Sử dụng canxi và magiê trong nuôi trồng thủy sản

Tóm tắt: Thực vật và động vật thủy sinh lấy được các chất dinh dưỡng thiết yếu canxi và magiê từ trong nước và thức ăn của chúng. Độ cứng thường cao đủ để cung cấp đầy đủ canxi và magiê trong các ao được bón phân và khi độ cứng thấp trong các ao nuôi có cho thức ăn thì canxi và magiê được lấy từ thức ăn. Ion canxi tác động đến độc tính của các kim loại vết (vi lượng) đối với các loài nuôi trồng thủy sản. Mặc dù ít có lo ngại về sự kết tủa canxi cacbonat trong ao nhưng đó có thể là mối phiền toái ở các trại giống. Trong những vùng nước ở nội địa, nồng độ magiê có thể được tăng lên nhờ sử dụng sunfat magiê kali.

Động vật thủy sinh có thể lấy được các chất dinh dưỡng thiết yếu canxi và magiê từ cả ở trong nước nuôi và thức ăn của chúng.

Nồng độ canxi và magiê ít khi được đo ở các vùng nước nuôi trồng thủy sản, nhưng tổng độ cứng được xác định khá thường xuyên. Độ cứng là nồng độ của các ion dương (cation) hóa trị hai – chủ yếu là canxi và magiê – trong nước biểu thị bằng miligam trên lít (phần triệu) tương đương canxi cacbonat.

Độ cứng đôi khi được thể hiện ở các hình thức khác nhau: tổng độ cứng và độ cứng canxi với sự khác nhau là độ cứng magiê. Tất nhiên, độ cứng canxi cộng với độ cứng magiê là tổng độ cứng. Các hệ số để chuyển đổi giữa các cation độ cứng và độ cứng như sau: canxi x 2,5 = độ cứng canxi và magiê x 4,12 = độ cứng magiê.

Các nguồn cung cấp chính tạo độ cứng trong nước ngọt là hòa tan đá vôi, canxi silicat và khoáng fenspat nhất định. Ở các khu vực khô cằn, sự hòa tan của canxi sunfat, magiê sunfat và một số khoáng sản nhất định khác là một nguồn cung cấp canxi và magiê. Hầu hết các vật liệu vôi được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản được làm từ đá vôi giúp bổ sung độ cứng cho nước.

Ở hầu hết nước ngọt, độ cứng và độ kiềm tương tự nhau về nồng độ và trong phạm vi dưới 5 mg đến hơn 150 mg/L. Ở các khu vực khô cằn, độ cứng thường vượt quá 100 mg/L và thường cao hơn. Độ cứng thường xuyên vượt quá độ kiềm ở các vùng khô hạn.

Nước biển có trung bình 400 mg/L canxi và 1.350 mg/L magiê, khiến cho độ cứng lên hơn 6.000 mg/L – nhiều hơn so với độ kiềm trung bình của nó vào khoảng 140 mg/L. Các cửa sông thường có độ cứng thấp hơn nước biển, nhưng cao hơn nhiều so với nước ngọt. Nồng độ độ cứng khác nhau rất nhiều giữa nơi này với nơi khác và qua thời gian ở các cửa sông do sự pha trộn của nước biển và nước ngọt trong các hệ thống này.

Các chất dinh dưỡng thiết yếu

Canxi và magiê là những dưỡng chất cần thiết cho thực vật và động vật thủy sinh. Ví dụ, cá cần canxi để phát triển xương, vì xương chứa phần lớn canxi phosphat. Tuy nhiên, thực vật phù du – thực vật phong phú nhất trong các ao nuôi trồng thủy sản – cần chỉ khoảng 2 mg/L canxi và thậm chí ít hơn đối với magiê.

Các ao có độ kiềm thấp thường có nồng độ canxi và magiê thấp, và khi bón vôi để khắc phục vấn đề này thì độ cứng cũng tăng.

Các ao nước ngọt ở những vùng đất khô cằn và các ao lấy nước cửa sông hay nước biển thường có độ cứng cao phục vụ cho nuôi trồng thủy sản.

Khi các ao như vậy được bón vôi thì có thể có lợi nhờ tăng độ kiềm hơn là độ cứng. Theo quan điểm về năng suất, độ kiềm là một biến số quan trọng hơn độ cứng.

Trong các ao được bón phân, lượng phân bón phosphat cần thiết để duy trì thực vật phù du phát triển đầy đủ có thể nhiều hơn trong nước có nồng độ canxi cao – đặc biệt là nếu pH được nâng lên. Ví dụ, cần bón phân phosphat nhiều hơn khoảng ba lần trong các ao ở Israel là nơi có độ cứng hơn 300 mg/L để cho cùng sản lượng cá rô phi thu được trong các ao ở Alabama, Mỹ với độ cứng khoảng 45 mg/L.

Các tác động quan trọng khác

Một số tác dụng đáng đề cập khác của canxi và magiê. Trong ao nuôi, chức năng canxi để giảm thiểu gia tăng pH có thể xảy ra khi tốc độ quang hợp cao. Sau khi thực vật rút hết cacbon dioxit trong nước, thì chúng có thể sử dụng bicacbonate làm nguồn cacbon. Nhưng khi sử dụng bicacbonate, thực vật giải phóng cacbonat thủy phân và khiến cho pH tăng. Các ion canxi phản ứng khi pH tăng cao làm kết tủa các ion cacbonat thành canxi cacbonat, và phản ứng này giảm thiểu lượng cacbonat trong nước để thủy phân và làm tăng pH.

Có một số nước ao có độ kiềm cao và nồng độ canxi thấp. Sự kết hợp này có thể dẫn đến pH buổi chiều cao gây nguy hiểm khi quang hợp đang diễn ra nhanh. Calcium sulfate có thể được sử dụng để tăng nồng độ của ion canxi. Thông thường mong muốn có độ cứng tương tự hoặc cao hơn độ kiềm – cần khoảng 2 mg/L canxi sulfate để tạo độ cứng 1 mg/L.

Độ cứng trong nước cũng tạo điều kiện cho quá trình keo tụ và kết tủa của các hạt đất sét lơ lửng để giảm độ đục. Lượng ion canxi và magiê dư thừa có xu hướng trung hòa điện tích âm ở các hạt đất sét lơ lửng giúp cho chúng kết floc với nhau và tạo khối lượng đủ lớn để kết tủa. Canxi sulfat thường được sử dụng cho ao để làm nước hết đục. Liều sử dụng khuyến nghị thường là 1,000-2,000 kg/ha.

Các ion canxi ảnh hưởng đến độc tính của các kim loại vết (vi lượng) đối với cá và các loài nuôi trồng thủy sản khác. Sự hiện diện của canxi ngăn chặn sự hấp thu của các ion kim loại qua mang, do đó làm tăng nồng độ hòa tan cần thiết của kim loại khiến gây ra tác dụng độc.

Nồng độ gây chết của các ion kim loại như đồng, kẽm, chì, cadmium và chromium thường cao hơn đáng kể ở nước cứng hơn so với nước mềm hơn. Lấy ví dụ cụ thể, nồng độ gây chết 50% 96 giờ (LC50) của đồng đối với cá da trơn đã được báo cáo bởi các tiến sĩ David Straus và Craig Tucker là 0,051-0,065 mg/L trong nước với độ cứng là 16 mg/L, nhưng là 1,040-1,880 mg/L trong nước với độ cứng là 287 mg/L. LC50 là thước đo chuẩn độc tính của một môi trường sẽ giết chết một nửa quần thể làm mẫu trong một khoảng thời gian phơi nhiễm cụ thể.

Canxi có vai trò quan trọng trong nguồn nước cấp cho trại cá giống. Độ kiềm và độ cứng ở mức cao có thể dẫn đến kết tủa canxi cacbonat từ nước.

Canxi cũng có vai trò quan trọng trong nguồn nước cấp cho trại cá giống. Trứng có xu hướng thủy hóa ở nồng độ canxi thấp, không phát triển và nở bình thường. Nồng độ tối thiểu của các ion canxi cho sự phát triển và khả năng nở tốt đã được báo cáo là 10 mg/L đối với trứng của cá hồi nâu và 4 mg/L đối với trứng của cá da trơn. Một nghiên cứu gần đây cho thấy nồng độ canxi tối thiểu cho các trại giống cá da trơn nên là 10 mg/L, tỷ lệ nở và tỷ lệ sống của cá giống tốt nhất đạt được là ở khoảng 30 mg/L.

Nồng độ kiềm và độ cứng cao có thể dẫn đến sự kết tủa canxi cacbonat từ nước. Chuyện này đặc biệt phổ biến khi nước ngầm có độ kiềm và độ cứng cao, cũng như khi nồng độ cacbon dioxide tăng cao được đưa vào tiếp xúc với không khí. Ví dụ, độ kiềm và độ cứng ở nước giếng được sử dụng để cung cấp cho các ao tại một trang trại tôm nội địa ở Alabama, Mỹ tương ứng là 275 và 325 mg/L. Sau khi đưa vào ao nuôi, nước cân bằng với cacbon dioxide của không khí, độ kiềm và độ cứng giảm xuống tương ứng còn 120 và 168 mg/L do sự kết tủa canxi cacbonat.

Mặc dù lượng kết tủa canxi cacbonat thường không phải là mối quan tâm lớn trong ao, nhưng có thể gây phiền toái cho các trại giống. Tác giả đã quan sát thấy tại một trại tôm giống được cung cấp bởi nước ngầm mặn có nồng độ ban đầu cacbon dioxide, độ kiềm và độ cứng cao, canxi cacbonat đã kết tủa lên ấu trùng và dẫn đến tỉ lệ chết cao. Hiện tượng tương tự có thể thể xảy ra với trứng ở một trại sản xuất cá giống.

Nồng độ mong muốn        

Tình trạng lý tưởng trong nuôi trồng thủy sản nước ngọt phải có nồng độ cứng và độ kiềm ít nhất là 60 mg/L. Rõ ràng có chút vấn đề với nồng độ cứng cao – thậm chí khi chúng vượt quá nhiều nồng độ kiềm – miễn là tổng nồng độ chất rắn hòa tan không vượt quá mức đối với các loài nuôi. Tổng nồng độ cứng có vẻ như không phải là một yếu tố xấu trong các ao lấy nước từ cửa sông hay nước biển.

Ở một số vùng nước có độ mặn thấp trong nội địa, nồng độ magiê thấp đã từng được báo cáo làm giảm tỉ lệ sống và sức tăng trưởng của tôm. Nồng độ magiê ở các vùng nước như vậy có thể tăng lên được bằng cách sử dụng kali magiê sunfat. Magiê sunfat (muối Epsom) cũng là một nguồn magiê có thể hòa tan.

Không có khuyến nghị rõ rệt về nồng độ magiê lý tưởng trong nước có độ mặn thấp dùng cho nuôi tôm, tuy nhiên tỷ lệ của magiê tính bằng miligam trên lít với độ mặn tính bằng phần nghìn ở nước biển vào khoảng 40:1. Như vậy, một cách để ước tính nồng độ magiê thích hợp cho nuôi trồng thủy sản nội địa có độ mặn thấp là nhân độ mặn tính bằng ppt với 40 để xác định nồng độ magiê thích hợp. Ở độ mặn 2,5 ppt, nồng độ magiê thích hợp là 100 mg/L.

Tại một trang trại nuôi tôm nội địa điển hình ở Alabama – Mỹ, nước ao có độ mặn khoảng 2,5 ppt, nhưng nồng độ magiê chỉ khoảng 5 mg/L ở nguồn nước cấp. Để tăng nồng độ magiê lên 100 mg/L sẽ vô cùng tốn kém. Tuy nhiên, tỉ lệ sống và nuôi tôm khỏe đã đạt được khi nồng độ magiê được duy trì từ 10 đến 30 mg/L.

BioAqua.vn

Nguồn: Tiến sĩ Claude E. Boyd, Khoa Thủy sản và Liên minh nuôi trồng thủy sản. Đại học Auburn, Auburn, Alabama 36830 USA – Global Aquaculture Advocate