Sự tích lũy các hợp chất ni tơ vô cơ (đặc biệt là ammonia – NH3) là vấn đề luôn gặp phải trong các ao nuôi thủy sản ngay cả khi các biện pháp quản lý ao nuôi tốt nhất đã được thực hiện, nguyên nhân chính là do cá, tôm chỉ có thể tiêu thụ được khoảng 20 – 30% lượng thức ăn, phần còn lại sẽ bị thải loại ra môi trường ao nuôi. Khoảng một nữa lượng protein đưa vào ao (chủ yếu từ thức ăn) cuối cùng sẽ chuyển thành ammonia.
Trong những ao nuôi quản lý tốt, ammonia tích lũy được kiểm soát thông qua sự hấp thu bởi tảo. Tuy nhiên, trong các ao nuôi thương phẩm, phần lớn ammonia sẽ tích lũy trong ao hơn là được tảo hấp thu. Lượng ammonia dư thừa trong ao trở thành nguồn dinh dưỡng cho vi khuẩn cố định đạm và dẫn đến việc tích lũy chất độc nitrit (NO2) – một sản phẩm trung gian của quá trình nitrat hóa. Cách thông thường nhất để làm giảm sự tích lũy chất độc này là thay nước. Tuy vậy, trong rất nhiều trường hợp việc thay nước không thể thực hiện hoặc có những giới hạn nhất định của phương pháp này liên quan đến vấn đề dịch bệnh trong nuôi tôm cá thương phẩm. Vì thế để giải quyết vấn đề tích lũy các hợp chất nitơ (N) gây độc cho tôm cá như ammonia (NH3) và nitrit (NO2) sẽ được giải quyết bằng cách bổ sung carbon vào ao nuôi.
Các nghiên cứu được thực hiện tại Trung Tâm Nghiên Cứu Nuôi Trồng Thủy Sản Nội Địa Bribie đánh giá việc kiểm soát chất thải nitơ (N) trong nuôi trồng thủy sản bằng cách thêm carbon (C) vào ao nuôi. Nguồn carbon được thêm vào ao nuôi sẽ làm gia tăng hiệu quả hấp thu các nguồn ni – tơ vô cơ bởi vi khuẩn dị dưỡng. Vi khuẩn dị dưỡng sẽ hấp thu nguồn Carbon hữu cơ cùng với ni tơ để tổng hợp protein cho việc kiến tạo tế bào mới của chúng. Trong ao nuôi thủy sản, nguồn ni tơ tích lũy nhiều nhưng lại rất giới hạn về nguồn carbon. Nếu chúng ta làm gia tăng nguồn carbon, vi khuẩn dị dưỡng có thể chuyển hóa tốt hơn nguồn ni tơ sẵn có trong ao nuôi, ngoài ra vi khuẩn dị dưỡng cũng sẽ làm sạch hoàn toàn các chất độc có nguồn gốc ni tơ trong ao nuôi như ammonia (NH3) và nitrit (NO2) nếu như carbon hữu cơ được cung cấp đầy đủ.
Tuy nhiên, Carbon cần được cung cấp bao nhiêu và như thế nào để được gọi là đầy đủ? Đấy là một câu hỏi rất khó trả lời, mặc dù không khó để tính toán giá trị của chúng theo lý thuyết. Về lý thuyết, sinh khối vi khuẩn cần tỷ lệ C:N vào khoảng 5:1 vì vậy mà nguồn carbon thêm vào cũng phải duy trì theo tỉ lệ này. Tuy nhiên, cũng như tôm cá chỉ sử dụng được một phần thức ăn cho vào ao, vi khuẩn cũng chỉ sử dụng khoảng 40% lượng carbon đưa vào, do đó mà để có tỷ lệ C:N = 5:1 cho việc tạo ra sinh khối vi khuẩn, lượng carbon đưa vào cần đạt tỷ lệ C:N = 12,5:1.
Mật rỉ đường (molasses) là nguồn carbon hữu cơ lý tưởng vì rẻ tiền, giàu carbon, hoàn toàn không chứa nitơ. Nó rất dễ dàng thêm vào ao bằng cách hòa với nước và tạt đều khắp ao. Mật rỉ đường chứa khoảng 40% carbon, điều đó có nghĩa là chúng ta phải thêm vào 32 gam mật rỉ đường để cân bằng với 01 gam ni tơ sinh học nhằm đạt tỷ lệ C:N = 12,5:1.
Những con số trên chỉ có giá trị tương đối, một rắc rối khác là ammonia và nitrit không phải ở dạng ni tơ sinh học. Ni tơ hữu cơ hòa tan (chẳng hạn như acid amin từ thức ăn) có thể cấu thành dạng khác nhưng là một phần của ni tơ sinh học và vi khuẩn có thể tiêu thụ tất cả chúng trước khi chuyển hóa ammonia. Vì thế, lượng mật rỉ đường thêm vào được tính toán dựa trên chỉ số Tổng đạm amon (TAN – Total ammonia nitrogen) có thể sẽ không đủ để đạt tỷ lệ C:N cần thiết. Ngoài ra ni tơ hữu cơ hòa tan cần được xác định trong phòng thí nghiệm, điều này thực sự khó khăn về mặt thời gian vì chúng ta không thể xác định được lượng mật rỉ đường cần thiết khi chưa có kết quả từ phòng thí nghiệm.
Các thử nghiệm tại cơ quan nghiên cứu của Úc (DPI&F – Department of Primary Industries and Fisheries) đã được thực hiện nhằm tìm ra liều lượng cần thiết của mật rỉ đường nhằm đảm bảo khả năng loại bỏ hoàn toàn ammonia. Kiểm tra ammonia hàng ngày là việc làm cần thiết và các thí nghiệm thực hiện dựa trên chỉ số TAN (32 gam mật rỉ đường/1 gam TAN trong ao), và gấp đôi liều lượng mật rỉ đường nhằm cân bằng các nguồn ni tơ không thể đo được (64 gam mật rỉ đường/1 gam TAN).
Kết quả lập lại được trình bày ở bảng bên dưới.
Kết quả cho thấy rằng trên 65% TAN bị loại bỏ trong vòng 6 giờ, tuy nhiên liều thấp hơn của mật rỉ đường bị tiêu thụ hoàn toàn bởi vi khuẩn trước khi hoàn tất việc loại bỏ ammonia. Liều cao hơn cho phép vi khuẩn tiếp tục hoạt động đồng hóa sau đó 12 giờ và ammonia gần như bị loại bỏ hoàn toàn. Bởi vì vi khuẩn cũng bài tiết và chết đi do đó TAN sẽ tăng lên cùng với lượng carbon bị mất đi, do đó việc thêm carbon vào ao nuôi hàng ngày là hết sức cần thiết. Đối với những ao không sử dụng mật đường cho thấy hàm lượng ammonia tăng lên.
Sự đồng hóa của vi khuẩn này là một quá trình hiếu khí bắt buộc, do đó nhu cầu oxy rất quan trọng vì vậy hệ thống quạt nước cần phải được duy trì tốt nhằm cung cấp oxy hòa tan đầy đủ cho quá trình, đồng thời giữ cho những hạt hữu cơ lơ lửng nhằm giúp cho vi khuẩn chuyển hóa tốt hơn. Vi khuẩn sẽ bám vào các hạt hữu cơ này và trở thành nguồn protein quan trọng cho tôm cá. Đấy cũng là một dạng căn bản của mô hình nuôi thương phẩm biofloc không thay nước. Tất nhiên, để có thể tạo ra lượng các hạt hữu cơ lơ lửng cao cần phải loại bỏ định kỳ sự tích tục mùn bã hữu cơ trong ao nuôi và qua đó sẽ duy trì hàm lượng oxy hòa tan cao.
Ngoài ra, để kiểm soát tốt ni tơ trong ao, liều lượng mật rỉ đường sử dụng có liên quan đến pH ao nuôi. Ao nuôi có pH cao thường là do tảo phát triển dầy và chúng sẽ tiêu thụ nguồn carbon dioxide (CO2) cho quá trình quang hợp. Gia tăng mật số vi khuẩn thông qua việc bổ sung mật rỉ đường sẽ giúp cân bằng quá trình quang hợp và dị dưỡng trong ao nuôi, ngoài ra cũng sẽ giúp vi khuẩn cạnh tranh tốt hơn với phiêu sinh thực vật qua đó sẽ quản lý tảo và cân bằng pH tốt hơn.Bổ sung mật rỉ đường hàng ngày hoặc hai ngày một lần với liều lượng khoảng 30 lit/ha sẽ rất an toàn, hữu ích, hạn chế chi phí và giảm được pH cho ao nuôi.
