Đang tải... (xem toàn văn)
Aquaponic là sự kết hợp giữa thủy canh (hydroponics) và nuôi trồng thủy sản (aquaculture), là một phương pháp nhanh và hiệu quả trong việc tạo ra đồng thời sản phẩm cây trồng và thủy sản. Trong đó, chất thải của cá sẽ được phân giải thành các chất dinh dưỡng hòa tan (các hợp chất nitrogen, phosphorus) thông qua hệ thống vi sinh. Đó sẽ là môi trường dinh dưỡng cho cây theo lối thủy canh. Quá trình sử dụng chất dinh dưỡng này không chỉ cải thiện môi trường nước cho cá mà nó còn giảm tối thiểu lượng nước tiêu thụ bằng cách tiết giảm lượng nước thải.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA NƠNG HỌC −−−− BÁO CÁO MƠN THỦY NƠNG Mơ hình nơng nghiệp cơng nghệ cao Aquaponics Giảng viên: Trần Hồi Thanh Danh sách sinh viên Trần Minh Chửng Phạm Huy Hoàng Nguyễn Lan Hương Trần Duy Lâm Phạm Quốc Khánh Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2018 Mục lục DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT NFT: Mơ hình Aquaponic sử dụng màng dinh dưỡng DWC: Mơ hình Aquaponic canh tác nước sâu, dùng xốp làm bè AOB: Nitrosomonas NOB: Nitrobacter DANH SÁCH CÁC HÌNH GIỚI THIỆU I Đặt vấn đề - Ngày nay, việc làm nông nghiệp không đất trở nên quen thuộc với Với việc nguồn nước khan hiếm, diện tích đất đai bị thu hẹp, ảnh hưởng thời tiết với việc ảnh hưởng thuốc trừ sâu, phân hóa học lên đất nơng nghiệp gây tác hại tiềm ẩn bên sản phẩm trồng, khiến suất giảm Bên cạnh đó, việc gia tăng dân số gây áp lực lên vấn đề lương thực khiến cho ngày phải tìm cách để tăng suất diện tích đất hay tận dụng centimet đất để tối ưu hóa suất Việc thúc đẩy nhà khoa học giới phải nghiên cứu, phát triển phương pháp canh tác nhằm loại bỏ hạn chế tác hại Từ đó, hệ thống Aquaponic phát triển với mục tiêu kiểm soát lượng nước thải thủy sản, đồng thời sử dụng chúng làm chất dinh dưỡng cho trồng, tạo thêm hướng cho nông nghiệp - Aquaponic kết hợp thủy canh (hydroponics) nuôi trồng thủy sản (aquaculture), phương pháp nhanh hiệu việc tạo đồng thời sản phẩm trồng thủy sản Trong đó, chất thải cá phân giải thành chất dinh dưỡng hòa tan (các hợp chất nitrogen, phosphorus) thông qua hệ thống vi sinh Đó mơi trường dinh dưỡng cho theo lối thủy canh Quá trình sử dụng chất dinh dưỡng không cải thiện môi trường nước cho cá mà giảm tối thiểu lượng nước tiêu thụ cách tiết giảm lượng nước thải Hình 1: Sơ đồ khái quát hệ thống Aquaponic QUY TRÌNH VẬN HÀNH Nước giàu Amoniac (NH3 – chất thải cá, thức ăn thừa) từ hồ cá qua hệ thống lọc học chất thải rắn bị giữ lại – bị loại bỏ ngồi hệ thống (thơng qua valve xã nằm đáy bể lọc) Nước tiếp tục vào lọc vi sinh (nơi chứa nhiều vi sinh vật hiếu khí (có lợi) Nitrosomonas Nitrobacter) vi sinh vật phân giải Amoniac (NH3) thành Nitrite (NO2-) sau thành Nitrate (NO3-) chất dinh dưỡng cần thiết dể tiếp cận cho trồng Nước tiếp tục đưa vào phương tiện trồng cây, rễ hấp thụ chất dinh dưỡng cần thiết để phát triển (ở chủ yếu Nitrate) góp phần lọc nước Nước sau trả cho bể cá Quy trình thể lặp lại tạo nên hệ sản xuất lương thực bền vững - Aquaponic có ưu điểm giống với hydroponics vượt trội phương pháp canh tác truyền thống như: + Không cần đất giảm diện tích đất sử dụng + Sử dụng tiết kiệm hiệu nguồn nước + Hai sản phẩm nông nghiệp (cá rau), từ nguồn dinh dưỡng (thức ăn cho cá) + Phương pháp sản xuất hữu cơ, bền vững + Kiểm sốt mơi trường sản xuất - Ở Việt Nam, Aquaponic có nhiều tiềm phát triển hộ gia đình vùng đô thị với hứa hẹn giải vấn đề gây nhức nhối an toàn thực phẩm, an ninh lương thực bảo vệ môi trường II Thành phần hệ aquaponic Bể cá Bể cá thành phần quan trọng aquaponic, chiếm khoảng 20% chi phí hệ thống 1.1 Bể: Hình dạng: Nên dùng bể tròn, đáy phẳng Hình dạng tròn cho phép nước chảy vòng quanh đưa chất thải rắn vào tâm bể Vật liệu: Khuyến khích sử dụng vật liệu nhựa sợi thủy tinh giá rẻ, có độ bền cao dễ lắp đặt, như: nhựa LDPE độ bền cao an toàn Bể xi măng lựa chọn chấp nhận Màu sắc: Các màu sáng màu trắng khuyên dùng chúng dễ dàng cho phép quan sát hành vi cá lượng chất thải đáy bể Màu trắng phản xạ ánh sáng tốt – giữ nước mát Mái che: Bể cá nên che lại, để hạn chế tảo phát triển, cá nhảy ngoài, ngăn buị bay vào Sử dụng lưới che nắng nông nghiệp giảm 80-90% ánh sang 1.2 Cá Thủy sản chọn phải thủy sản nước ngọt, tùy vào điều kiện khí hậu nơi sinh sống mà lựa chọn loại cá phù hợp, số loại cá dễ ni, thích nghi tốt phù hợp với điều kiện Việt Nam như: cá tra, cá trê, cá tai tượng, điêu hồng, rô phi, cá rơ, cá lóc… Mật độ thả cá: Khơng có cơng thức chung để xác định mật độ cá ni thích hợp, mà phụ thuộc vào kinh nghiệm quy mô hệ thống Một cách đơn giản ban đầu nên thả cá với mật độ thấp theo dõi tăng trưởng trồng Nếu với mật độ đó, tăng trưởng tốt có lẽ mật độ thích hợp cho hệ thống Aquaponic Lượng thức ăn ngày cho cá: Tỉ lệ thức ăn phụ thuộc vào ba thành phần là: lượng thức ăn cho cá hàng ngày, loại rau diện tích trồng Trung bình ngày lượng thức ăn cá tiêu thu 1,5% trọng lượng thể 1.3 Chất lượng nước: Nước giống mạch máu hệ aquaponic, môi trường cung cấp dinh dưỡng cho thực vật ôxy cho cá Chất lượng nước định số: - Oxy: Oxy thành phần cần thiết cho thực vật, cá vi khuẩn Mức độ ơxy hòa tan (DO) đo miligam lít Đó tham số có tác động aquaponics Mức oxy hòa tan tối ưu 5-8 mg / lít - Độ pH: Độ pH nước có tác động lớn đến tất khía cạnh aquaponics, đặc biệt thực vật vi khuẩn Độ pH lý tưởng aquaponic từ - Phạm vi giữ cho vi khuẩn hoạt động công suất cao, đồng thời cho phép trồng tiếp cận đầy đủ vi chất vi lượng cần thiết - Nhiệt độ: Nhiệt độ cho aquaponic từ 18-30°C - Nitơ: amoniac, nitrit, nitrat Amoniac nitrit chất độc cá Gây ảnh hưởng cho hệ thần kinh mang cá, dẫn đến cân bằng, suy hô hấp co giật, giảm hệ miễn dịch, tăng tỷ lệ mắc bệnh Nồng độ ammoniac (NH3) nitrit (NO2-) phải mức gần không tối đa 0,25-1,0 mg/lít Nên giữ nitrat (NO3-) mức 5-150 mg/lít - Độ cứng nước: Độ cứng tổng (GH) tổng lượng ion dương có nước, đặc biệt canxi magiê Độ cứng cacbonat (KH) đo nồng độ cacbonat, hydro cacbonat Mức tối ưu cho hai hệ aquaponic khoảng 60 -140 mg/lít Cây trồng a Máng trồng cây: Tỉ lệ thể tích khay trồng so với thể tích hồ cá lí tưởng là: 2:1 3:1 Các lọai máng trồng: khay trồng chứa giá thể, màng dinh dưỡng, khay trồng bè b Các loại trồng: Tùy thuộc vào sở thích điều kiện thời tiết khu vực ban sinh sống mà chọn lựa phù hợp Các loại rau cải như: rau muống, xà lách, cải xanh, bắp cải, cải gổ, mồng tơi, rau dền Các loại rau mùi hành, quế, ngò… Các họ đậu đậu xanh, đậu nành, đậu đũa, đậu bắp Các lấy quả: Cà chua, ớt, cà tím, dưa leo (dưa chuột), khổ qua (mướp đắng) … tất phát triển tốt trông aquaponic Các lọc 3.1 Bộ lọc cơ: nhiệm vụ loại bỏ chất thải rắn khỏi hệ thống 3.2 Bộ lọc vi sinh: nơi cu trú phát triển vi sinh vật hiếu khí, đóng vai trò phân giải chất độc hại (chất thải cá – thức ăn thừa) thành chất dinh dưỡng cung cấp cho *Nguồn vi khuẩn Vi khuẩn có vai trò then chốt hệ thống Aquaponic, cầu nối chất thải cá phân bón cho Các tập đồn vi khuẩn có sẵn nước ni trước vận hành hệ thống Aquaponic Các vi khuẩn chủ yếu: Vi khuẩn nitrat hóa: Có nhóm vi khuẩn quan trọng q trình nitrat hóa: Nitrosomonas nhóm ơxy hóa amoniac thành nitrit (AOB) Nitrobacter nhóm ơxy hóa nitrit thành nitrat (NOB) Q trình diễn sau: - Vi khuẩn AOB chuyển amoniac (NH3) thành nitrit (NO2-) - Sau vi khuẩn NOB chuyển đổi nitrit (NO2-) thành nitrat (NO3-) Đây nhóm vi khuẩn góp phần chuyển hóa chất thải cá thành phân bón Các loại vi khuẩn không mong muốn: - Vi khuẩn làm giảm sulfat - Vi khuẩn khử nitrat - Vi khuẩn gây bệnh Các vi khuẩn nhóm thường làm giảm lượng dinh dưỡng nước tạo chất độc gây mùi hôi đặc trưng ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước Vì vậy, phải thường xuyên kiểm tra nước sục oxy để giảm mật độ vi khuẩn không mong muốn Hệ thống bơm nước Giúp lưu thông nước hệ thống tưới tự động, nước bơm từ hồ đến máng trồng rau thông qua lọc hệ thống ống dẩn sau trả ngược hồ cá Cần tính toán áp lực lưu lượng máy bơm phù hợp để vận hành hệ thống Hệ thống bơm khí Cung cấp oxy cho hệ thống nhằm tăng nồng độ oxy hòa tan nước giúp cá hơ hấp thúc đẫy q trình chuyển hóa Nitơ Số lần sục khí cần phù hợp để lượng oxy nước đảm bảo cần thiết, nhiên không nên sục nhiều khiến nước bị đục 10 III Các mơ hình Aquaponic Mơ hình Aquaponic Media bed Hình 2: Aquaponic Media bed * Ưu điểm: Thiết kế đơn giản, dễ làm Có thể trồng đa dạng loại Có thể dùng nhiều loại giá thể khác Cung cấp lượng oxy lớn Có khả khống hóa chất thải rắn Không yêu cầu hệ thống lọc phụ *Nhược điểm: - Dàn trồng nặng - Không phù hợp với quy mô lớn - Nước bị bốc nhanh so với mơ hình NFT DWC - Giá thể bị tắc cá thả mật độ cao - Nếu phân phối nước không đều, số nơi thiếu dinh dưỡng - 11 Mơ hình Aquaponic sử dụng màng dinh dưỡng (NFT) Hình 3: Aquaponic NFT * Ưu điểm: - Chi phí thấp mơ hình Lớp giá thể xây dựng quy mô lớn - Phù hợp với loại rau gia vị rau sống - Tiết kiệm nước - Trọng lượng nhẹ - Dễ ứng dụng vào mô hình quy mơ lớn * Nhược điểm: - Phương pháp lọc phức tạp - Bắt buộc phải dùng sục khí - Cần phải gieo hạt bên ngồi trước đưa vào trồng hệ thống - Ống dẫn nước dễ bị tắc - Hệ thống dễ bị tổn thương điện 12 Mơ hình Aquaponic canh tác nước sâu, dùng xốp làm bè (DWC) Hình 4: Aquaponic DWC * Ưu điểm: - Chi phí thấp mơ hình Lớp giá thể xây dựng quy mô lớn - Lượng nước lớn cho phép nhiệt độ điều hòa - Có thể chịu đựng điện thời gian dài - Tiết kiệm nước - Phù hợp với quy mô thương mại - Hạn chế tối thiểu bay nước * Nhược điểm: - Phương pháp lọc phức tạp - Dàn trồng nặng - Cần ôxy bổ sung kênh nước - Các lớp lót nhựa phải an tồn với thực phẩm - Khó trồng loại cao Các bước lắp đặt hệ thống Aquaponic sử dụng màng dinh dưỡng (NFT) - Bước 1: Bể cá Bước 2: Làm lọc lọc vi sinh 13 Hình 5: Bộ lọc lọc vi sinh - Bước 3: Chuẩn bị giá đỡ cho khay rau Dùng gạch block gỗ kê lên cao - Bước 4: Làm khay rau a NFT + Kết nối khay rau làm từ ống PVC Ø110 + Đánh dấu khoan lỗ để trồng Hình 6: Ống PVC b Media bed + Làm khay chứa giá thể + Làm bell-siphon 14 c DWC + Làm bể chứa nước + Khoan lỗ bè xốp - Bước 5: Nối đầu nước xả từ khay rau lọc vi sinh - Bước 6: Lắp bơm Bơm chìm (lưu lượng tối thiểu m 3/giờ) đặt lọc vi sinh bơm lên vào bể cá khay rau - Bước 8: Sục khí Lắp đặt sục khí cơng suất 10w ổ cắm chống nước bể cá - Bước 9: Kiểm tra Bơm nước kiểm tra rò rỉ, kiểm tra tỷ lệ nước bơm vào khay rau bể cá 15 IV Cách đưa hệ thống vào vận hành, chăm sóc quản lý Chuẩn bị hệ thống vi khuẩn - Để đưa hệ thống Aquaponic vào sử dụng trước tiên ta phải xây dựng hệ thống vi khuẩn nước để chuyển hóa chất thải thành chất dinh dưỡng cho hấp thụ Nó kéo dài khoảng 3-5 tuần để hình thành tập đồn vi khuẩn cho hệ thống, thời gian phải đảm bảo tất phận Aquaponic tránh ánh sáng trực tiếp, bể cá lọc vi sinh để tạo điều kiện tốt cho vi khuẩn sinh trưởng phát triển - Chu kỳ kết thúc nồng độ nitrit mg/lít, amoniac nhỏ 1mg/lít lượng nitrat tăng dần Thơng thường, thời gian để hoàn thành chu kỳ từ 25-40 ngày, nhiệt độ q lạnh vài tháng Nếu có hệ thống Aquaponic cũ hoạt động gần tốt chia sẻ phần lọc vi sinh để tiết kiệm thời gian Thời gian bắt đầu thả cá trồng hệ thống Aquaponic Thả cá sau chu kỳ hoàn tất, thời gian trồng rau sớm chút Sau thả cá, nồng độ amoniac tăng lên Vì vậy, cần tiếp tục theo dõi nồng độ loại nitơ pha loãng nước nồng độ amoniac nitrit lớn 1mg/lít Chăm sóc, quản lý trồng cá nuôi 3.1 Cây trồng: - Chăm sóc: + Khơng nên bón phân cho trồng điều làm ảnh hưởng đến phát triển quần thể vi khuẩn hệ thống Aquaponic Tuy nhiên, số trường hợp cần phải bổ sung số nguyên tố đa, vi lượng cần thiết cho trồng Có thể bổ sung chất dinh dưỡng cần thiết cho số cách sau: • Bổ sung chất chiết xuất từ rong biển • Hổn hợp khống đa vi lượng dạng bột • Chọn thức ăn có chất lượng cao cho cá… - Quản lí: Trong hệ thống Aquaponic, sử dụng thuốc trừ sâu làm chết cá vi khuẩn có lợi Vì vậy, tốt dùng biện pháp sinh học tăng cường sức đề kháng cho Dưới số biện pháp phòng ngừa: + Dùng lưới bảo vệ: Phương pháp phổ biến, kích thước mắt lưới tùy thuộc vào loại côn trùng gây hại Mắt lưới 0.15mm ngừa bọ trĩ, 0.35mm ngừa bọ chét ruồi trắng, 0.8mm để ngừa sâu ăn + Cách ly: Trồng rau sân thượng giúp giảm bớt sâu bệnh công Quét dầu nhớt xung quanh khay rau để ngăn kiến bò lên 16 + Loại bỏ tay: Loại bỏ sâu bọ, trùng tay dùng vòi nước phun vào Đây phương pháp hiệu mơ hình Aquaponic quy mơ nhỏ, đặc biệt bọ chét ruồi trắng + Đặt bẫy: Dùng loại bẫy dính nhà kính nhà lưới Loại màu xanh để bẫy bọ trĩ, màu vàng bẫy loại bướm ruồi trắng Một phương pháp khác hiệu dùng bẫy pheromone để thu hút côn trùng đực, làm giảm khả giao phối côn trùng + Quản lý môi trường: Tạo hệ thống thay đổi cường độ ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ để gây bất lợi cho côn trùng sâu bọ Ví dụ nhện khơng chịu môi trường ẩm ướt… + Lựa chọn trồng: Mỗi loại rau có khả chống chịu sâu bọ khác nhau, lý mà mơ hình trồng xen canh chống sâu bọ hiệu trồng độc canh Ngồi ra, nên chọn giống có khả kháng sâu bệnh tốt + Phân bón: Cây trồng dư đạm dễ bị sâu bệnh cơng, cần phải pha loãng nước hàm lượng nitrat lớn 120mg/lít… 3.2 Cá ni: - Chăm sóc: Cá yêu cầu xác lượng protein, carbohydrate, chất béo, vitamin khống chất để phát triển khỏe mạnh Khơng nên cho ăn nhiều, thức ăn thừa bị vi khuẩn dị dưỡng tiêu thụ, làm tốn lượng ôxy đáng kể, ngồi làm tăng nồng độ amoniac nitrit gây tắc nghẽn lọc - Quản lí: Biểu cá khỏe: - Vảy cá mở rộng, đuôi thẳng - Luôn thèm ăn, không ngại ngùng cho ăn - Khơng có điểm bất thường thể - Không thở hổn hển mặt nước - Mắt sáng Biểu cá bệnh: - Loét thể, đổi màu, có đốm trắng đen - Vây mang cá bị suy nhược hoại tử - Hình thể bất thường, méo hàm, cong xương sống - Bụng phồng, sưng lên - Mắt sưng lồi 17 Các biện pháp phòng bệnh: - Nguồn cá giống khỏe mạnh - Kiểm tra không cho cá bị nhiễm bệnh vào hệ thống - Có thể tắm muối cho cá để loại bỏ ký sinh trùng mầm bệnh - Duy trì thơng số chất lượng nước mức tối ưu - Tránh thay đổi đột ngột, độ pH, nhiệt độ, oxy… - Đảm bảo lọc vi sinh đầy đủ, tránh tích tụ amoniac, nitrit - Đảm bảo sục oxy đầy đủ, giữ mức oxy hòa tan cao tốt, 18 Quản lý bể nước: - Phải thường xuyên theo dõi bể nước kiểm tra chất lượng nước theo dõi tình hình sinh trưởng phát triển trồng cá để phát xử lí kịp thời cố ảnh hưởng đến hệ thống - Thường xuyên kiểm tra lọc để tránh tình trạng tắc nghẽn - Hạn chế tối đa ảnh hưởng bên ngồi ảnh hưởng đến cân hệ thống - Vệ sinh thiết bị bể chứa hệ thống… V Những nhược điểm phát sinh hệ thống Aquaponic Nhược điểm - Chi phí đầu tư cho hệ thống tốn nhiều so với loại canh tác khác - Hệ thống bắt buộc phải có giám sát ngày - Hệ thống cần dùng điện để vận hành nên tốn thêm chi phí tiền điện - Nếu hệ thống xảy cố gây ảnh hưởng nghiêm trọng - Chỉ thích hợp với khu vực có nhiệt độ mơi trường ổn định để đảm bảo sinh trưởng phát triển ổn định cá - Yêu cầu người trồng phải có kiến thức cá, rau vi khuẩn - Nhu cầu cá trồng lúc phù hợp với - Một hệ thống Aquaponic khơng thể cung cấp chế độ ăn hồn chỉnh - Sự quản lí hệ thống khơng thể chuyên môn nuôi trồng thủy sản thủy canh độc lập Một số vấn đề phát sinh hệ thống Aquaponic - Người làm hệ thống cần xác định mơ hình hệ thống là: Mơ hình Media bed, mơ hình NFT hay mơ hình DWC để phù hợp với điều kiện có - Cần phải có nguồn điện dự phòng, xảy cúp điện lượng O cung cấp khơng đủ gây chết cá vi khuẩn - Sự ảnh hưởng ánh sáng mặt trời: trồng cần có ánh sáng mặt trời để phát triển, bể ni cá có ánh sáng chiếu vào rêu phát triển nhanh Do đó, cần phải có biện pháp che bóng phù hợp - Tuy nhiên, có nhược điểm: + Chi phí đầu tư ban đầu cao 19 + Cần có hiểu biết hệ cá, sinh vật + Không linh hoạt hệ thống sản xuất trồng nuôi cá độc lập + Yêu cầu phải có nguồn điện để vận hành 20 VII Tài liệu tham khảo - Giới thiệu hệ thống Aquaponic: Technical Bulletin #123 March 2017 - Tự động hóa hệ thống sản xuất lương thực bền vững Aquaponic: http://proceeding.vap.ac.vn/index.php/proceedingvap/article/viewFile/0094/87 Ngày 7/11/2018 - Các mẫu thiết kế cho hệ thống aquaponics: https://phanlecuong.com/index.php/nong-nghiep-hien-dai/chuong-4-cac-mau-thiet-kecho-he-thong-aquaponic-50.html Ngày7/11/2018 - Phương pháp trồng chăm sóc hệ thống Aquaponic: https://rauxanhcasach.vn/phuong-phap-trong-va-cham-soc-cay-cua-he-aquaponics/? fbclid=IwAR0j3nyFf2dkIte7LIPl6CBMxaASE_4wBfR-z7RteP2PQLXBZu9iI8AqBw - Nguyên tắc chung hệ thống Aquaponic:https://www.vuonxanhnhapho.com/nguyen-tac-chung-cua-he-thong-trongrau-sach-aquaponics/ 21 ... Không phù hợp với quy mô lớn - Nước bị bốc nhanh so với mô hình NFT DWC - Giá thể bị tắc cá thả mật độ cao - Nếu phân phối nước khơng đều, số nơi thiếu dinh dưỡng - 11 Mơ hình Aquaponic sử dụng... SÁCH CHỮ VIẾT TẮT NFT: Mô hình Aquaponic sử dụng màng dinh dưỡng DWC: Mơ hình Aquaponic canh tác nước sâu, dùng xốp làm bè AOB: Nitrosomonas NOB: Nitrobacter DANH SÁCH CÁC HÌNH GIỚI THIỆU I Đặt... (NFT) Hình 3: Aquaponic NFT * Ưu điểm: - Chi phí thấp mơ hình Lớp giá thể xây dựng quy mô lớn - Phù hợp với loại rau gia vị rau sống - Tiết kiệm nước - Trọng lượng nhẹ - Dễ ứng dụng vào mơ hình