Luận văn Nghiên cứu mô phỏng quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng chủ yếu tác động đến môi trường ao nuôi cá Tra Việt Nam

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS.TS Đặng Xuân Hiển và PGS.TS Trần Văn Nhân đã tận tình hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Ban Lãnh đạo Viện, các Thầy, Cô giáo, các anh chị và các bạn tại Viện Khoa học và Công nghệ môi trường – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hỗ trợ, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập và làm việc tại Trường. Tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn tới Liên minh Châu Âu (EU) – Chương trình SwitchAsia đã hỗ trợ một phần kinh phí cho các nghiên cứu thực địa tại các ao nuôi trong khuôn khổ dự án “Xây dựng chuỗi cung ứng cá tra bền vững ở Việt Nam –SUPA“ và cảm ơn các đồng nghiệp trong dự án đã hỗ trợ tác giả thực hiện các nghiên cứu này. Để có những số liệu phục vụ quá trình nghiên cứu, tác giả xin được bày tỏ sự quan tâm giúp đỡ của Ban Lãnh đạo, các Thầy Cô và các anh chị nghiên cứu viên Khoa Thủy sản – Trường Đại học Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện về thời gian, thiết bị phân tích. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè đã khuyến khích, động viên, chia sẻ trong suốt thời gian nghiên cứu luận án này. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, tất cả các số liệu, kết quả nêu trong luận án này là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2022 Tác giả Lê Xuân Thịnh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASEAN Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á BOD Nhu cầu ôxy sinh hóa BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường C Các bon COD Nhu cầu ôxy hóa học COP Thông số của độ dốc đường cong oxy CT Nghiệm thức đối chứng (Control Treatment) ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long ĐBSH Đồng bằng sông Hồng DM Vật chất khô (Dry Matter) DO Ôxy hòa tan DOC Các bon hữu cơ hòa tan (Dissolve Organic Carbon) DON Nitơ hữu cơ hòa tan (Dissolve Organic Nitrogen) DOP Phốt pho hữu cơ hòa tan (Dissolve Organic Phosphorous) DVPD Động vật phù du DWG Tốc độ tăng trưởng tuyệt đối (Daily Weight Gain) EC Độ dẫn điện ET Nghiệm thức thí nghiệm (Experiment Treatment) EU Liên minh Châu Âu (European Union) FCR Hệ số chuyển đổi thức ăn (Food Convertion Rate) FIXN Tỉ lệ Nitơ cố định do thực vật phù du FOX Hàm số của tỉ lệ chết các vi sinh vật FQ Chất lượng thức ăn (Food Quality) GAP Thực hành nuôi trồng thủy sản tốt (Good Aquaculture Practises) HUFA Axit béo không bão hòa (Highly unsaturated fatty acids) IN Ni tơ vô cơ IP Phốt pho vô cơ MSE Sai số bình phương trung bình (Mean Square Error) N Ni tơ NPU Hệ số sử dụng Prôtein (Net Protein Utilization) NTU Đơn vị đo độ đục khuyếch tán (Nephelometric Turbidity Units) O Ôxy OC Các bon hữu cơ (Organic Carbon) OSS Vật chất hữu cơ lơ lửng (Organic Suspended Solid) P Phốt pho P:E Tỉ lệ chuyển đổi protein thành năng lượng (Ratio of dietary protein to energy) PER Hiệu quả sử dụng protein (Protein Efficiency Ratio) PHR Tỉ lệ tích lũy phốt pho POC Các bon hữu cơ dạng hạt (Particulate Organic Carbon) PON Ni tơ hữu cơ dạng hạt (Particulate Organic Nitrogen) QCVN Quy chuẩn Việt Nam RMSE Sai số trung bình bình phương gốc (Root Mean Square Error) SDA Tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn (Specific Dynamic Action) SEDP Tỉ lệ lắng chìm tối đa của phốt pho (Sedimentation parameter of phosphorus) SOD Tổng nhu cầu ôxy (Sum of potential oxygen-demanding processes) SS Chất rắn lơ lửng (Suspended Solid) TAN Tổng đạm amôn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TDS Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solid) TN Tổng nitơ (Total Nitrogen) TP Tổng phốt pho (Total Photphorous) TSS Tổng chất rắn lơ lửng TVPD Thực vật phù du UIA Amoni dạng liên kết (chưa ion hóa) (Unionized Ammonia) VASEP Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus) 16 Hình 1.2. Chu trình Nitơ trong ao nuôi cá 33 Hình 1.3. Chu trình phốt pho trong ao nuôi cá 34 Hình 1.4. Chu trình các bon trong ao nuôi 36 Hình 1.5. Trao đổi cation giữa các phần tử đất và nước. 36 Hình 1.6. Mối liên hệ giữa môi trường, sinh thái, quản lý và công nghệ môi trường. 41 Hình 1.7. Chu trình nitơ trong nước 44 Hình 1.8. Chu trình phốt pho trong nước 44 Hình 1.9. Chu trình của thực vật phù du trong nước 45 Hình 1.10. Chu trình của động vật phù du trong nước 45 Hình 1.11. Sơ đồ chuỗi thức ăn hồ Ontario 47 Hình 1.12. Kết quả mô phỏng chuỗi thức ăn từ quá trình phân tích số liệu 48 Hình 1.13. Sơ đồ mô hình cấu trúc dinh dưỡng động vật thủy sinh 49 Hình 1.14. Mô hình dinh dưỡng hồ sinh thái Kelavarapalli. 51 Hình 1.15. Mô hình khái niệm mối tương quan các chất dinh dưỡng trong ao nuôi. 52 Hình 1.16. Chu trình vật chất trong ao cá 53 Hình 1.17. Cung cấp và thiêu thụ ôxy trong ao cá 54 Hình 1.18. Cấu trúc mô hình PCLake. 58 Hình 1.19. Tổng quan về đầu vào và đầu ra của PCLake. 59 Hình 1.20. Chu trình cacbon (a) và Chu trình Photpho (b). 61 Hình 1.21. Sơ đồ cấu trúc hồ, bao gồm của hai phần không gian (epilimnion và hypolimnion). 64 Hình 1.22. (a-d) Mô hình các chu trình dinh dưỡng trong hồ Washington 65 Hình 2.1. Sơ đồ quá trình nghiên cứu 70 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm, thu mẫu phân tích môi trường 71 Hình 2.3. Mô hình cấu trúc diễn ra trong ao nuôi cá Tra 75 Hình 2.4. Các quá trình sinh học diễn ra trong ao nuôi cá Tra 76 Hình 2.5. Mô hình khái niệm các quá trình sinh hóa xảy ra trong ao nuôi cá Tra 78 Hình 2.5. Giao diện Matlab 96 Hình 2.6. Sơ đồ khối thuật toán Runge Kutta bậc 4 giải hệ phương trình vi phân 97 Hình 3.1. Biến động DO trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 100 Hình 3.2. Biến động COD trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 101 Hình 3.3. Giá trị BOD trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 102 Hình 3.4. Hàm lượng của TSS trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 102 Hình 3.5. Dao động của TAN trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 103 Hình 3.6a. Giá trị của NH3 trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 103 Hình 3.6b. Hàm lượng của NH4+ trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 103 Hình 3.7. Giá trị N-NO2- trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 104 Hình 3.8. Biến động N-NO3- trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 104 Hình 3.9. Dao động PO43- trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 105 Hình 3.10. Giá trị TP trong ao nuôi cá Tra ở các thời gian khác nhau 106 Hình 3.11. Biến động TP trong bùn ao cá Tra ở các thời gian khác nhau 106 Hình 3.12. Hàm lượng TN trong bùn ao cá Tra ở các thời gian khác nhau 107 Hình 3.13. Biểu đồ thể hiện sai số cục bộ của các tham số đối với các biến dinh dưỡng trong ao nuôi. 110 Hình 3.14. Mô phỏng quá trình phát triển động thực vật phù du ở 28oC trong ao cá. 113 Hình 3.15. Mô phỏng quá trình phát triển động thực vật phù du ở 30oC trong ao cá. 114 Hình 3.16. Tổng số lượng cá phát triển theo thời gian trong ao nuôi 115 Hình 3.17. Khối lượng cá phát triển theo thời gian trong ao nuôi 115 Hình 3.18. Đồ thị mô phỏng sự phát triển của cá tại các thời gian khác nhau 117 Hình 3.19. Biến thiên nồng độ DO trong ao nuôi qua thời gian 118 Hình 3.20. Đồ thị kết quả mô phỏng biến thiên của DO trong ao nuôi cá tại các thời gian khác nhau 119 Hình 3.21. Đồ thị hiệu chỉnh PO43- trong ao nuôi cá theo thời gian 120 Hình 3.22. Đồ thị hiệu chỉnh TP trong ao nuôi cá theo thời gian 121 Hình 3.23. Đồ thị hiệu chỉnh NO3- trong ao nuôi cá theo thời gian 122 Hình 3.24. Đồ thị hiệu chỉnh NH4+ trong ao nuôi cá theo thời gian 123 Hình 3.25. Đồ thị hiệu chỉnh TN trong ao nuôi cá theo thời gian 123 Hình 3.26. Đồ thị biểu thị giá trị tổng N trong cột nước theo thời gian trong ao nuôi cá 125 Hình 3.27. Đồ thị biểu thị giá trị tổng P trong cột nước theo thời gian trong ao nuôi cá 126 Hình 3.28. Đồ thị mô phỏng TN (trái) và TP (phải) trong cột nước theo thời gian trong ao nuôi cá 127 Hình 3.29. Đồ thị thể hiện tổng N (TN) trong bùn lắng 128 Hình 3.30. Đồ thị thể hiện tổng P (TP) trong bùn lắng 129 Hình 3.31. Đồ thị mô phỏng TN (trái) và TP (phải) trong bùn lắng 130 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Nhu cầu chất đạm của một số loài cá da trơn 20 Bảng 1.2. Nhu cầu protein tiêu hóa và tỉ lệ P/E cho cá Tra ở các kích cỡ khác nhau 20 Bảng 1.3. Nồng độ các nguyên tố vi lượng, kim loại nặng trong bùn đáy ao nuôi cá Tra 30 Bảng 1.4. Phân loại mô hình hồ 43 Bảng 2.1. Thành phần dinh dưỡng của thức ăn 28% và 22% đạm 71 Bảng 2.2. Phương pháp phân tích các thông số môi trường ao nuôi cá Tra 74 Bảng 2.3. Ma trận tác động tương hỗ giữa tảo, cá với các chất dinh dưỡng có trong nước hồ 78 Bảng 2.4. Ma trận tương hỗ giữa các chất dinh dưỡng đối với cá 79 Bảng 2.5. Ma trận liên đới của hệ phương trình toán. 86 Bảng 2.6. Các phương trình mô phỏng. 98 Bảng 2.7. Tham số sử dụng trong mô hình 98 Bảng 3.1. Số liệu môi trường nước ban đầu tại thời điểm t=0 của mô hình 108 Bảng 3.2. Kết quả các tham số mô hình có độ nhạy lớn nhất. 109 Bảng 3.3. Kết quả các tham số mô hình có độ nhạy bé nhất. 110 Bảng 3.4. Bản giá trị các tham số mô hình có độ nhạy lớn nhất sau hiệu chỉnh 111 Bảng 3.5. Số lượng cá theo thời gian trong ao nuôi (con) 116 Bảng 3.6. Khối lượng cá theo thời gian trong ao nuôi (kg) 116 Bảng 3.7. Số liệu kết quả mô hình mô phỏng số lượng cá trong ao nuôi (con) 117 Bảng 3.8. Kết quả hiệu chỉnh nồng độ DO trong ao nuôi cá ở các thời gian khác nhau 119 Bảng 3.9. Kết quả hiệu chỉnh giá trị PO43- trong ao nuôi cá ở các thời gian khác nhau 121 Bảng 3.10. Kết quả hiệu chỉnh giá trị TP trong ao nuôi cá ở các thời gian khác nhau 121 Bảng 3.11. Kết quả hiệu chỉnh giá trị NO3- trong ao nuôi cá ở các thời gian khác nhau 122 Bảng 3.12. Kết quả hiệu chỉnh giá trị NH4+ trong ao nuôi cá ở các thời gian khác nhau 123 Bảng 3.13. Kết quả hiệu chỉnh giá trị TN trong ao nuôi cá ở các thời gian khác nhau 124 Bảng 3.14. Nồng độ tổng ni tơ trong cột nước (mg/L) 125 Bảng 3.15. Nồng độ tổng phốt pho trong cột nước (mg/L) 125 Bảng 3.16. Kết quả mô phỏng TN và TP trong cột nước theo thời gian trong ao nuôi cá 126 Bảng 3.17. Hàm lượng Ni tơ trong bùn lắng (mg/L) 128 Bảng 3.18. Hàm lượng Phốt pho trong bùn lắng (mg/L) 128 Bảng 3.19. Kết quả mô phỏng TN và TP trong bùn lắng 129 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus) là loài cá nước ngọt phân bố ở sông Cửu Long, sông Chaopraya và có thể các lưu vực Mekong ở Campuchia, Lào, Thái Lan và Việt Nam, cùng với các lưu vực sông Ayeyawady (My-an-ma), trong phạm vi 19 °N đến 8 °N, có nhiều tên tiếng Anh phổ biến bao gồm Cá Tra, cá da trơn, và cá da trơn sọc. Nó được gọi là 'Pa sooai' và 'Pa sooai khaeo tại Lào, Pla Sawai tại Thái Lan, Pra' và 'Trey pra Khmer và tiếng Việt là cá Tra. Cá Tra giai đoạn con giống có hai sọc màu đen hai bên cơ quan đường bên. Chúng có màu trắng sáng óng ánh. Tuy nhiên cá trưởng thành không có sọc hai bên, thân có màu xám nhạt, lưng màu xám đen, bụng hơi bạc, vây lưng và vây bụng xám đen, cuối vây đuôi hơi đỏ, thân dài, dẹp ngang, đầu nhỏ vừa phải, mắt tương đối to, có 2 đôi râu dài. Vây lưng và vây ngực có gai cứng, mang răng cưa mặt sau. Ở Campuchia, tỷ lệ cá Tra thả nuôi chiếm 98 % trong 3 loài thuộc họ cá Tra, chỉ có 2 % là cá ba sa và cá vồ đém, sản lượng cá Tra nuôi chiếm một nửa tổng sản lượng các loài cá nuôi. Một số nước trong khu vực như Thái Lan, Malaysia, Indonesia đã nuôi cá Tra với các mô hình chuyên canh, nuôi ghép và kết hợp có hiệu quả từ những thập niên 70 – 80. Nghiên cứu đặc điểm sinh học của cá Tra cho thấy đây là loài có nhiều ưu điểm mà những loài cá khác không có được như: phổ dinh dưỡng rộng, tăng trưởng nhanh, đặc biệt là khả năng thích nghi của cá Tra rất tốt với điều kiện môi trường nuôi khắc nghiệt như: cá có khả năng chịu đựng được với điều kiện pH nước biến động, hàm lượng dưỡng khí trong ao nuôi thấp, hàm lượng ammonia, COD và H2S tăng cao và cuối cùng là năng suất cá thương phẩm thu được sau một chu kỳ nuôi thường đạt rất cao (250 – 300 tấn/ha)đã góp phần quan trọng trong việc tăng nhanh sản lượng thu hoạch qua các năm sản xuất. Trong nhiều năm qua, nhờ những ưu ái mà thiên nhiên ban tặng, nghề nuôi cá Tra và cá ba sa (Pangasius bocourti) là những loài cá có giá trị xuất khẩu cao và là một trong những đối tượng nuôi trồng thủy sản đang được phát triển với tốc độ nhanh tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) bao gồm An Giang, Đồng Tháp, Tiền Giang, Cần Thơ, Vĩnh Long, Bến Tre, Hậu Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh, Kiên Giang với tổng diện tích canh tác 5.400 ha (2018) và dự kiến sẽ tăng lên tới 7.600 – 7.800 ha vào năm 2020. Các tỉnh Cần Thơ, An Giang và Đồng Tháp là những vùng nuôi lớn nhất ở ĐBSCL chiếm hơn 75% tổng sản lượng cá Tra của cả nước. Theo Bộ NN và PTNT năm 2019, tổng diện tích nuôi cá Tra ở ĐBSCL ước đạt 6.600 ha tăng 22,2% so với năm 2018 sản lượng đạt 1,42 triệu tấn (Báo cáo kết quả sản xuất thủy sản năm 2019 – Bộ NNPTNT). Theo Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP), năm 2019, Việt Nam xuất khẩu cá Tra sang 131 thị trường trong đó có 8 thị trường chính gồm: Trung Quốc – Hồng Kông, Mỹ, EU, ASEAN, Mexico, Brazil, Colombia và Nhật Bản đạt 1,61 tỷ USD [1]. Có thể thấy được ngành sản xuất và chế biến xuất khẩu cá Tra có tầm quan trọng rất lớn đối với sự phát triển của đất nước: Vùng đồng bằng sông Mekong chiếm 12% tổng diện tích và chiếm khoảng 80% lượng sản xuất thủy sản của cả nước. Trong số 17,4 triệu người sống ở vùng châu thổ sông Mekong, có đến 10,3 triệu người đang ở độ tuổi lao động. Theo thống kê từ năm 2003, có 553.900 người làm việc trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản sơ cấp và 1,3 triệu người còn lại làm trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản thứ cấp. Tuy nhiên vào năm 2008, tổng nguồn nhân lực trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản đã mở rộng lên tới 3,5 triệu người. Sự mở rộng nhanh chóng nguồn nhân lưc này nghĩa là ngày càng cần có nhiều người để làm các công việc cả sơ cấp và thứ cấp. Sự phát triển nhanh chóng này lại dấy lên mối quan tâm từ người tiêu dùng, nhà sản xuất, các tổ chức phi chính phủ, các cơ quan nhà nước về các ảnh hưởng tiêu cực về mặt môi trường và xã hội như ô nhiễm nguồn nước gây ra bởi chất thải, thức ăn dư thừa, cá chết và hóa chất của các trang trại nuôi và các cơ sở chế biến cá Tra [2]. Với lượng chất thải lớn và nồng độ các chất ô nhiễm khá cao, chất thải từ ao nuôi cá Tra đã và đang ảnh hưởng tới không chỉ với môi trường xung quanh mà còn đối với ngành thủy sản (sức khỏe của cá, các vấn đề lâu dài về sản lượng). Lượng nước thải ra khi sản xuất 1 tấn cá Tra thành phẩm là 4.023m3 nước, trong đó, lượng nước lấy từ sông chiếm 63%, từ kênh chính chiếm 19% và từ ruộng hay vườn là 11%. Trung bình phải sử dụng 450 - 480 tấn thức ăn để nuôi 300 tấn cá thành phẩm, tuy nhiên, chỉ khoảng 75% lượng thức ăn này được cá sử dụng, phần còn lại là thức ăn thừa, thối rữa lắng đọng xuống đáy ao (nuôi ao đất) hoặc các con sông [3]. Theo [4], với ao nuôi đạt năng suất 300 tấn/ha/vụ thì mỗi vụ nuôi sẽ thải ra môi trường khoảng 2.677 tấn bùn ướt (tương đương 937 tấn bùn khô) và 77.930 m3 nước thải. Lượng chất thải này thải trực tiếp ra môi trường gây suy giảm chất lượng môi trường nước, ô nhiễm môi trường, phát sinh dịch bệnh, từ đó làm giảm tính bền vững của nghề nuôi cá Tra. Quá trình tích lũy và thải chất dinh dưỡng trong ao nuôi cá Tra cho thấy, khi cho cá ăn 100% lượng thức ăn công nghiệp thì lượng vật chất dinh dưỡng mà cá tích lũy được trong cơ thịt chỉ chiếm khoảng 37,5%, trong đó vật chất khô: nitơ, phốt pho tích lũy trong cá chiếm lần lượt là 32,6%; 42,7%; 29,8%. Trong khi vật chất khô thải ra môi trường chiếm đến 67,4% (5% trong nước, 45,63% trong bùn đáy và 16,74% mất đi do bay hơi hoặc thẩm thấu). Điều này đã dẫn đến sự tích lũy hàm lượng dinh dưỡng trong bùn tăng cao, hàm lượng hữu cơ chiếm khoảng 10,5 - 11,7% [4], TN (tổng đạm) chiếm khoảng 0,5% và TP (tổng lân) chiếm khoảng 0,22% [5]. Nuôi cá Tra là quá trình bao gồm đưa một một lượng lớn vật chất vào trong ao nhưng sau đó chỉ thu hoạch được một lượng nhỏ cá nuôi, phần còn lại là chất thải đưa vào môi trường nước. Việc nuôi cá Tra có thể dẫn đến ô nhiễm nước, nguyên nhân chính làm cho môi trường nước trên các sông rạch vùng nuôi cá Tra ngày càng xấu đi, chưa kể chất thải nuôi cá Tra đổ ra khiến dịch bệnh diễn biến phức tạp. Mức độ ô nhiễm của vùng nuôi cá Tra là khá lớn, đặc biệt là chất ô nhiễm dạng nitơ và phốt pho. Vì vậy, để nghề nuôi cá Tra bền vững, ngay bây giờ song song với quy hoạch phát triển nghề nuôi cần chú trọng vấn đề bảo vệ môi trường, trong đó quan trọng là tìm ra các giải pháp hợp lý, có tính thực tiễn cao để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nguyên liệu đầu vào và giảm thiểu các chất thải phát sinh trong nuôi cá Tra. Các chất dinh dưỡng chủ yếu trong ao nuôi cá Tra như: các chất của C, N, P, O2, thực vật phù du (tảo lục, tảo lam và tảo cát), động vật phù du (copepods và cladocerans) cần được quan tâm nghiên cứu để có thể kiểm soát nhằm tối ưu hóa quá trình nuôi cũng như kiểm soát đầu vào đầu ra để nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm thiểu các tác động đến môi trường. Phương pháp mô hình hóa được sử dụng để mô tả các quá trình diễn ra trong hồ là một giải pháp hữu hiệu nghiên cứu theo dõi diễn biến các thành phần trong hồ nuôi cá Tra, dự đoán các thay đổi của các quá trình với điều kiện môi trường khác nhau. Ở Việt Nam, hiện có rất ít các công trình nghiên cứu về phát triển mô hình số để mô phỏng các chất dinh dưỡng chủ yếu trong ao nuôi cá Tra. Đây là hướng nghiên cứu góp phần thực hiện mục tiêu phát triển bền vững thủy sản Việt Nam theo Quyết định số 339/QĐ-TTg ngày 11/3/2021 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển Thủy sản Việt Nam đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2045 với định hướng “Khuyến khích phát triển các mô hình nuôi trồng thủy sản áp dụng công nghệ mới, tiên tiến, giảm giá thành sản xuất, thân thiện môi trường, thích ứng với biến đổi khí hậu; các mô hình nuôi hữu cơ, nuôi sinh thái, áp dụng các tiêu chuẩn chứng nhận thực hành nuôi trồng thủy sản tốt (GAP) để nâng cao giá trị và phát triển bền vững”. Luận án “Nghiên cứu mô phỏng quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng chủ yếu tác động đến môi trường ao nuôi cá Tra Việt Nam” thực hiện tính toán, mô phỏng các quá trình chuyển hóa của các chất dinh dưỡng chủ yếu, một số quá trình sinh học góp phần xác định chế độ dinh dưỡng phù hợp trong ao nuôi giúp cắt giảm chi phí thức ăn và giảm thiểu ô nhiễm môi trường ao nuôi, đưa ngành thủy sản nói chung và cá Tra nói riêng phát triển nhanh và bền vững. Mục đích nghiên cứu Đánh giá được các đặc trưng chất lượng môi trường của ao nuôi; Có được bộ số liệu đánh giá về ảnh hưởng về việc bổ sung enzyme trong thức ăn và giảm phát thải phốt pho ra môi trường ao nuôi; Xây dựng được mô hình số phục vụ tính toán, mô phỏng các quá trình chuyển hóa của các chất dinh dưỡng chủ yếu, một số quá trình sinh học và mối tương quan của các yếu tố tác động đến môi trường ao nuôi cá Tra ở ĐBSCL (Việt Nam). Để đạt được điều đó, nghiên cứu này tập trung vào các mục tiêu cụ thể sau: Làm rõ các đặc tính thủy lý, thủy hóa của các thông số môi trường trong ao nuôi, mối quan hệ giữa thức ăn và chế độ nuôi; Xây dựng được mô hình toán để mô phỏng các quá trình sinh học diễn ra trong ao nuôi; Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Các chất dinh dưỡng và các thông số chất lượng nước trong ao nuôi cá Tra nước ngọt ở Đồng bằng sông Cửu Long. Các quá trình sinh học của môi trường ao nuôi cá Tra ở điều kiện Việt Nam; 3.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ở đây tập trung vào các đặc trưng dinh dưỡng chủ yếu trong ao nuôi cá Tra như: các chất của C, N, P, O2, thực vật phù du (tảo lục, tảo lam và tảo cát), động vật phù du (copepods và cladocerans), cá Tra, đây là các nhóm được coi là quan trọng nhất trong ao nuôi cá Tra. Nghiên cứu tập trung vào các quá trình sinh học diễn ra trong ao và sự phát triển của cá đối với các điều kiện ao nuôi, xem xét ảnh hưởng của ao nuôi đối với môi trường, sự phát sinh chất thải, dự đoán các tác động tới môi trường. 3.3 Nội dung nghiên cứu Khảo sát các thông số đặc trưng chủ yếu của môi trườn