Ứng dụng của vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn quang hợp loại kép trong nuôi trồng thuỷ sản

I. Thế nào là vi khuẩn quang hợp

Vi khuẩn quang hợp (gọi tắt là PSB). Theo tên hiểu nghĩa là một loại vi khuẩn có thể tiến hành tác dụng quang hợp, tác dụng quang hợp của nó không giống như tác dụng quang hợp của thực vật. Tác dụng của quang hợp thực vật là dùng H₂O để cung cấp H, dùng CO₂ để cung cấp nguồn C, qua tác dụng quang hợp mà sản sinh ra chất hữu cơ và nhả ôxy, còn tác dụng quang hợp của vi khuẩn quang hợp là dùng H₂S để cung cấp H, dùng CO₂ để cung cấp nguồn C, qua phản ứng quang hợp sản sinh ra chất hữu cơ, không thể nhả ôxy. Phương trình phản ứng của chúng như sau:

Phương trình tác dụng quang hợp thực vật là:

H₂SO + CO₂ ánh sáng (CH₂O) + O₂

Phương trình tác dụng quang hợp của vi khuẩn quang hợp là:

H₂SO + CO₂ánh sáng(CH₂O) + H₂O + 2S

Về mặt phân loại, vi khuẩn quang hợp thuộc ngành vi khuẩn, lớp chân khuẩn, bộ khuẩn ốc hồng. Hiện đã biết vi khuẩn quang hợp của bộ khuẩn này gồm hai bộ phụ, bốn họ, mười chín giống, khoảng 49 loài. Hiện nay, vi khuẩn quang hợp, sử dụng trong nuôi thuỷ sản thông thường phần lớn là một loại vi khuẩn trong họ khuẩn ốc hồng, nhất là khuẩn giả đơn bào hồng ở ao đầm có nhiều.

Vi khuẩn quang hợp là loại vi sinh vật trong thuỷ quyển, phân bố rộng rãi ở ruộng nước ao hồ, sông ngòi, hồ, biển và trong đất, đặc biệt là trong đất bùn dưới nước bị vật hữu cơ ô nhiễm số lượng tương đối nhiều.

Vi khuẩn quang hợp do sự khác nhau về giống loài, và môi trường mà hình dạng không như nhau, có loại hình que, hình lưỡi liềm, hình tròn, hình cầu v.v Vật bồi dưỡng dịch thể của chúng vì chứa sắc tố khác nhau mà có nhiều màu đỏ, nâu, vàng v.v Ðặc điểm của loại vi khuẩn này là tính thích ứng mạnh, bất kể là trong nước biển hay trong nước ngọt, trong những điều kiện khác nhau có ánh sáng mà không có ôxy hoặc tối tăm mà có ôxy đều có thể lơị dụng chất hữu cơ (axit béo cấp thấp amino axít, đường) để phát triển. Trong điều kiện không có ôxy, có ánh sáng, có thể lợi dụng các sunfit, phân tử H hoặc vật hữu cơ khác làm thành dioxide carbon CO₂ cố định tiến hành tác dụng quang hợp; trong điều kiện có ôxy và tối tăm, chúng có thể lợi dụng vật hữu cơ như axit béo cấp thấp tạo nguồn carbon để tiến hành tác dụng quang hợp. Hai phương thức quang hợp này có thể biểu thị bằng phương trình dưới đây :

Trong điều kiện không có oxy - có ánh sáng:

2H₂S+ CO₂ tác dụng quang hợp -> (CH₂O) + H₂O + 2S

2H₂A 2A Trong điều kiện có ôxy mà tối tăm:

C₄H₆O₅ + H₂O ánh sáng 2(CH₂O) + 2CO₂ + 2H₂

Từ phương trình trên có thể thấy rằng tác dụng quang hợp mà vi khuẩn quang hợp tiến hành về hình thức có sự sai khác rất lớn với thực vật, đồng thời tương đối phức tạp. Ưu điểm của nó là có thể lợi dụng phương thức quang hợp kiểu phi thực vật này để thích ứng với môi trường sinh tồn khác nhau.

Hiện nay, ở Trung Quốc qua hơn hai mươi năm nghiên cứu, phát triển đã phát triển vi khuẩn quang hợp thành chế phẩm sinh vật thương mại hoá vừa có các dạng nước, vừa có dạng bột. Ngoại quan của dạng nước là chất lỏng màu nâu hồng, dạng bột khác nhau theo sự khác nhau của vật mang, hàm lượng khuẩn cũng khác nhau tuỳ theo nhà sản xuất, số lượng khuẩn sống ở mỗi ml là mấy chục triệu hoặc mấy trăm triệu con.

2. Tác dụng và nguyên lý của vi khuẩn quang hợp

Tác dụng của vi khuẩn quang hợp và nguyên lý của nó trong nghề nuôi trồng thuỷ sản chủ yếu có mấy mặt sau :

2.1 Làm thuốc làm sạch chất nước của nước nuôi trồng

Trong quá trình nuôi trồng thuỷ sản, do sự tăng lên của cặn bã thức ăn vật phế thải của đối tượng nuôi tăng lên, chất nước bị ô nhiễm. Phương pháp truyền thống trước đây là thay một lượng nước lớn, xả bỏ nước cũ bị ô nhiễm, bơm vào nước sạch mới. Song do sự hạn chế của hàng loạt nguyên nhân, biện pháp này chỉ trị ngọn chứ không trị từ gốc, theo sự ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng của sông, cái gọi là thay nước chỉ là nói một cách tương đối thôi, nước ô nhiễm thải ra từ trên thượng du, ở hạ du lại trở thành nước sạch được đưa vào nguồn nước nuôi. Cứ tiếp tục như thế, không ngừng ô nhiễm, nước sau khi bị ô nhiễm, vật hữu cơ tăng lên, nồng độ các ion NH₃, N tăng lên có thể ảnh hưởng đến việc kiếm mồi sinh trưởng của tôm cá mà dẫn đến bệnh tật. Cho nên nói nuôi cá trước hết là nuôi nước là vì vậy, nước trong sạch, loài cá ăn mồi nhiều, sinh trưởng nhanh, bệnh tự nhiên ít, và ngược lại. Nếu trong quá trình nuôi, định kỳ cho một lượng vi khuẩn quang hợp thích hợp vào nước nuôi, có thể làm mất ion N trong nước và các vật sinh ra do phân giải vật hữu cơ khác từ đó đạt tới việc không thay nước mà vẫn có thể giữ được môi trường nước tốt. Ðiều đó chủ yếu là do vi khuẩn quang hợp ở trong nước có thể lợi dụng vật hữu cơ làm vật cung ứng H để tiến hành tác dụng quang hợp, đồng thời với việc loại bỏ vật ô nhiễm, bản thân vi khuẩn quang hợp cũng sinh sôi tăng trưởng, đạt tới tác dụng tuần hoàn ưu việt. Tư liệu cho biết, tưới vãi toàn ao từ 5 - 15ppm vi khuẩn quang hợp (nồng độ là 40 triệu con/ml), 3 tiếng đồng hồ có thể cố định được vật hữu cơ, làm cho nước trong sạch, Một ao có diện tích nuôi 30 mẫu (mẫu Trung Quốc bằng 666,6m²) nuôi bốn loại cá nuôi lớn, liên tục ba ngày cá nổi đầu, ngay cả cá rô phi, cá chép vây đỏ cũng nổi lên mặt nước. Chiều ngày thứ ba tưới vãi 200 kg vi khuẩn quang hợp (nồng độ 300 triệu con/ml), sau ngày thứ tư thì không thấy nổi đầu, nước trở nên trong sạch. Ngoài ra, theo tài liệu cho biết, trong ao nuôi tôm sử dụng vi khuẩn quang hợp, có thể làm cho tổng lượng nitrogen ba cơ bản ổn định ở dưới 20 mg/m³, độ pH, hàm lượng ôxy giữ ở mức bình thường. Trong thời kỳ nuôi giống tôm, he, cho vi khuẩn quang hợp làm cho suốt thời gian nuôi giống không cần thay nước vẫn bảo đảm chất nước tốt, tỷ lệ giống nuôi có thể nâng cao 66,6%, dùng để làm sạch nước nuôi cá chình NH₃ có thể giảm 57,1%, hàm lượng ôxy tăng cao 54,6%.

Trong công nghiệp, vi khuẩn quang hợp thường dùng để xử lý nước ô nhiễm. Trong tự nhiên, nước bẩn nồng độ cao, trước tiên do vi khuẩn dị dưỡng phân giải các carbohydrate, lipid, protein thành vật chất phân tử cấp thấp như axit béo cấp thấp, aminô axit. Tiếp đó vi khuẩn quang hợp lợi dụng chất hữu cơ phân tử, lượng nhỏ như axit béo cấp thấp mà sinh sôi rất nhanh, xử lý nước bẩn BOD 95% trở lên. Sau đó, do loài tảo và vi sinh vật bùn đất hoạt tính làm cho BOD xuống tới tiêu chuẩn xả bỏ. Quá trình làm sạch nước bẩn vật hữu cơ trong công nghiệp chia thành 3 bước :

* Vật hữu cơ cao phân tử nồng độ cao khuẩn dị dưỡng axit béo phân tử thấp.

* Axit béo phân tử thấp vi khuẩn quang hợp vật hữu cơ nồng độ thấp.

* Vật hữu cơ nồng độ thấp loài tảo, bùn đất hoạt tính nước thải được làm sạch.

2.2 Dự phòng và điều trị bệnh

Do sự sinh sôi nhanh chóng của vi khuẩn quang hợp, mà hạn chế sự sinh sôi của khuẩn khác gây bệnh. Theo thông báo, vi khuẩn quang hợp có tác dụng rõ rệt đối với bệnh đỏ vỏ tôm, bệnh đen mang, bệnh khuẩn dạng sợi. Và khuẩn quang hợp trong quá trình chuyển hoá có thể sinh ra loại men chống độc tố bệnh (men phân giải trypsin, có tác dụng dự phòng và chữa trị bệnh tôm cá). Theo thông báo, vi khuẩn quang hợp có thể điều trị bệnh loét mang của cá chép do vi khuẩn dính gây nên. Theo thông báo khác, dùng vi khuẩn quang hợp ít hơn 10 lần, đối với cá chép bị bệnh có lỗ, cá chình bị bệnh mốc nước và đỏ vây, bệnh cảm nhiễm do bị sát thương của cá trác đen, tắm thuốc từ 10 -15 phút, sau lại đem nuôi trong nước có thả một lượng thích hợp vi khuẩn quang hợp, độ nửa tháng có thể chữa khỏi. Sử dụng lâu dài trong ao nuôi cua, có thể tránh xảy ra bệnh thiếu máu.

2.3 Làm thức ăn cho ấu thể tôm cá

Vi khuẩn quang hợp có giá trị dinh dưỡng rất cao hàm lượng prôtêin đạt trên 60%, đồng thời còn chứa vitamin nhóm B phong phú và folacin, sinh vật tố và chất thúc lớn sinh vật chưa biết, chấy lượng của nó thì men không có cách gì so sánh được. Còn khuẩn thể của vi khuẩn quang hợp rất nhỏ (chỉ là 1/20 của tảo tiểu cầu), do đó, còn là thức ăn vừa miệng nhất của ấu thể cá, tôm, nhuyễn thể có vỏ. Trong quá trình nuôi ấu thể cá, tôm, nhuyễn thể có vỏ ứng dụng vi khuẩn quang hợp có thể nâng cao tỷ lệ sống, tăng nhanh sự sinh trưởng, giảm bớt lượng nước thay. Cuối cùng nguyên nhân của nó, một là làm sạch nước, cải thiện môi trường nước, hai là làm thức ăn cho ấu thể, ba là vi khuẩn quang hợp sau khi trở thành loài ưu thế của khối nước, vật chất sinh trưởng do nó giải phóng ra có thể làm cho một số nguyên nhân bệnh khó tồn tại, có thể giảm bớt bệnh của ấu thể, từ đó nâng cao tỷ lệ sống của ấu thể.

2.4 Làm chất phụ gia cho thức ăn có chất lượng

Vi khuẩn quang hợp gồm vật chất sống có nhiều loại công năng thúc đẩy sinh trưởng và vật hoá hợp chất béo (nhân tố sinh trưởng) v.v Do đó, nó có thể trực tiếp làm chất phụ gia cho thức ăn. nếu trong thức ăn cho thêm vi khuẩn quang hợp thì không cần phải thêm chất phụ gia vào thức ăn nưã. Vì giá thành không cao, thông thường trong thức ăn tăng 0,5 -1% là có thể tăng rõ rệt hiệu quả thức ăn và tỷ lệ tăng trọng. Căn cứ kết quả thí nghiệm cho biết, vi khuẩn quang hợp dùng cho nuôi cá chình Nhật Bản tỷ lệ tăng trọng có thể cao tới 10%, dùng để nuôi tôm he dưới 8 mm, mỗi mẫu có thể tăng sản lượng 12% dùng để nuôi cá nước ngọt, mỗi mẫu có thể tăng sản lượng 25%.

3. Phương pháp sử dụng vi khuẩn quang hợp và những vấn đề cần chú ý

3.1 Phương pháp sử dụng

* Cách dùng trong

Sử dụng làm chất phụ gia của thức ăn, lượng dùng dạng nước là 1%, lượng dùng dạng bột là 0,5%. Nếu khi là thức ăn nở hoặc thức ăn của tôm, căn cứ vào số lượng thức ăn cho ít vi khuẩn quang hợp, sau đó để thức ăn thấm vi khuẩn quang hợp rồi cho ăn. Khi cho ăn thức ăn hạt thông thường, trước hết dùng một lượng ít nước sau khi làm thưa vi khuẩn quang hợp, làm ướt thức ăn rồi cho ăn, nếu khi là thức ăn cho ăn dạng bột, nhào vi khuẩn quang hợp với chất kết dính, cùng với thức ăn làm thành nắm cho ăn.

* Cách tưới vãi

Khi làm sạch nước dự phòng trị bệnh, có thể trực tiếp đem vi khuẩn quang hợp đã làm thưa tưới vãi đều trong nước. Lượng dùng dạng nước là mỗi mẫu mỗi mét nước sâu 3 kg; dạng bột mỗi mẫu mỗi mét nước sâu 1kg, cứ cách 15 ngày vãi lại một lần.

3.2 Khi sử dụng vi khuẩn quang hợp phải chú ý một số vấn đề dưới đây :

* Vi khuẩn quang hợp phải bảo quản ở nơi râm mát tránh ánh sáng.

* Trước khi sử dụng vi khuẩn quang hợp phải lắc đều nước sử dụng; vi khuẩn quang hợp chưa sử dụng hết phải nút kín cất giữ.

* Hàm lượng vi khuẩn quang hợp do Trung Quốc sản xuất có sự khác nhau nhiều, số hoạt khuẩn mỗi ml có từ mấy chục triệu đến mấy trăm triệu, do đó khi sử dụng phải chú ý. Thông thường khi dùng tưới vãi toàn ao mỗi m³ hàm lượng vi khuẩn quang hợp trên 1 tỷ khuẩn thể, lượng phụ gia thức ăn mỗi kg nên có từ 1 tỷ khuẩn thể trở lên.

4. Sự khác nhau giữa vi khuẩn quang hợp và sơ khuẩn quang hợp kiểu kép

Như trên đã nói, vi khuẩn quang hợp là một loại vi khuẩn có thể tiến hành tác dụng quang hợp, nó không giống với thực vật, khi tiến hành tác dụng quang hợp, không sinh ra ôxy. Hiện nay vi khuẩn quang hợp sử dụng trong sản xuất thuộc họ khuẩn ốc hồng, loại khuẩn này khi nồng độ H₂S (hydrogen sulfide) thấp, có thể lợi dụng H₂S để cung cấp hydrogen, cũng có thể lợi dụng vật hữu cơ phân tử lượng nhỏ để cung cấp hydrogen, cũng có thể lợi dụng muối amin, amino axit, các nitrat để làm nguồn nitrogen. Do đó, trong nước có vi khuẩn quang hợp có thể nhanh chóng khử NH₃N, H₂S, vật hữu cơ v.v Từ đó cải thiện chất nước, làm sạch nước. Nhưng một loại vi khuẩn quang hợp của họ khuẩn ốc hồng bản thân không thể lợi dụng vật hữu cơ phân tử lượng lớn như tinh bột, chất béo, prôtêin v.v nên vi khuẩn quang hợp không có cách lợi dụng đối với vật chất hữu cơ phân tử lượng lớn ở trong nước như vật phế thải của động vật, cặn bã thức ăn, xác động vật v.v. Do đó, chỉ có thể sau khi vi khuẩn dị dưỡng tiêu hoá phân giải vật hữu cơ phân tử lượng lớn thành vật hữu cơ phân tử lượng thấp mới lợi dụng được vi khuẩn quang hợp trong sử lý nước ô nhiễm.

Ðể giải quyết những cái không đủ của vi khuẩn quang hợp, các nhà khoa học đã chọn lọc trong giới tự nhiên, thuần hoá nuôi dưỡng được vi khuẩn dị dưỡng thông qua cường hoá, phục trang nuôi dưỡng mới lợi dụng được vật hữu cơ phân tử lớn mà có ích đối với động vật nuôi không bệnh nguyên tính. Như các khuẩn bình quân mầm, khuẩn axitlactic, khuẩn men, khuẩn nhả sợi, khuẩn lưu hoá v.v có thể thích ứng với các loại môi trường xấu. Các loại vi khuẩn này có loại hiếu ôxy, yếm ôxy và yếm ôxy kiêm tính, chúng có thể phân phải vật chất hữu cơ như tinh bột, chất béo, prôtit, phospholipid v.v thành vật hữu cơ phân tử lượng nhỏ, đồng thời do vi khuẩn hấp thụ sử dụng quá trình này, vi khuẩn nhận được năng lượng và do sinh sôi với một lượng lớn mà số lượng tăng lên. Mặt khác, phân giải tiêu hoá vật hữu cơ làm chất nước được sạch. Kỳ thực vi khuẩn quang hợp kiểu kép chính là căn cứ vào nguyên lý này, ứng dụng gốc khuẩn khác nhau tổ hợp thành vi khuẩn quang hợp kiểu kép lấy vi khuẩn quang hợp làm chính. Trong vi khuẩn quang hợp kiểu kép, khuẩn nhỏ khác phân giải vật hữu cơ phân tử lượng lớn thành vật hữu cơ phân tử lượng nhỏ, sau đó bị vi khuẩn quang hợp lợi dụng hấp thu, còn tác dụng hợp thành của vi khuẩn quang hợp là sự chi viện tác dụng của các vi khuẩn khác, hình thành quan hệ dựa vào nhau cùng tồn tại. Còn vi khuẩn quang hợp kiểu kép do tổ hợp từ gốc khuẩn khác nhau có thể phát huy tác dụng khác nhau, có thể phát huy công năng, tác chiến của tập đoàn quân, từ đó khắc phục điểm yếu của sự đơn nhất giống vi khuẩn quang hợp, tính thích ứng kém, có hạn chế về mặt ứng dụng. Do đó, vi khuẩn quang hợp kiểu kép có thể phát huy tác dụng hiệp đồng của gốc vi khuẩn khác nhau, tăng nhanh tốc độ phân giải vật hữu cơ, có thể phân giải một cách triệt để và nhanh chóng vật hữu cơ trong nước, giảm bớt sự lắng đọng của vật hữu cơ trong nước, giảm bớt sự sinh sôi của vi khuẩn có hại, từ đó nâng cao chất lượng nước, duy trì môi trường sinh thái tốt đẹp, giảm bớt việc phát sinh bệnh tật. Do vi khuẩn nhiều loại công năng hợp thành một khối, dựa vào nhau, cùng phát triển cùng tồn tại, tiện cho việc bảo tồn một thời gian dài, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

Từ sự phân tích trên có thể thấy, vi khuẩn quang hợp kiểu kép là sự nâng cao một bước trên cơ sở vi khuẩn quang hợp, là sản phẩm nâng cấp thay thế nâng cao hơn một bước hiệu quả sản phẩm. Phương pháp sử dụng nó giống như với vi khuẩn quang hợp, nhưng thời hạn bảo quản dài, hiệu quả tốt.

Hà Trang,Tổng thuật theo Châu Giang Thuỷ sản N^o2/2002, TCKHCNTS 6/2002.