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



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

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

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

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.



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

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).

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

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

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

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

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