Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc (cân bằng nitơ cacbon) trong nuôi thâm canh cá rô phi (oreochromis niloticus) thương phẩm

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
Mã số

: NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
: 60.62.70

Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM ANH TUẤN
TS. NGUYỄN VĂN TIẾN

HÀ NỘI -


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
rrĩ

•
Tác gia
r

?

Nguyễn Tiến Hóa
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

MỤC LỤC

1.1.1.
1.1.2.

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ biofloc trong nuôi cá


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

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


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIÉT 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
ĐVPD

Thực vật phù du
Động vật phù du

TAN

Total ammonia nitrogen

BOD

Nhu cầu ôxy sinh hóa

ANOVA

Phân tích phương sai

CTV
C/N

Cộng tác viên
Tỉ lệ Cacbon/ Nitơ

VSS

Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi

TN
TP

Total nitrogen
Total phosphorus

N

Nitơ

C

Carbon

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 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 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 bioíloc 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 Biọ/loc (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
Góp phần xây dựng được mô hình nuôi cá rô phi (Oreochromis niloticus) thâm canh
đạt năng suất cao, tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Mục tiêu cụ thể

• Xác định được nguồn cacbon và tỷ lệ C/N phù hợp cho sự hình thành bioíloc
làm cơ sở cho việc bổ sung cacbon.

• Xác định được cơ sở khoa học và các giải pháp kỹ thuật chính của công nghệ
biohoc 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
bioíloc.

• Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bioíloc 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 bioíloc).
2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

2.1.

2.1.1.

Đặc điểm sinh học của cá rô phi
Đặc điểm phân loại
Cá rô phi thuộc bộ cá vược Percifomes, họ Cichlidae, là loài cá có nguồn gốc từ

Châu Phi. Cá rô phi thường được nuôi ở ao, hồ nước ngọt (Watanabe và ctv, 1989). Cá rô
phi gồm 3 giống chính: Giống Tilapia, giống Sarothegodon và giống Oreochromis. Hệ
thống phân loại như sau :
Giới:

Animalia

Ngành: Chordata
Lớp: Actinopterygii Bộ:
Perciformes Họ:
Cichlidae
Chi: Oreochromis
Loài: Oreochromis niloticus


Hình 1. Cá rô phi văn (Oreochromis niloticus) nuôi theo công nghệ biofloc
Trong 3 giống trên có khoảng 8 đến 9 loài có giá trị trong nuôi trồng thủy sản
(Phạm Anh Tuấn, 1998). Trong các loài có giá trị, cá rô phi vằn O. niloticus, cá rô phi xanh
O. aureus và cá rô phi hồng Oreochromis. sp. được coi là quan trọng nhất hiện nay, đang
được nuôi phổ biến ở hầu hết các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới (Macintosh
& Little, 1995).

2.1.2.

Đặc điểm dinh dưỡng
Bộ máy tiêu hoá của cá rô phi thích nghi với việc ăn tạp. Miệng chúng khá rộng

hướng lên trên, có thể ăn được những mồi lớn. Răng hàm ngắn và nhiều xếp lộn xộn giúp
cá bắt và giữ mồi tốt, lược mang ngắn và khá dày giúp cá lọc tảo dễ dàng. Ruột cá rô phi
dài và xếp thành nhiều vòng, đó là đặc điểm của loài cá ăn thực vật (Mai Đình Yên và ctv,
1978).
Cá rô phi là loài cá ăn tạp nghiêng về thực vật, thức ăn chủ yếu là tảo và một phần
thực vật bậc cao và mùn bã hữu cơ. Ở giai đoạn cá con từ cá bột lên cá hương, thức ăn chủ
yếu là động vật phù du (ĐVPD) và một ít thực vật phù du (TVPD). Từ giai đoạn cá hương
đến cá trưởng thành thức ăn chủ yếu là mùn bã hữu cơ và TVPD. Cá rô phi có khả năng tiêu
hóa các loài tảo xanh, tảo lục mà một số loài cá khác không có khả năng tiêu hoá. Ngoài ra
cá rô phi còn ăn được thức ăn bổ sung như cám gạo, bột ngô, các loại phụ phẩm nông
nghiệp khác. Đặc biệt cá rô phi có thể sử dụng rất có hiệu quả thức ăn tinh như: cám gạo,
bột ngô, khô dầu lạc, đỗ tương, bột cá... và các phụ phẩm nông nghiệp khác.


Nhu cầu dinh dưỡng của cá rô phi thay đổi theo từng giai đoạn phát triển. Trong các yếu tố
dinh dưỡng thì protein đóng vai trò quan trọng nhất cả về số lượng và chất lượng. Các loài
cá khác nhau có nhu cầu protein khác nhau. Ngay trong cùng một loài nhu cầu protein cũng
khác nhau giữa các độ tuổi và điều kiện môi trường nuôi khác nhau. Đối với cá nhỏ nhu cầu
protein trong khẩu phần thức ăn nhiều hơn cá lớn, cá nuôi trong hệ thống nghèo thức ăn tự
nhiên, đòi hỏi mức độ protein trong khẩu phần ăn cao hơn so với cá nuôi trong môi trường
giàu thức ăn tự nhiên hay trong ao bón phân (Lê Văn Thắng, 1999).


2.2.

Tình hình nuôi cá rô phi trên thế giới
Cá rô phi là loài được nuôi phổ biến và có sản lượng lớn nhất trên thế giới, cao hơn

sản lượng cá da trơn và cá hồi.

Hình 2. Tăng trưởng sản lượng cá rô phi, cá da trơn và cá hồi
giai đoạn 1980 - 2010
(Nguồn Fitzsimmons - Global Outlook for Aquaculture Leadership, Kualalumpur 2010)
Cá rô phi là loài cá được nuôi phổ biến thứ 2 trên thế giới, chỉ sau những loài cá
chép (Fitzsimmos và Gonznlez, 2005). Sản lượng cá rô phi ngày càng tăng lên và đóng vai
trò quan trọng trong việc cải thiện nguồn dinh dưỡng cho con người, nghề nuôi cá rô phi
cũng được cho là một trong những sinh kế tốt nhất giúp cho nông dân thoát khỏi đói nghèo.
Trong tương lai cá rô phi sẽ là sản phẩm thay thế cho các loài cá thịt trắng đang ngày càng
cạn kiệt (WFC, 2003). Sản lượng cá rô phi đã tăng lên hơn 4 lần từ năm 1990 đến 2003.
Hiện nay Trung Quốc là quốc gia có sản lượng cá rô phi đứng đầu thế giới (710.000 tấn).

2.3.

Tình hình nuôi cá rô phi ở Việt Nam
Nuôi cá rô phi ở Việt Nam được bắt đầu từ những năm 1950 sau khi cá rô phi đen

(O. mossambicus) được nhập vào nước ta. Vào thời kỳ đó cá rô phi chủ yếu được nuôi theo
hình thức quảng canh nên năng suất thấp. Mặt khác do đặc điểm của cá rô phi đen là chậm


lớn, đẻ dày, kích thước nhỏ nên dẫn đến việc cá rô phi trong một thời gian dài không được
người nuôi chú ý. Năm 1973 cá rô phi vằn (O.niloticus) đã được nhập vào miền Nam nước
ta từ Đài Loan, cá trở thành đối tượng nuôi triển vọng, song do công tác lưu giữ giống thuần
không tốt, hiện tượng lai tạp giữa cá rô phi đen và rô phi vằn Đài Loan là phổ biến, làm suy
giảm chất lượng cá rô phi giống (Trần Mai Thiên và Trần Văn Vỹ, 1994). 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 tiến hành tại Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy
sản 1, sau các thế hệ chọn giống theo phương pháp gia đình, cá rô phi chọn giống có tốc độ
tăng trưởng tăng thêm 29,1% (Nguyễn Công Dân và ctv., 2001).
Tổng cục thống kê năm (2005) diện tích nuôi cá rô phi của cả nước là 22.340 ha
chiếm 3% tổng diện tích nuôi trồng thủy sản, trong đó nuôi nước lợ, mặn là 2.068 ha và
nuôi nước ngọt là 20.272 ha. Tổng sản lượng cá rô phi ước tính đạt 54.486,8 tấn, chiếm
9,08% tổng sản lượng cá nuôi. Phần lớn diện tích nuôi tập trung ở đồng bằng sông Cửu
Long (10.129 ha chiếm 45,3%), kế đến là vùng đồng bằng sông Hồng và vùng Đông Bắc
Bộ.

2.4.

Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản

Nguyên lý phát triển công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản
Mấu chốt của công nghệ BFT là tạo điều kiện tối ưu để phát triển vi khuẩn dị dưỡng trong
thủy vực nuôi thủy sản. Vi sinh vật dị dưỡng sử dụng cacbon hữu cơ (tinh bột, rỉ đường, phế
phụ phẩm từ quá trình lên men sản xuất nhiên liệu sinh học, chất thải của động vật thủy
sản...) làm thức ăn kéo theo việc hấp thụ


nitơ vô cơ hòa tan (chủ yếu là ammonia, thành phần chính của chất thải thủy sản nuôi) để
tạo protein trong sinh khối. Theo Avnimelech (1999), cứ 20 gam cacbon được vi sinh vật sử
dụng thì chúng sẽ cố định được 1 gam nitơ, tạo nên sinh khối vi sinh vật có tỷ lệ C:N là 4/1.
Về mặt lý thuyết, nếu bổ sung cacbon với tỷ lệ thích hợp sẽ tăng cường quá trình chuyển
hóa nitơ vô cơ thành protein trong sinh khối vi sinh vật. Việc hấp thụ ammonia trong nước
cũng làm giảm nồng độ ammonia tự do, hạn chế sự nitrate hóa chuyển hóa thành các dạng
NO2, NO3 gây độc cho thủy sản nuôi. Tỷ lệ C/N tối ưu có thể duy trì bằng cách bổ sung

nguồn cacbon hay cho thủy sản nuôi ăn thức ăn rẻ tiền, có hàm lượng protein thấp
(Avnimelech, 1999; Hargreaves, 2006).

Hình 3 : Chu trình nitơ trong hệ thống nuôi cá rô phi áp dụng công nghệ bioíloc
Khi bổ sung nguồn cacbon vi sinh vật sẽ hấp thụ nitơ từ chất thải của cá nuôi tạo
nên sinh khối và hình thành nên các biofloc. Sinh khối biofloc được cá sử dụng làm thức ăn
tự nhiên. Sinh khối biofloc được thủy sản nuôi sử dụng làm thức ăn tự nhiên, do vậy hiệu
quả sử dụng dinh dưỡng được cải thiện. Dinh dưỡng từ thức ăn thừa, chất thải của động vật
thủy sản nuôi ở những hệ thống nuôi thâm canh là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi
trường. Nhưng trong hệ thống nuôi theo công nghệ BFT, dinh dưỡng (Ammonia tổng số TAN) được vi khuẩn dị dưỡng hấp thụ tạo nên sinh khối vi sinh vật và quay lại làm thức ăn
cho
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

8


cá (hình 4). Ngoài ra hệ thống nuôi theo công nghệ BFT ít hoặc không thay nước nên chi
phí thấp, tính an toàn sinh học cao do giảm thiểu khả năng lây nhiềm mầm bệnh từ nguồn
nước cấp vào trong ao nuôi. Công nghệ BFT chính vì vậy là một trong những cách tiếp cận
mới, bằng việc ứng dụng công nghệ vi sinh vật đã tạo nên bước nhảy vọt trong công nghệ
nuôi trồng thủy sản nhờ đặc điểm thân thiện môi trường, an toàn sinh học và hiệu quả kinh
tế cao.
Ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản
Nuôi trồng thủy sản ở quy mô thâm canh sử dụng thức ăn công nghiệp với số lượng
lớn sẽ kéo theo sự gia tăng chất thải ra môi trường nước nuôi thủy sản. Sự tích lũy các hợp
chất chứa nitơ vô cơ dưới dạng ammonia hay nitrite trong nước nếu không được xử lý tốt sẽ
gây phú dưỡng nguồn nước, suy giảm ôxy hòa tan, ô nhiễm ammonia và gây hại cho động
vật thủy sản nuôi. Nguyên nhân là do động vật thủy sản chỉ có khả năng chuyển hóa được
25 - 30% lượng nitơ trong thức ăn thành sinh khối của cơ thể, khoảng 70 - 75% lượng dinh
dưỡng còn lại sẽ được thải ra môi trường nuôi (Avnimelech và Ritvo, 2003; Boyd, 1998).

Do vậy, nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng, nhất là protein thức ăn trong nuôi thâm
canh có ý nghĩa quan trọng trong giảm chi phí sản xuất và giảm ô nhiễm môi trường.
Công nghệ BFT là một giải pháp công nghệ sinh học mới góp phần phát triển ngành
nuôi trồng thủy sản theo hướng bền vững, an toàn sinh học và thân thiện với môi trường
(Avnimelech, 2006) nhờ những khả năng vượt trội sau đây: (1) Loại bỏ ammonia tự do
trong nước ao nuôi bằng cách chuyển hóa thành protein trong sinh khối vi khuẩn dị dưỡng
trong các bioíloc, (2) Động vật thủy sản nuôi sử dụng bioíloc làm thức ăn, do vậy tỷ lệ
chuyển hóa protein trong thức ăn được tăng lên đến 45 - 50%, (3) Nâng cao mức độ an toàn
sinh học, giảm rủi ro lây nhiễm bệnh do không hoặc ít phải thay nước.
Khả năng ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi cá rô phi thâm canh
Cá rô phi vằn là loài cá nước ngọt có nhiều ưu điểm: Sinh trưởng nhanh, chất lượng
thịt thơm ngon, trắng và không có xương dăm, 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
bằng hoóc môn. Theo quy hoạch phát triển nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2006 - 2015, Bộ
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đặt ra mục tiêu mở rộng diện tích nuôi cá rô phi là
59.159 ha, sản lượng đạt 300.000 - 350.000 tấn/năm trong đó tiêu thụ nội địa chiếm 70% và
30% giành cho xuất khẩu.
Cá rô phi vằn là loài ăn tạp, có khả năng ăn một phần mùn bã hữu cơ, thức ăn tự
nhiên (tảo, ĐVPD). Vì vậy, 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 - 30 0C nên rất phù hợp với
điều kiện nuôi ở miền Bắc từ tháng 4 - 11 và ở miền Nam từ tháng 1 - 12. 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.
.5. Tình hình nghiên cứu ve 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 thủy sản nhờ những ưu điểm vượt trội so với những công nghệ nuôi cũ
trong cải thiện chất lượng nước. Vi khuẩn dị dưỡng trong các biofloc lơ lửng trong tầng
nước có khả năng hấp thụ và chuyển hóa ammonia hiệu quả thành sinh khối. Các biofloc
này được tôm và cá nuôi sử dụng do vậy chất lượng nước ao nuôi được cải thiện, hạn chế
thay nước cho các ao nuôi tôm cá thương phẩm (Avnimelech 1999 và ctv 2003). Trong nuôi


trồng thủy sản, thuật ngữ ‘hệ thống Bio-floC được sử dụng cho các hệ thống xử lý có hệ vi
khuẩn dị dưỡng chiếm ưu thế.
Nhóm nghiên cứu về công nghệ BFT đứng đầu là TS. Yoram Avnimelech có những
công trình đầu tiên về BFT năm 1999. Năm 2009, Hội nghị Quốc tế về Nuôi trồng thủy sản
tại Busan Hàn Quốc đã có một hội thảo chuyên đề về các nguyên lý ứng dụng BFT trong
nuôi trồng thủy sản. Công nghệ BFT được Avnimelech (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 phí, và cải thiện chất lượng nước (Avnimelech, 1999). Tác giả cũng
kết luận khi bổ sung quá nhiều carbohydrate vào thức ăn sẽ dẫn đến hiện tượng tăng lượng
chất thải rắn lắng đọng ở đáy ao (bùn hữu cơ). Không những không có tác dụng cho vi
khuẩn dị dưỡng phát triển để quay lại làm thức ăn tự nhiên cho cá mà còn làm ô nhiễm đáy

ao. Vì vậy biện pháp tốt nhất là bổ sung nguồn cacbon vào ao nuôi riêng biệt mà không
phối trộn vào thức ăn cho cá với tỷ lệ cacbon quá cao.
Crab và ctv, (2009) đã ứng dụng công nghệ biofloc nuôi cá rô phi (Oreochromis
niloticus X Oreochromis aureus) qua mùa đông nhằm kiểm soát chất lượng nước trong ao
được che phủ bởi nhà kính và không thay nước. Thí nghiệm bổ sung carbon vào ao nuôi với
hai loại thức ăn có hàm lượng đạm là 30% protein và 23% protein để kích thích sự hình
thành của bioflocs. Nhiệt độ trong ao được kiểm soát và duy trì nhiệt độ 0,4 - 4,9 0C cao hơn
so với ao đối chứng (không sử dụng nhà có mái che). Điều chỉnh tỷ lệ C/N trong ao bằng
cách thêm tinh bột, làm tăng lượng carbohydrates vào hệ thống nuôi thông qua các thức ăn,
tỷ lệ C/N = 20:1. Mật độ cá nuôi đạt 20kg/m 3. Tỷ lệ sống của cá thí nghiệm đạt 97% với lô
cá 100 g và 80 ± 4% ở lô cá 50 g. Kết quả cho thấy biofloc phát triển mạnh và có tác dụng
cải thiện chất lượng nước cho ao trú đông cho cá rô phi vì vậy không cần thay nước trong


suốt quá trình thí nghiệm, đồng thời nhiệt độ nước ao trú đông được duy trì cao hơn đối
chứng, giảm sự xuất hiện dịch bệnh và tăng tỷ lệ sống.
Azim và Little (2008) đã nghiên cứu công nghệ biofloc (BFT) trên cá rô phi
(Oreochromis niloticus) sử dụng thức ăn có hàm lượng protein (35% và 22% CP), tỷ lệ C/N
là 8,4 và 11,6. Biofloc với thông số đánh giá VSS và BOD5 cho thấy cá thí nghiệm sinh
trưởng tốt hơn ở thí nghiệm cho ăn thức ăn hàm lượng protein thấp. Lượng cacbon bổ sung
theo tính toán từ 3 - 5 g C/m2/ngày.
Hầu hết những nghiên cứu về ứng dụng công nghệ BFT trong nuôi trồng thủy sản
trong thời gian qua cho thấy cá hoặc tôm nuôi ngay trong nội tại hệ thống sử dụng biofloc
làm thức ăn tự nhiên vì vậy chỉ những loài cá, tôm có khả năng ăn lọc hoặc ăn một phần
mùn bã hữu cơ mới có khả năng sử dụng biofloc. Nghiên cứu của Kuhn và ctv. (2009) đã
phát triển một hệ thống mới thu sinh khối biofloc để làm thức ăn chế biến cho tôm chân
trắng. Sự cải tiến công nghệ này mở ra một triển vọng ứng dụng sinh khối biofloc làm thức
ăn cho các đối tượng thủy sản nuôi khác không có khả năng ăn lọc hay ăn mùn bã hữu cơ
như hai đối tượng trên. Cũng theo hướng ứng dụng này, Logan (2009) đã mô tả thành công
của công ty Oberon FMR, In đã bước đầu sản xuất thành công nguyên liệu thức ăn thủy sản

từ sinh khối biofloc có chứa 66% protein, 6,5% lipid, 12,5% khoáng và 1 - 2% xơ có chất
lượng tương đương với bột cá cao cấp. Hiện nay công ty đang xây dựng nhà máy có công
suất 5.500 tấn nguyên liệu biofloc/năm và dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động ngay trong năm
2010. Dự kiến đến năm 2015, nhà máy sẽ có công suất 40.000 tấn nguyên liệu biofloc/năm
cho sản suất thức ăn thủy sản. Những nghiên cứu và ứng dụng này mở ra triển vọng ứng
dụng trong điều kiện của Việt Nam, đặc biệt ở những khu vực nuôi siêu thâm canh cá tra ở
Đồng bằng sông Cửu Long.
Ứng dụng công nghệ BFT ở quy mô sản xuất đã và đang được triển khai ngày càng
rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Indonesia, Thái Lan, Trung Quốc. Một số công
ty và tổ chức đã ứng dụng thành công công nghệ BFT trong nuôi thủy sản là: Công ty nuôi
trồng thủy sản Belize Belize (Mỹ), trang trại OceanBoy, Florida (Mỹ) và Công ty Pertiwi,


Bahari (Indonesia). Các trang trại ứng dụng BFT nuôi TCT được nuôi tôm mật độ cao 130 150 PL10/m2 sục khí tốc độ lớn 28 - 32 HP/ha, sử dụng hệ thống quạt nước đều khắp ao,
trải bạt HDPE bờ và đáy ao, thức ăn tinh bột được bổ sung vào ao nuôi để duy trì C/N tối
ưu. Ao nuôi tôm ở Belize, nuôi tôm chân trắng trên diện tích 1,6 ha, ao trải bạt HDPE đáy
và bờ ao, sục khí 48 HP/ha. Trong quá trình nuôi không thay nước và áp dụng BFT đã cho
năng suất 13,5 tấn/ha. Trang trại nuôi tôm công nghệ BFT ở Pertiwi Bahari (CP, Indonesia),
thực hiện năm 2003 - 2005, là mô hình thương mại thử nghiệm đầu tiên ở Indonexia ứng
dụng BFT. Kết quả cho thấy năng suất nuôi tăng từ 9 tấn/ha ở hình thức nuôi thông thường
lên 21,8 tấn/ha ở mô hình áp dụng BFT. Năng suất cao nhất với tôm chân trắng 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 biohoc 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” (Burke,M., Hoàng tùng & Willet, D., 2007) trong khuôn
khổ dự án CARD VIE 062/04 do chương trình Hợp tác Phát triển và Nghiên cứu Nông
nghiệp Úc tài trợ thông qua Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Kết quả nghiên cứu
đã xác định được tỷ lệ cacbon/nitơ tối ưu là 12,5/1. để hạn chế tối đa các hợp chất nitơ độc
hại cho thủy sinh vật (TAN và NOx) thường có trong nước thải của hệ thống nuôi. Tăng
lượng C trong ao nuôi BFT lên đến 30g C/l giúp loại bỏ gần hết các muối dinh dưỡng hòa
tan chỉ trong vòng 12 giờ. Nghiên cứu này đã trình diễn tiềm năng sử dụng công nghệ
biohoc để xử lý nước thải trong một hệ thống nuôi tuần hoàn, không cần phải xả thải nước
thải này vào môi trường vì BFT đã giúp loại bỏ các chất độc hại có trong nước. Nhờ vậy mà
hàm lượng TN và TP cao trong ao nuôi không còn là mối quan ngại cho sức khỏe của động
vật nuôi. Trong khi đó thì cả TAN và NO2 đều thấp mà vẫn đảm bảo hàm lượng DO cần
thiết.


Năm 2001 - 2003, Dự án “Tropical Environment Capacity” (Đánh giá sức tải môi
trường vùng nuôi trồng thủy sản các nước vùng nhiệt đới. Một trong ba Case Study nghiên
cứu tại miền Bắc Việt Nam được thực hiện tại Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1. Nội
dung nghiên cứu chính của dự án là đánh giá sức tải môi trường vùng nuôi tôm tại Đồ Sơn,
Hải Phòng. Tính toán cân bằng vật chất hữu cơ, mô hình hóa chu trình nitơ, photpho, BOD
trong ao nuôi tôm sú bán thâm canh. Kết quả tính toán lượng chất dinh dưỡng ra môi trường
là 21kg N/ha/vụ (49kgN/tấn sản phẩm); 11kg Photpho/ha/vụ (24kg P/tấn sản phẩm)
(Hambrey và ctv., 2003).
Trong những năm gần đây, Việt Nam xác định rô phi là những đối tượng chủ lực
trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt ở miền Bắc Việt Nam vì đây là những đối tượng có giá
trị kinh tế cao, dễ nuôi và sản lượng lớn. Sản lượng cá nuôi năm 2008 của cả nước đạt
1.836,1 nghìn tấn, trong đó sản phẩm cá rô phi ước đạt 40.000 tấn. Cá rô phi tuy chưa xuất
khẩu được nhiều như cá tra và tôm sú xong là loài cá nước ngọt quan trọng, có sản lượng
lớn và dần thay thế cho các loài cá truyền thống như mè, trôi, trắm, chép. Trong khi ở đồng
bằng sông Cửu Long chú ý nhiều đến đối tượng cá tra thì cá rô phi lại là đối tượng cá nước
ngọt quan trọng nhất ở miền Bắc.

Nguyễn Văn Tiến và ctv (2004) đã nghiên cứu thành công kỹ thuật nuôi thâm canh
cá rô vằn ở miền Bắc Việt Nam cho năng suất trên 20 tấn/ha/vụ, khối lượng cá thương
phẩm bình quân 500g /con. Hệ số thức ăn trung bình 1,7 cho cả chu kỳ nuôi. Trong mô hình
này để duy trì ô xy hòa tan cần áp dụng quạt khí bắt buộc kể từ cuối tháng nuôi thứ 2. Thay
nước được áp dụng thường xuyên kể từ tháng nuôi thứ 3, trung bình 1 tuần thay nước 1 lần,
lượng nước thay bằng 1/3 lượng nước trong ao. Đây là cơ sở khoa học quan trọng để thực
hiện đề tài nghiên cứu này vì công nghệ đã thực hiện đạt được năng suất mà đề tài này yêu
cầu. Điều cần phải tiến hành là áp dụng công nghệ BFT làm giảm hệ số thức ăn và giảm
thay nước.
Năm 2003 - 2005, Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 đã triển khai nghiên cứu


xây dựng công nghệ sản xuất và tiêu thụ cá rô phi xuất khẩu tập trung tại Hải Dương. Kết
quả đã xây dựng được khu nuôi trồng thủy sản tập trung tại huyện Tứ Kỳ cho năng suất
nuôi cá đạt 12 - 13,5 tấn/ha/vụ nuôi và trên diện tích 75,4 ha (Nguyễn Huy Điền, 2005).
Đến nay, nuôi cá rô phi đã được nhân rộng trên quy mô toàn tỉnh Hải Dương, nhiều nhất là
ở các huyện Ninh Giang, Thanh Miện, Gia Lộc và Kinh Môn. Diện tích nuôi cá rô phi ngày
một tăng, nếu như năm 2004, diện tích nuôi đơn và ghép cá rô phi là gần 1.200 ha thì hiện
nay đã tăng lên khoảng 3.000 ha.
Năm 2003 - 2004, Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 thực hiện dự án sản xuất
thử nghiệm “Hoàn thiện kỹ thuật sản xuất cá rô phi chất lượng cao đạt tiêu chuẩn xuất
khẩu” (Nguyễn Công Dân và ctv, 2005). Dự 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 sạch môi trường. Chi phí thay nước lớn và không an toàn sinh học. Các nghiên cứu này
đều chưa có hệ thống xử lý chất thải của cá trong chu kỳ nuôi mà chỉ dùng giải pháp vét bớt
bùn ao sau mỗi chu kỳ nuôi. Hệ số thức ăn còn khá cao, từ 1,6 - 1,8 nên hiệu quả kinh tế

chưa cao. Ứng dụng công nghệ BFT thành công sẽ cho phép giảm thay nước, hạn chế ô
nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn thông qua cải thiện hiệu quả
chuyển hóa dinh dưỡng. Nuôi theo công nghệ BFT không sử dụng hóa chất kháng sinh vì
thế sẽ nâng cao tính cạnh tranh của hàng hóa do an toàn vệ sinh thực phẩm.


3.
3.1.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu
Đối tượng: Cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) NOVIT04, thế hệ thứ 8 của chương

trình chọn giống nâng cao tốc độ sinh trưởng và tỉ lệ sống. Khối lượng trung bình của cá ở các
công thức thí nghiệm là 7,1 g/con.
Thời gian: Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 6 đến tháng 11 năm 2011 Địa điểm: Viện
Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 1 (Bắc Ninh) và Trung tâm Quốc gia giống thủy sản nước ngọt
miền Bắc (Hải Dương).

3.2.

Vật liệu nghiên cứu
Nguồn cacbon: Thí nghiệm được thực hiện với 3 nguồn C bao gồm: rỉ đường (32,7% C),

cám gạo chiết ly (25% C), bột sắn (26,5% C) là những nguồn cacbon rẻ tiền dễ kiếm ở Việt Nam,
chủng vi khuẩn thuần để tạo bioíloc mồi.
Xác định tỷ lệ C/N phù hợp cho sự hình thành bioíloc bằng cách kế thừa kết quả nghiên
cứu tỷ lệ C/N của Avnimelech (2009).

3.3.

Bố trí thí nghiệm

3.3.1.

Thí nghiệm 1: Xác định nguồn và tỷ lệ cacbon phù hợp
Thí nghiệm 1 được bố trí trên 27 bể kính thể tích nước 50 lít/bể. Sử dụng một máy nén

khí (công suất 0,75Kw/h) và hệ thống ống nhựa dẫn khí đến các bể, sục khí 24/24h đảm bảo môi
trường đủ ôxy hòa tan cho thí nghiệm. Thí nghiệm được bố thí tại khu thí nghiệm phòng Sinh học
thực nghiệm - Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1. Thời gian từ 10 tháng 6 đến 25 tháng 6
năm 2011.
Trong mỗi bể thí nghiệm cho 50 lít nước ao nuôi cá rô phi thâm canh và 200ppm dung
dịch bioíloc mồi (bioíloc booter) có chứa 1% dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn Bacillus spp (để tạo
chất keo hình thành bioíloc), sau đó bổ sung nguồn cacbon và nitơ theo các tỷ lệ khác nhau.
Thí nghiệm được thực hiện với 3 công thức tỷ lệ C/N lần lượt là là 11,5; 12,5 và 13,5 và
3 nguồn cacbon là rỉ đường, tinh bột sắn và cám gạo chiết ly.


Các công thức của thí nghiệm được lăp lại 3 lần hoàn toàn ngẫu nhiên.

Hình 4. Bố trí thí nghiệm 1 xác định nguồn và tỷ lệ C/N
phù hợp cho sự hình thành biofloc
Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 như sau:
Nguồn Cacbon là rỉ đường

Nguồn Cacbon là tinh bột sắn

Lần lặp 1

Lần lặp 2

Lần lặp 3

C/N=11,5

C/N=12,5

C/N=13,5

C/N=13,5

C/N=11,5

C/N=11,5

C/N=12,5

C/N=13,5

C/N=12,5


Lần lặp 1

Lần lặp 2

Lần lặp 3

C/N=11,5

C/N=12,5

C/N=13,5

C/N=13,5

C/N=11,5

C/N=11,5

C/N=12,5

C/N=13,5

C/N=12,5

Lần lặp 2

Lần lặp 3

C/N=11,5

C/N=12,5

C/N=13,5

C/N=13,5

C/N=11,5

C/N=11,5

C/N=12,5

C/N=13,5

C/N=12,5

Nguồn Cacbon là cám gạo chiết ly
Lần lặp 1

Hình 5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 xác định nguồn và tỷ lệ C/N phù hợp
Lý thuyết tính toán tỷ lệ C/N dựa theo công bố của Avnimelech (1999,
2009)

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.
Thí nghiệm 2 được thực hiện từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2011. Thí nghiệm 2 được bố
trí trong 12 bể xi măng, với thể tích nước 24m 3/bể. Sử dụng một máy nén khí (công suất
0,75Kw/h) và hệ thống ống nhựa dẫn khí đến các bể, sục khí 24/24h đảm bảo môi trường đủ ôxy
hòa tan cho cá. Thời điểm nắng nóng các bể được che bằng lưới chống nắng cách mặt bể 1,5m.
Cá rô phi với kích cỡ trung bình 7,1 g/con, thả 8 con/m3.