Vai trò của vi khuẩn Bacillus sp. trong xử lý bùn đáy ao nuôi tôm

PGS.TS. Phạm Thị Tuyết Ngân - Khoa Thủy Sản - Trường Đại Học Cần Thơ

1.  Đặc tính đáy ao và ảnh hưởng của nền đáy đến năng suất nuôi

Bùn đáy ao là chất vô định hình, màu tối, có chứa: Carbohydrate (1,3%); Hemicellulose (3,0%); Cellulose (0,4%); Lignin  (4,2%); Axit humic (29,6%); Axit funvic (22,0%); Humin (36,5%). Theo Lin và Nash (1996) có khoảng 26% nitơ và 24% phốt-pho từ nguồn thức tích lũy trong bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh. Trong khi đó Funge-Smith và Briggs (1998) tìm thấy trong bùn đáy tích lũy 24% nitơ và 84% phốt-pho từ nguồn thức ăn. Munsiri et al. (1996) cho rằng các ao nuôi lâu ngày tích lũy nhiều chất hữu cơ hơn ao mới. Lượng thức ăn thừa cùng với phế thải hữu cơ là những yếu tố làm cho ao nuôi bị ô nhiễm nghiêm trọng và phá hủy các vùng sinh thái nuôi thủy sản làm cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển và lan rộng một cách nhanh chóng. Trong đa số trường hợp, dịch bệnh xảy ra là kết quả của sự thoái hóa môi trường và tôm bị sốc, bao gồm cả bệnh do vi khuẩn và bệnh do virus. Để giải quyết vấn đề ô nhiễm đáy ao các vi khuẩn Bacillussp.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 NTTS (Zhouet al., 2009). 

2.  Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong nền đáy ao

Trong bùn đáy các chất hữu cơ không ngừng bị phân hủy bởi vi khuẩn dị dưỡng và nấm mốc. Các vi sinh vật này cần các hợp chất hữu cơ để làm thức ăn. Khi ấy, hợp chất hữu cơ được vi sinh vật trong đó có Bacillus sp. biến đổi 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. Sự phân hủy các chất hữu cơ diễn ra với tốc độ rất khác nhau, thứ tự bị phân hủy là đường và protein, sau đó là tinh bột, chất béo và cuối cùng là chất cao phân tử như cellulose

3.  Vai trò của vi khuẩn Bacillus sp. trong xử lý bùn đáy ao nuôi tôm

Tham gia vào quá trình amon hóa 

Bacillus có vai trò quan trọng trong quá trìnhammon hóa protein nhằm chuyển nitơ từ dạng khó hấp thu (hữu cơ) sang dạng muối amôn dễ được hấp thu và giúp làm sạch đáy ao. Ngoài Bacillus (B. Subtilis, B. cereus, B. Licheniformis, B. mesentericus, B. mycoidess...) nhiều vi sinh vật khác cũng tham gia vào quá trình này, chủ yếu là các loài vi khuẩn thuộc Pseudomonas, Clostridiumvà các vi nấm như Aspergillus oryzae, A. niger...

-     Quá trình amôn hóa protein:

Quá trình amôn hóa là quá trình phân hủy và chuyển hóa các hợp chất hữu cơ chứa nitơ (protein) thành NH₃do vi khuẩn Bacillusvà nhiều vi sinh vật hiếu khí và yếm khí khác thực hiện, tiếp theo NH₃ phản ứng với nước để tạo thành NH₄⁺, quá trình chuyển hóa được mô tả như sau: 

Protein → polypeptit → Acid amin → NH₃ 

NH₃ + H₂O Û NH₄⁺ + OH^-  (k = 10^{- 4,74}

-     Quá trình amôn hóa urê: 

Quá trình amôn hóa urê ((NH₂)₂CO) chia ra làm 2 giai đoạn, giai đoạn đầu dưới tác dụng của enzyme urease do một số vi sinh vật tiết ra thủy phân urê thành muối carbonate amôn ((NH₄)₂CO₃). Ở giai đoạn 2, (NH₄)₂CO₃ chuyển hóa thành NH₃, CO₂và H₂O

(NH₂)₂CO  + 2 H₂O      (NH₄)₂CO₃

(NH₄)₂CO₃   ®   NH₃+ CO₂+ H₂O

Axit uric bị các vi sinh vật phân giải thành urê và acid tartronic. Sau đó urê sẽ tiếp tục bị phân giải thành NH₃

C₅H₄N₄O₃+ 4H₂O  ®  (NH₂)₂CO   +  HOOC–CHOH–COOH  

Nhiều loài vi khuẩn có khả năng phân giải urê và axit uric, trong đó có Bacillus amylovorum.  Đa số các loài vi sinh vật phân giải urê thuộc nhóm hiếu khí hay kỵ khí không bắt buộc, chúng ưa pH trung tính hoặc hơi kiềm. 

Giảm thiểu ô nhiễm đáy ao

     Trong điều kiện có oxy, vi khuẩn Bacillussẽ góp phần làm giảm ô nhiễm hữu cơ trong bùn đáy ao tôm. Sự hiện diện của CO₂có thể làm giảm pH, mặt khác khí NH₃ cũng được hình thành trong quá trình phân hủy hữu cơ và NH₃là loại khí độc đối với cá, khi được tạo thành sẽ phản ứng với nước sinh ra ion NH₄⁺cho đến khi cân bằng được thiết lập Tỉ lệ giữa NH₄⁺/NH₃sẽ tăng khi pH giảm và giảm khi pH tăng. Do vậy sau khi sử dụng Bacillus để xử lý bùn đáy ao nên luu ý quản lý pH nước trong khoảng thích hợp (7,5-8,5), tránh trường hợp pH quá cao dẫn đến hình thành nhiều khí độc NH_3. 

     Tóm lại, mỗi loài Bacillus (B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. cereus…) có thể có vai trò chủ lực khác nhau trong các cơ chế tác động của vi khuẩn hữu ích, nhưB. subtilis nổi trội trong phân hủy hữu cơ, tăng cường miễn dịch, kích thích tiêu hóa và tiết ra kháng sinh kiểm soát mầm bệnh; B. cereusmạnh về khả năng phân giải protein, tinh bột, cellulose… góp phần làm sạch đáy ao, giúp tiêu hóa thức ăn. Tuy nhiên theo Zhou (2009), rất khó mà đánh giá trực tiếp vai trò khác nhau của vi khuẩn hữu ích thông qua các nghiên cứu về ứng dụng, bởi vì hiệu quả sử dụng của vi khuẩn hữu ích lệ thuộc rất nhiều vào các nhân tố khác nhau (Gomez-Gil et al., 2000) như loài vi khuẩn, mức độ bổ sung, tần suất bổ sung và điều kiện môi trường. Tuy nhiên nhiều nghiên cứu cho thấy số lượng vi khuẩn hữu ích là nhân tố duy nhất thúc đẩy làm tăng hiệu quả xử lý và tăng trọng và tỉ lệ sống của tôm nuôi (Zhou, 2009).

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