ khoảng 14,5% -37,0% phốtpho tổng số từ nuôi tôm. Nồng độ DIN, nitơ tổng số, PO43- và
phốtpho tổng số trong hệ thống nuôi kết hợp luôn nằm trong giới hạn giới hạn cho phép của nuôi
tôm trong suốt quá trình thí nghiệm. Sự kết hợp nuôi rong Sargassum và tôm cùng nhau không
làm thay đổi tỷ lệ tăng trưởng (SGR) và tỷ lệ sống của tôm (p > 0,05). Sau 7 ngày thí nghiệm, tỷ
lệ tăng trưởng của rong của hệ thống nuôi kết hợp là 3,16 ±0,74 % g/ngày, kết quả này thấp hơn
(p < 0,05) so với tốc độ tăng trưởng của rong khi nuôi đơn canh (5,70 ± 0,82% g/ngày). Kết quả
từ thí nghiệm này cho thấy hệ thống nuôi kết hợp rong và tôm có thể mang lại nhiều lợi ích cho
các trang trại nuôi tôm thông qua việc đảm bảo chất lượng nước luôn ở điều kiện thích hợp cho
loài nuôi và từ đó sẽ giảm những ảnh hưởng bất lợi cho môi trường xung quanh.
Từ khóa: Nuôi trồng thủy sản kết hợp, nitơ, phốtpho, loại bỏ chất dinh dưỡng, Sargassum sp.,
Penaeus latisulcatus, tôm
2
1. Giới thiệu
Các trang trại nuôi tôm đã phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị
trường trong nhung thập kỷ qua. Tôm gân (Penaeus latisulcatus, Kishiouye 1896) được xem là
một trong các đối tượng nuôi và đã được nuôi phổ biến ở một số nước châu Á (Kathirvel &
Selvaraj 1987). Để tăng sản lượng tôm, thì việc sử dụng thức ăn với chất lượng cao và số lượng
lớn đã được sử dụng trong các ao nuôi tôm (Brzeski & Newkirk 1997, Shepherd & Bromage
1988, Seymour & Bergheim 1991), và chiếm khoảng 95% tổng số lượng dinh dưỡng đầu tư vào
ao nuôi (Krom & Neori 1989). Tuy nhiên, tôm chỉ hấp thụ được dưới 1/3 tổng lượng dinh dưỡng
đầu tư vào ao nuôi (Briggs & Funge-Smith 1994) và phần còn lại bị mất vào hệ thống ao nuôi
(Wu 1995, Piedrahita 2003). Hơn nữa, các chất bài tiết từ các loài thủy sinh vào môi trường nước
chiếm khoảng 70 – 80% lượng protein chúng đã tiêu hóa, phần lớn trong số đó (80%) ở dưới
dạng dễ hòa tan trong nước, đặc biệt là ammoniac (Porter et al. 1987).
Nước thải từ hồ nuôi tôm có thể là nguyên nhân liên quan tới ô nhiễm môi trường. Các chất
thải này, bao gồm thức ăn dư thừa và các sản phẩm bài tiết, có thể phì nhưỡng cho ao nuôi và kết
quả là sự phát triển bùng nổ của tảo độc cũng như gây ra hiện tượng thiếu ô-xy trong nước (Wu
1995). Để giảm thiểu ảnh hưởng của nước thải từ ao nuôi tới môi trường và đảm bảo các trang
trại nuôi tôm hoạt động một cách bền vững, một số phương pháp đã được khuyến cáo để giả
quyết các vấn đề liên quan đến nước thải từ các mô hình nuôi tôm thâm canh (Neori et al. 2004).
Một trong những phương pháp thích hợp là kết hợp nuôi tôm và rong với nhau, trong hệ thống
đó rong có thể hấp thụ được các chất dinh dưỡng dư thừa từ nuôi tôm.
Một số loài rong như Ulva, Porphyra and Gracilaria đã được chứng minh là chúng có thể
được sử dụng để làm giảm hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước thải một cách hiệu quả,
đồng thời giúp duy trì chất lượng nước ở mức độ cho phép (Neori et al. 2004). Tuy nhiên, hiện
nay các nghiên cứu về nuôi mô hình kết hợp rong nâu Sargassum sp. với tôm gân Penaeus
latisulcatus còn hạn chế. Bởi vì Sargassum là một loài rong xuất hiện phổ biến trên thế giới,
chúng sống ở vùng dưới triều ở cả vùng nước nhiệt đới và ôn đới, như ở Tây Ấn Độ Dương và
Australia (Tseng et al. 1985). Hơn nữa, các loài Sargassum có khả năng hoạt động như một hệ
thống lọc sinh học, bởi nó có khả năng hấp thụ nitơ tốt từ nước biển (Hanson 1977, Phlips et al.
1986). Do đó mục tiêu chính của nghiên cứu này là để đánh giá khả năng hấp thụ các chất dinh
dưỡng của Sargassum khi được nuôi kết hợp với tôm gân Penaeus latisulcatus.
2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1 Nguyên liệu và thiết kế thí nghiệm
Tôm Penaeus latisulcatus (với kích thước: 5,48 ± 0,29 g) được đánh bắt từ vùng cửa sông
của sông Swan, Bicton, Tây Úc (320 40”S 1150 13”E). Trước khi bắt đầu thí nghiệm tôm được
nuôi trong phòng thí nghiệm 14 ngày để thích nghi với các điều kiện môi trường trong phong thí
nghiệm. Sargassum được thu thập từ bờ biển Cottesloe, Tây Úc (310 57”S 1150 05”E). Rong
được rửa sạch bằng nước biển và loại bỏ các vật ký sinh trên rong.
3
Thí nghiệm sử dụng 12 bể nhựa với dung tích 100L (0,1 m3) trên một bể. Thí nghiệm gồm 3
công thức khác nhau, mỗi một công thức được lặp lại 4 lần và được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên.
Công thức 1 (PM) là hệ thống nuôi đơn canh tôm và công thức 2 (SM) là hệ thống nuôi đơn canh
rong nâu. Công thức 3 (ISP) là hệ thông nuôi kết hợp tôm với rong. Mật độ thả tôm là 18 con/m2
(tương đương với 27g mỗi bể) và mật độ thả rong là 0,5 kg/m2 (tương đương 140g mỗi bể). Tỷ lệ
cho ăn của tôm là 2,5% tổng trọng lượng tôm trong một bể, mỗi ngày cho tôm ăn hai lần. Tôm
chết được loại bỏ khỏi bể và ghi lại tất cả các dấu hiệu liên quan đến tôm chất đồng thời cân
trong lượng của tôm chết.
Độ mặn của cả hệ thống thí nghiệm được duy trì trong phạm vi thích hợp cho nuôi tôm
Penaeus latisulcatus (khoảng 28,96-30,19‰) trong suốt quá trình thí nghiệm (Sang & Fotedar
2004, Prangnell 2007). Trong suốt quá trình thí nghiệm, nước cất sẽ được cung cấp cho các bể
nuôi để duy trì nồng độ muối luôn ở khoảng 29 – 30‰ để bù vào lượng nước đã bốc hơi.
2.2 Phân tích mẫu
Tôm được cân khi bắt đầu bố trí thí nghiệm và sau mỗi hai tuần được cân lại để xác định tốc
độ tăng trưởng (SGR%) và tăng sinh khối của tôm (WG) theo các công thức:
SGR = 100 (lnWt-lnW0)/t và WG = Wt - W0
Trong đó: W0 = khối lượng ban đầu; Wt = khối lượng tại thời điểm t tính từ khi bắt đầu.
Tỷ lệ sống (Stn) của tôm trong mỗi bể được tính theo công thức:
Stn = Ntn x 100/Ni
Trong đó: Ntn: số lượng tôm sống tại thời gian n; Ni: số lượng tôm tại thời điểm bắt đầu thí
nghiệm.
Nồng độ ammonia tổng số (TAN: NH3- and NH4+), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), nitơ tổng số,
phốtphat (PO43-) và phốtpho tổng số của tất cả các bể thí nghiệm được xác định hai tuần một lần.
TAN, NO2- and PO43- được phân tích dựa theo phương pháp phân tích chuẩn cho nước và nước
thải (APHA 1998). NO3- được phân tích bằng thiết bị so mầu DR/890. Nitơ tổng số (TN) trong
nước được xác định bằng phương pháp so mầu indophenol blue (APHA 1998). Sau khi mẫu
nước chưa lọc được ô xi hóa bằng persunfate oxidation, sử dụng hợp kim Devarda alloy để
chuyển tất cả các hợp chất có chứa nitơ sang dạng ammonia (Raveh & Avnimelech 1979).
Phốtpho tổng số được xác định bằng phương pháp axít ascorbic (APHA 1998).
Tỷ lệ các chất dinh dưỡng được loại bỏ khỏi hệ thống nuôi kết hợp (NR %) được xác định
theo công thức sau:
4
NR = 100 x (Ccnl – Cp)/Ccnl
Trong đó: Ccnl = nồng độ chất dinh dưỡng trong hệ thống nuôi tôm đơn canh (mg/L)
Cp = nồng độ chất dinh dưỡng trong hệ thống nuôi kết hợp rong và tôm (mg/L)
2.3 Phân tích thống kê
Sử dụng phần mềm thống kế SPSS (phiên bản 15) và Excel để phân tích số liệu. LSD Post
Hoc trong phân tích một một nhân tố (ANOVA) được sử dụng để xác định sự sai khác có ý nghĩa
giữa các công thức thí nghiệm (với p < 0,05).
3. Kết quả và thảo luận
3.1 Chất lượng nước
Nhìn chung nồng độ các chất dinh dưỡng thu được trong quá trình thí nghiệm của các công
thức ISP và SM là thấp hơn (p < 0,05) so với công thức PM (Đồ thị 1). Nồng độ DIN và nitơ
tổng số trong ISP ghi nhận được là thấp hơn (p < 0,05) so với PM, thậm chí ngay cả khi không
có rong ở ISP trong 14 ngày thí nghiệm. Nồng độ nitơ hòa tan (DIN) đạt giá trị cao nhất vào
ngày 28 của thí nghiệm trong tất cả các công thức, với DIN đạt 11 mg/l trong nuôi tôm đơn canh,
4,27 mg/l trong hệ thống nuôi kết hợp và 1,77 mg/l đối với nuôi rong đơn canh. Hàm lượng nitơ
có thể tăng nên trong các hệ thông kết hợp bởi vì sự thối rữa của rong (Jones 1999). Trong
nghiên cứu này, Sargassum đã bắt đầu chết và phân hủy sau 7 ngày và 100% rong bị chết sau 28
ngày thí nghiệm. Kết quả của thí nghiệm này tương tự như trong thí nghiệm nuôi kết hợp rong
đỏ Gracilaria và tôm sú Penaeus monodon, DIN đạt giá trị lớn hơn 14 mg/l khi rong Gracilaria
chết (Marinho-Soriano et al. 2002).
Tương tự, nồng độ phốtphát và phốtpho tổng số (TP) của ISP được ghi nhận là thấp hơn (p <
0,05) so với PM khi rong vẫn còn trong các bể của hệ thống nuôi kết hợp. Nồng độ PO43- và TP
được quan sát trong bể chỉ nuôi tôm cao có thể là do thức ăn dư thừa và chất bài tiết của tôm thải
ra bể (Buschmann et al. 1996a). Tuy nhiên, nồng độ của PO43- trong ISP là như nhau (p > 0,05)
trong cả hai hệ thống ISP và PM từ ngày thứ 28 nuôi cho đến khi kết thúc thí nghiệm bởi vì sau
28 ngày nuôi toàn bộ rong chết đã được lấy ra khỏi hệ thống nuôi kết hợp. Kết quả này có thể là
do khi rong chết chưa vớt ra khỏi bể thì sự phân hủy của rong đã làm tăng hàm lượng phốtpho
trong các bể nuôi kết hợp.
5
Đồ thị 1: Nồng đồ của các yếu tố chất lượng nước trong các hệ thống thí nghiệm khác nhau sau
42 ngày thí nghiệm
(PM = nuôi tôm đơn canh, SM = nuôi rong đơn canh, ISP = nuôi tôm và rong kết hợp)
3.2 Khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng
Trong các bể nuôi kết hợp tôm gân và rong Sargassum tỷ lệ hấp thụ nitơ và phốtpho không
có sự khác biệt trong suốt quá trình thí nghiệm, ngoại trừ PO43- đã giảm đáng kể theo thời gian
thí nghiệm và tỷ lệ hấp thụ nitơ tổng số (TN) là khác nhau theo thời gian (Bảng 1). Hiệu quả hấp
thụ cả DIN và TN của rong Sargassum trong nghiên cứu nhìn chung là cao hơn những nghiên
cứu trước đây, với DIN là khoảng 35,82-52,57% và khoảng 34,68-61,94% nitơ tổng số. Cụ thể,
rong Gracialaria longissima chỉ hấp thụ được 17% DIN khi kết hợp với nuôi cá (Sparus
auratus) (Hernández et al. 2005). Gracilaria tikvahiae chỉ loại bỏ được khoảng 10 – 14% nitơ
trong nước thải của ao nuôi thâm canh tôm chân trắng (Litopenaeus vannamei) (Kinne et al.
2001). Điều này cho thấy Sargassum có khả năng hấp thụ nitơ tốt khi được nuôi kết hợp với tôm.
Tuy nhiên chỉ có một vài nghiên cứu được thử nghiệm để đánh giá khả năng hấp thụ phốtpho
của rong. Gần đây, Jones và các cộng sự (2001) đã tìm ra rằng rong G. edulis có thể hập thụ tới
95% PO43- khi được nuôi trong nước thải của nuôi tôm. Trong nghiên cứu này, Sargassum đã có
thể hấp thụ tối đa 65,85% PO43- sau 14 ngày thí nghiệm. So với phần lớn những rong biển khác,
hiệu quả hấp thụ phốtphát của Sargassum trong nghiên cứu này là khá cao. Cụ thể, trong thí
nghiệm nuôi kết hợp cá hồi với rong Gracilaria chilensis, chỉ có khoảng 32% PO43- được xử lý
khỏi ao nuôi cá (Buschmann et al. 1996b). Nghiên cứu trên các loài rong khác cũng đã cho kết