Luận án Phát triển quy trình công nghệ biofloc và khả năng ứng dụng trong nuôi tôm thẻ chân trắng (litopenaeus vannamei)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TẠ VĂN PHƯƠNG PHÁT TRIỂN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ BIOFLOC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannamei) LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Cần Thơ, 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TẠ VĂN PHƯƠNG PHÁT TRIỂN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ BIOFLOC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannamei) CHUYÊN NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN MÃ SỐ: 62620301 Người hướng dẫn khoa học: PGs. Ts. NGUYỄN VĂN HÒA PGs. Ts. NGUYỄN VĂN BÁ Cần Thơ, 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận án với tựa đề “Phát triển quy trình công nghệ biofloc và khả năng ứng dụng trong nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei)” được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của bản thân và các kết quả của nghiên cứu này chưa được công bố trong bất cứ luận án nào trước đây. Tạ Văn Phương ii LỜI CẢM TẠ Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Thủy sản, Ban Chủ nhiệm Khoa Sau Đại học - Trường Đại học Cần Thơ Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Sinh Học Ứng dụng - Trường Đại học Tây Đô, đã tạo điều kiện cho tôi được thực hiện chương trình Nghiên cứu sinh. Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến Bộ môn Hải sản, Phòng Đào tạo và Phòng Quản lý Khoa học - Trường Đại học Cần Thơ đã rất nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành chương trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin trân trọng và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn PGs.Ts. Nguyễn Văn Hòa và PGs.Ts. Nguyễn Văn Bá trong những năm qua đã ân cần hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận cho tôi học tập, nghiên cứu để chăm bồi kiến thức và hoàn thành Luận án này. Xin gửi lời cảm ơn đến NCS. Nguyễn Thành Tâm, Ths. Nguyễn Lê Hoàng Yến, Ths. Nguyễn Xuân Linh, Ks. Nguyễn Hải Đăng, Ks. Nguyễn Thị Huyền Trang, Ks. Bùi Bảo Trang, Ks. Lê Thị Vinh, Ks. Nguyễn Văn Kiều, Ks. Nguyễn Thành Nhân, Ks. Nguyễn Hải Âu, Ks. Nguyễn Thị Hồng Đặm, Ks. Lê Bảo Trân, Ks. Võ Huệ Thư, Ks. Lê Duy Khánh, Ks. Phạm Thị Ngọc Trúc, Ks. Nguyễn Thị Diễm, Ks. Lê Hoài Phong, Ks. Trương Cẩm Linh, Ks. Hồ Minh Thi, Ks. Nguyễn Quốc Lịnh, cùng các anh chị em đồng nghiệp công tác tại Khoa sinh học Ứng dụng - Trường Đại học Tây Đô đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành Luận án. Xin chân thành cảm ơn các anh chị Nghiên cứu sinh các Khóa 2010, 2011 và 2012; các bạn ở Lớp Cao học Thủy sản K19, 20 đã cùng tôi gắn bó, giúp đỡ nhau trong suốt thời gian học tập tại Khoa Thủy sản - ĐHCT. Bên cạnh đó xin cám ơn đến Ts. Phạm Trường Yên, Ks. Nguyễn Thị Đẹp, Ths. Nguyễn Phúc Nhân, Ths.Trần Thanh Hải (Chi cục Thủy sản Cần Thơ), Ts. Trần Văn Việt, Ts. Lê Quốc Việt, Ts. Huỳnh Thanh Tới, Ths. Trần Nguyễn Hải Nam, Ths. Trần Xuân Lợi (Khoa Thủy sản – ĐHCT), anh Nguyễn Huỳnh Long, Phạm Thị Thúy Hồng (công ty Việt Úc Bạc Liêu), NCS. Phạm Công Kỉnh (Trang trại tôm nuôi Kỉnh – Thanh, Thạnh Phú - Bến Tre), Ths. Phùng Thị Hồng Gấm (Công ty Thủy sản Huy Thuận, Bến Tre). Trân trọng cảm ơn đến Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Chi cục Nuôi trồng Thủy sản, Trung tâm Khuyến nông - Khuyến ngư và bà con ngư dân các tỉnh Ninh Thuận, Bến Tre và Bạc Liêu đã tạo điều kiện thu thập số liệu điều tra. Tạ Văn Phương iii TÓM TẮT Nghiên cứu "Phát triển quy trình công nghệ biofloc và khả năng ứng dụng trong nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei)" được tiến hành tại Khoa Thủy sản – Đại học Cần Thơ, Khoa Sinh học ứng dụng – Trường Đại học Tây Đô, tỉnh Ninh Thuận, Bến Tre và Bạc Liêu. Thời gian thực hiện từ năm 2012 – 2015. Nghiên cứu ứng dụng quy trình công nghệ Biofloc trong nuôi tôm thẻ chân trắng nhằm làm cơ sở phân tích đánh giá khả năng ứng dụng trong nuôi tôm thẻ chân trắng nói riêng và nghề nuôi tôm ở Đồng Bằng Sông Cửu Long nói chung . Trong nghiên cứu khảo sát mô hình nuôi tôm tôm thẻ chân trắng (TCT) theo quy trình nuôi truyền thống -TT (30 hộ) và mô hình ứng dụng biofloc-BFT (37 hộ) ở Ninh Thuận. Kết quả cho thấy, việc ứng dụng biofloc chỉ được áp dụng từ khoảng năm 2011, khi ứng dụng BFT thì mật độ thả cao (150 con/m2) và sử dụng công suất của quạt nước (48 HP/ha) lớn hơn so với nuôi TT (82,6 con/m2; 14,5 HP/ha). Ở mô hình nuôi BFT với 100% hộ sử dụng nguồn carbohydrate là rỉ đường và có 50% số hộ bổ sung thêm bột gạo, việc bổ sung thêm bột gạo cho hiệu quả kinh tế cao hơn (tăng thêm 4,2%) so với chỉ sử dụng rỉ đường. Năng suất tôm nuôi BFT đạt cao hơn (15,2 tấn/ha) so với mô hình nuôi TT (9,10 tấn/ha). Chi phí đầu tư mô hình nuôi BFT cao hơn khoảng 1,5 lần so với mô hình TT; lợi nhuận mang lại từ mô hình BFT cao hơn (862 triệu đồng/ha) so với nuôi TT (288 triệu đồng/ha) và số hộ nuôi có lợi nhuận và tỷ suất lợi nhuận lần lượt là 80%, 0,76 so với TT là 60% và 0,32. Khi nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành biofloc: (thí nghiệm 1) độ mặn (0‰, 10‰, 20‰, 30‰) kết hợp với các mức protein trong thức ăn (38%, 42%, 46%) và (thí nghiệm 2) nguồn gốc carbohydrate (Rỉ đường, Glycerol, Bột gạo và Bột mì) và tỷ lệ C:N khác nhau (10:1, 20:1 và 30:1). Kết quả đã xác định ở độ mặn 10-20‰, protein trong thức ăn là 42% và nguồn carbohydrate bổ sung là bột gạo với tỷ lệ C:N từ 10-20 là phù hợp để ứng dụng vào nuôi tôm. Nên phần tỷ lệ C:N sẽ được làm rõ thêm ở thí nghiệm 3 và thí nghiệm 4, còn độ mặn sẽ nghiên cứu thêm ở thí nghiệm 5. Khi nghiên cứu ương vèo tôm post trong thời gian 4 tuần (thí nghiệm 3) với các tỷ lệ C:N khác nhau với nguồn carbohydrate là bột gạo (5:1; 10:1; 15:1 và 20:1) và phương thức bổ sung theo hàm lượng tổng ammonia (TAN) trong nước; Thí nghiệm 4: thí nghiệm với các tỷ lệ C:N khác nhau với nguồn carbohydrate là bột gạo (ĐC, BG10, BG15 và BG20) và phương thức bổ sung theo nitrogen của protein trong thức ăn (TA). Kết quả cho thấy dù phương thức bổ sung theo hàm lượng TAN trong nước hay theo nitrogen của protein trong thức ăn thì đều cho thấy tỷ lệ C:N=15:1 là tốt nhất. Nhưng đây là kết quả từ hai thí nghiệm, nên cần nghiên cứu so sánh phương thức bổ sung để khẳng định lại được tiến hành ở thí nghiệm 6. Nghiên cứu và ứng dụng nuôi tôm TCT theo quy trình công nghệ biofloc: (thí nghiệm 5) ảnh hưởng mật độ (100, 300 và 500 con/m3) kết hợp với độ mặn (5‰, 10‰, 15‰ và 20‰); (thí nghiệm 6) thời gian thủy phân bột gạo (12; 24 và 48 giờ) kết hợp với phương thức bổ sung khác nhau (bổ sung theo protein trong thức ăn và theo TAN trong môi trường nước); (thí nghiệm 7) đánh giá khả năng tiết kiệm thức ăn; (thí nghiệm 8) ảnh hưởng việc luân chuyển nước và (thí nghiệm 9) ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung bột gạo và rỉ đường lên sự tăng trưởng, tỷ lệ sống và sinh khối tôm nuôi. Kết quả cho thấy, khi nuôi tôm với mật độ 100-300 con/m3 và độ mặn 15‰ đạt tỷ lệ sống (71,1 – 100%) cao hơn so với các nghiệm thức mật độ và độ mặn khác. Phương thức bổ sung bột gạo theo thức ăn và thời gian thủy phân 48 giờ thì tỷ lệ sống (97,3%) và sinh khối tôm nuôi (1.018 g/m3) đạt cao nhất và khác biệt có ý nghĩa iv thống kê (p<0,05) so với các nghiệm thức khác. Khi sử dụng nguồn carbohydrate là bột gạo để bổ sung trong nuôi tôm TCT có thể giảm đến 20% lượng thức ăn; nhưng tốc độ tăng trưởng, tỷ lệ sống và sinh khối vẫn không có khác biệt so với sử dụng 100% lượng thức ăn. Bên cạnh đó, việc luân chuyển nước trong nuôi tôm theo công nghệ BFT cũng giúp tôm tăng trưởng nhanh (11,9 g/con), đạt tỷ lệ sống (67,3%) và sinh khối (1.263 g/m3) cao hơn so với nghiệm thức không luân chuyển nước hay có luân chuyển kết hợp với rút cặn. Ngoài ra, việc sử dụng nguồn carbohydrate từ bột gạo kết hợp với rỉ đường theo tỷ lệ 70:30 thì sinh khối tôm nuôi đạt cao nhất (1.435 g/m3). Dựa trên các kết nghiên cứu thí nghiệm, các thực nghiệm được ứng dụng nuôi tôm TCT theo quy trình BFT ở quy mô sản xuất đã được triển khai ở Bến Tre và Bạc Liêu. Kết quả mô hình nuôi ở Bến Tre với mật độ 100 con/m2, sử dụng nguồn carbohydrate bổ sung từ bột gạo và rỉ đường, tỷ lệ C:N=15:1 cho lợi nhuận 583 triệu đồng/ha/vụ và tỷ suất lợi nhuận (0,94) cao hơn so với mô hình nuôi TT (lợi nhuận 198 triệu đồng/ha và tỷ suất lợi nhuận 0,45). Tương tự, khi ứng dụng BFT nuôi tôm TCT ở Công ty Việc Úc Bạc Liêu với mật độ với mật độ 150 con/m2 với năng suất khá cao 22,6 tấn/ha/vụ và lợi nhuận 824 triệu đồng/ha/vụ. Trong khi đó mô hình nuôi TT năng suất chỉ đạt 18,2 tấn/ha/vụ tương đương với năng suất có cùng mật độ tôm nuôi theo BFT ở Ninh Thuận (18,6 tấn/ha/vụ) và lợi nhuận chỉ đạt 453 triệu/ha/vụ. Các kết quả của nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng, góp phần phát triển kỹ thuật tạo biofloc và ứng dụng quy trình công nghệ biofloc trong ương nuôi tôm thẻ chân trắng nói riêng và nghề nuôi tôm nói chung. Đây có thể là hướng đi mới cho nghề nuôi tôm ở ĐBSCL trong thời gian tới. Từ khóa: Nguồn carbohydrate, tỷ lệ C:N, bột gạo, rỉ đường, hạt biofloc v ABSTRACT The study on "Development of Biofloc technology and potential application for white- leg shrimp (Litopenaeus vannamei) farming" was carried out at College of Aquaculture and Fisheries, Can Tho University and College of Applied Biology, Tay Do University, Vietnam, Ninh Thuan, Bac Lieu and Ben Tre provinces. Period of studying from 2012 to 2015. The aims of study is to analysis and evaluate potential application biofloc technology in both of white leg shrimp culture and costal shrimp culture in the Mekong delta. The study surveyed on households, who are culturing white leg shrimp in Ninh Thuan province, and compared on traditional culture households - (30 households) with applied biofloc technological households - BFT (37 households). Results showed that BFT was applied in this area since 2011, density stocking and air pumping system of BFT households and traditional culture households was 150 ind./m2; 48 horse power/ha and 82.6 ind/m2; 14.5 horse power/ha), respectively. In BFT households, 100% household used carbohydrate is molasses and 50% households supplemented rice flour, the supplementation of rice flour to help the farmers save the costs (profit increased 4.2%) compare with adding molasses only. Productivity of household applied BFT attained 15.2 tones/ha/crop, whereas household applied traditional type was 9.10 tones/ha/crop. Total cost of BFT households was higher 1.5 times than traditional culture households; the net profits of BFT households and traditional culture households was 862 million VNDs/ha/crop and 288 million VNDs/ha/crop, respectively. Ratios of profit households and rate profit in BFT households and traditional culture households were 80%, 0.76 and 60%, 0.32, respectively. Studying to identify the factors have effective to create biofloc: (Experiment 1) salinity is (0‰, 10‰, 20‰, 30‰) combined with feeding has protein was (38%, 42%, 46%) and (experiment 2) with carbohydrate from molasses, glycerol, rice flour and cassava flour) and ratio lệ C:N was (10:1, 20:1 and 30:1). Results found that at the salinity 10-20‰, protein in feeding was 42% and carbohydrate supplemented from rice flour with ratio C:N from 10-20 is good for shrimp culture. So, ratio of C:N should be studied detail in experiment 3 and experiment 4, the salinity should be studied in experiment 5. Study on nursing postlarvae in 4 weeks (experiment 3) with various ratios of C:N and carbohydrate source from rice flour (5:1; 10:1; 15:1 and 20:1), method to supplement based on total ammonia (TAN) in water; experiment 4: the experiment with various ratios of C:N, the carbohydrate source is from rice flour (with the treatments control, rice flour 10, rice flour 15 and rice flour 20) and supplement method based on itrogen of protein in feeding. Result showed that supplement based on TAN or protein in feeding have ratio of C: N=15:1 is the best. It found that from two experiments, it needed to be compared the supplementing method to confirm result; it was carried out the experiment 6. Studied and applied to rear white leg shrimp in BFT: (experiment 5) about affecting of density stocking (100, 300 and 500 ind./m3) combined with salinity (5‰, 10‰, 15‰ and 20‰); (experiment 6) to identify the time to decompose rice flour (12; 24 and 48 hours) combined with various suplemented methods (based on protein in feeding and based on TAN in the water environment); (experiment 7) to evaluate abilities to save food; (experiment 8) to evalutate effective of creating the current in the tank and (experiment 9) to identify effective suplementing ratio of rice flour and molasses to growth, survival rate and biomass of shrimp. Result showed shrimp has the best growth rate in desnsity stocking 100-300 ind./m3 and salinity was 15‰ (survival rate 71 – 100%). Suplementing method of rice flour based on feeding and decomposing time was 48 hourse (97,3%) and shrimp vi attained highest biomass (1,018g/m3), this results has sighnificant difference with other treatments (p<0.05). Feeding can be saved 20%, when rice flour was used as carbonhydrate source in white leg shrimp; but growth rate, survival rate and biomass were not significant differences compare with suplementing 100% feeding. Furthermore, creating the current in the tank in BFT helped fast growth rate of shrimp (11.9 g/ind), surval rate attained 67,3% and biomass (1.263 g/m3), it was higher the treatment without creating the current or creating the current has removed sediment in the bottom of the tank. Besides, using carbohydrate source from rice flour combined with molasses based on the ratio 70:30 shrimp attained highest biomass (1.435g/m3). Based on results of the experiments in the laboratory, application of BFT used applied in the practice in large scale in Ben Tre and Bac Lieu provinces. Result showed that when density stocking was 100 ind /m2in Ben Tre, carbohydrate source from rice flour and molasses with ratio C:N=15:1, the profit attained 583 millions VNDs/ha/crop and profit ratio was 0,94, it was higher than tradtional culture type (profit was 198 million VNDs /ha and profit rate was 0.45). Similarly, BFT was carried out in Viet- Uc company in Bac Lieu province with density stocking 150 ind./m2 and yield was 22.6 tonnes/ha/crop and the profit was 824 milions VNDs /ha/crop. Whereas yield of tradtional culture type was 18.2 tonnes/ha/crop it equals yield of shrimp applied BFT in Ninh Thuan province (18.6 tones/ha/crop) and profit was 453 millions VNDs/ha/crop. Results of this study has significant to contribute for development BFT in white leg shrimp culture and coastal shrimp culture. This is the new procedure for coastal srhimp culture in the Mekong Delta in the future. Key words: Carbohydrate source, ratio of C:N, rice flour, molasses, biofloc vii DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành hạt biofloc ............................................. 8 Bảng 2.2: Giá trị dinh dưỡng hạt biofloc với nguồn carbohydrate bổ sung khác nhau ......... 11 Bảng 2.3: Thành phần dinh dưỡng của hạt biofloc................................................................18 Bảng 2.4: Thành phần acid béo của biofloc với các nguồn carbohydrate khác nhau............ 19 Bảng 2.5: Ứng dụng nuôi theo quy trình biofloc trên một số đối tượng tôm cá.................... 25 Bảng 2.6: Tỷ lệ các thành phần nguyên tố trong vi khuẩn và protein ................................... 35 Bảng 3.1: Thành phần dinh dưỡng loại thức ăn sử dụng.......................................................47 Bảng 3.2: Hàm lượng carbohydrate của các nguồn nguyên liệu ........................................... 47 Bảng 3.3 Cách tính lượng carbohydrate bổ sung theo hàm lượng Protein với C:N=10:1..... 48 Bảng 3.4 Cách tính lượng carbohydrate bổ sung để đạt C:N khác nhau đối ........................48 Bảng 3.5 Cách tính lượng carbohydrate bổ sung với nguồn và tỷ lệ C:N ............................48 Bảng 3.6 Phương pháp cố định và thời gian lưu trữ mẫu ..................................................... 65 Bảng 3.7: Phương pháp phân và chu kỳ thu mẫu .................................................................. 65 Bảng 4.1: Trình độ học vấn của hộ nuôi tôm thẻ chân trắng TT và BFT..............................68 Bảng 4.2: Các thông số ao nuôi tôm thẻ chân trắng TT và BFT ........................................... 69 Bảng 4.3: Thời gian cải tạo ao nuôi của hộ nuôi tôm thẻ chân trắng TT và BFT ................. 70 Bảng 4.4: Con giống và mật độ nuôi tôm thẻ chân trắng TT và BFT ................................... 70 Bảng 4.5: Thời gian nuôi tôm thẻ chân trắng TT và BFT ..................................................... 72 Bảng 4.6: Nhóm gây màu chuẩn bị nước ao nuôi thẻ chân trắng ở Ninh Thuận................... 74 Bảng 4.7: Nhóm dinh dưỡng bổ sung vào thức ăn nuôi thẻ chân trắng ................................75 Bảng 4.8: Chi phí sản xuất trong nuôi thẻ chân trắng theo mô hình TT và BFT .................. 78 Bảng 4.9: Hạch toán hiệu quả sản xuất mô hình nuôi thẻ chân trắng TT và BFT................. 79 Bảng 4.10: Nhiệt độ và pH trung bình buổi sáng chiều giữa các nghiệm thức ..................... 80 Bảng 4.11: Độ kiềm trung bình giữa các nghiệm thức .........................................................81 Bảng 4.12: Hàm lượng TSS trung bình giữa các nghiệm thức ............................................. 82 Bảng 4.13: Hàm lượng VSS trung bình giữa các nghiệm thức ............................................. 83 Bảng 4.14: Hàm lượng TAN trung bình giữa các nghiệm thức............................................. 84 Bảng 4.15: Hàm lượng Nitrite trung bình giữa các nghiệm thức ......................................... 85 Bảng 4.16: Hàm lượng Nitrate trung bình giữa các nghiệm thức.......................................... 86 Bảng 4.17: Mật độ tổng vi khuẩn trung bình giữa các nghiệm thức .................................... 87 Bảng 4.18: Mật độ vi khuẩn Vibrio trung bình giữa các nghiệm thức ................................. 89 Bảng 4.19: Tỷ lệ Vibrio trong tổng vi khuẩn với độ mặn và hàm lượng protein .................. 90 Bảng 4.20: Chiều rộng trung bình hạt biofloc giữa các nghiệm thức.................................... 91 Bảng 4.21: Biến động chiều dài hạt biofloc với độ mặn và hàm lượng protein .................... 91 Bảng 4.22: Lượng biofloc (FVI) trung bình giữa các nghiệm thức....................................... 92 Bảng 4.23: Protein trung bình trong hạt biofloc giữa các nghiệm thức................................. 93 Bảng 4.24: Lipid trung bình trong hạt biofloc giữa các nghiệm thức.................................... 93 Bảng 4.25: Nhiệt độ (oC) và pH trung bình buổi sáng chiều giữa các nghiệm thức.............. 94 Bảng 4.26: Độ kiềm trung bình giữa các nghiệm thức ..........................................................95 Bảng 4.27: Hàm lượng TSS trung bình giữa các nghiệm thức.............................................. 96 Bảng 4.28: Hàm lượng VSS trung bình giữa các nghiệm thức ............................................. 97 Bảng 4.29: Hàm lượng TAN trung bình giữa các nghiệm thức............................................. 98 Bảng 4.30: Hàm lượng Nitrite trung bình giữa các nghiệm thức .......................................... 99 Bảng 4.31: Hàm lượng Nitrate trung bình giữa các nghiệm thức........................................ 100 Bảng 4.32: Mật độ tổng vi khuẩn trung bình giữa các nghiệm thức ................................... 102 Bảng 4.33: Mật độ Vibrio trung bình giữa các nghiệm thức .............................................. 102 Bảng 4.34: Tỷ lệ Vibrio trong mật độ tổng vi khuẩn giữa các nghiệm thức ......................103 Bảng 4.35: Lượng biofloc trung bình giữa các nghiệm thức .............................................. 105 viii