Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu Theo FAO (2006) thì sản lượng tôm nuôi trên thế giới tăng bình quân hàng năm 10% trong suốt 3 thập niên qua. Trong đó tôm biển là đối tượng nuôi tăng nhanh nhất trong hoạt động nuôi thủy sản trên thế giới. Năm 2008 sản lượng tôm chiếm khoảng 15,4% tổng giá trị sản lượng thủy sản (FAO, 2010a). Sự phát triển nhanh của nghề nuôi tôm biển đã mang lại việc làm cho người dân và tạo nguồn thu nhập ngoại tệ của nhiều quốc gia thuộc Châu Á, Châu Mỹ và Châu Phi (Trung quốc, Thái Lan, Việt Nam, Indonesia, Ecuador, Bangladesh, Ấn Độ, Mexico và Brazil).
Năm 2009, mặc dù giá tôm trên thị trường có nhiều biến động nhưng sản lượng tôm vẫn duy trì ở mức ổn định. Những thị trường tiêu thụ tôm lớn nhất bao gồm Hoa Kỳ, Nhật Bản, Tây Ban Nha và các nước cộng đồng Châu Âu (FAO, 2010b). Tôm sú là loài tôm biển được ưa chuộng và được nuôi ở hơn 22 quốc gia trên thế giới (FAO, 2002). Năm 2008, tổng sản lượng tôm sú nuôi trên thế giới đạt 721.867 tấn, với giá trị gần 3,35 tỷ đô la.
Riêng ở Việt Nam, nghề nuôi tôm sú phát triển mạnh mẽ đặc biệt là các tỉnh ven biển thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Theo Tổng cục Thống kê Việt Nam (2010), diện tích nuôi tôm biển của Việt Nam là 623.300 ha, chiếm hơn 88% tổng diện tích mặt nước mặn lợ của cả nước, với sản lượng tôm nuôi là 413,1 ngàn tấn và tổng giá trị xấp xỉ 1,5 tỉ USD vào năm 2009. Tuy nhiên, hệ lụy của tốc độ phát triển nuôi tôm công nghiệp đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường và dịch bệnh, do vậy nghề nuôi tôm biển ở các nước trên thế giới cũng như Việt Nam đã gặp những trở ngại lớn. Sản lượng tôm nuôi của nhiều quốc gia suy giảm, ảnh hưởng lớn đến đời sống kinh tế của nhiều dân cư.
Trong đa số trường hợp, dịch bệnh xảy ra là kết quả của sự suy thoái môi trường và tôm bị sốc, bao gồm cả bệnh do vi khuẩn và bệnh do virus. Để giải 1 quyết vấn đề này chất hoá học và kháng sinh đã được thường xuyên sử dụng trong hoạt động nuôi tôm (Gomez-Gil et al., 2000; Gräslund và Bengtsson, 2001). Việc sử dụng thuốc kháng sinh không đúng cách đã dẫn đến sự kháng thuốc của những dòng vi khuẩn này (Weston, 1996). Mặt khác sản phẩm thủy sản xuất khẩu không đạt tiêu chuẩn do dư lượng thuốc kháng sinh, thuốc bảo vệ thực vật và vi sinh vật gây bệnh (Đặng Đình Kim và ctv.
Chính vì vậy giải pháp trong phòng trị bệnh đã và đang được đặt ra bao gồm việc quản lý bệnh, địch hại tổng hợp (Li, 2008), đặc biệt là việc sử dụng các vi sinh vật hữu ích (Probiotics) nhằm cải thiện môi trường nuôi và tăng năng suất vật nuôi đã được thực hiện và đem lại nhiều kết quả đáng kể. Sử dụng vi sinh vật hữu ích là một giải pháp tích cực, có nhiều triển vọng để quản lý vi sinh trong ao nuôi thâm canh, hạn chế tối đa thuốc kháng sinh để bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm, hạn chế đáng kể lượng chất hữu cơ thải ra môi trường góp phần phát triển nghề nuôi thủy sản một cách bền vững. Theo Bao và Shen (2005) thì nuôi thủy sản bền vững đòi hỏi phải thiết lập các mô hình nuôi sạch bằng việc sử dụng vi sinh vật hữu ích không có độc tố, không có phản ứng phụ, không có dư lượng và không có sự kháng thuốc, đồng thời có hiệu quả trong việc cải thiện môi trường và gia tăng sức đề kháng cho vật nuôi trong việc giảm bệnh và duy trì cân bằng sinh thái. Trong tình hình này nhiều quốc gia trên thế giới đã áp dụng các quy trình sử dụng chế phẩm vi sinh như Hoa Kỳ, Nhật Bản, các nước trong Cộng đồng Châu Âu, Indonesia, Thái Lan với nhiều kết quả đạt được đáng khích lệ.
Probiotics ngày nay đã trở thành hàng hóa ở một số nước và đang hình thành ngành công nghiệp sản xuất vi sinh giống như các ngành công nghiệp khác phục vụ cho nuôi trồng thủy sản (Zhou et al. Nhiều kết quả ứng dụng vi sinh vật hữu ích rất có ý nghĩa về nhiều mặt như cải thiện chất lượng nước, nâng cao tỉ lệ sống, tăng tăng trưởng và giảm hệ số chuyển hóa thức ăn FCR (Austin et al., 1995; Fuller, 1998; Rengpipat et al., 1998; Dalmin et al., 2001; Irianto và Austin, 2 2002; Wang, 2005). Một số kết quả nghiên cứu khác cũng đã chứng minh được hiệu quả sử dụng Probiotic mang lại các lợi ích về kinh tế, kỹ thuật, bảo vệ môi trường và đặc biệt trong lĩnh vực an toàn vệ sinh thực phẩm (Montes và Pugh, 1993). Ở Việt Nam, nhất là vùng ĐBSCL, chế phẩm vi sinh cũng đã và đang được sử dụng rộng khắp trong nuôi thủy sản, nhất là tôm sú từ nhiều năm qua.
Tuy nhiên hiệu quả sử dụng chế phẩm vẫn chưa được đánh giá đầy đủ nhất là hiệu quả kinh tế khi sử dụng đại trà ngoài thực địa (Vũ Ngọc Út, 2011). Ngoài ra, hầu hết các chế phẩm vi sinh có mặt trên thị trường hiện nay ở Việt Nam nói chung và ĐBSCL nói riêng, có nguồn gốc nhập nội với chất lượng không ổn định và nhất là giá bán rất cao. Sự khác biệt về điều kiện sinh thái có thể là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiệu quả xử lý môi trường và tác động tích cực lên đối tượng nuôi của các chủng vi khuẩn hữu ích trong các chế phẩm vi sinh nhập nội bị hạn chế. Zhou et al.
(2009) cũng nhận định rằng ở Trung Quốc việc sử dụng chế phẩm vi sinh trong các ao nuôi tôm, cua cũng gặp nhiều khó khăn và hiệu quả chưa cao do người sử dụng không nắm được nhu cầu về điều kiện sinh thái của các nhóm vi khuẩn có lợi khi đưa vào trong hệ thống nuôi. Các tác giả này cũng đề xuất tốt nhất là cần phải phân lập các dòng vi khuẩn tại chỗ từ các vùng nuôi nước ngọt hoặc mặn để thích ứng với điều kiện sinh thái địa phương. Ngoài sự khác biệt về điều kiện sinh thái, các loại chế phẩm vi sinh nhập nội thường có giá bán cao nên càng ảnh hưởng đến hiệu quả nuôi. Việc phát triển các chế phẩm vi sinh “bản địa” từ các chủng vi khuẩn hữu ích được phân lập tại chỗ sẽ giúp giải quyết được những hạn chế nêu trên.
Vi khuẩn hữu ích có nguồn gốc từ vùng ĐBSCL sẽ thích nghi tốt với điều kiện sinh thái trong vùng và hiệu quả xử lý của chúng sẽ cao và ổn định khi được sử dụng trong môi trường có cùng điều kiện sinh thái. Ngoài ra, giá thành của chế phẩm vi sinh được sản xuất tại chỗ thấp sẽ góp phần đáng kể trong việc tăng hiệu quả sản xuất cho người 3 nuôi, đáp ứng yêu cầu thân thiện môi trường và sản xuất thủy sản bền vững hiện nay. Mặc dù Bộ Thủy sản (2002) đã cho phép lưu hành sử dụng nhiều chế phẩm vi sinh trong nuôi thủy sản, tuy nhiên những chế phẩm lưu hành chủ yếu là những chủng loại nhập nội với giá bán cao, hiệu quả của các loại chế phẩm này chưa ổn định và chưa được đánh giá, nhất là hiệu quả kinh tế. Việc nghiên cứu chọn lựa các dòng vi khuẩn hữu ích có nguồn gốc tại địa phương làm cơ sở cho việc sản xuất đại trà chế phẩm vi sinh là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao trong giai đoạn hiện nay nhằm nâng cao hiệu quả nuôi thủy sản, hạn chế sự ô nhiễm môi trường thúc đẩy và tăng cường sự bền vững của nghề nuôi.
Từ những nguyên nhân trên mà đề tài "Nghiên cứu quần thể vi khuẩn chuyển hoá đạm trong bùn đáy ao nuôi tôm sú (Penaeus monodon)” đã được thực hiện.2 Mục tiêu của nghiên cứu 1.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu thành lập bộ chủng vi khuẩn hữu ích có nguồn gốc từ các ao nuôi tôm sú thâm canh nhằm bổ sung bộ sưu tập vi khuẩn làm cơ sở khoa học trong việc chọn lựa các dòng vi khuẩn hữu ích để sản xuất chế phẩm vi sinh.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá môi trường và sự biến động mật độ của các nhóm vi khuẩn tham gia phân hủy hữu cơ và chuyển hóa đạm trong bùn đáy ao nuôi tôm sú. - Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng nước của vi khuẩn phân lập được để có thể đưa vào thực tế ứng dụng. - Định danh các nhóm vi khuẩn chuyển hóa đạm trong ao và xác định nguồn gốc loài phân lập được.3 Nội dung nghiên cứu - Sưu tập và định danh các nhóm vi khuẩn chuyển hoá đạm phân lập từ ao nuôi tôm sú thâm canh qua một chu kỳ nuôi. 4 - Xác định biến động các yếu tố môi trường và yếu tố vi sinh vật qua một chu kỳ nuôi.
- Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng nước của nhóm vi phân lập và vai trò của chúng trong ương nuôi tôm trong bể ở qui mô phòng thí nghiệm. Bùn đáy ao tôm sú Môi trường ao nuôi Phân lập vi Đánh giá biến Đánh giá biến khuẩn động môi trường động vi khuẩn Định danh vi khuẩn Bacillus Nitrosomonas Nitrobacter Vai trò của vi khuẩn r Chọn lọc vi khuẩn Đánh giá vai trò Ương tôm sú Nuôi tôm sú của vi khuẩn giống thương phẩm trong thí nghiệm Chọn được chủng vi khuẩn chuyển hóa đạm tốt nhất trong bùn đáy ao nuôi tôm sú Hình 1.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu của đề tài 5 1.4 Ý nghĩa của luận án Luận án nhằm bổ sung bộ sưu tập những dòng vi khuẩn hữu ích có hiệu quả xử lý nước tốt nhất trong nuôi tôm và những kết luận khoa học về ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn này lên sự thay đổi các chỉ tiêu chất lượng nước và tăng trưởng của tôm sú vào nguồn cơ sở dữ liệu khoa học chung về ứng dụng vi khuẩn hữu ích, làm cơ sở để phục vụ cho nghề nuôi tôm sú phát triển bền vững.5 Điểm mới của luận án Luận án đã phân lập, chọn lọc và đánh giá được hiệu quả cải thiện chất lượng nước của một số loài vi khuẩn hữu ích trong ao nuôi tôm sú thâm canh. Luận án đã xác định được mật độ bổ sung vi khuẩn Bacillus thích hợp vào hệ thống nuôi đạt hiệu quả cải thiện chất lượng nước trong hệ thống ương tuần hoàn và nuôi tôm thương phẩm. Định danh được các dòng vi khuẩn phân hủy hữu cơ và chuyển hóa đạm có hiệu quả cải thiện chất lượng nước tốt nhất trong hệ thống ương, nuôi tôm trong điều kiện phòng thí nghiệm.