ĐẶC ĐIỂM, VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA VI KHUẨN KHỬ PHÈN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

GIỚI THIỆU

Đất nhiễm phèn là loại đất được hình thành ở vùng ven biển có nhiều xác sinh vật chứa lưu huỳnh, các sinh vật này bị phân huỷ yếm khí, giải phóng ra lưu huỳnh (S). Trong điều kiện yếm khí, lưu huỳnh sẽ kết hợp với nguyên tố sắt có sẵn trong phù sa tạo thành hợp chất pyrite (FeS2). Khi tiếp xúc với không khí, pyrite trong đất ẩm bị oxy hóa, hình thành các oxít sắt (Fe3O4, Fe2O3) và Axit sulfuric (H2SO4). Axit sulfuric làm tan sắt và kim loại nặng trong đất như nhôm, kẽm, mangan, đồng từ đất, kết quả là đất bị chua. Nếu ao nuôi là ao đất thì khó tránh khỏi nước nuôi có pH thấp và chứa các kim loại độc hại vượt quá ngưỡng chịu đựng của tôm, cá (sắt: 0,2 ppm, nhôm: 0,5 ppm). Hiện nay tuy người nuôi có dùng ao lót bạc, tuy nhiên ao đất vẫn còn được sử dụng với số lượng lớn. Do vậy cần hạn chế phèn trong ao tránh ảnh hưởng bất lợi cho hầu hết các đối tượng nuôi. Hơn nữa, hàm lượng quá mức của pyrite dễ dàng bịt kín mang tôm, cá. Dẫn đến sự hấp thụ oxy kém, kết quả là tôm, cá bị stress và tỷ lệ chết gia tăng. Pyrite không được xử lý triệt để trong ao nuôi sẽ làm giảm năng suất nuôi. Hiện nay, các nhà sản xuất đã nghiên cứu và phát triển thành công một số dòng vi khuẩn khử phèn như Bacillus spp. Thiobacillus spp, Rhodopseudomonas spp. đặc biệt chúng có khả năng phân hủy cả phèn sắt và phèn nhôm trong ao nuôi một cách hiệu quả. Nếu ứng dụng sau 3 ngày sử dụng sản phẩm, quan sát màu nước ao sẽ trong xanh đẹp hơn, tôm khỏe mạnh hơn. Chỉ khi giải quyết được vấn đề phèn trong ao nuôi thì việc sử dụng các sản phẩm vi sinh xử lí nước và đáy ao nuôi mới hiệu quả cao.

ĐẶC ĐIỂM VÀ VAI TRÒ CỦA VI KHUẨN KHỬ PHÈN

Một số chế phẩm vi sinh hiện nay có vai trò khử phèn chứa một số loại vi khuẩn trong đó có Bacillus spp, Thiobacillus versutus, Thiobacillus ferrooxidans, Rhodopseudomonas... có vai trò loại bỏ pyrite (FeS2) dư thừa trong ao nuôi trồng thuỷ sản qua các phản ứng như sau:

Ban đầu một lượng lớn pyrite (FeS2) được tiếp xúc không khí trong giai đoạn phơi khô ao. Sự tiếp xúc của pyrite với oxy gây ra phản ứng hòa tan và sự oxy hóa tự nhiên của lưu huỳnh thành sulfate, hình thành sắt II (Fe2+) và axít sulfuric:

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O -> 2 Fe2+ + 4 H2SO4

Tiếp theo, các sản phẩm của phản ứng 1 có lợi cho sự phát triển của vi khuẩn, chúng oxy hóa sắt II (Fe2+) (có nguồn gốc từ pyrite) thành sắt III (Fe3+):

Fe2+ + ¼ O2 + H+ -> Fe3+ + ½ H2O

Sản phẩm của phản ứng là Sắt III (Fe3+) sẽ một phần trở thành nguồn khoáng chất cung cấp cho tôm, cá, tảo, vi khuẩn và các vi sinh vật trong quá trình phát triển. Một phần tham gia vào phản ứng 3. Trong chu kỳ tăng sinh tiếp theo, Sắt III (Fe3+) sẽ tiếp tục tham gia phản ứng với lượng pyrite dư thừa, hình thành nhiều sắt II (Fe2+):

FeS2 + 14 Fe3+ + 8 H2O -> 15 Fe2+ + 2 SO42- + 16 H+

Các sản phẩm của chu kỳ tăng sinh sắt II (Fe2+) và axit sulfuric (H2SO4) tham gia lại phản ứng 2, kích thích sự sinh trưởng của vi khuẩn Bacillus spp., tảo và tôm nuôi như một nguồn khoáng chất. Kết quả cuối cùng: Pyrite (FeS2) bị cạn kiệt, nhờ đó mang tôm, cá được làm sạch, giảm stress và tỷ lệ chết cho tôm, cá.

 

Các chủng vi khuẩn thuộc giống Thiobacillus phân bố rộng rãi trong môi trường nước ngọt, nước lợ mặn và đất, nơi có sự hiện diện của các hợp chất lưu huỳnh và sắt vô cơ (trầm tích và mùn đất từ đáy sông, kênh, cửa sông, bãi triều, đất axit sulfate, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, hồ soda siêu kiềm, nước từ miệng phun thuỷ nhiệt, hệ thống xử lý chất thải, đất hiếu khí sản sinh H2S). Ngoài ra, Thiobacillus trong đất chịu trách nhiệm cho sự hoà tan hợp chất lưu huỳnh như pyrite và hợp chất kim loại sulfide khác tạo ra hợp chất lưu huỳnh tiềm năng (sulfate) cho quá trình đồng hoá của thực vật và các vi sinh vật khác.

Thiobacillus là chủng vi khuẩn oxy hoá lưu huỳnh không màu có tế bào Gram âm hình que với kích thước nhỏ, là loài được nghiên cứu phổ biến nhất trong các chủng vi khuẩn SOB. Một số loài thuộc chủng Thiobacillus được mô tả khả năng di chuyển bằng roi và tất cả các loài đều sử dụng nguồn năng lượng cho quá trình phát triển từ quá trình oxy hoá hợp chất lưu huỳnh (sulfides, sulfur, thiosulfate, polythionates và thiocyanate). Sulfate là sản phẩm cuối cùng của quá trình oxy hoá do đó chúng có khả năng làm giảm pH môi trường trong quá trình sinh trưởng. Hơn nữa, các loài đều có có khả năng cố định carbon, sinh trưởng tự dưỡng và một số loài là sinh vật quang hoá tự dưỡng bắt buộc. Chủng vi khuẩn Thiobacillus bao gồm hô hấp hiếu khí bắt buộc và khử nitơ không bắt buộc. Ngoài ra, một số chủng có thể chịu được điều kiện vi hiếu khí, pH và nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển các chủng vi khuẩn lần lượt tương ứng là 2-8 và 28-43°C. Nhiều loài ưa axit có độ pH tối ưu từ 1-6 (Thiobacillus thiooxidans có thể phát triển ở pH từ 2,0-3,5 hoặc Thiobacillus ferrooxidans pH từ 1,3-4,5).

Hơn nữa, Thiobacillus thiooxidans cũng có thể phát triển trong điều kiện khắc nghiệt của pH < 1. Thiobacillus denitrificans và Thiobacillus novellus là vi khuẩn trung tính với pH tối ưu của chúng là 6-8 (Vlasceanu et al., 1997). Quá trình đồng hoá và dị hoá nitơ ít được chú ý nhưng ammonium (NH4+) và nitrate (NO3-) thường đóng vai trò như nguồn nitơ và một số loài có khả năng đồng hoá nitơ với nhiều con đường khác nhau. Hầu hết các loài (ngoại trừ Thermothiobacillus tepidarius, A. thiooxidans và A. albertis) đều có khả năng sử dụng hợp chất nitơ hữu cơ từ urea và glutamate. Một số loài có khả năng dị hoá bằng khử nitrate (NO3-) thành nitrite (NO2) và chỉ một số ít loài có khả năng khử hoàn toàn nitrate thành khí nitơ.

Ứng dụng của vi khuẩn khử phèn trong NTTS

Một số sản phẩm có trên thị trường với hướng dẫn sử dụng như sau: Sau mỗi vụ thu hoạch cần cải tạo ao nuôi trước khi xuống giống cho vụ mới. Khi cải tạo ao nên sử dụng 5kg chế phẩm DE-PIRIT, pha trong 200 đến 300 lít nước, khuấy đều và tạt khắp ao với liều 5kg/4.000-5.000m2 mặt nước; tùy theo mức độ nhiễm phèn, nhiễm sắt của ao.

Trong quá trình nuôi, sử dụng DE-PIRIT pha trong nước sạch, khuấy đều và tạt khắp ao với liều 5kg/3.000-4.000m3 nước, định kỳ xử lý 7 ngày/lần.

Bước tiếp theo nên sử dụng sản phẩm vi sinh, không nên sử dụng hóa chất để xử lý phèn (sử dụng hóa chất mang lại hiệu quả tức thì, tuy nhiên phèn chỉ lắng tụ dưới đáy ao mà không bị phân hủy). Ao hết phèn và ổn định, an toàn mang lại năng suất cao.

Kết luận

Trong ao nuôi nếu pH thấp do nguyên nhân phèn là vấn đề lớn gây tổn thất, đây là điều không tránh khỏi do Đồng bằng sông Cửu Long thuộc vùng đất có tỉ lệ nhiễm phèn cao. Do vậy tìm được giải pháp an toàn cho vật nuôi và mang tính ổn định cho môi trường nuôi thủy sản đòi hỏi người nuôi và các nhà khoa học cũng như các nhà sản xuất cần hợp tác tìm được giải pháp hữu hiệu. Ngoài những phương pháp đã trình bày trên, hiện tại Khoa Thủy sản, trường Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu và phân lập được một số chủng vi khuẩn có khả năng giảm khí độc H2S, trong tương lai chúng tôi sẽ tìm hiểu và chọn lọc vi khuẩn có khả năng giảm phèn nhằm cung cấp cho bà con những giống loài vi khuẩn có thể ứng dụng để cải tạo ao cũng như đáp ứng được hàm lượng pH thích hợp trong ao nuôi, điều này đòi hỏi người nuôi phải luôn chủ động và theo dõi kỹ càng những chỉ tiêu chất lượng nước trong quá trình nuôi cũng như cải tạo ao để đạt được năng suất tốt.

Nguồn: PGS.TS. Phạm Thị Tuyết Ngân - Khoa Thủy sản - Trường Đại học Cần Thơ