Luận án Nghiên cứu đặc điểm sinh thái phân bố, sinh trưởng, sinh sản và thử nghiệm nuôi sinh khối trùn chỉ (Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG TRƢƠNG THỊ BÍCH HỒNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH THÁI PHÂN BỐ, SINH TRƢỞNG, SINH SẢN VÀ THỬ NGHIỆM NUÔI SINH KHỐI TRÙN CHỈ (Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÁNH HÒA - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG TRƢƠNG THỊ BÍCH HỒNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH THÁI PHÂN BỐ, SINH TRƢỞNG, SINH SẢN VÀ THỬ NGHIỆM NUÔI SINH KHỐI TRÙN CHỈ (Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862) Ngành đào tạo: Nuôi trồng thủy sản Mã số: 9620301 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. NGUYỄN ĐÌNH MÃO 2. TS. ĐINH THẾ NHÂN KHÁNH HÒA - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi tôi xin cam đoan luận án “Nghiên cứu đặc điểm sinh thái phân bố, sinh trƣởng, sinh sản và thử nghiệm nuôi sinh khối trùn chỉ (Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862” là công trình nghiên cứu của chính bản thân tôi. Các kết quả thu đƣợc trong luận án này là thành quả nghiên cứu của đề tài khoa học cấp Bộ (Mã số B2013 - 13-05) tôi là chủ nhiệm đề tài và bố trí thêm các thí nghiệm về sinh trƣởng, sinh sản và nuôi sinh khối trùn chỉ. Tôi xin cam đoan các kết quả, số liệu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tôi xin chịu trách nhiệm trƣớc Nhà trƣờng, Bộ Giáo dục & Đào tạo và pháp luật về lời cam đoan này. Nha Trang, tháng 9 năm 2018 NGHIÊN CỨU SINH Trƣơng Thị Bích Hồng ii LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết tôi xin trân trọng kính gửi đến Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang, Ban lãnh đạo Viện Nuôi trồng Thủy sản, Khoa Sau Đại học Trƣờng Đại học Nha Trang lòng biết ơn chân thành đã tạo điều kiện cho tôi đƣợc học tập, công tác và nghiên cứu tại Trƣờng. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai Thầy hƣớng dẫn: Phó Giáo sƣ – Tiến sĩ Nguyễn Đình Mão (Đại học Nha Trang) và Tiến sĩ Đinh Thế Nhân (Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh) đã hƣớng dẫn đề tài và giúp đỡ để tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Giáo dục và Đào tạo đã cung cấp kinh phí để tôi thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ (Mã số: B2013 - 13-05). Thành quả của các nghiên cứu đó đã giúp cho tôi hoàn thành đƣợc luận án này. Tôi xin cảm ơn Phòng KHCN đã đôn đốc và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành các đề tài NCKH cấp Bộ và đƣợc sử dụng số liệu để hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô giáo trong Viện Nuôi trồng Thủy sản, Trƣờng Đại học Nha Trang đã giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài. Cảm ơn sự hỗ trợ tích cực trong nghiên cứu khoa học của quý Thầy Cô giáo trong nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài cấp Bộ (Mã số: B2013 - 13-05) và trong Bộ môn Nuôi nƣớc ngọt. Xin chân thành cảm ơn Trung tâm Thí nghiệm Thực hành – Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất và thiết bị để bố trí các thí nghiệm khi triển khai đề tài. Xin cảm ơn sự giúp đỡ của cán bộ của Viện Công nghệ Sinh học và Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Nha Trang đã giúp đỡ trong việc phân tích mẫu. Xin cám ơn các em cựu sinh viên Trần Thị Lê Trang (50 QLNL), Nguyễn Văn Vinh, Nguyễn Văn Hùng (Khóa 53NT), Nguyễn Thị Tý Trâm, Nguyễn Thị Lan Phƣơng, Đặng Văn Phi (khóa 55NT), Nguyễn Văn Cảnh, Võ Thành Long (khóa 56NT) và Lê Hoài Nam (học viên cao học ngành NTTS) đã nhiệt tình hỗ trợ tôi trong công tác nghiên cứu của đề tài. Cuối cùng tôi muốn nói lời cảm ơn đến những ngƣời thân trong gia đình đã hỗ trợ về tinh thần cũng nhƣ vật chất cho tôi trong quá trình thực hiện luận án này. Nha Trang, tháng 9 năm 2018 NGHIÊN CỨU SINH Trƣơng Thị Bích Hồng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... viii DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... x MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ............................................................. 4 1.1 ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA HỌ TRÙN ỐNG (Tubificidae) ............................... 4 1.1.1 Vị trí phân loại ....................................................................................................... 4 1.1.2 Đặc điểm phân bố của họ trùn ống ........................................................................ 5 1.1.3 Đặc điểm hình thái và cấu tạo cơ thể chung của họ trùn ống .............................. 12 1.1.4 Hình thái cấu tạo trùn chỉ .................................................................................... 13 1.1.5 Đặc điểm sinh trƣởng .......................................................................................... 15 1.1.6 Đặc điểm dinh dƣỡng .......................................................................................... 16 1.1.7 Đặc điểm sinh sản ................................................................................................ 17 1.1.8 Đặc điểm vận động và hô hấp ............................................................................. 18 1.2. TÌNH HÌNH NUÔI SINH KHỐI TRÙN CHỈ VÀ SỬ DỤNG LÀM THỨC ĂN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN ......................................................................... 19 1.2.1 Tình hình nuôi sinh khối trùn chỉ trên thế giới .................................................... 19 1.2.2 Tình hình nuôi sinh khối và sử dụng trùn chỉ ở Việt Nam .................................. 21 1.2.3 Vai trò làm thức ăn của trùn chỉ .......................................................................... 23 1.2.4 Điều kiện nuôi sinh khối trùn chỉ ....................................................................... 26 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................... 37 2.1 THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ............................... 37 2.2 SƠ ĐỒ KHỐI NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .......................................................... 38 iv 2.3 PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................... 39 2.3.1 Nghiên cứu sự phân bố của L. hoffmeisteri ở các hệ sinh thái khác nhau ........... 39 2.3.2 Nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh sản của trùn chỉ (L. hoffmeisteri) ............... 42 2.3.3 Nghiên cứu sinh trƣởng của trùn chỉ trong phòng thí nghiệm (TN5) ................. 47 2.3.4 Nghiên cứu khả năng nuôi sinh khối của trùn chỉ ............................................... 47 2.3.5 Ứng dụng sinh khối trùn chỉ vào nuôi vỗ thành thục sinh dục và ƣơng nuôi đối tƣợng thủy sản .............................................................................................................. 51 2.4 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU .......................... 53 2.4.1 Xác định chiều dài, số đốt, mối tƣơng quan giữa chiều dài và số lƣợng đốt ...... 53 2.4.2 Một số công thức tính toán .................................................................................. 54 2.4.3 Theo dõi sự sinh trƣởng của trùn chỉ, cá xiêm đá, khả năng thành thục của cá sọc ngựa .............................................................................................................................. 54 2.4.4 Phân tích chất lƣợng của trùn chỉ ........................................................................ 56 2.5. XỬ LÝ SỐ LIỆU ................................................................................................... 56 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 57 3.1 ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ PHÂN BỐ CỦA TRÙN CHỈ TRONG CÁC THỦY VỰC NƢỚC NGỌT ..................................................................................................... 57 3.1.1 Đặc điểm hình thái của trùn chỉ ........................................................................... 57 3.1.2 Sự phân bố của trùn chỉ ở các hệ sinh thái khác nhau ......................................... 60 3.2 ĐẶC ĐIỂM SINH SẢN VÀ KHẢ NĂNG TÁI SINH CỦA TRÙN CHỈ ............. 69 3.2.1 Đặc điểm sinh sản của trùn chỉ ............................................................................ 70 3.2.2 Khả năng tái sinh của trùn chỉ (TN4) .................................................................. 78 3.3 ĐẶC ĐIỂM SINH TRƢỞNG CỦA TRÙN CHỈ (TN5) ........................................ 80 3.3.1 Sinh trƣởng về khối lƣợng ................................................................................... 80 3.3.2 Sinh trƣởng về chiều dài ...................................................................................... 82 3.3.3 Tƣơng quan giữa chiều dài và khối lƣợng ........................................................... 83 3.4 NGHIÊN CỨU NUÔI SINH KHỐI TRÙN CHỈ ................................................... 84 3.4.1 Ảnh hƣởng của cấu trúc nền đáy tới tỷ lệ sống và sinh trƣởng của trùn chỉ (TN6) .... 85 v 3.4.2 Ảnh hƣởng của độ dày nền đáy lên sinh khối và mật độ quần thể trùn chỉ (TN7) ..... 88 3.4.3 Ảnh hƣởng của thức ăn tới sinh khối, mật độ và chất lƣợng trùn chỉ (TN8) ...... 90 3.4.4 Ảnh hƣởng của khẩu phần thức ăn tới sinh khối, mật độ và chất lƣợng của trùn chỉ (TN 9) ..................................................................................................................... 97 3.4.5 Ảnh hƣởng của mật độ thả nuôi tới sinh khối quần thể trùn chỉ (TN10) ............... 103 3.4.6 Thử nghiệm nuôi thu sinh khối trùn chỉ với kết quả nghiên cứu thu đƣợc (TN 11) ... 107 3.5 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG SINH KHỐI TRÙN CHỈ VÀO NUÔI CÁC ĐỐI TƢỞNG THỦY SẢN ............................................................................... 111 3.5.1 Ảnh hƣởng các dạng thức ăn khác nhau của trùn chỉ đến hệ số thành thục và sức sinh sản của cá sọc ngựa (Danio rerio, F.Hamilton) trong quá trình nuôi vỗ (TN12) ............. 112 3.5.2 Nghiên cứu ứng dụng sinh khối trùn chỉ vào nuôi cá xiêm đá (Betta splendens Regan, 1910) giai đoạn cá hƣơng (TN13) .................................................................. 116 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................. 122 4.1 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 122 4.2 ĐỀ XUẤT ............................................................................................................. 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 124 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO PHỤ LỤC vi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký Hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt ADGw ADGL BOD Average daily weight gain Average daily length gain Biochemical oxygen demand Tăng trƣởng tuyệt đối về khối lƣợng Tăng trƣởng tuyệt đối về chiều dài Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical oxygen demand Nhu cầu oxy hóa học cs Et al Cộng sự DHA (22:6n-3) Axit decosahexaenoic DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan trong nƣớc DW Dry weight Trọng lƣợng khô EPA (20:5n-3) Axít eicosapentaenoic GBIF Global Biodiversity Information Facility HSTT GSI Hệ số thành thục HUFA Highly unsaturated fatty acids Axít béo có mức chƣa bão hòa KV Khu vực NT Nghiệm thức mg/L Miligam/lít mg Miligam mm Minimet μm Micromet MUFA Mono unsaturated fatty acids Axít không no một nối đôi NTTS Nuôi trồng thủy sản PUFA Polyunsaturated fatty acids Axít không no nhiều nối đôi SD Standard deviation Độ lệch chuẩn vii SFA Saturated fatty acids Axít béo bão hòa SGRL Specific growth rate Tăng trƣởng tƣơng đối về chiều dài SGRw Specific growth rate Tăng trƣởng tƣơng đối về khối lƣợng SH Sinh hoạt RC Ruộng cói RL Ruộng lúa RR Ruộng rau muống TFA Total fatty acids Tổng acid béo TSS Total Suspended Solids Tổng lƣợng chất rắn lơ lửng trong nƣớc OM Organic matter in soil Hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN Thí Nghiệm W Weight Khối lƣợng ω3 Omega 3 Axít không no có từ 20 cacbon trở lên, nối đôi bắt đầu ở cacbon số 3 ω6 Omega 6 Axít không no có từ 20 cacbon trở lên, nối đôi bắt đầu ở cacbon số 6 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần acid béo (g/100g) của 4 nhóm thức ăn sống phổ biến ở Thái Lan .... 24 Bảng 1.2: Thành phần amino acid tự do (nmol/mg) của 5 loài giun ít tơ lựa chọn từ đông nam hồ Michigan ................................................................................................. 25 Bảng 3.1: Chỉ tiêu chiều dài và số lƣợng đốt của trùn chỉ ........................................... 58 Bảng 3.2: Các yếu tố môi trƣờng ở thủy vực nƣớc thải ............................................... 60 Bảng 3.3: Tính chất và hàm lƣợng chất hữu cơ nền đáy ở thủy vực nƣớc thải ............ 61 Bảng 3.4: Thành phần loài giun ít tơ ở thủy vực nƣớc thải .......................................... 62 Bảng 3.5: Mật độ trùn chỉ ở thủy vực nƣớc thải .......................................................... 63 Bảng 3.6: Các yếu tố môi trƣờng ở thủy vực dạng ao .................................................. 63 Bảng 3.7: Tính chất và hàm lƣợng chất hữu cơ nền đáy ở thủy vực dạng ao ............. 64 Bảng 3.8: Thành phần loài giun ít trong ao .................................................................. 65 Bảng 3.9: Yếu tố môi trƣờng ở thủy vực nƣớc tĩnh có mực nƣớc thấp hơn 0,5m ....... 66 Bảng 3.10: Tính chất và hàm lƣợng chất hữu cơ nền đáy ở thủy vực nƣớc tĩnh có mực nƣớc thấp hơn 0,5m ...................................................................................................... 67 Bảng 3.11: Thành phần loài giun ít tơ ở ruộng lúa, ruộng cói và ruộng rau muống .... 67 Bảng 3.12: Một số chỉ tiêu sinh học sinh sản chung của trùn chỉ ................................. 70 Bảng 3.13: Thời gian xuất hiện kén ............................................................................. 73 Bảng 3.14: Kết quả theo dõi quá trình sinh sản của trùn chỉ ở TN2 ............................ 74 Bảng 3.15: Thời gian phát triển phôi của trùn chỉ ở nhiệt độ phòng ........................... 76 Bảng 3.16: Tốc độ tăng trƣởng về khối lƣợng của trùn chỉ ......................................... 81 Bảng 3.17: Tốc độ tăng trƣởng về chiều dài của trùn chỉ ............................................ 83 Bảng 3.18: Tỷ lệ sống (%) của trùn chỉ nuôi ở các nền đáy khác nhau ....................... 85 Bảng 3.19: Tăng trƣởng về chiều dài của trùn chỉ nuôi ở nền đáy khác nhau ............. 86 Bảng 3.20: Tăng trƣởng về khối lƣợng của trùn chỉ ở nền đáy khác nhau .................. 87 Bảng 3.21: Thành phần dinh dƣỡng của các loại thức ăn (DW) .................................. 92 Bảng 3.22: Thành phần sinh hóa của trùn chỉ nuôi bởi loại thức ăn khác nhau .......... 94 Bảng 3.23: Thành phần hóa sinh của trùn chỉ loài (L. hoffmeisteri) thu ngoài tự nhiên tại Nha Trang ................................................................................................................ 95 ix Bảng 3.24: Thành phần và hàm lƣợng axít béo của trùn chỉ nuôi với các loại thức ăn khác nhau ...................................................................................................................... 96 Bảng 3.25: Thành phần sinh hóa của trùn chỉ cho ăn với khẩu phần khác nhau ....... 101 Bảng 3.26: Thành phần và hàm lƣợng axít béo của trùn chỉ cho ăn với khẩu phần khác nhau ............................................................................................................................ 102 Bảng 3.27: Tốc độ tăng trƣởng về sinh khối (%/ngày) của quần thể trùn chỉ theo mật độ thả nuôi .................................................................................................................. 105 Bảng 3.28: Tốc độ tăng trƣởng về mật độ (%/ ngày) của quần thể trùn chỉ theo mật độ thả nuôi ....................................................................................................................... 106 Bảng 3.29: Năng suất sinh khối của trùn chỉ ở thí nghiệm 11 ................................... 108 Bảng 3.30: Thành phần hóa sinh của trùn chỉ thử nghiệm nuôi sinh khối ................. 109 Bảng 3.31: Thành phần acid amin của trùn chỉ thử nghiệm nuôi sinh khối ............... 109 Bảng 3.32: Hàm lƣợng protein, lipit, tro và xơ trong các loại thức ăn (% DW) ........ 112 Bảng 3.33: Các yếu tố môi trƣờng khi nuôi vỗ cá sọc ngựa ...................................... 113 Bảng 3.34: Hệ số thành thục của cá khi nuôi vỗ bằng thức ăn khác nhau ................. 113 Bảng 3.35: Sức sinh sản của cá sọc ngựa sau khi nuôi vỗ bằng thức ăn khác nhau .. 114 Bảng 3.36: Ảnh hƣởng của thức ăn lên tỷ lệ thụ tinh và tỷ lệ nở ............................... 115 Bảng 3.37: Các yếu tố môi trƣờng khi ƣơng nuôi cá xiêm đá .................................... 116 Bảng 3.38: Sinh trƣởng về chiều dài của cá xiêm đá với các dạng sinh khối khác nhau của trùn chỉ ................................................................................................................. 117 x DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Vùng phân bố của họ trùn ống (Tubificidae) theo GBIF .............................. 7 Hình 1.2: Cấu tạo chung của trùn ống (Kurt và cs, 2001) ............................................ 12 Hình 1.3: Cấu tạo trong của L. hoffmeisteri (Đặng Ngọc Thanh và cs, 1980) ............. 14 Hình 2.1: Trùn chỉ trƣởng thành ................................................................................... 37 Hình 2.2: Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu ................................................................... 38 Hình 2.3: Kén trùn chỉ trên thƣớc đo thị kính .............................................................. 46 Hình 3.1: Trùn chỉ (L. hoffmeisteri) ............................................................................. 57 Hình 3.2: Mối tƣơng quan giữa chiều dài cơ thể và số lƣợng đốt của trùn chỉ ............ 58 Hình 3.3: Đặc điểm của L. hoffmeisteri: chùm tơ ở các đốt trƣớc đốt sinh dục (a), chùm tơ ở các đốt cuối cơ thể (b), đôi ống kitin (c), bó tinh trong túi nhận tinh (d) ... 59 Hình 3.4: Biến động mật độ và tỷ lệ loài L.hoffmeisteri/tổng giun ít tơ ........................... 65 Hình 3.5: Biến động mật độ và tỷ lệ của trùn chỉ ở thủy vực nƣớc tĩnh có mực nƣớc thấp ... 69 Hình 3.6: Tỷ lệ thành thục của trùn chỉ theo thời gian thu ở rãnh nƣớc thải tại Khánh Hòa từ tháng 12/2013-11/2014 ..................................................................................... 70 Hình 3.7: Các giai đoạn trong vòng đời của trùn chỉ ................................................... 72 Hình 3.8: a) Trùn chỉ trƣởng thành; b) Kén trùn chỉ ................................................... 73 Hình 3.9: Tỷ lệ phần trăm số lƣợng phôi của một kén ................................................. 74 Hình 3.10: Tƣơng quan giữa chiều dài và số lƣợng phôi của kén trùn chỉ .................. 75 Hình 3.11: Tƣơng quan giữa chiều rộng và số lƣợng phôi của kén trùn chỉ ................ 75 Hình 3.12: Thời gian và tỷ lệ nở ................................................................................... 77 Hình 3.13: Các giai đoạn phát triển phôi của trùn chỉ .................................................. 78 Hình 3.14: Tỷ lệ phục hồi vết thƣơng của trùn chỉ ...................................................... 79 Hình 3.15: Trùn chỉ mới cắt đoạn ................................................................................. 79 Hình 3.16: Trùn chỉ tái sinh