Sử dụng đúng hàm lượng Cacbohydrates rất quan trọng trong việc quản lý.
Hệ thống nuôi trồng thủy sản bằng kỹ thuật Biofoc yêu cầu bổ sung liên tục Cacbohydrates để duy trì tốc độ hình thành Biofloc và hỗ trợ đầy đủ cho vật nuôi.
Tỷ lệ giữa Cacbon và Nitơ (tỷ lệ C/N) đã được sử dụng để đánh giá tình trạng chất hữu cơ của đất, tính hữu ích của phân chuồng và các nguồn hữu cơ khác từ cải tạo đất và sử dụng phân bón trong nông nghiệp truyền thống trong nhiều thập kỷ qua. Tỷ lệ C/N cũng là một chỉ số về độ phì nhiêu của đất đáy ao và chất lượng phân hữu cơ sử dụng trong nuôi trồng thủy sản. Gần đây, tỷ lệ C/N còn cung cấp thêm cơ sở cho việc cải thiện sự phát triển Biofloc trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản bằng kỹ thuật Biofloc.
Tỷ lệ C/N trong chất hữu cơ ổn định của đất trên cạn thường là khoảng 10:1 đến 12:1, và tỷ lệ khoảng 6:1 đến 12:1 trong đất ao nuôi. Phân hữu cơ có tỷ lệ C/N cao hơn với khoảng từ 20:1 đến 100:1. Khi chất hữu cơ bị phân hủy, vi khuẩn sử dụng chất hữu cơ làm nguồn năng lượng trong hô hấp và Carbon Dioxide (CO2) được khoáng hóa vào môi trường. Điều này làm giảm lượng Carbon hữu cơ trong dư lượng phân hủy, trong khi Nitơ được giữ lại với dư lượng trong sinh khối vi khuẩn. Kết quả là giảm tỷ lệ C/N khi dư lượng bị phân hủy.
Tỷ lệ C/N (tính theo trọng lượng khô) là khoảng 5:1 đối với vi khuẩn và khoảng 10:1 đối với nấm. Vi sinh vật phân rã có hàm lượng Nitơ cao (10% trong vi khuẩn và 5% trong nấm). Bởi vì vi sinh vật đòi hỏi rất nhiều Nitơ để tạo ra các tế bào mới, chúng thường phân hủy cặn hữu cơ có nhiều Nitơ nhanh hơn so với chúng phân hủy cặn hữu cơ có ít Nitơ hơn. Chất cặn thường có hàm lượng Cacbon cao (30-45%), nhưng vi khuẩn và nấm là 50% Cacbon. Khi Cacbon bị mất do vi khuẩn hô hấp, tỷ lệ C/N không thay đổi trong chất hữu cơ ổn định trong khi đó tỷ lệ C/N thấp hơn nhiều trong chất hữu cơ mới khi vi khuẩn hô hấp.
Các nội dung về vi sinh vật trong đất thường chỉ ra rằng vi khuẩn chuyển đổi khoảng 5-10% chất hữu cơ cho các tế bào mới trong quá trình phân hủy trong khi chuyển đổi của nấm là 30-40%. Một bản tin gần đây từ một trường đại học lớn của Hoa Kỳ chứa một ví dụ trong đó 100 gram chất hữu cơ tạo ra từ 3 đến 8 gam sinh khối vi khuẩn, 60 đến 80 gam Carbon Dioxide (CO2) và 13 đến 38 gam chất hữu cơ còn lại sẽ tiếp tục phân hủy từ từ trong vài năm. Điều này cho thấy sự chuyển đổi sang các tế bào vi khuẩn mới từ 3,4 đến 12,9%. Vi khuẩn và các vi sinh vật dị dưỡng khác có nhịp sống ngắn và chúng góp phần vào việc hình thành chất hữu cơ khi chúng chết. Sinh khối vi sinh có tỷ lệ C/N thấp và phân hủy dễ dàng.
Hiệu suất tăng trưởng vi sinh
Trong vật chất hữu cơ mới, chúng dễ bị phân hủy, lượng sinh khối vi khuẩn được hình thành trên một đơn vị chất hữu cơ bị phân hủy lớn hơn nhiều so với số liệu nêu ở trên. Một bài báo năm 2006 của J. Six và các đồng nghiệp được công bố trên tạp chí Soil Science Society of America Journal đã xem xét một số báo cáo về hiệu quả tăng trưởng vi sinh vật (MGE – Microbial Growth Efficiency) - thường được gọi là hiệu quả đồng hóa Cacbon trong các bài báo cũ.
MGE (gam carbon trong tế bào vi khuẩn mới¸ gam cacbon chuyển hóa) dao động từ 0,1 đến 0,85 (trung bình 0,42) trong các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, từ 0,01 đến 0,70 (trung bình 0,33) trong môi trường thủy sản và 0,14 đến 0,77 (trung bình 0,53) trong đất trên cạn. Phạm vi rộng trong MGE có thể là do sự khác biệt về bản chất của chất hữu cơ bị phân hủy, tức là độ phức tạp hóa học, nồng độ Nitơ, tỷ lệ C/N và điều kiện môi trường. Nó cũng chỉ ra rằng MGE ít trong môi trường thủy sản hơn trong môi trường trên cạn. Việc xem xét tiếp tục cho thấy rằng các mô hình chuyển hóa Cacbon hữu cơ sử dụng các giá trị MGE từ 0,30 đến 0,55.
Một điểm khá rõ ràng, Phân bón hữu cơ được sử dụng để bổ sung vào ao nuôi trồng thủy sản có tỷ lệ C/N rộng (thường từ 20 đến 40 hoặc cao hơn) nên chúng sẽ phân hủy khá chậm vì thiếu Nitơ. Phân bón hóa học có chứa Nitơ thường được sử dụng kết hợp với phân bón hữu cơ để cung cấp thêm nguồn Nitơ giúp đẩy nhanh tốc độ phân hủy phân hữu cơ và tạo ra khoáng hóa Phốt pho để kích thích năng suất sơ cấp.
Trong nuôi trồng thủy sản có sử dụng thức ăn, thức ăn có tỷ lệ C/N dao động rất ngắn, từ 7:1 đến 10:1, tỷ lệ C/N của phân vật nuôi thủy sản rộng hơn so với tỷ lệ C/N có trong nguồn gốc thức ăn, nhưng tỷ lệ C/N trong sinh vật phù du đã chết tương tự như thức ăn của chúng. Chất hữu cơ được thêm vào và tự sinh ra trong các ao nuôi trồng thủy sản có sử dụng thức ăn cũng như được bổ sung vào lồng (bè) nuôi thủy sản và các hệ thống nuôi trồng thủy sản khác phân hủy nhanh hơn nhiều so với phân bón hữu cơ.
Khi cặn hữu cơ với tỷ lệ C/N dao động ít phân hủy sẽ có nhiều Nitơ trong chúng hơn so với nhu cầu của vi khuẩn sử dụng cho sự tăng trưởng và Nitơ được khoáng hóa vào môi trường dưới dạng Amoniac (NH3). Nói cách khác, càng nhiều Nitơ trong cặn, càng có nhiều Amoniac khoáng hóa. Tất nhiên, nếu không có đủ Nitơ trong cặn để đáp ứng các yêu cầu của vi sinh vật ngay lập tức, sự phân hủy sẽ diễn ra chậm. Vi sinh vật sẽ chết và Nitơ của chúng sẽ được tái sử dụng để tiếp tục cho quá trình phân hủy. Trong những tình huống mà Amoniac và Nitrat dồi dào trong môi trường, vi khuẩn dị dưỡng có thể sử dụng hai dạng Nitơ vô cơ hòa tan trong nước cho quá trình phân hủy vật chất hữu cơ – được gọi là quá trình cố định đạm. Việc sử dụng urê với phân bón hữu cơ được đề cập trước đó nhằm kích thích phân hủy phân hữu cơ có tỷ lệ C/N cao bằng cách tạo điều kiện cố định đạm.
Biofloc trong nuôi trồng thủy sản và các nguồn Cacbohydrates
Nuôi trồng thủy sản bằng kỹ thuật Biofloc rất chuyên sâu và tỷ lệ cho ăn có thể vượt quá 500kg/ha mỗi ngày. Vi khuẩn sẽ oxy hóa thức ăn thừa, phân của vật nuôi trong khi sản phẩm bài tiết trong quá trình trao đổi chất của động vật nuôi cung cấp nhiều đạm Amoniac hơn có thể được sử dụng bởi thực vật phù du và vi khuẩn Nitrat hóa. Cộng đồng sinh vật phù du trong một hệ thống sản xuất chuyên sâu sẽ chuyển từ sự thống trị của thực vật phù du sang sự thống trị của vi khuẩn dị dưỡng khi tăng tỷ lệ cho ăn. Tuy nhiên, đạm Amoniac tích lũy trong nước do vi khuẩn đang phân hủy dư cặn với tỷ lệ C/N thấp và lượng Biofloc có thể không lớn.
Biofloc được sử dụng làm thức ăn cho các động vật nuôi và điều này có thể làm tăng hiệu quả sử dụng thức ăn bằng cách tái chế Nitơ thải từ thức ăn thành Biofloc. Kiểm soát Amoniac cũng là kết quả của việc cố định Amoniac hòa tan trong Biofloc. Do đó, việc phát triển Biofloc nên được khuyến khích trong việc quản lý các hệ thống Biofloc. John Hargreaves đã thảo luận về Bioflocs trong tờ thông tin Hội nghị Nuôi trồng Thủy sản Miền Nam và kết luận rằng con đường dị dưỡng (hình thành Biofloc) được ưu tiên với tỷ lệ C/N từ 12:1 đến 15:1. Tỷ lệ C/N cao hơn sẽ làm tăng hàm lượng Biofloc dẫn đến quá trình cố định đạm Amoniac. Đề nghị của ông là thêm 0,5 -1,0kg nguồn Cacbohydrates như đường cho mỗi kg thức ăn được sử dụng.
Lượng đường hoặc nguồn Cacbohydrate khác được sử dụng trong các hệ thống sinh học có thể được tính toán bằng cách sử dụng giá trị MGE. Một minh họa sẽ được đưa ra trong đó giả định rằng thức ăn có hàm lượng protein thô là 35% (5,6% Nitơ) được sử dụng ở mức 400kg/ngày trong một hệ thống 10.000m3 với FCR là 1,3. Hàm lượng đạm Amoniac hàng ngày vào nước được ước tính là 14kg (tương đương 1,4mg/L trong 10.000m3 nước).
Mức tiêu hao cho sự hình thành vi khuẩn mới, 1,4 mg/L đạm Amoniac sẽ sản sinh ra 14mg/L sinh khối vi khuẩn (1,4 mg/L Amoniac¸ 0,1mg Nitơ/mg vi khuẩn). Lượng vi khuẩn này chứa 7mg/L Cacbon (14 mg/L vi khuẩn, 0,5mg Cacbon/mg vi khuẩn). Đường tinh khiết (C6H12 O6) là 40% Cacbon. Giả sử một MGE là 0,5. yêu cầu Cacbon hữu cơ là 14 mg/L (7 mg/L Cacbon vi khuẩn 0,5 MGE). Với 35 mg/L đường (tương đương 14 mg/L Cacbon) nên được áp dụng hàng ngày cho ao có thể tích 10.000m3. Như vậy, tỷ lệ sử dụng đường sẽ là 350kg đường/ngày trong hệ thống 10.000m3, bởi vì 1mg/L là 1kg/1.000m3.
Kết hợp lượng sử dụng của 350 kg đường (40% Cacbon) và 400kg thức ăn (42% Cacbon; 5,6% Nitơ) kết quả tỷ lệ C/N sẽ là 13,8:1. Tỷ lệ được Hargreaves đề xuất là 12:1-15:1. Tỷ lệ nguồn Cacbohydrates sử dụng được ước tính bằng cách sử dụng kết quả MGE và tỷ lệ C/N trong phạm vi được đề nghị. Tỷ lệ đường được tính toán cũng nằm trong khoảng 0,5-1,0 kg đường cho mỗi 1 kg thức ăn do Hargreaves đề xuất. Tôi không biết liệu anh ta có tính toán ước tính của mình hay không hay dựa trên kinh nghiệm của anh ta.
Lượng đường cần thiết trong hệ thống Biofloc đại diện cho chi phí và nhu cầu oxy. Nhu cầu oxy của đường là 1,07 mg/L oxy cho mỗi 1mg/L đường sử dụng và nhu cầu oxy cho lượng đường 350kg/ngày trong hệ thống biofloc 10.000m3 sẽ là 37,5 mg/L.
Cacbohydrates phải liên tục được bổ sung vào hệ thống biofloc để duy trì tốc độ hình thành Biofloc. Trong trường hợp không có chất hữu cơ dễ phân hủy, vi khuẩn sẽ không thể sử dụng Amoniac dồi dào và duy trì MGE cao. Sự tích lũy Amoniac trong nước sẽ tăng lên, MGE sẽ giảm và hàm lượng Biofloc sẽ ít hơn.
Tác giả không biết được rằng các nghiên cứu này đã điều tra phạm vi của MGE trong các hệ thống Biofloc hoặc xác định các yếu tố gây ra sự khác biệt trong MGE. Các biến đổi lớn của MGE trong môi trường thủy sản và trên cạn đã được báo cáo, các nghiên cứu về MGE trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản Biofloc sẽ rất hữu ích.
Nguồn: Claude E. Boyd, Ph.D. Carbon-nitrogen ratios in pond fertilization and biofloc systems. Global Aquaculture Advocate. June, 2018.
Người dịch: Kỹ sư Châu Ngọc Sơn - Công ty Vinhthinh Biostadt
.jpg)
.jpeg)
.jpg)
.jpg)
Trang chủThông tin kỹ thuậtBIOFLOC VÀ ƯƠNG, NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANHTỷ lệ Cacbon và Nitơ trong ao nuôi sử dụng phân bón và hệ thống Biofloc
Hotline Vinhthinh Biostadt - Thủy Sản
Zalo - ĐT: 0912 889 542
English
