- ĐÁNH GIÁ SỰ PHÁT TRIỂN VÀ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA BIO-FLOC Ở CÁC ĐỘ MẶN KHÁC NHAU TRONG ĐIỀU KIỆN THÍ NGHIỆM. - Study on development and nutritional value of bio-floc at different salinities under laboratory conditions. - Tapioca powder combined with chicken manure were used as a carbon source (C:N of 10:1) to stimulate formation of bio-floc. - Similarly, the bio-floc volume and densities of total bacteria increased during experimental period, total bacteria in the 35 and 60 ppt treatments were 5 to 10 times higher than two other treatments. - The proximate composition of bio-floc was not different among salinity treatments and reached the highest values at day 14. - It is suggested from this study that bio-floc can be developed in high salinity for aquaculture, especially high saline species.. - Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá sự phát triển của bio-floc ở các độ mặn khác nhau ở điều kiện phòng thí nghiệm trong 21 ngày. - Bốn nghiệm thức độ mặn gồm và 100 ppt được bố trí trong keo thủy tinh 10-L được sục khí liên tục. - Bột khoai mì và phân gà được sử dụng kết hợp làm nguồn carbon (C:N là 10:1) để kích thích sự hình thành bio-floc.. - Hàm lượng TSS và VSS tăng theo sự tăng độ mặn và tất cả có khuynh hướng tăng theo thời gian thí nghiệm. - Thể tích bio-floc và mật độ tổng vi khuẩn tăng theo thời gian thí nghiệm trong đó tổng vi khuẩn ở độ mặn 35 và 60 ppt cao gấp 5-10 lần so với độ mặn 80 và 100 ppt. - Thành phần sinh hóa của bio-flocs không khác nhau giữa các nghiệm thức độ mặn, trong đó hàm lượng protein đạt giá trị cao nhất vào ngày 14. - Công nghệ bio-floc được xem là hệ thống nuôi trồng thủy sản thân thiện với môi trường và có hiệu quả cao vì các chất dinh dưỡng có thể được tái tuần hoàn và tái sử dụng liên tục. - Tuy nhiên, sự phát triển và hình thành bio-floc ở độ mặn cao chưa được quan tâm.. - Vì thế, mục tiêu của nghiên cứu đánh giá sự hình thành và phát triển của bio-floc ở độ mặn khác nhau nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho các nghiên cứu ứng dụng công nghệ bio-floc trong nuôi Artemia, góp phần cải thiện môi trường nuôi và nâng cao hiệu quả kinh tế.. - 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Bố trí thí nghiệm. - Thí nghiệm đánh giá sự hình thành và phát triển của bio-floc ở 4 nghiệm thức độ mặn khác nhau và 100 ppt) được bố trí trong keo thủy tinh có thể tích 10 L với thể tích nước là 7 L. - Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần. - Nghiệm thức 1: độ mặn 35 ppt (BF_35). - Nghiệm thức 3: độ mặn 80 ppt (BF_80). - Nghiệm thức 4: độ mặn 100 ppt (BF_100) 2.2 Điều kiện thí nghiệm. - Các nghiệm thức bio-floc ở 4 độ mặn khác nhau được bổ sung bột khoai mì và phân gà nhằm cung cấp nguồn carbohydrate cho bio-floc phát triển với tỉ lệ C:N là 10:1. - Thời gian thí nghiệm được thực hiện trong 3 tuần.. - Hàm lượng NH 4. - 2.3.2 Các chỉ tiêu bio-floc và vi khuẩn. - Thể tích bio-floc và kích thước của hạt bio-floc được xác định 1 lần/tuần. - Mẫu thể tích bio-floc được thu trong điều kiện sục khí liên tục, thu 1 lít sau đó cho vào ống Imhoff để lắng 20 phút và ghi nhận thể tích bio-floc (Avimelech, 2012).. - Mật độ tổng vi khuẩn trong nước và trong hạt bio-floc được xác định 1 lần/tuần, bằng phương pháp nuôi cấy và đếm khuẩn lạc trên môi trường thạch Marine Broth Agar (Baumann et al., 1980).. - Thành phần sinh hóa của bio-floc (protein, lipid, tro, C, N) được xác định 1 lần/tuần. - Kết quả cho thấy nhiệt độ và pH và hàm lượng oxy hòa tan trung bình giữa các nghiệm thức tương tự nhau và ít biến động trong ngày do thí nghiệm được bố trí trong phòng. - Bảng 1: Biến động các yếu tố môi trường trong thời gian thí nghiệm Nghiệm. - Bảng 2: Cường độ ánh sáng (Lux) trung bình trong thời gian thí nghiệm. - Hargreaves (2013) đã tìm thấy khoảng nhiệt độ 28-30 o C là khoảng tối ưu cho sự phát triển của bio- floc và vi khuẩn dị dưỡng. - (2008) cho rằng pH là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành, sự bền vững của bio-floc và có liên quan đến độ kiềm. - Ngoài ra, tác giả nhận thấy hàm lượng oxy hòa tan ảnh hưởng đến kích thước, thể tích của bio-floc và thành phần vi khuẩn.. - Vi khuẩn dị dưỡng là vi khuẩn hiếu khí do đó hàm lượng oxy hòa tan thích hợp cho sự hình thành bio- floc và phát triển của vi khuẩn trong môi trường cần được duy trì từ 2 mg/L trở lên. - trong khoảng thích hợp cho sự hình thành và phát triển của bio-floc.. - Hàm lượng NH 4 + ở các nghiệm thức 35 ppt cao hơn các nghiệm thức khác và khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) và thấp nhất là ở nghiệm thức BF mg/L). - Vào cuối thí nghiệm, hàm lượng NO 2 - ở nghiệm thức BF_35 là thấp nhất và khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại (p<0,05).. - Hàm lượng NO 3 - ở các nghiệm thức BF_80, BF_60, BF_35 tăng cao vào ngày 7 và giảm dần đến ngày 14 thì không còn hiện diện trong môi trường nuôi. - Riêng nghiệm thức BF_100 ppt có hàm lượng NO 3 - vào ngày đầu là 0,14 mg/L và có giá trị bằng 0 từ ngày 7 trở đi (Bảng 3).. - Bảng 3: Hàm lượng các hợp chất đạm trong thời gian thí nghiệm. - Vi khuẩn nitrat hóa kém phát triển hơn khi ở độ mặn cao (Lê Văn Cát và Phạm Thị Hồng Đức, 2010). - Vì thế, ở nghiệm thức độ mặn 35 ppt hàm lượng đạm luôn có xu hướng giảm thấp hơn so với các nghiệm thức độ mặn cao hơn.. - Trong đó, giá trị PO 4 3- đạt cao nhất là nghiệm thức BF_35 ppt và TP cao nhất là ở nghiệm thức 100 BF_100 ppt khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại (Bảng 4). - Bảng 4: Hàm lượng PO 4 3- và TP theo thời gian thí nghiệm. - Bảng 5 biểu thị hàm lượng TSS và VSS của các nghiệm thức tăng dần theo thời gian thí nghiệm, dao động lần lượt là 132 -1831 mg/L và 28,5-575 mg/L. - Kết quả thống kê cho thấy các nghiệm thức có sự khác biệt thống kê từ ngày 7 trở đi. - Điều này có thể do thí nghiệm được thực hiện. - Bảng 5: Hàm lượng TSS và VSS trong thí nghiệm. - (2013) thì hàm lượng TSS thích hợp trong hệ thống bio-floc là mg/L, khoảng tối ưu là 300 – 500 mg/L. - Tuy nhiên, vấn đề quản lý TSS trong hệ thống bio-floc vẫn còn nhiều tranh cãi, nó còn phụ thuộc vào điều kiện áp dụng và đối tượng nuôi mà có sự quản lý cho phù hợp, có nhiều cách để quản lý TSS bao gồm việc bổ sung carbon hữu cơ hay loại bỏ TSS bằng nhiều phương pháp (Avnimelech, 2012). - Dựa vào hai yếu tố TSS và VSS có thể ước lượng được lượng vật chất trơ trong bio-floc (De schrysver et al., 2008). - Theo Metcalf and Eddy (2003), thông qua việc xác định VSS có thể đánh giá sự phát triển của bio-floc. - 3.2 Thể tích bio-floc và mật độ tổng vi khuẩn Thể tích bio-floc của các nghiệm thức tăng dần theo thời gian thí nghiệm, dao động trong khoảng 0,1 – 66 ml/L (Bảng 6). - Từ ngày 7 đến ngày 14, thể tích bio-floc ở nghiệm thức BF_35 và nghiệm thức BF_60 tăng nhanh hơn và khác biệt có ý nghĩa với 2 nghiệm thức có độ mặn cao hơn, thấp nhất là nghiệm thức BF_100 (1,8 ml/L). - Tuy nhiên, không có sự khác biệt (p>0,05) giữa các nghiệm thức vào. - ngày 21 và nghiệm thức BF_80 đạt giá trị cao nhất (66,7 ml/L), trong khi thể tích thấp nhất là nghiệm thức BF_100 ppt.. - Một số nghiên cứu đã tìm thấy thể tích bio-floc thích hợp cho ao nuôi thủy sản là 15-20 ml/L (Avnimelech, 2012. - Kết quả của thí nghiệm này có thể tích bio-floc cao hơn nhiều so với khuyến cáo do không có sinh vật sử dụng bio-floc làm thức ăn.. - Mật độ tổng vi khuẩn trong nước luôn thấp hơn so với tổng vi khuẩn trong hạt bio-floc và tăng dần theo thời gian thí nghiệm, lần lượt là 0,1 – 197 x 10 4 CFU/ml trong nước và x 10 9 CFU/ml trong hạt bio-floc (Bảng 6). - Khi kết thúc thí nghiệm, mật độ vi khuẩn trong nước và trong bio-floc ở nghiệm thức BF_35 ppt và BF_60 ppt cao hơn có ý nghĩa (p<0,05) so với hai nghiệm thức còn lại.. - (2008) và Avnimelech (2012), thành phần vi khuẩn chủ yếu trong cấu trúc của bio-floc là vi khuẩn dị dưỡng. - Bảng 6: Thể tích bio-floc và mật độ tổng vi khuẩn trong thời gian thí nghiệm. - Thể tích bio-floc (ml/L). - Tổng vi khuẩn trong nước (x10 4 CFU/mL). - Tổng vi khuẩn trong hạt bio-floc (x10 9 CFU/mL). - tổng vi khuẩn trong hạt bio-floc cao hơn rất nhiều so với tổng vi khuẩn trong nước. - Avnimelech (2012) cho rằng vi khuẩn bám trên hạt bio-floc có lợi hơn rất nhiều so với vi khuẩn tự do trong nước về mặt tiếp xúc được với dinh dưỡng và oxy vì hạt floc có cấu trúc mở, với độ rỗng cao nên dễ dàng lơ lửng trong nước và cho dòng chảy xuyên qua. - Thành phần bio-floc của các nghiệm thức ở các độ mặn khác nhau gần như không có sự khác nhau.. - mảnh vụn hữu cơ, động vật nguyên sinh… là những thành phần cơ bản luôn hiện diện trong hạt bio-floc được nhiều nghiên cứu đã công bố trước đây trên thế giới (De Schrysver et al., 2008;. - Kích thước bio-floc trong thí nghiệm dao động rất lớn từ vài µm đến vài mm và rất khó để đánh giá chính xác sự khác biệt về kích thước giữa các nghiệm thức. - Tuy nhiên, quan sát dưới kính hiển vi cho thấy kích thước của bio-floc ở nghiệm thức có độ mặn cao dường như nhỏ hơn và có sự kết dính bền vững hơn bio-floc hình thành ở độ mặn thấp.. - cho kết cấu bio-floc bền vững hơn, đây là một trong những cơ chế kết dính của bio-floc.. - 3.3 Thành phần và mật độ tảo trong nước Trong hệ thống bio-floc luôn có sự hiện diện của các loài vi tảo. - Ở độ mặn cao (80 và 100 ppt) xuất hiện ít loài tảo (8 loài) hơn ở độ mặn thấp (35 và 60ppt). - Mật độ tảo cao nhất là nghiệm thức BF_35 ppt và khác biệt thống kê so với các nghiệm thức còn lại (p<0,05).. - Bảng 7: Biến động mật độ tảo trong thời gian thí nghiệm (tế bào/ml). - Nghiệm thức Ngày 0 Ngày 7 Ngày 14 Ngày 21. - 3.4 Thành phần sinh hóa của bio-floc Kết quả Bảng 8 biểu thị độ ẩm của bio-floc giữa các nghiệm thức tương tự nhau và không thay đổi giữa các đợt thu mẫu, dao động trong khoảng . - Hàm lượng protein và Nitơ (N) vào ngày 7 ở nghiệm thức độ mặn thấp (35 ppt và 60 ppt) cao hơn so với độ mặn cao (80 ppt và 100 ppt), trong đó, nghiệm thức BF_100 ppt thấp nhất và khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức BF_35 ppt và BF_60 ppt. - Vào ngày 14, hàm lượng protein và N tăng cao hơn so với ngày 7 và giảm vào ngày 21 nhưng không có sự khác biệt thống kê (p>0,05) giữa các nghiệm thức. - Hàm lượng lipid không thay đổi nhiều giữa các nghiệm thức độ mặn. - Hàm lượng carbon (C) vào ngày 14 cao hơn so với ngày 7, ngày 21 và tương tự giữa các nghiệm thức.. - Tỉ lệ C:N qua các đợt thu mẫu luôn cao hơn 10, nghiệm thức BF_35 ppt vào ngày 14 và BF_80 ppt vào ngày 12 cao hơn có ý nghĩa (p<0,05) so với. - các nghiệm thức còn lại.. - Kuhn and Lawrence, (2012) cho rằng thành phần dinh dưỡng bio-floc thay đổi theo điều kiện môi trường, nguồn carbon cung cấp, hàm lượng TSS, độ mặn, mật độ nuôi, cường độ ánh sáng, thực vật nổi, quần xã vi khuẩn và tỉ lệ vi khuẩn chiếm trong bio-floc. - Tác giả cũng nhận thấy bio- floc mới được hình thành thì vi khuẩn dị dưỡng chiếm ưu thế, sau thời gian nấm chiếm ưu thế trong cụm bio-floc. - (2008) cho thấy kích thước của bio-floc có liên quan đến thành phần dinh dưỡng bên trong của hạt floc. - Việc phân chia kích cỡ bio-floc được tiến hành đã tìm thấy một số nhóm kích cỡ <48 µm, 48- 100 µm và >100 µm. - Trong đó, hạt bio-floc >. - Bảng 8: Thành phần sinh hóa bio-floc ở các độ mặn khác nhau. - 2012), ngoài ra trong thành phần bio-floc còn chứa các acid béo thiết yếu và vitamin cần thiết cho tôm, cá và giàu phospho cung cấp khoáng cho tôm, cá (Kuhn and Lawrence, 2012). - (2004), hàm lượng protein của bio-floc trong hệ thống nuôi tôm sú dao động trong khoảng 15- 25%. - Với thành phần dinh dưỡng của bio-floc trong nghiên cứu này biểu thị bio-floc có thể là thức ăn thích hợp cho các đối tượng thủy sản sống trong môi trường có độ mặn cao (Artemia).. - Trong hệ thống bio-floc ở các độ mặn khác nhau và 100 ppt), các hợp chất đạm (NH 4 , NO 2 , NO 3 và TN) tăng cao sau 7 ngày thí nghiệm sau đó có khuynh hướng giảm dần đến khi kết thúc thí nghiệm vào ngày 21. - Ở độ mặn thấp (35 ppt), các hợp chất đạm có mức giảm nhiều hơn so với độ mặn cao (60- 100 ppt). - Hàm lượng TSS và VSS tăng theo sự tăng độ mặn và tất cả có khuynh hướng tăng theo thời gian thí nghiệm.. - Thể tích biofloc, mật độ tổng vi khuẩn trong nước và trong bio-floc tăng dần theo thời gian thí nghiệm, trong đó ở độ mặn thấp (35 và 60 ppt) có mật độ tổng vi khuẩn cao hơn gấp 5 -10 so với độ mặn 80 và 100 ppt vào ngày 14 và 21.. - Thành phần sinh hóa của bio-floc thay đổi theo thời gian thí nghiệm, trong đó hàm lượng protein và lipid vào ngày 14 có cao giá trị cao hơn ngày 7 và ngày 21.