Nền đáy ao: đất, bùn và trầm tích

NỀN ĐÁY AO: ĐẤT, BÙN VÀ TRẦM TÍCH Nguồn gốc của bùn/trầm tích trong ao đất a. Xói mòn và rửa trôi từ bờ ao b. Sự lắng đọng của phiêu sinh vật c. Thức ăn, chất bài tiết của cá d. Vật chất lơ lửng từ nguồn nước cấp e. Phân bón, đặc biệt là phân chuồng f. Bụi từ không khí g. Thực vật lớn. Nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ lắng a. Cỡ hạt b. Tính chất hóa học của nước: độ cứng và độ mặn c. Chuyển động của nước d. Khuấy động nền đáy (resuspension) Vật chất hữu cơ trong bùn có nguồn gốc từ: Thức ăn thừa Phân bón (phân chuồng, phân xanh...) Xác phiêu sinh vật Chất bài tiết của cá Thức ăn thừa, xác phiêu sinh vật và chất bài tiết của sinh vật thường chứa nhiều N nên làm chất lượng nước suy thoái nhanh Phân hữu cơ hàm lượng N thấp nên làm chất lượng nước suy thoái chậm Ao nuôi thủy sản tích lũy vật chất hữu cơ (1-10%, trung bình khoảng 2-5%) cao hơn đất nông nghiệp (<2%) Vật chất hữu cơ trong bùn Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy hữu cơ gồm:  Nhiệt độ: nhiệt độ tối ưu cho vi sinh vật tùy từng loài. Trong khoảng 2-35oC, nhiệt độ tăng 10oC thì tốc độ phân hủy tăng 2 lần và tiêu thụ oxy gấp đôi.  pH: vi khuẩn thường hoạt động tốt ở môi trường trung tính hay kiềm yếu (phân hủy nhanh). Nấm hoạt động tốt trong môi trường acid (phân hủy chậm).  DO: Phân hủy hiếu khí xảy ra càng nhanh khi trong môi trường hàm lượng DO đạt đến mức bão hòa  Tốc độ phân hủy yếm khí thường chậm và không hoàn toàn (sản phẩm cuối cùng là Alcohol hay acid hữu cơ) so với phân hủy hiếu khí (sản phẩm cuối cùng là CO2) Sự phân hủy vật chất hữu cơ Đất đáy ao  Kết cấu đất  Đất phèn (acid sulfat soil) KẾT CẤU ĐẤT Định nghĩa kết cấu đất  Kết cấu đất là tỉ lệ tương đối của các hạt có kích cỡ khác nhau  Cỡ hạt: – Cát 0.05 - 2 mm – Bùn 0.002 – 0.05 mm – Sét < 0.002 mm Tách các cỡ hạt của đất Đất phèn và sử dụng đất Tầm quan trọng  Đất phèn và phèn tiềm tàng chiếm hơn 15 triệu ha của vùng nhiệt đới: bao gồm 5 triệu ha ở vùng Đông Nam Á. Có ít hơn 2 triệu ha trong 15 triệu ha được sử dụng trong canh tác. Bởi vì chúng không thích hợp cho nông nghiệp. Đất phèn và sử dụng đất  Điều kiện đất phèn cũng gây nên những tác hại làm cá chậm sinh trưởng và gây chết cá (tỉ lệ chết cao). Các tác hại được tóm lược như sau: 1. Gây chết cá khi pH thấp (= độ phèn cao) 2. Thức ăn tự nhiên nghèo nàn - cá chậm lớn 3. Giảm tác dụng của phân bón 4. Ảnh hưởng độc của ion Sắt và Nhôm 5. Nhạy cảm với nước mưa (bị rửa trôi) - phèn Ảnh hưởng của đất phèn Các quá trình hóa học tạo ra đất phèn: a) H2S + Fe  FeS + 2H + b) FeS + S  FeS2 (Pyrite) Pyrite bị oxy hóa trong điều kiện tiếp xúc với không khí trong điều kiện ẩm. c) 2FeS2 + O2 + 2H2O  FeSO4 + 2H2SO4 Phản ứng này giải phóng ra nhiều acid sulphuric gây giảm pH của nước Ở điều kiện pH rất thấp, Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ bởi vi khuẩn Thiobacillus ferroxidans. Fe3+ là chất oxy hóa hiệu quả hơn so với oxy không khí. d) 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2  2Fe2(SO4)3 + H2O e) FeS2 + 7Fe2(SO4)3 + 8H2O  15FeSO4 + 8H2SO4 Vi khuẩn Thiobacillus có thể oxy hóa lưu huỳnh thành acid sulphuric, vi khuẩn này hoạt động ở pH=2,0-3,5 f) 2S + 3O2 + 2H2O  2H2SO4 Theo Van Breeman (1980) đất phèn hiện diện 5 triệu ha ở vùng Đông Nam Á, 3,77 triệu ha ở châu Phi. Chúng hình thành nhiều ở vùng rừng ngập mặn nhiệt đới. Sulphur và sulphate có từ nước biển. Sulphate hầu như trơ với chất khử vô cơ nhưng chúng dễ dàng bị khử bởi vi khuẩn qua quá trình sinh học Tính chất của đất phèn  Phèn hình thành từ nước biển và trầm tích vùng cửa sông  Bởi vì hàm lượng oxy thấp, sulphate được chuyển hóa thành H2S thông qua hô hấp của vi khuẩn yếm khí trong trầm tích.  Trầm tích cũng chứa nhiều sắt và nhôm  Sự phân hủy của vật chất hữu cơ trong đất (gốc cây rừng ngập mặn...) làm giảm oxy trong đất, điều này kích thích sự phát triển của vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn phân hủy hữu cơ đồng thời chuyển hóa sulphate trong nước biển tạo ra sulphide). Sulphide tồn tại trong đất hoặc kết hợp với sắt hình thành sulphide sắt (FeS).  FeS được chuyển thành FeS2 (pyrite), là chất khoáng giúp tạo nên phèn trong đất.  Khi ngập nước và yếm khí, đất này gần như trung tính, nhưng nếu đất phèn bị khô cạn hay đào xới quá trình oxy hóa dẫn đến giải phóng acid sulphuric khi khi bị rửa trôi vào thủy vực Điều kiện tạo thành đất phèn Xác định đất phèn  Có vài chỉ số của đất phèn được đo ở hiện trường để đánh giá mức độ phèn, nhưng rất khó biết được độ phèn như thế nào nếu chúng bị rửa trôi vào ao cá. Đất phèn (ao cá): a) pH thấp b) Hiện diện những sọc vàng (jarosite) = KFe3(SO4)2(OH)6 c) Sắt kết tủa (vàng cam/nâu) d) Thực vật không phát triển e) Mùi khó chịu Đất phèn tiềm tàng Đặc điểm: a) Mẫu đất acid hóa trong điều kiện khô b) Bùn mềm với hàm lượng hữu cơ cao c) Màu đất xám đen đến đen d) Có mùi trứng thối (H2S) dưới mặt đất (khi đất được đào xới) e) Có hiện diện sọc sulphur và jarosite (màu vàng) f) Cá chết sau cơn mưa (ao mới đào) pH thấp và bón vôi  pH thấp có thể được tạo thành do acid carbonic, acid hữu cơ, and acid vô cơ.  Bón vôi thường nhằm làm tăng pH trong ao chứa acid trong bùn và độ kiềm/độ cứng thấp. Ảnh hưởng của bón vôi lên hệ sinh thái Các dạng ao cần bón vôi: a) Ao mất cân bằng dinh dưỡng với nhiều mùn đáy và vật chất hữu cơ. b) Nước ao mềm với độ kiềm thấp. c) Mất cân bằng dinh dưỡng với nguồn nước chua (acid). Tác dụng của vôi trong ao 1. Trung hòa acid và tăng pH của nước và bùn. 2. Tăng khả năng đệm. 3. Tăng CO2 cho quá trình quang hợp của tảo. 4. Kết tủa keo đất. 5. Tăng hàm lượng lân (phosphorus) trong bùn. Ảnh hưởng chính là tăng năng suất của ao nuôi. Các loại vôi 1. Vôi nông nghiệp - CaCO3 or CaMg(CO3)2 2. Vôi tôi - Ca(OH)2 3. Vôi sống - CaO Độ mịn của vôi: Vôi tôi và vôi sống ở dạng bột, nhưng đá vôi được sản xuất với nhiều cỡ hạt khác nhau. Hiệu quả của vôi được cho là 100% khi cỡ hạt nhỏ hơn 0,25mm và hiệu quả sẽ giảm khi cỡ hạt tăng Thời gian bón vôi  Do bón vôi gây giảm cấp thời CO2 và loại P-PO4 trong cột nước, ao nuôi nên được bón vôi vài ngày trước khi cấp nước và trước khi bón phân.  Vôi sống nên tránh sử dụng khi ao nuôi đã thả cá; sử dụng vôi nông nghiệp dọc theo bờ ao. Phân loại hiệu quả của vôi Phân bố cỡ hạt Hiệu suất Loại sàng (ASTM) (mm) Giữ lại trên sàng 10 >1,7 0,036 Giữ lại trên sàng 20 1,69-0,85 0,126 Giữ lại trên sàng 60 0,84-0,25 0,522 Qua sàng 60 <0,24 1,000 54% qua sàng 60 54 x 1,000 = 54,0 24% qua sàng 20 nhưng không qua sàng 60 24 x 0,522 = 12,5 14% qua sàng 10 nhưng không qua sàng 20 14 x 0,126 = 1,8 8% giữ lại trên sàng 10 8 x 0,036 = 0,3 Hiệu suất chung 68,6% Giá trị trung hòa của vôi (V-T) (N) (5000) Giá trị trung hòa (%) = S Trong đó: V: thể tích của acid HCl (mL) T: thể tích của NaOH (mL) N: nồng độ đương lượng gam (nồng độ của HCl=NaOH) S: khối lượng mẫu (mg) Lượng vôi cần bón dạng CaCO3 (kg/ha) Lượng vôi sử dụng (%) = (NV% x ER%) Trong đó: NV là giá trị trung hòa ER là hiệu suất của vôi Thí dụ: giả định rằng chúng ta cần bón vôi 2000 kg/ha CaCO3 với vôi nông nghiệp có giá trị trung hòa là 86% và hiệu suất là 72%: 2000 Lượng vôi sử dụng = = 3230 kg/ha (86% x 72%) Sản xuất vôi và các phản ứng hóa học Quá trình sản xuất vôi: a. Nghiền Đá vôi/san hô  nghiền  CaCO3 Dolomite  nghiền  CaMg (CO3)2 b. Nung Đá vôi/san hô  nung  CaO + CO2 CaO + H2O  Ca(OH)2 Phản ứng của vôi trong ao CaCO3 + H +  Ca2+ + H2O + CO2 CaCO3 + CO2 + H2O  Ca 2+ + 2HCO3 - CaO + 2H+  Ca2+ + H2O CaO + 2CO2 + H2O  Ca 2+ + 2HCO3 - Ca(OH)2 + 2H +  Ca2+ + 2H2O Ca(OH)2 + 2CO2  Ca 2+ + 2HCO3 -