Silic, tảo cát trong nuôi trồng thủy sản

Tóm tắt: Tảo cát hấp thụ dạng axit silic từ nước làm cứng cáp thành tế bào. Trong số các loại thực vật phù du, tảo cát đặc biệt cần silic. Tảo cát có giá trị dinh dưỡng tốt và không làm suy giảm chất lượng nước, vì vậy người nuôi tôm thường cố gắng tăng mức độ tảo cát cân xứng với các loại tảo khác. Để hỗ trợ tảo cát sinh trưởng, người nuôi nên sử dụng các sản phẩm silica có 20% silic. Tuy nhiên, silicat có giá trị trung hòa thấp hơn vôi hoặc vôi nông nghiệp – là loại rẻ hơn và sẵn có hơn.

Tiến sĩ Claude E. Boyd, Khoa Thủy sản và Liên minh nuôi trồng thủy sản

Đại học Auburn, Auburn, Alabama 36849 USA

Các ao nuôi trồng thủy sản đều mong muốn có mức độ tảo cát đáng kể vì tảo cát có giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt khi nuôi tôm nhỏ.

Silic có nhiều trong vỏ trái đất và chỉ đứng thứ hai sau oxy. Nhiều loại cát gồm cả silica (silic dioxide hoặc SiO₂) và khoáng vật sét là silicat nhôm ngậm nước. Các khối nước tự nhiên chứa silic do sự hòa tan của khoáng silicat với nước mà chúng tiếp xúc. Ví dụ, silic dioxide phản ứng trong nước để tạo thành axit silic là một axit yếu phần lớn không bị ion hóa trong phạm vi pH của hầu hết các khối nước tự nhiên. Khi canxi silicat phản ứng với cacbon dioxide trong nước, các chất hòa tan cuối cùng là các ion canxi, ion bicarbonate (kiềm) và axit silic.

Hàm lượng silic trong nước tự nhiên điển hình được báo cáo ở dạng SiO₂ và thường nằm trong khoảng từ 5 đến 25 mg/L trong nước ngọt. Mức trung bình phổ biển của silica trong nước sông là 13,1 mg/L. Nước biển bình thường chứa 6,4 mg/L silica. Hàm lượng silica có thể được chuyển sang silic cô đặc bằng cách nhân với hệ số 0,467 – tỷ lệ silic trong SiO₂.

Thực vật hấp thu axit silic từ nước. Silic ở các loài thực vật bậc cao được tích lũy vào thành tế bào, làm thân và lá khỏe mạnh cứng cáp. Trong số thực vật phù du, tảo cát có nhu cầu đặc biệt là silic do lớp vỏ của chúng – thành tế bào cứng nhưng xốp – được cấu tạo gần như hoàn toàn bởi silica. Tùy thuộc vào các loài, thực vật có từ ít hơn 0,1% đến nhiều là 10,0% silic tính theo cơ sở trọng lượng khô. Tảo cát có lượng silic nhiều nhất.

Tảo cát và Silic

Tỷ lệ cacbon : nitơ : silic : phốt pho trong các tế bào tảo cát trung bình là 106:15:16:1. Như thế, tảo cát cần lượng nitơ và silic tương đương nhau để phát triển. Có bằng chứng cho thấy tỉ lệ nitơ : silic trên 3:1 làm giảm tốc độ phát triển của tảo cát.

Cũng có ý kiến ​​cho rằng tảo cát phát triển nhiều tương xứng với loài tảo khác khi tỷ lệ nitơ : phốt pho trong nước lớn. Giả thuyết này chưa được chứng minh qua nghiên cứu, hơn nữa tảo – kể cả tảo cát – xu hướng có tỷ lệ nitơ : phốt pho khoảng 15:1.

Nước biển không ô nhiễm điển hình có hàm lượng nitrat nitơ lớn hơn amoni nitơ. Do tảo cát phát triển mạnh trong nước biển nên thường được cho rằng chúng ưa nguồn nitơ là nitrat hơn amoni. Ngoài ra, amoni có xu hướng làm giảm sự hấp thu nitrat của thực vật phù du và amoni là nguồn nitơ ưa thích của tảo lục và tảo lam.

Các ao nuôi trồng thủy sản điển hình có hàm lượng nitơ amoni cao hơn nitơ nitrat, một yếu tố có vẻ như để ngăn cản sự phát triển của tảo cát và tạo thuận lợi cho tảo lục và tảo lam phát triển.

Các nghiên cứu về các hồ vùng ôn đới đã cho thấy tảo cát thường nở hoa vào mùa xuân, nhưng hiện tượng này dẫn đến hàm lượng silica giảm. Một khi hàm lượng silic giảm, các loài thực vật phù du khác mà không cần silic thường thay thế và trội hơn tảo cát.

Sử dụng phân bón như natri nitrat và natri silicat theo tỷ lệ nitơ : silic là 1:1 trong nước có độ mặn 9-10 ppt và chứa 0,21 mg/L silica tại Trung tâm Nuôi trồng Hải sản Peteet Claude ở Vịnh Shores, Alabama, Hoa Kỳ đã được nhận thấy là khá hiệu quả làm tăng mức độ tảo cát và tỷ lệ của chúng trong tổng số thực vật phù du. Tất nhiên, ở tình trạng này, hàm lượng silica rất thấp – nước biển bình thường chứa 6,4 mg/L silica. Tảo cát phát triển khá tốt ở hàm lượng silic có trong nước biển và chưa biết được hàm lượng silic phải giảm xuống như thế nào trước khi mức tăng trưởng của tảo cát bị tác động xấu.

Thúc đẩy tảo cát sinh trưởng

Thảo luận trên đây cho thấy mối quan hệ giữa độ nhiều tương đối của tảo cát, tỷ lệ nitơ : silic, hàm lượng silic và mức sẵn có nitrat. Tảo cát được xem là nhóm tảo mong muốn có trong các ao nuôi trồng thủy sản vì hiếm khi liên quan đến chất lượng nước suy giảm và có giá trị dinh dưỡng tốt cho nhiều loài thủy sản và đặc biệt cho tôm giống postlarvae.

Mặc dù đã có một chút nỗ lực để thúc đẩy tảo cát tăng trưởng trong nuôi trồng thủy sản nước ngọt, người nuôi tôm – đặc biệt là ở Trung và Nam Mỹ – thường cố gắng để tăng mức độ tảo cát nhiều tương xứng với các loài tảo khác ở nước biển và nước lợ.

Kỹ thuật chính được sử dụng để thúc đẩy tảo cát phát triển là phân bón silicat, nhưng phân bón natri nitrat cũng là cách thực hành phổ biến. Sử dụng phân bón silicat cần lưu tâm chút ít đến hàm lượng silic trong các ao và dường như không chắc đúng với các ao có hàm lượng silic gần với hàm lượng có trong nước biển bình thường sẽ phản ứng với phân bón silicat. Cách làm thận trọng sẽ là đo hàm lượng silic và nếu dưới 6,4 mg SiO₂/L – giá trị trong nước biển, có thể dùng silicat với nỗ lực để đạt được hàm lượng nhắm tới.

Mong muốn để biết được mối quan hệ giữa hàm lượng silica và mức tăng trưởng của tảo cát, nhưng chủ đề này chưa được nghiên cứu trong các ao nuôi trồng thủy sản. Thiếu thông tin về các mối quan hệ giữa các tỷ lệ phân bón silicat và hàm lượng silic trong nước, silica biến mất nhanh khỏi nước như thế nào cũng làm phức tạp những nỗ lực để thức đẩy tảo cát tăng trưởng.

Tuy nhiên, giả sử hòa tan hoàn toàn phân bón silicat thì 1 mg/L SiO₂ sẽ cần 2,03 mg/L natri metasilicat hoặc 1,93 mg/L canxi metasilicate. Ở 1 ao rộng 1 ha sâu 1 m, mức xử lý cần thiết để có được 1 mg/L SiO₂ tương ứng sẽ là 20,3 và 19,3 mg/L đối với natri metasilicate và canxi metasilicate. Phân bón silicat không hòa tan hoàn toàn khi rải khắp ao và nên sử dụng gấp 1,5 – 2,0 lần mức ước tính trên để tăng hàm lượng silic theo 1 mg SiO₂/L.

Phân bón silicat

Một số cửa hàng cung cấp phân bón tiêu chuẩn chứa 2,5 – 5,0 % SiO₂. Ở mức sử dụng điển hình từ 10 – 20 kg/ha, việc bổ sung silica sẽ không làm tăng đáng kể hàm lượng silic hòa tan. Vì vậy, người nuôi nên sử dụng một sản phẩm silica có 20,0% silic (khoảng 43,0% SiO₂) hơn là trông cậy vào một lượng nhỏ silica thường có trong các loại phân bón tiêu chuẩn.

Phân bón silicat cũng là các loại vôi có thể trung hòa độ chua đất đáy ao và nâng tổng kiềm trong nước ao. Ví dụ với canxi silicat, các ion canxi cho vào trầm tích có tính axit sẽ thay thế các ion mang tính axit trong đất. Các ion hydro từ sự thay thế của các ion có tính axit từ đất liên kết trong axit silic không phân ly:

CaSiO₃ + 2H⁺ + H₂O –> Ca²⁺ + H₄SiO₄

(CaSiO₃ = Canxi silicat, H₄SiO₄ = Axit Silic)

Trong nước pH trên 5 và chứa cacbon dioxide, phản ứng như sau:

CaSiO₃ + 2CO₂ + 3H₂O –> Ca²⁺ + 2HCO₃^– + H₄SiO₄

Tuy nhiên, silicat có giá trị trung hòa thấp hơn vôi hoặc vôi nông nghiệp, như đã minh họa ở Bảng 1 đối với các hợp chất tinh khiết. Vôi và vôi nông nghiệp có sẵn ở nhiều nơi và cũng rẻ hơn silicat.

Bảng 1. Các giá trị trung hòa của các hợp chất tinh khiết được dùng như các loại vôi

 

Hợp chất	Giá trị trung hòa (%)
Canxi silicat Natri silicat Calcitic limestone (vôi nông nghiệp) Calcium hydroxide (vôi tôi) Calcium oxide (vôi sống)	86 82 100 135 179

BioAqua dịch

Nguồn: Theo Advocate Global Aquaculture – Tháng 5-6/2014