Tầm quan trọng của sắt (Fe) trong nuôi trồng thủy sản

Sắt là một nguyên tố cần thiết và có vai trò quan trọng đối với vi khuẩn, thực vật và động vật. Tuy nhiên, sự hiện diện của sắt và các hợp chất sắt trong đất, trong nước có thể ảnh hưởng đến tôm cá nuôi.

Vai trò của sắt đối với sinh vật

Sắt là một nguyên tố cần thiết và có vai trò quan trọng đối với vi khuẩn, thực vật và động vật. Rất nhiều enzyme quan trọng có liên quan đến việc vận chuyển năng lượng cần tới sắt. Sắt còn là một thành phần không thể thiếu trong cấu trúc của phân tử hemoglobin, giúp vận chuyển oxy trong máu ở nhiều động vật có xương sống và một số động vật không xương sống. Ngoài ra, sắt còn giữ một vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp của thực vật. Do đó, sắt đóng một vai trò to lớn trong nuôi trồng thủy sản. Sắt là nguyên tố phổ biến thứ 4 trong vỏ trái đất, nhưng sự hiện diện của nó trong nước và đại dương với nồng độ rất thấp. Các nguồn sắt chính là oxit sắt như hematite và magnetite, nhưng trong đất chứa nhiều loại oxit sắt và hydroxit khác nhau.

Khả năng hòa tan, nồng độ sắt

Khi trong nước có hàm lượng oxy hòa tan nhất định, độ hòa tan của sắt phụ thuộc vào pH. Nồng độ sắt III (hóa trị 3, ở dạng oxy hóa) hiếm khi vượt quá 2 mg/L trừ khi pH dưới 4. Tuy nhiên, trong nước ngọt có thể chứa đến 1 mg/L hoặc nhiều hơn ở dạng sắt hydroxit hòa tan hoặc ở dạng tạo phức với chất hữu cơ (chelate).

Nồng độ sắt trong nước tự nhiên không đủ đáp ứng nhu cầu cho đời sống của các loài thực vật. Tuy nhiên, sắt là một yếu tố giới hạn tăng trưởng đối với một số loài thực vật thủy sinh nước ngọt. Sắt cũng thường không có trong các loại phân bón dùng trong nuôi trồng thủy sản.

Nước biển có nồng độ sắt dạng ion hòa tan rất thấp, chỉ khoảng 0,02-0,5 nmol/L (Buesseler et al, 2003). Có nhiều lý thuyết cho rằng sắt chính là yếu tố hạn chế sự phát triển của các loài thực vật phù du ở biển. Đã có những đề nghị nghiêm túc rằng cần thiết phải bổ sung hợp chất săt chelate xuống biển để gia tăng sự phát triển của thực vật phù du, giúp giảm nồng độ carbon dioxit (CO₂) từ không khí.

Sắt trong ao nuôi thủy sản

Sắt thường phổ biến hơn trong các ao nuôi thủy sản nước mặn. Sắt thường tồn tại ở dạng sắt II trong nước có hàm lượng oxy hòa tan thấp. Trong nước ngầm nồng độ oxy hòa tan thường không có hoặc rất thấp nồng độ sắt II thường cao, khoảng 20 mg/L hoặc hơn. Khi nước ngầm tiếp xúc với oxy từ không khí, sắt II sẽ chuyển hóa thành sắt III – thường ở dạng kết tủa sắt hydroxit.

Trong các ao nuôi không có sục khí (chạy quạt) hoặc phân tầng nhiệt độ, nồng độ sắt thường cao hơn ở tầng nước thấp gần đáy ao. Khi ao nuôi được xáo trộn, hàm lượng oxy hòa tan sẽ giảm đi nhanh chóng do phản ứng oxy hóa với sắt II. Quá trình này có thể dẫn đến một sự suy giảm đột ngột của hàm lượng oxy hòa tan trong ao và ảnh hưởng nghiêm trọng đến các đối tượng nuôi.

Nếu như trong nước tồn tại hàm lượng sắt II cao trong các ao nuôi thâm canh hay trong các trại giống, sự hình thành của sắt hydroxit sẽ có ảnh hưởng lớn đến các loài thủy sản nuôi trong hệ thống. Các kết tủa sắt có thể bám trên trứng làm tổn thương hay giết chết chúng, hay chúng có thể làm tắt nghẽn mang cá hoặc tôm. Nước ngầm có nồng độ sắt cao, chúng ta có thể làm giảm nồng độ sắt bằng cách cho chúng chảy qua nhiều lớp giá thể trong không khí để chúng bị oxy hóa hoặc dùng phương pháp kết tủa hay lọc cát để loại bỏ sắt trong nước ngầm.

Trong lớp bùn đáy ao có pH thấp, nồng độ sắt rất cao và có thể ảnh hưởng đến tôm cá nuôi. Tôm sinh sống trên đáy bùn chứa nhiều sắt dễ bị tổn thương mang hay vỏ, ảnh hưởng đến chất lượng tôm thương phẩm.

Trầm tích kỵ khí trong các ao nuôi trồng thủy sản có thể có nồng độ sắt cao, khiến có thể gây tổn hại cho các loài động vật đào bới như tôm. Ảnh của Darryl Jory.

Đất axit

Trong các ao có nồng độ sắt cao, khi xả nước và phơi khô sẽ xuất hiện một lớp sắt hydroxit màu đỏ trên bề mặt đáy ao. Lớp sắt này không nguy hiểm và có thể dễ dàng được xử lý bằng cách bón vôi. Bùn đáy ao với hàm lượng vật chất hữu cơ cao sẽ làm giảm hàm lượng oxy hòa tan trong ao, cùng với đó là nồng độ sắt II và sulfit cũng tăng cao. Sắt II phản ứng với sulfit sẽ tạo thành pyrit sắt kết tủa trong đất.

Việc quản lý các ao nuôi được xây dựng trên đất acid sulfate (đất phèn) rất khó khăn và tốn kém. Ảnh của Darryl Jory.

Một số khu vực ven biển, bên trong hoặc khu vực lân cận rừng ngập mặn, đất ở độ sâu 0,5-1 m có thể chứa hàm lượng sắt pyrit từ 1-5% hoặc cao hơn. Khi tiếp xúc với không khí, sắt pyrit sẽ bị oxy hóa để tạo thành axit sulfuric và sắt oxit, đất loại này thường được gọi là đất axit-sulfate. Các ao nuôi được xây dựng trên nền đất axit-sulfate thường có nền đáy rất chua với độ pH chỉ từ 2-4. Mặc dù có thể cải tạo đất này để nuôi thủy sản nhưng mất rất nhiều thời gian và chi phí. Do đó, không nên chọn xây dựng trang trại nuôi thủy sản ở khu vực có nền đất axit-sulfate, nếu có thể.

Có nhiều phương pháp để xác định đất axit-sulfate. Một trong những phương pháp đơn giản nhất là đo giá trị pH của đất. Giá trị pH khi đất ướt có thể không thấp hơn 5-6 nhưng khi phơi khô, giá trị pH có thể giảm xuống chỉ còn 2-3. Một phương pháp khác để xác định đất axit-sulfate là xử lý đất với 10% hydrogen peroxit (H₂O₂). Hydrogen peroxide sẽ gây ra phản ứng oxy hóa rất mạnh pyrit sắt và hình thành rất nhiều bọt khí trong dung dịch. Đây là một phương pháp kiểm tra đất axit-sulfate nhanh tại hiện trường. Ngoài ra, phân tích hàm lượng lưu huỳnh tổng số trong đất cũng có thể dùng để xác định đất axit-sulfate. Đất axit-sulfate thường có hàm lượng lưu huỳnh tổng số từ 1% trở lên.

Nhận định chung

Sự hiện diện của sắt oxit trong ao nuôi là có lợi. Sulfit được hình thành trong bùn đáy ao nuôi sẽ bị kết tủa bởi hợp chất sắt II như là sắt pyrit. Điều này giúp ngăn chặn khả năng khuếch tán của hydrogen sulfit (H₂S) vào trong nước và gây độc cho tôm cá nuôi. Trong đất bình thường, nồng độ của sắt pyrit sẽ không tăng cao đến mức làm cho đất bị chua khi phơi đáy ao giữa hai vụ nuôi. Chỉ cần bón vôi sẽ giải quyết được vấn đề này.

Nồng độ sắt trong ao nuôi hầu như không bao giờ cao đến mức gây độc trực tiếp cho tôm cá. Hơn nữa, việc bón vôi thường xuyên trong ao nuôi, đặc biệt là khi pH thấp, độ kiềm thấp và nền đất chua sẽ ngăn chặn các ảnh hưởng tiêu cực của sắt trong ao. Loại bỏ sắt II trong các trại sản xuất giống hay trong các bể nuôi thâm canh là cần thiết. Quản lý ao nuôi tôm cá không cần phải quá lo lắng nhiều về nồng độ sắt trong ao, chỉ cần bón vôi thường xuyên để duy trì pH đất trong khoảng 7-8.

Bón vôi đối với đất đáy ao có tính axit (đất chua), pH và độ kiềm thấp là một biện pháp quản lý chung để chống lại tác dụng bất lợi có thể có của sắt. Ảnh của Darryl Jory.

Source: Triệu Tuấn, Aquanetviet.Com

Tham khảo: The Global Aquaculture Advocate