MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA MẬT SỐ VI SINH VÀ CHẤT THẢI TRONG AO

1. GIỚI THIỆU

- Trừ các thuỷ vực bị nhiễm bẩn bởi chất thải sinh hoạt và công nghiệp, môi trường nước tự nhiên ở đa số các thuỷ vực mở có số lượng vi khuẩn dao động trong khoảng 10^4-10^6 CFU/mL. Về mặt thành phần giống loài của vi sinh vật trong các thuỷ vực nói chung và trong các ao nuôi thuỷ sản khác nhau cũng hoàn toàn khác nhau. Một số nhóm có ảnh hưởng có lợi như tăng cường khả năng tiêu hoá của tôm cá, tăng khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của các sinh vật bậc cao. Những nhóm có hại chuyên ký sinh trên các sinh vật bậc cao, gây ra một số bệnh có thể làm chúng chết hàng loạt hoặc làm giảm sức sống và tăng trưởng được gọi là các sinh vật gây bệnh. Bên cạnh hai nhóm trên còn có những vi sinh vật không gây ảnh hưởng gì đáng kể đến các nhóm sinh vật khác và được gọi là nhóm trung tính. Môi trường ao nuôi thuỷ sản là nơi lý tưởng cho sự phát triển của vi sinh vật nói chung và vi khuẩn nói riêng. Sự cung cấp thức ăn cho tôm cá tạo nên nguồn carbon dồi dào cho sự phát triển của các nhóm vi sinh vật trong ao trong suốt quá trình nuôi nên mật số vi sinh vật cũng cao hơn trong trong các thuỷ vực tự nhiên (10^5-10^7 CFU/mL). Sự vượt trội về số lượng của nhóm vi sinh vật có lợi sẽ giúp nâng cao năng suất nuôi trong khi nhóm vi sinh vật có hại phát triển vượt trội sẽ gây nên dịch bệnh cho tôm cá gây tổn thất cho người nuôi.

- Trong tự nhiên, sự phát triển của các nhóm vi sinh vật trong môi trường hầu như là ngẫu nhiên. Đối với các hệ thống nuôi thuỷ sản, sự tác động của con người như khử trùng hệ thống nuôi, loại bỏ chất thải, sử dụng hoá chất hay thuốc phòng trị bệnh, v.v… với mục đích chủ yếu là hạn chế sự xâm nhập và phát triển của các vi sinh vật gây bệnh cho tôm cá nuôi. Tuy nhiên, các biện pháp này có nhược điểm là làm mật số vi sinh vật trong các hệ thống nuôi giảm xuống, cả vi sinh vật có hại lẫn có lợi. Sau khi tác động này chấm dứt, quần xã vi sinh vật sẽ phục hồi và sự phát triển vượt trội của các nhóm vi sinh vật này cũng là ngẫu nhiên. Trong ao nuôi các vật chất hữu cơ không ngừng bị phân hủy bởi các vi sinh vật. Chúng sử dụng các hợp chất hữu cơ để thu nhận các tiền chất cho việc xây dựng nên các tế bào của mình và thu năng lượng cho các hoạt động sống. Khi ấy, hợp chất hữu cơ được vi sinh vật biến đổi thành các chất nghèo năng lượng và cuối cùng trong những điều kiện thích hợp thì chuyển hóa ngược trở lại thành các chất vô cơ ban đầu. Vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ là chức năng chủ yếu của vi khuẩn và nấm trong việc biến đổi vật chất trong thủy vực. Nhờ thế mà các thuỷ vực không bị nhiễm bẩn do chất hữu cơ tích tụ và vật chất luôn được đưa trở lại vòng tuần hoàn trong thủy vực, tạo nên sự sinh trưởng mới của thực vật. Nếu không có các vi sinh vật phân huỷ hữu cơ này thì toàn bộ quá trình chuyển hoá vật chất trong thuỷ vực sẽ bị ngừng lại và sự sống sẽ không thể tồn tại được. Sự vô cơ hóa hoàn toàn vật chất hữu cơ nói chung chỉ diễn ra khi có mặt oxy, tức là trong các thủy vực thoáng khí, còn trong những điều kiện yếm khí thì sự phân hủy thường diễn ra không hoàn toàn.

2. VI SINH VẬT VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY CHẤT THẢI HỮU CƠ

- Trong ao nhất là ao nuôi tôm hàm lượng đạm thường rất cao. Do vậy quá trình amon hóa protein giữ vai trò quan trọng trong việc chuyển nitơ từ dạng khó hấp thu (hữu cơ) sang dạng muối amôn dễ được thực vật sử dụng và giúp làm sạch các thuỷ vực. Nhờ quá trình này mà NH4 luôn luôn được phục hồi, cung cấp dinh dưỡng cho thực vật thủy sinh. Nhiều vi sinh vật trong thuỷ vực như vi khuẩn, nấm mốc và một số xạ khuẩn tham gia vào quá trình này, chủ yếu là các loài vi khuẩn thuộc các giống Bacillus, Pseudomonas, Clostridium như Bacillus mesentericus, B. mycoides, B. subtilis, Pseudomonas flourescens, Clostridium sporogenes... và các vi nấm như Aspergillus oryzae, A. niger,... Số lượng của chúng trong các thủy vực khác nhau thì rất khác nhau, thường trong các thủy vực nước ngọt số lượng của chúng nhiều hơn các thủy vực nước lợ, mặn. Nhiệt độ tối ưu cho sự amôn hóa là từ 25 - 30°C.
- Trong môi trường yếm khí với sự có mặt của các hydrat carbon sẽ xảy ra quá trình ngược lại với quá trình nitrate hóa, quá trình phản nitrate hóa. Quá trình này khử nitrate qua nitrite thành nitơ oxyt (NO, N2O), hydroxylamine (NH2OH), ammonia (NH3), nitơ phân tử (N2). Vi khuẩn tham gia vào quá trình phản nitrate hóa trong thuỷ vực bao gồm các loại kỵ khí không bắt buộc như: Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus... Trong điều kiện hiếu khí, chúng oxy hóa các chất hữu cơ bằng oxy của không khí, còn trong điều kiện kỵ khí, chúng tiến hành oxy hóa các hợp chất hữu cơ bằng con đường khử hydro để chuyển hydro cho nitrate và nitrite.
5C6H12O5 + 24KNO3 -> 24 KHCO3 + 6CO2 + 18H2O + 12N2

- Trong tự nhiên, quá trình này không có lợi vì nó làm mất nitơ trong thủy vực và tạo thành các chất độc đối với thủy sinh vật như NH3, NO2-. Trong đa số sinh cảnh, vi sinh vật chỉ có thể khử nitrate thành nitrite, chứ không có thể khử tiếp thành các dạng hợp chất khác. Do đó, ở đâu có quá trình phản nitrate hóa xảy ra mạnh thì ở đó có nhiều nitrite. Điều này cần được chú ý trong các ao nuôi thâm canh nếu không được cung cấp oxy đầy đủ sẽ sản sinh ra nhiều chất khí độc ở đáy ao.
- Trong vài nghiên cứu về chất lượng nước đã được báo cáo, trong suốt thời gian bổ sung probiotics, đặc biệt Bacillus sp. nhận thấy rằng Bacillus sp. Gram dương (+) thường chuyển vật chất hữu cơ sang CO2 tốt hơn vi khuẩn gram âm (Stanier et al., 1963). Đó là lý do duy trì mật độ vi khuẩn Gram-dương cao hơn trong ao, người nuôi có thể hạn chế tối đa sự tích tụ chất hoà tan và carbon hữu cơ trong suốt quá trình nuôi, trong khi quan sát sự ổn định của thực vật thuỷ sinh bằng cách tăng hàm lượng CO2 (Scura, 1995). Vài nghiên cứu đã kết luận rằng khi sử dụng một hoặc hai loài vi khuẩn như Bacillus sp., Nitrobacter sp., Pseudomonas sp., Enterobacter sp., Cellulomonas sp. và Rhodopseudomonas sp. trong nuôi tôm sẽ tốt hơn.

3. MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA MẬT ĐỘ VI SINH VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG AO

- Trong nghiên cứu của PGS. TS. PHẠM THỊ TUYẾT NGÂN (2012) về biến động của quần thể vi khuẩn chuyển hóa đạm trong bùn đáy ao nuôi tôm sú thâm canh ở Sóc Trăng cho thấy hầu hết các chỉ tiêu môi trường nước (TSS, COD, TAN, NO2, NO3…) tăng dần theo thời gian nuôi. Tương tự sự biến động các chỉ tiêu chất lượng nước, mật độ vi sinh trong ao cũng tăng dần. Vi khuẩn dị dưỡng tổng cộng dao động từ 10^4-10^6 CFU/g. Bacillus dao động 10^4 - 10^5 CFU/g có khuynh hướng ổn định trong suốt vụ nuôi. Nitrosomonas dao động 7 - 2,6 × 10^3 MPN/g. Nitrobacter có mật độ thấp nhất và dao động từ 5,5 - 1,9 × 10^3 MPN/g và tổng Vibrio có khuynh hướng tăng dần từ đầu vụ đến cuối vụ và dao động từ 2,1 × 10^2 - 1,5 × 10^5 CFU/g. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy trong nuôi tôm thương phẩm (trên bể và trong ao) sự tích lũy hàm lượng chất hữu cơ có thể làm giảm bằng cách bổ sung vi khuẩn Bacillus, nếu bổ sung với mật độ thích hợp, vi khuẩn Bacillus sẽ kích thích nhóm vi khuẩn nitrate hóa (Nitrosomonas và Nitrobacter) phát triển nhanh hơn do Bacillus tạo ra sản phẩm NH4+/NH3 làm nguồn dinh dưỡng cho Nitrosomonas và NO2- là nguồn dinh dưỡng cho nhóm Nitrobacter. Tỉ lệ sống của tôm khi bổ sung Bacillus cao nhất (93,3%), còn đối chứng thấp nhất (69,5%). Tốc độ tăng trưởng tuyệt đối trọng lượng cao nhất ở (16 g/con), trong khi đó ở nghiệm thức không bổ sung Bacillus là thấp nhất (5,2 g/con). Các loài vi khuẩn này sau đó được định danh bằng các chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa và giải trình tự gen là Bacillus cereus, B. amyloliquefaciens và B. subtilis. Hai loài vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas nitrosa và Nitrobacter winogradskyi cũng đã được xác định.

- Một nghiên cứu khác trong khuôn khổ đề tài cấp tỉnh Sóc Trăng do THS. LÂM NGỌC TÚ thuộc trung tâm ứng dụng tiến bộ và KHCN làm chủ nhiệm (do sở KHCN Sóc Trăng chủ trì) được thực hiện tại viện NTTS 2 do THS. VÕ MINH SƠN đã cho thấy nếu so sánh ao nuôi tôm thẻ không sử dụng Probiotic và có sử dụng sản phẩm chứa các loài vi khuẩn Bacillus, Lactobacillus, nấm men Sacharomyces, Rhodopseudomonas, Thiobacillus Nitrosomonas và Nitrobacter thì mật độ vi sinh và chất lượng nước rất khác nhau được thể hiện trong bảng sau:

4. KẾT LUẬN

- Nói chung mật độ vi khuẩn sẽ tăng khi chất thải tăng. Nếu không kiểm soát chất thải thì có thể tạo điều kiện cho vi khuẩn cơ hội phát triển và nguy cơ dịch bệnh khó tránh khỏi. Một số giải pháp như kiểm soát nitrogen bằng công nghệ Biofloc hoặc bằng vi khuẩn yếm khí Annamox đã được chứng minh có nhiều ưu điểm. Các kỹ thuật này sẽ được thảo luận trong những bài viết tiếp theo.

Bản tin kỹ thuật số 04 Dành cho TÔM - Công ty TNHH VIBO

Mời bà con cùng đọc và chia sẻ bản tin nhé !!!