Kỹ Thuật Nuôi, Tin tức

Lót Bạt Là Một Cách Tiếp Cận Đơn Giản Và Hiệu Quả Để Giảm Phát Thải CH4 Và N2O Từ Ao Nuôi Trồng Thủy Sản

Ngành nuôi trồng thủy sản góp phần đáng kể vào lượng khí thải mêtan (CH4) và nitơ oxit (N2O). Nghiên cứu này so sánh lượng khí thải của ao đất và ao lót bạt tại một trang trại nuôi tôm ở Vịnh Bắc Bộ. Các ao lót bạt đã giảm 96% lượng khí thải CH4 và 79% lượng khí thải N2O, cải thiện tính bền vững sinh thái và sản xuất.

Ngành nuôi trồng thủy sản toàn cầu đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây do nhu cầu thực phẩm ngày càng gia tăng, trong khi nguồn lợi hải sản tự nhiên liên tục suy giảm (FAO, 2022; Xu et al., 2023). Tổng diện tích ao nuôi trồng thủy sản trên thế giới được ước tính vào khoảng 180.000 km² (FAO, 2019; Zhang et al., 2023), trong đó châu Á chiếm tới 91,6% tổng sản lượng nuôi trồng thủy sản toàn cầu, với hơn một nửa sản lượng đến từ Trung Quốc (FAO, 2022; Tian et al., 2024).

Phần lớn các trang trại nuôi tôm tại Trung Quốc là các ao đất quy mô nhỏ với mức độ quản lý còn hạn chế (Avnimelech & Ritvo, 2003; Pouil et al., 2019; Saraswathy et al., 2022). Trong các ao này, trầm tích thường chịu tác động mạnh từ việc sử dụng quá mức phân bón, thức ăn dư thừa và chất thải của vật nuôi, trở thành nơi tích tụ các chất ô nhiễm và mầm bệnh. Để hạn chế hiện tượng rò rỉ trầm tích, cải thiện chất lượng nước và nâng cao sức khỏe vật nuôi, một số hộ nuôi đã áp dụng biện pháp lót bạt đáy ao (Naranjo-Paramo et al., 2022; Satanwat et al., 2023; Saraswathy et al., 2022).

Bên cạnh vai trò là nguồn tiềm ẩn của ô nhiễm dinh dưỡng và mầm bệnh, ao nuôi trồng thủy sản còn có thể trở thành điểm nóng phát thải khí nhà kính, đặc biệt là CH₄ và N₂O. Nhằm đánh giá một cách toàn diện hiệu quả của biện pháp lót bạt trong việc giảm phát thải khí nhà kính, một nghiên cứu đã được thực hiện tại Vịnh Bắc Bộ, Trung Quốc, tập trung phân tích tác động của lót bạt đáy ao đến phát thải CH₄ và N₂O cũng như các yếu tố chính chi phối các quá trình này trong hệ thống ao nuôi trồng thủy sản.

Vật liệu và phương pháp

Nghiên cứu được thực hiện tại trang trại nuôi trồng thủy sản Zhulin ở Vịnh Bắc Bộ, Quảng Tây, Trung Quốc. Trong khu vực nghiên cứu, các loại ao nuôi phổ biến là ao đất (EAP) và ao lót bạt (PLAP) để nuôi đơn cnah tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei.

Đối với nghiên cứu này, các mẫu nước và khí đã được thu thập từ ba EAP và ba PLAP. Trong mỗi ao, có một điểm lấy mẫu gần mép ao, một điểm ở giữa ao và một điểm ở giữa hai điểm. Có tính đến ba giai đoạn khác nhau (tức là đầu, giữa và cuối) của chu kỳ nuôi cũng như hậu cần. Trong phòng thí nghiệm, các mẫu nước đã được phân tích để xác định nồng độ CH4 và N2O hòa tan.

Kết quả

Khi so sánh giữa các giai đoạn nuôi, chúng tôi quan sát thấy độ mặn và oxy hòa tan (DO) thấp hơn, nhưng tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC) và chất nền nitơ cao hơn trong giai đoạn giữa. Trong khi nồng độ CH4 và N2O hòa tan trong hai loại ao nuôi trồng thủy sản rất khác nhau, dao động từ 0,1 đến 0,5 µmol/L (Hình 1) và 1,5–87,5 nmol/L (Hình 1c), và luôn quá bão hòa so với khí quyển (Hình 1b và 1d). Nhìn chung, nồng độ CH4 và N2O trung bình trong EAP cao hơn đáng kể so với PLAP (Hình 1a). Nồng độ CH4 và N2O cũng cho thấy sự thay đổi đáng kể theo thời gian (Hình 1a và 1c), với các giá trị cao hơn đáng kể trong giai đoạn nuôi giữa.

Dòng CH4 trung bình trong EAP lớn hơn đáng kể so với PLAP. Cả hai loại ao nuôi trồng thủy sản đều cho thấy các mô hình thời gian tương tự, với dòng phát thải CH4 cao hơn nhiều ở giai đoạn nuôi giữa (Hình 2a). Trong EAP, dòng CH4 là 144,2–2547,6 µg/ m2/h chiếm 87,9–92,0% tổng lượng phát thải CH4 (Hình 2b). Ngược lại, khuếch tán là con đường vận chuyển chủ yếu trong PLAP, chiếm 94,3–97,4% lượng phát thải CH4 (Hình 2d).

Theo mùa, lưu lượng phát thải N2O cao nhất được quan sát thấy ở giai đoạn nuôi giữa, với giá trị trung bình là 9,6±1,9 μg/ m2 /h trong EAP và 1,7±0,3 μg/ m2 /h trong PLAP, cao hơn khoảng 2–10 lần so với các giai đoạn khác (p < 0,001).

Về các tác nhân môi trường của nồng độ và lưu lượng GHG, giữa hai loại ao nuôi trồng thủy sản, sự thay đổi trong CCH4 (hoặc CN2O) và FCH4 (hoặc FN2O) tương quan tích cực với nhiệt độ không khí (TA), nhiệt độ nước (TW), TOC và chất nền chứa nitơ (ví dụ: tổng nitơ hòa tan [TDN], NH4+-N) (p < 0,01), nhưng tương quan tiêu cực với DO và độ mặn (SAL) (p < 0,05). Theo phân tích SEM, tính khả dụng của chất nền có tác động tích cực trực tiếp đến nồng độ GHG hòa tan, sau đó tác động đến lượng khí thải GHG (Hình 3). Ngược lại, DO và độ mặn tác động tiêu cực đến FCH4 và FN2O (Hình 3).

Thảo luận

Hai nhóm ao nuôi tôm trong nghiên cứu này có sự tương đồng gần như hoàn toàn về kích thước vật lý và quy trình nuôi; điểm khác biệt duy nhất nằm ở việc ao PLAP được lót bạt ngay từ giai đoạn thiết lập ban đầu. Điều này cho phép thực hiện so sánh trực tiếp giữa hai mô hình nhằm đánh giá hiệu quả môi trường của việc lót bạt đáy ao.

Mặc dù ao EAP và PLAP có cùng mật độ thả giống và lượng thức ăn sử dụng tương đương, các chỉ tiêu TOC, TDN và nitơ vô cơ ghi nhận ở ao EAP đều cao hơn đáng kể, đặc biệt trong giai đoạn giữa vụ khi lượng thức ăn được gia tăng để thúc đẩy tăng trưởng của tôm (Yang et al., 2020). Trong mô hình EAP, một phần chất hữu cơ lắng đọng bị vi khuẩn trầm tích phân hủy, từ đó giải phóng carbon và nitơ trở lại cột nước dưới dạng TOC, TDN, NO₃⁻-N và NH₄⁺-N.

Nitơ và các hoạt động của vi khuẩn cao hơn sẽ tiêu thụ nhiều oxy hơn, điều này thể hiện ở mức DO thấp hơn trong EAP. Trong PLAP, thức ăn và chất thải lắng xuống khỏi cột nước sẽ không tiếp xúc với trầm tích, và tôm vẫn có thể nhặt các hạt thức ăn ra khỏi bề mặt lót, dẫn đến ít chất thải hơn và năng suất cao hơn, như được chỉ ra bởi mức carbon và nitơ thấp hơn và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) thấp hơn trong PLAP.

Việc sản xuất CH4 của vi khuẩn trong trầm tích thiếu oxy vẫn cần đầu vào hữu cơ từ nước bên trên dưới dạng thức ăn không tiêu thụ và mảnh vụn động vật. Bằng cách bịt kín trầm tích, các lớp lót nhựa trong PLAP đã ngăn chặn hiệu quả quá trình sinh khí mêtan trong trầm tích sao cho thông lượng sôi được giảm xuống mức không đáng kể và tổng lượng CH4 phát thải giảm 96% (Hình 2c).

Trong ao nuôi tôm bằng đất có sục khí, sản xuất N2O thiếu oxy sẽ chủ yếu xảy ra trong trầm tích. Do đó, việc lót bạt sẽ loại bỏ lượng N2O thải ra từ trầm tích thiếu oxy. Giữa EAP và PLAP, dữ liệu cho thấy lớp lót bạt làm giảm nồng độ N2O xuống 2 lần (giai đoạn đầu và giai đoạn cuối) xuống còn 7 lần (giai đoạn giữa), cho thấy các quá trình vi khuẩn trong trầm tích đóng góp 50–86% lượng N2O hòa tan trong ao (Hình 1c). Theo đó, lượng phát thải N2O giảm 79% trong PLAP so với EAP.

Kết quả nghiên cứu này cho thấy lớp lót bạt trong PLAP làm giảm đáng kể cả lượng phát thải CH4 và N2O so với EAP trong cả ba giai đoạn nuôi. Dựa trên các giá trị thông lượng trung bình trong PLAP, người ta tính toán rằng lớp lót bạt làm giảm lượng phát thải GHG là 6910 mg CH4/ m2 và 20 mg

Lượng N2O/ m2 trong toàn bộ chu kỳ nuôi (245 ngày mỗi năm). Xét đến tiềm năng làm nóng của CH4 và N2O trong thang thời gian một thế kỷ, điều này tương đương với việc giảm kết hợp 199,4 g CO2-eq/ m2 mỗi năm.

Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu này cho thấy việc lót bạt là một cách đơn giản và hiệu quả để cắt giảm lượng khí thải GHG từ các ao đất với sự can thiệp tối thiểu, mặc dù có thể cần trợ cấp của chính phủ để khuyến khích việc triển khai rộng rãi hơn trong số những người nông dân nuôi trồng thủy sản nhỏ lẻ.

Theo Aquaculture Magazine Editorial Team

Nguồn: https://aquaculturemag.com/2024/09/11/plastic-liners-as-a-simple-and-effective-approach-to-reduce-ch4-and-n2o-emissions-from-aquaculture-ponds/

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Bình Minh Capital

Xem thêm:

You cannot copy content of this page