1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN TIẾN HÓA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIOFLOC (CÂN BẰNG NITƠ CACBON) TRONG NUÔI THÂM CANH CÁ RÔ PHI (Oreochromis niloticus) THƯƠNG PHẨM LUẬN VĂN THẠC SỸ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Mã số : 60.62.70 Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM ANH TUẤN TS. NGUYỄN VĂN TIẾN HÀ NỘI - 2012 Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, tháng 4 năm 2012 Tác giả Nguyễn Tiến Hóa Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa đào tạo cao học, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Ban lãnh đạoViện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I; Phòng Thông tin Hợp tác Quốc tế Đào tạo (Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I) đã hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt khóa học. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đến TS. Phạm Anh Tuấn và TS. Nguyễn Văn Tiến đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn tới anh Vũ Hồng Sự, anh Nguyễn Xuân Khá, chị Nguyễn Thị Biên Thùy, anh Nguyễn Văn Khanh, chị Nguyễn Thị Niên đã hỗ trợ trong quá trình bố trí thí nghiệm và thu mẫu. Xin chân thành cảm ơn anh Nguyễn Đức Bình đã hỗ trợ phân tích chất lượng nước. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới bố mẹ và những người thân trong gia đình cùng bạn bè, đồng nghiệp cho sự thành công của luận văn. Nghiên cứu này được thực hiện dưới sự hỗ trợ kinh phí của đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc trong nuôi cá rô phi (Oreochromis niloticus) thương phẩm” thuộc Đề án phát triển ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực thủy sản đến năm 2020. Hà Nội, tháng 4 năm 2012 Nguyễn Tiến Hóa Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT vii 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 4 2.1. Đặc điểm sinh học của cá rô phi 4 2.1.1. Đặc điểm phân loại 4 2.1.2. Đặc điểm dinh dưỡng 5 2.2. Tình hình nuôi cá rô phi trên thế giới 6 2.3. Tình hình nuôi cá rô phi ở Việt Nam 6 2.4. Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản 7 2.5. Tình hình nghiên cứu về công nghệ nuôi 10 2.5.1. Nghiên cứu công nghệ biofloc trong nuôi trồng thủy sản 10 2.5.2. Tình hình nghiên cứu về công nghệ nuôi trong nước 13 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 3.1. Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu 17 3.2. Vật liệu nghiên cứu 17 3.3. Bố trí thí nghiệm 17 3.3.1. Thí nghiệm 1: Xác định nguồn và tỷ lệ cacbon phù hợp 17 Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. iv 3.3.2. Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc trong nuôi cá rô phi thương phẩm qui mô phòng thí nghiệm . 19 3.3.3. Chăm sóc, theo dõi tăng trưởng và thu mẫu của thí nghiệm 2 21 3.3.4. Phân tích thành phần dinh dưỡng trong biofloc 22 3.3.5. Xác định chỉ số thể tích biofloc (FVI) và kích cỡ của biofloc 22 3.3.6. Phân tích chất lượng nước 22 3.3.7. Phương pháp xác định một số chỉ tiêu kỹ thuật 23 3.3.8. Xử lý số liệu 23 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24 4.1. Thí nghiệm 1: Nghiên cứu xác định nguồn cacbon và tỷ lệ C:N phù hợp cho sự hình thành biofloc 24 4.1.1. Amonia tổng số (TAN) 24 4.1.2. Chỉ số thể tích biofloc (FVI) và kích thước biofloc 27 4.1.3. Thành phần dinh dưỡng của biofloc 28 4.2. Kết quả ứng dụng công nghệ biofloc qui mô phòng thí nghiệm. 28 4.2.1. Tốc độ tăng trưởng của cá rô phi giữa các nghiệm thức thí nghiệm 28 4.2.2. Hệ số chuyển đổi thức ăn 29 4.2.3. Hiệu quả sử dụng protein 30 4.2.4. Tỷ lệ sống 31 4.2.5. Chi phí thức ăn cho 1kg cá tăng trọng nuôi theo công nghệ biofloc . 31 4.2.6. Biến động chỉ số biofloc (FVI) 32 4.2.7. Biến động các yếu tố môi trường trong quá trình thí nghiệm 33 4.3. Thảo luận 35 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 39 5.1. Kết luận 39 5.2. Đề xuất ý kiến 39 Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. v TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Tài liệu tiếng Việt 40 Tài liệu tiếng Anh 41 PHỤ LỤC 43 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Chỉ số thể tích trung bình của biofloc (FVI ml/l) 27 Bảng 2. Kích thước biofloc (µm) 27 Bảng 3. Phân tích thành phần dinh dưỡng của biofloc (theo vật chất khô) (%) 28 Bảng 4. Sinh trưởng của cá rô phi sau 140 ngày nuôi 28 Bảng 5. Hiệu quả sử dụng thức ăn của cá rô phi nuôi bằng công nghệ biofloc 29 Bảng 6. Hiệu quả sử dụng protein của cá rô phi nuôi bằng công nghệ biofloc 30 Bảng 7. Chi phí thức ăn nuôi cá rô phi theo công nghệ biofloc 31 Bảng 8. Biến động yếu tố nhiệt độ, ôxy hòa tan, pH 33 Bảng 9. Biến động yếu tố NH 3, NO 2, NO 3 trong thí nghiệm 2 34 Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. vi DANH MỤC HÌNH Hình 1. Cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) nuôi theo công nghệ biofloc 4 Hình 2. Tăng trưởng sản lượng cá rô phi, cá da trơn và cá hồi giai đoạn 1980 – 2010 6 Hình 3 : Chu trình nitơ trong hệ thống nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ biofloc 8 Hình 4. Bố trí thí nghiệm 1 xác định nguồn và tỷ lệ C/N phù hợp cho sự hình thành biofloc 18 Hình 5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 xác định nguồn và tỷ lệ C/N phù hợp.19 Hình 6. Bố trí thí nghiệm 2 tại Hải Dương 20 Hình 7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 21 Hình 8. Biến động TAN trong các bể dùng nguồn cacbon là rỉ đường 24 Hình 9. Biến động TAN trong các bể dùng nguồn C là bột sắn 25 Hình 10. Biến động chỉ số thể tích biofloc trong bể nuôi thâm canh cá rô phi trong khoảng nhiệt độ nước từ 27,5 – 31,0 0 C (A ) và khoảng nhiệt độ nước từ 22,0 – 24,0 0 C (B ) 32 Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT BFT Biofloc technology DO Hàm lượng ôxy hòa tan FAO Food and Agriculture Oganization GIFT Genetic Improvement of Farmed Tilapia FVI Floc Volume Index Max Giá trị lớn nhất Min Giá trị nhỏ nhất TB Trung bình TVPD Thực vật phù du ĐVPD Động vật phù du TAN Total ammonia nitrogen BOD Nhu cầu ôxy sinh hóa ANOVA Phân tích phương sai CTV Cộng tác viên C/N Tỉ lệ Cacbon/ Nitơ VSS Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi TN Total nitrogen TP Total phosphorus N Nitơ C Carbon Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Từ năm 1970 đến nay, tăng trưởng sản lượng thủy sản nuôi của thế giới đạt tốc độ bình quân 8,9% mỗi năm, cao hơn tốc độ tăng trưởng sản lượng khai thác thủy sản (1,2%) và sản lượng chăn nuôi (2,8%) (FAO, 2009). Để đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của con người về thực phẩm, sản lượng nuôi trồng thủy sản cần tăng gấp 5 lần trong vòng 5 thập niên tới đây (FAO, 2009). Với mục tiêu phát triển bền vững, nuôi trồng thủy sản cần phải khắc phục những trở ngại như: (a) Tăng trưởng sản lượng thủy sản nuôi nhưng không làm tăng đáng kể việc sử dụng nguồn nước và đất; (b) Phát triển các hệ thống nuôi có khả năng hạn chế ảnh hưởng đến môi trường, sinh thái; và (c) Phát triển các hệ thống nuôi đạt hiệu quả kinh tế cao. Để giải quyết toàn diện các vấn đề trên, cần phát triển các hệ thống nuôi thâm canh, tái sử dụng nước, giải quyết cơ bản vấn đề chất thải từ thủy sản nuôi và nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn. Trong những năm qua, hệ thống nuôi thủy sản đã dần được phát triển và hoàn thiện như nuôi thâm canh có thay nước, thâm canh ít thay nước, nuôi tuần hoàn, và gần đây là hệ thống nuôi ứng dụng công nghệ biofloc. Trong những hệ thống nuôi trên, ngoài mục tiêu tăng năng suất, mục tiêu tiết kiệm nước, hạn chế chất thải và nâng cao hiệu quả thức ăn đã từng bước được cải thiện. Mặc dù còn trong giai đoạn thử nghiệm, hệ thống nuôi ứng dụng công nghệ biofloc có khả năng giải quyết được hầu hết những vấn đề ở trên khi vừa đảm bảo năng suất cao, an toàn sinh học, xử lý chất thải và nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn. Công nghệ biofloc (viết tắt là BFT) dựa trên nguyên lý không hoặc ít thay nước, bổ sung nguồn cacbon làm thức ăn cho vi sinh vật dị dưỡng với tỷ lệ phù hợp với lượng nitơ có sẵn trong nước ao tạo điều kiện cho chúng phát triển chiếm ưu thế trong thủy vực. Vi sinh vật dị dưỡng sẽ chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ trong nước ao thành protein sống trong sinh khối của chúng. Nhờ vậy Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………. 2 nguồn nitơ từ chất thải hòa tan trong nước ao được tái sử dụng, chuyển hóa thành sinh khối thức ăn tự nhiên cho cá nuôi nên hiệu quả sử dụng thức ăn được cải thiện. Trong công nghệ này, khái niệm floc dùng để chỉ tập hợp vật chất hữu cơ lơ lửng trong nước bao gồm tảo, động vật nguyên sinh, vi sinh vật trong đó vi sinh vật dị dưỡng chiếm ưu thế được gắn kết với nhau bằng chất keo sinh học (Polyhydroxy Alkanoate - PHA). Tập hợp các biofloc là nguồn thức ăn tự nhiên giàu dinh dưỡng cho cá nuôi. Trong hệ thống nuôi theo BFT, tỷ lệ chuyển hóa nitơ trong thức ăn thành sinh khối cá đạt 45 – 50%, trong khi các hệ thống nuôi thông thường tỷ lệ này chỉ đạt từ 17,0 – 43,3% (Avnimelech, 2009). Nhằm tăng cường quá trình chuyển hóa các hợp chất chứa N trong nước ao thành protein trong sinh khối vi sinh vật thì việc bổ sung nguồn C làm thức ăn cho vi sinh vật phải phong phú. Trong đó nguồn C và tỷ lệ C:N là rất quan trọng trong các hệ thống nuôi áp dụng BFT. Nguồn C phải đảm bảo dễ hòa tan đều trong nước, được vi sinh vật sử dụng dễ dàng và có giá thành thấp. Tỷ lệ bổ sung C phải vừa đủ (cân bằng) với lượng N có sẵn trong ao đáp ứng nhu cầu của vi sinh vật. Nếu nguồn C thiếu thì vi sinh vật sẽ không chuyển hóa hiệu quả nguồn N trong nước ao, ngược lại nếu bổ sung thừa C sẽ gây ô nhiễm môi trường nước ao nuôi. Theo Avnimelech (2009), nguồn C có thể là các nguyên liệu thức ăn giàu tinh bột hoặc rỉ đường có giá thành thấp được bổ sung trực tiếp vào thức ăn hay bón vào ao nuôi với tỷ lệ C/N > 12,5:1. Việc xác định nguồn C và tỷ lệ C/N phù hợp cho sự hình thành biofloc trong điều kiện ở Việt Nam với mục tiêu xác định được nguồn C có hiệu quả cho sự hình thành biofloc và có giá thành thấp và tỷ lệ C/N phù hợp khi sử dụng nguồn C đó sẽ là cơ sở quan trọng cho việc ứng dụng công nghệ BFT vào sản xuất. Đề tài nghiên cứu này đã tiếp cận theo hướng thực hiện các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm để xác định bộ thông số kỹ thuật chủ yếu khi ứng dụng [...]... Vì vậy, ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi thâm canh cá rô phi có nhiều triển vọng thành công hơn các loài cá khác 2.5 Tình hình nghiên cứu về công nghệ nuôi 2.5.1 Nghiên cứu công nghệ biofloc trong nuôi trồng thủy sản Những năm của thập kỷ 70, biofloc mới được chú ý nghiên cứu để ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt (Arundel, 1995) Gần đây, công nghệ BFT được phát triển và ứng dụng vào nuôi trồng... của công nghệ biofloc trong nuôi thâm canh cá rô phi thương phẩm Nội dung nghiên cứu • Nghiên cứu xác định nguồn cacbon và tỉ lệ C/N phù hợp cho sự hình thành biofloc • Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc trong nuôi rô phi thương phẩm qui mô phòng thí nghiệm (Nghiên cứu xác định khẩu phần ăn phù hợp trong nuôi thâm canh cá rô phi ứng dụng công nghệ biofloc) Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận.. .công nghệ BFT trong nuôi thâm canh cá rô phi: Khẩu phần cho ăn phù hợp, hiệu quả sử dụng thức ăn, hiệu quả làm sạch môi trường, chỉ số thể tích biofloc FVI Để góp một phần cơ sở khoa học, thực tiễn cho vấn đề nêu trên, việc thực hiện đề tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Biofloc (cân bằng nitơ cacbon) trong nuôi thâm canh cá rô phi (Oreochromis niloticus) thương phẩm ” mang tính cấp... đạt 49,844 tấn/ha/vụ (Taw, 2008) Nuôi cá rô phi ở Thái Lan ứng dụng BFT đã cho năng suất trên 20 tấn/ha và hệ số thức ăn thấp hơn công nghệ nuôi thông thường 2.5.2 Tình hình nghiên cứu về công nghệ nuôi trong nước Ở Việt Nam, chưa có công trình công bố ứng dụng công nghệ biofloc nuôi thâm canh cá rô phi Mặc dù vậy, đã có công trình nghiên cứu “Xây dựng mô hình nuôi cá biển không thải nước ra môi trường”... nhất trong nuôi thâm canh cá rô phi ứng dụng công nghệ biofloc Các nghiệm thức của thí nghiệm như sau: - Nghiệm thức 1 (BFT – 100): Nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ BFT, cho ăn 100% khẩu phần thức ăn theo khối lượng thân bằng thức ăn viên nổi cho cá rô phi có hàm lượng protein 26% - Nghiệm thức 2 (BFT – 90): Nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ BFT, cho ăn 90% khẩu phần thức ăn theo khối lượng thân bằng. .. hệ số thức ăn của cá rô phi không cao như các loài cá khác, nhất là khi nuôi nước xanh Do vậy, cá rô phi là loài nuôi phù hợp với công nghệ biofloc Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu nuôi thử nghiệm cá rô phi ứng dụng công nghệ BFT (Avnimelech, 2005; 2007; Crab và ctv., 2009) Cá rô phi sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ 20 – 300C nên rất phù hợp với điều kiện nuôi ở miền Bắc từ... án này đã thử nghiệm nuôi cá rô phi trong lồng bè ở miền Nam, nuôi cá rô phi trong ao ở miền Bắc đạt năng suất trên 20 tấn/ha, kích cỡ cá đạt bình quân 500 g/con Dự án này đã kiểm chứng rằng công nghệ nuôi thâm canh với năng suất trên 20 tấn/ha/vụ nuôi hoàn toàn có thể thực hiện được trong điều kiện nuôi ở Việt Nam Hạn chế lớn nhất của các công nghệ nuôi trong nước là sử dụng công nghệ thay nước để làm... (1999, 2005, 2007) thực hiện nghiên cứu đã khẳng định khả năng ứng dụng và đạt hiệu quả cao Những nghiên cứu gần đây đã khẳng định công nghệ BFT ứng dụng thành công đối với cá rô phi Oreochromis niloticus Nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệ C/N trong ao nuôi cá rô phi sử dụng bằng cách sử dụng thức ăn có hàm lượng protein thấp đã cho thấy công nghệ BFT nâng cao hiệu quả sử dụng protein, tiết kiệm chi... Trong những năm 1990 thông qua các đề tài nghiên cứu khoa học, và các chương trình hợp tác quốc tế, Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 đã nhập một số giống cá rô phi có chất lượng như: Cá rô phi vằn dòng Thái Lan, dòng Egypt – Swansea, cá rô phi dòng GIFT chọn giống thế hệ thứ năm của ICLARM Cá rô phi vằn dòng GIFT nhập nội đã được sử dụng làm vật liệu ban đầu cho chương trình chọn giống cá rô phi. .. dễ nuôi Chính vì vậy cá rô phi là một trong 10 loài có giá trị kinh tế cao trên thế giới FAO (2009) đã thống kê sản lượng cá rô phi nuôi của thế giới đạt 2,6 triệu tấn/năm và dự báo đến năm 2010 là 3,0 triệu tấn Ở Việt Nam, nghề nuôi cá rô phi vằn mới chỉ phát triển mạnh từ sau năm 1997, từ khi Việt Nam nhập nội một số dòng cá rô phi mới và ứng dụng thành công công nghệ chuyển đổi giới tính cá rô phi . tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Biofloc (cân bằng nitơ cacbon) trong nuôi thâm canh cá rô phi (Oreochromis niloticus) thương phẩm ” mang tính cấp thiết và thực tế cao. Mục tiêu nghiên cứu. sử dụng thức ăn của cá rô phi nuôi bằng công nghệ biofloc 29 Bảng 6. Hiệu quả sử dụng protein của cá rô phi nuôi bằng công nghệ biofloc 30 Bảng 7. Chi phí thức ăn nuôi cá rô phi theo công. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIOFLOC (CÂN BẰNG NITƠ CACBON) TRONG NUÔI THÂM CANH CÁ RÔ PHI (Oreochromis niloticus) THƯƠNG PHẨM LUẬN VĂN THẠC SỸ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : NUÔI