Kiểm Soát Vi Khuẩn Trong Ao Nuôi Bằng Biện Pháp Sinh Học

Ngày đăng: 21/09/2021 8337 Lượt xem

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

I. GIỚI THIỆU

Môi trường 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 vi sinh vật suốt quá trình nuôi nên mật độ vi khuẩn trong ao nuôi cũng cao hơn các thuỷ vực tự nhiên (10⁵-10⁷ CFU/ml).

Trong môi trường nuôi thường tồn tại 3 nhóm vi khuẩn: có lợi, có hại hoặc trung tính đối với sự tăng trưởng và phát triển của vật nuôi. Sự vượt trội về số lượng của nhóm vi khuẩn có lợi sẽ giúp nâng cao năng suất nuôi trong khi nhóm vi khuẩn có hại phát triển vượt trội sẽ gây bệnh cho vật nuôi và gây tổn thất cho người nuôi. Nói cách khác, quần thể vi khuẩn có ảnh hưởng nhất định đến năng suất nuôi thuỷ sản. Do đó, việc nâng cao năng suất nuôi có mối liên hệ không thể thiếu đối với vấn đề kiểm soát sự phát sinh và phát triển của các nhóm vi khuẩn này.

Trong tự nhiên, sự phát triển của các nhóm vi sinh vật hầu như là ngẫu nhiên. Đối với các hệ thống nuôi thuỷ sản, có sự tác động của con người như cải tạo ao, loại bỏ chất thải, sử dụng hoá chất hay thuốc phòng trị bệnh, v.v… với mục đích 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 độ vi khuẩn trong các hệ thống nuôi giảm xuống, cả vi khuẩn có hại, có lợi và trung tính. Sau khi tác động này chấm dứt, quần thể vi khuẩn sẽ phục hồi và sự phát triển vượt trội của các nhóm vi khuẩn (có lợi, có hại và trung tính) trong quần thể này cũng là ngẫu nhiên. Do vậy mục tiêu của việc kiểm soát vi khuẩn trong các hệ thống nuôi thuỷ sản là thúc đẩy sự phát triển của các nhóm vi khuẩn có lợi và hạn chế sự phát triển của các nhóm vi khuẩn có hại đối với vật nuôi. Theo Vadstein et al. (1993), việc này nên liên kết các chiến lược khác nhau ở nhiều mức độ kiểm soát vi sinh học khác nhau.

II. CÁC NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT HỆ VI KHUẨN TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI THUỶ SẢN

2.1 - Đặc điểm sinh thái trong sự phát triển của các nhóm vi khuẩn trong tự nhiên

Dựa trên chiến lược phát triển của các nhóm vi khuẩn trong các điều kiện sinh thái có thể chia vi khuẩn ra làm 2 nhóm là nhóm r (Rish-strategist) và nhóm K (Kinetisc-strategist):

- Nhóm r: là nhóm vi khuẩn phát triển nhanh và trở nên chiếm ưu thế so với các quần thể vi khuẩn cạnh tranh khác sống chung trong cùng một môi trường khi điều kiện sinh thái thuận lợi cho chúng. Nhóm này đa số là vi khuẩn dị dưỡng, một số loài trong nhóm này có khả năng gây bệnh và được gọi là nhóm cơ hội. Nhóm này có một đặc điểm nổi bật là phát triển nhanh nhưng không ổn định.

- Nhóm K: đây là nhóm phát triển chậm nhưng bền vững. Đa số trong nhóm này là các vi khuẩn tự dưỡng (Nitrosomonas, Nitrobacter…) và các vi khuẩn dị dưỡng có thể phát triển ở hàm lượng dinh dưỡng rất thấp (Streptomyces).

Ngoài ra có thể điều khiển được nhóm vi khuẩn có lợi phát triển chiếm ưu thế trong ao, bằng biện pháp áp dụng một số mối quan hệ trong giới vi sinh vật như: sự cạnh tranh lấn át, tiết chất kháng sinh, quan hệ hỗ sinh, thông qua đối tượng trung gian…

2.2 - Điều khiển vi khuẩn trong môi trường nuôi thuỷ sản

Việc vận hành các hệ thống NTTS có thể gây một vài trở ngại trong việc kiểm soát vi khuẩn như chu kỳ nuôi ngắn, phải khử trùng hệ thống định kỳ khi cải tạo ao làm mất đi sự ổn định quần xã vi sinh vật trong hệ thống. Việc cho tôm cá ăn nhiều vào giai đoạn cuối của chu kỳ nuôi làm cho hàm lượng hữu cơ trong ao tăng lên quá mức dẫn đến sự phát triển mạnh của các nhóm vi sinh vật dị dưỡng phát triển nhanh trong đó có thể có cả nhóm vi sinh vật cơ hội gây bệnh cho tôm cá. Cho nên việc kiểm soát vi khuẩn trong các hệ thống nuôi thuỷ sản cần phải xem xét đến các yếu tố quyết định và các yếu tố ngẫu nhiên. Các yếu tố quyết định là các yếu tố có thể nhận biết được như pH, nhiệt độ, DO, COD, BOD, chất lượng và số lượng thức ăn. Các yếu tố này quyết định đến mức độ phát triển của quần xã vi khuẩn sống trong môi trường. Yếu tố ngẫu nhiên là những thay đổi, biến động xảy ra đối với quần xã vi khuẩn. Những thay đổi của một quần thể vi khuẩn xảy ra đúng nơi, đúng lúc khi xâm nhập vào ổ sinh thái và phát triển khi môi trường thuận lợi có thể tạo ra sự lấn át trong quần xã vi sinh vật, từ đó có thể tạo nên hệ quả nhất định đối với hệ thống nuôi. Các yếu tố ngẫu nhiên giải thích tại sao hai hệ thống nuôi giống nhau cùng vận hành như nhau nhưng lại cho kết quả nuôi khác nhau.

Các phương pháp chung trong việc điều khiển hệ vi sinh vật trong NTTS bao gồm:

• Sử dụng chất kháng sinh/chất ức chế sinh trưởng khi chuẩn bị ao

• Sử dụng cơ chất chuyên biệt (prebiotics)

• Axit hoá

• Cấy vi sinh vật hữu ích (probiotics)

• Kiểm soát qua thức ăn

2.2.1 - Sử dụng chất kháng sinh hay chất ức chế sinh trưởng

Do quy trình cải tạo ao trước mỗi vụ nuôi có thể làm ảnh hưởng đến quần thể vi khuẩn trong ao nuôi, nên mọi người chú ý đến các bước thực hiện chính như sau: phơi đáy ao là một trong những bước quan trọng và không thể thiếu trong kỹ thuật cải tảo ao nuôi tôm. Việc làm này sẽ giúp oxy hóa các chất hữu cơ, có thể tận dụng tia cực tím của ánh nắng mặt trời diệt vi khuẩn và mầm bệnh gây hại. Tiếp đến xới đất đáy ao với độ sâu khoảng từ 5 - 10 cm, sau đó tiến hành rải vôi CaO theo liều khoảng từ 5 - 10 kg/100m² để ổn định pH nền đáy ao. Trong xử lý nước có thể dùng các chất diệt khuẩn như: Chlorine, BKC, thuốc tím,.., rãi quanh ao để loại bỏ hoàn toàn các loại vi khuẩn gây bệnh. Sau đó, cấy vi sinh để ổn định màu nước và tạo điều kiện cho vi sinh vật có lợi phát triển. Như đã giải thích ở trên việc sử dụng vi sinh vật trong giai đoạn này rất quan trọng giúp ổn định hệ vi khuẩn hữu ích chiếm ưu thế trong ao. Ngoài ra trong quá trình nuôi nếu ao có sự cố người nuôi thường sử dụng kháng sinh để diệt khuẩn cũng làm ảnh hưởng đến quần thể vi khuẩn do vậy tránh trường hợp ngẫu nhiên vi khuẩn cơ hội phát triển chiếm ưu thế, người nuôi nên chú ý tăng mật độ vi khuẩn bổ sung để vi khuẩn hữu ích lấn át được vi khuẩn cơ hội, sau khi kết thúc sử dụng kháng sinh.

2.2.2 - Sử dụng cơ chất chuyên biệt (prebiotics)

Các nhóm vi sinh vật khác nhau có thể cần những cơ chất chuyên biệt để phát triển. Do đó, việc cung cấp các cơ chất chuyên biệt vào môi trường có thể tạo nên sự phát triển vượt trội của nhóm vi sinh vật nào đó. Việc ứng dụng cơ chất chuyên biệt này trong NTTS hiện nay đã được ứng dụng rất nhiều ví dụ như mô hình Biofloc. Nhóm vi khuẩn mong muốn được phát triển trong mô hình này là vi khuẩn dị dưỡng và cơ chất chuyên biệt sử dụng trong trường hợp này là chất carbon (đường, bột). Một ví dụ thường hay ứng dụng trong thủy sản là bón đường xuống ao nuôi là cung cấp sucroza cho nhóm Vibrio có phản ứng dương tính với sucroza và tạo colony màu vàng trong môi trường nuôi cấy TCBS. Đây thường là nhóm vi khuẩn trung tính hoặc có lợi đối với tôm cá trong khi nhóm phản ứng âm tính với sucroza (tạo colony màu xanh) lại thường là nhóm cơ hội. Một ví dụ khác là trong hệ thống lọc sinh học thì cơ chất cho vi khuẩn nitrate hóa là đạm vô cơ (ammonia và ammonium). Chất hữu cơ trong hệ thống này được giữ lại trong bể lọc cơ học (cát) không để chất hữu cơ vào trong bể lọc sinh học và như vậy vi sinh vật dị dưỡng không phát triển trong bể lọc => không cạnh tranh => cuối cùng vi khuẩn nitrate hoá sẽ phát triển tốt hơn.

Ngoài ra một số nghiên cứu đã công bố phương pháp tạm gọi là nước thành thục vi sinh hay nước già vi sinh (Microbially matured water) (Skjermo et al. 1997). Trong phương pháp này cũng là một cách dùng cơ chất nghèo dinh dưỡng (chuyên biệt cho nhóm vi khuẩn nhóm K- Strategist) bằng cách lọc nước ương ấu trùng cá bơn qua lưới lọc (loại bỏ chất hữu cơ khỏi nước ương sẽ hạn chế được sự phát triển của nhóm vi khuẩn cơ hội). Phương pháp này không xử lý vi khuẩn hữu ích chỉ liên quan đến kỹ thuật chuẩn bị nước cho ương ấu trùng thuỷ sản nhằm tăng sức tăng trưởng của ấu trùng cá. Kết quả cho thấy tỉ lệ sống và tăng trưởng tốt hơn của ấu trùng cá bơn (Halibut), do vi khuẩn cơ hội xuất hiện ít hơn trong môi trường này. Mục tiêu của phương pháp nhằm tạo ra quần xã vi khuẩn không cơ hội giúp bảo vệ ấu trùng thuỷ sản khỏi sự phát triển của các mầm bệnh cơ hội. Hiện nay có khá nhiều nghiên cứu trên lĩnh vực này, chúng ta sẽ thảo luận trong những bài tiếp theo.

2.2.3 - Acid hoá môi trường nuôi

Việc hạ pH xuống thấp có khả năng khống chế được sự phát triển của một số nhóm vi sinh vật. Điều này đôi khi được áp dụng trong nuôi một số đối tượng thuỷ sản. Khi nuôi cá chình (Anguilla anguilla) trong hệ thống tuần hoàn, người ta có thể pH xuống dưới 6 nhằm khống chế bệnh mang do một loài vi sinh vật gây ra đồng thời làm giảm độ độc của ammonia trong hệ thống nuôi. Trong nuôi tôm, để ổn định pH (7.5-8.5), người nuôi ngoài việc kiểm soát mật độ tảo thích hợp còn có thể bón đường để ổn định pH.

2.2.4 - Cấy vi sinh vật hữu ích vào môi trường nuôi

Việc cấy vi sinh vật vào môi trường (đang sử dụng nhiều nhất) là đưa một lượng lớn vi sinh vật hữu ích từ ngoài vào trong hệ thống nuôi. Việc cấy vi sinh vật trong các hệ thống nuôi thuỷ sản khác nhau cũng hoàn toàn khác nhau cả về phương pháp và thành phần vi sinh vật cấy vào. Phương pháp vận dụng cũng rất phong phú và đa dạng. Theo nguyên lý chung việc cải tạo ao, diệt khuẩn trước khi bổ sung tạo sự xâm thực (Pre-emptive colonization) của vi khuẩn hữu ích ban đầu luôn được khuyến cáo trước khi bổ sung chế phẩm nhằm thay cho sự xâm thực tự nhiên (như đã phân tích ở trên) của quần xã vi sinh vật ngẫu nhiên trong hệ thống nuôi. Cụ thể bắt đầu từ khử trùng, sau khi được khử trùng có thể tạo sự xâm thực ban đầu vào môi trường nuôi bằng cách bổ sung vi sinh vật hữu ích với mật độ cao và liên tục trong thời gian đầu để vi khuẩn hữu ích có thể chiếm ưu thế trong môi trường ao. Điều này giúp môi trường thiết lập một quần xã vi sinh vật tiên phong một cách chủ động. Các vi sinh vật hữu ích được cấy vào ban đầu này có thể dễ dàng tạo nên sự lấn át của chúng đối với các vi sinh vật tự phát sinh trong môi trường do tránh được sự canh tranh ban đầu. Điều này cho phép thiết lập nên một quần xã vi sinh vật có lợi chỉ sau một lần cấy. Sau đó nên bổ sung định kỳ tùy vào chất lượng nước trong ao. Thông thường chu kỳ bổ sung ngắn dần theo thời gian nuôi do sự tích lũy chất thải càng nhiều.

Khái niệm này không chỉ áp dụng trong môi trường nuôi mà cả đối với quần xã vi sinh vật sống trên và trong vật nuôi. Một đặc điểm đáng chú ý của các giống loài thuỷ sản khác với động vật trên cạn là trứng hay ấu trùng thuỷ sản sau khi được đẻ ra không thừa hưởng hệ vi sinh vật từ con mẹ mà từ môi trường nước xung quanh. Trứng hoặc ấu trùng được nở ra môi trường hầu như ở trạng thái vô trùng. Khi tiếp xúc với môi trường nước xung quanh, bề mặt của chúng nhanh chóng bị xâm thực bởi các vi sinh vật sống trong lớp nước bao bọc chúng. Các vi sinh vật ngẫu nhiên này lại tiếp tục xâm nhập vào bề mặt ruột của ấu trùng hoặc con non khi chúng bắt đầu dinh dưỡng ngoài. Do vậy có thể chủ động tạo sự xâm thực ban đầu trên bề mặt cơ thể hay bên trong hệ đường ruột bằng cách tắm, ngâm ấu trùng hoặc giàu hoá thức ăn tươi sống với các vi sinh vật được hữu ích đã chọn lọc trước.

2.2.5 - Điều khiển vi khuẩn trong hệ đường ruột qua thức ăn

Hệ vi sinh vật trong ruột có ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ và khả năng hấp thu thức ăn của vật nuôi. Hệ vi sinh vật trên tôm cá chịu ảnh hưởng chủ yếu của hệ vi sinh vật trong môi trường nước mà chúng sống (nước, bùn, sông, hồ, biển, ...). Nhiều kết quả nghiên cứu đã xác định thành phần hệ vi sinh vật của tôm cá không khác biệt với hệ vi sinh vật của môi trường nước nơi tôm cá sinh sống. Hệ vi sinh vật trên tôm cá rất đa dạng và phụ thuộc vào vị trí trên thân tôm, cá. Trên bề mặt ngoài của cá (da cá) thường có một lớp nhớt chứa một lượng lớn chất protein là nơi phân bố của các vi sinh vật hiếu khí, đặc biệt là trên mang cá. Tuy nhiên, nhờ cơ chế miễn dịch của cá nên số lượng các vi sinh vật trên bề mặt ngoài không tăng cao. Tuy nhiên, sau khi cá chết, các vi sinh vật này sẽ phát triển rất nhanh và xâm nhập vào cơ thể cá gây thối rửa.

Hệ đường ruột tôm cá là nơi có hệ vi sinh vật đa dạng nhất trên cơ thể tôm cá. Vi sinh vật xâm nhập vào đây từ nước, bùn cùng với các loại thức ăn mà tôm cá ăn vào. Ở trong hệ đường ruột hầu như có thể tìm thấy tất cả các loại vi sinh vật cư trú trong nước và bùn, kể cả các dạng sinh bào tử. Số lượng vi khuẩn thường dao động rất lớn, từ vài nghìn cho đến vài chục triệu tế bào trong 1g chất chứa trong ruột. Tương tự trên người vai trò của vi khuẩn đường ruột trên tôm cá rất quan trọng đối với sự tăng trưởng và sức khỏe. Do vậy trong NTTS việc bổ sung vi khuẩn đường ruột qua thức ăn thường xuyên được áp dụng. Các nhà khoa học khuyến cáo nên sử dụng loài vi khuẩn hữu ích được phân lập trong đường ruột để bổ sung vào thưc ăn tốt hơn từ nơi khác do khả năng thích nghi và tồn tại trong đường ruột tốt hơn nên có thể cạnh tranh với các loài vi khuẩn khác.

III. KẾT LUẬN

Để chủ động tăng lượng vi khuẩn hữu ích trong ao nuôi, người nuôi nên tham khảo các quy trình được khuyến cáo bởi các cơ quan đơn vị chức năng, đồng thời nên trang bị thêm kiến thức để tìm hiểu vì sao mình phải thực hiện như vậy. Khi hiểu rõ mọi nguyên lý hoạt động, cơ chế tác động, hiệu quả tích cực của vi khuẩn hữu ích mang lại sẽ giúp bà con đạt được thành công. Ngoài việc xử lý trong ao nuôi thì việc xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường cũng là điều nên làm; có như vậy thì việc nuôi thủy sản mới bền vững và có kết quả lâu dài.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lauzon HL, Gudmundsdottir S, Petursdottir SK, Reynisson E, Steinarsson A, 2010. Oddgeirsson M., Bjornsdottir R., Gudmundsdottir BK. J Appl Microbiol. 109(5):1775-89.
2. Skjermo, J., Salvesen, I., Øie, G., 1997. Microbially matured water: a technique for selection of a non-opportunistic bacterial flora in water that may improve performance of marine larvae. Aquaculture International 5, 13–28 https://doi.org/10.1007/BF02764784.
3. Vadstein O., Attramadal KJK, Bakke I. & Olsen Y., 2018. K-Selection as Microbial Community Management Strategy: A Method for Improved Viability of Larvae in Aquaculture. Frontiers Microbiology, 9:2730.
4. Vadstein O., G., YOlsen, L. Salvesen & J.Skjemo, 1993. A strategy to obtain microbial control during larval development of marine fish. Fish Farming Technolog: Reinertsen, Dahle, Jnrgensen. Tvlnnerelm Balkema, Rotterdam, ISBN905410 3264

Bài viết đã được UV-Việt Nam mua tác quyền từ tác giả. Bất cứ hình thức sao chép nào đều phải có trích dẫn nguồn từ UV-Việt Nam.