Mengenal Teknologi Bioflok pada Budidaya Udang dan Lele

 Beternak lele  adalah cara untuk mendapatkan  penghasilan tambahan. Alasannya sederhana , ikan Lele masih banyak permintaan karena dagingnya sangat disukai oleh banyak orang, sehingga mudah untuk menjualnya. Apalagi kalau  pemeliharaannya relative sehat, misalnya hanya pelet yang diberikan, sebagai pakannya, pastilah dicari konsumen.

Ketika saya mengatakan punya kolam lele, beberapa teman, mau beli hasil panennya karena jelas kesehatan  makananan lele itu terjaga. Namun panen yang dilakukan kerap  tidak sesuai prediksi, atau gagal mendapatkan hasil yang maksimal, karena lele bisa saling makan kalau kelaparan, karena  kita lupa memberikannya makan tepat waktu.  Maka, tidak jarang lele itu kerap menyerang temannya, biasanya yang tubuhnya kecil dan lemah.

Kematian lele juga sering terjadi karena racun yang dihasilkan dari pembusukan  sisa makanan, atau dari kotoran yang dihasilkannya. Pembusukan itu  menghasilkan amoniak, yang merupakan racun bagi lele itu sendiri. Sehingga konsentrasi amoniak   harus dikurangi, salah satu cara nya  adalah dengan membuang atau mengambil airnya   dan mengganti mengantinya dengan air bersih. Walau penggantian itu tidak harus semuanya, saya melakukannya hanya 10-25% dari air kolamnya.

Tentu pembuangan air ini, yang kaya  amoniak dan nitrat ini sangat dibutuhkan bagi tanaman, sehingga  bagi beternak lele, alangkah baiknya  kalau  kolam lele diintegrasikan dengan tanaman lain, misalnya  tanaman  jambu atau anggur , sehingga  air buangan itu bisa menyuburkan  tanaman, sehingga   tanaman  menjadi  berbuah lebat.

Teknologi Bioflok 

Permasalahan yang muncul dalam budidaya lele dan akua kultur lainnya adalah,  pada dua hal, pertama, keterbatasan   areal peternakan ( tanah), serta air. Kondisi ini cara pandang pun mengalami perubahan, yakni keberlanjutan akuakultur harus bergantung pada pengembangan vertikal, yaitu melalui perbaikan lingkungan produksi, peningkatan produktivitas dan peningkatan teknologi akuakultur.

Salah satu yang  teknoloigi yang mumpuni untuk itu, adalah  Teknologi bioflok (BFT) yang  telah muncul sebagai alternatif baru untuk budidaya berkelanjutan, yang dapat berkontribusi pada Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs) FAO terkait dengan ketahanan pangan bagi umat manusia yang terus bertumbuh.

Peternak lele, harus juga pintar-pintar meng-up date diri, dengan menggunakan teknologi  biofloc dalam budidaya lele, karena dari pengalaman dan penelitian penerapan teknologi ini dapat meningkatkan produksi lele 20-40% dibandingkan dengan menggunakan cara konvensional. Lalu apa   teknologi bioflok itu?

Perlu diketahui adalah  bahwa penelitian ekstensif  tentang BFT ini telah dilakukan pada pengembangan dan penerapan BFT dalam budidaya sejak awal 1990-an, dengan penekanan pada budidaya udang.

Lebih dari 40% publikasi BFT dalam akuakultur diarahkan ke budidaya udang. Oleh karena itu, saya sangat percaya bahwa akumulasi pengetahuan tentang penerapan BFT dalam budidaya udang dan pengalaman yang diperoleh, terutama selama 10 tahun terakhir (2010-2020), layak untuk ditinjau dan dianalisis secara kritis, untuk mengetahui sejauhmana kebermanfaatan teknologi bioflok itu bagai umat manusia.

Oleh karena itu  ulasan tentang rangkuman pengetahuan terbaru tentang penggunaan BFT untuk budidaya udang laut dan udang air tawar, serta ikan lele menarik untuk diketahui. Serta   faktor-faktor yang mempengaruhi produksi udang dalam sistem BFT, integrasi budidaya udang berbasis bioflok dengan spesies budidaya air lainnya, nilai gizi bioflok sebagai makanan alami atau bahan pakan untuk udang dan udang budidaya, penerapan BFT dalam fase pemeliharaan yang berbeda. 

Penggunaan bioflok sebagai probiotik alami dan pengaruhnya terhadap kesehatan udang dan fungsi fisiologis, pertimbangan ekonomi dan aplikasi komersial budidaya udang berbasis BFT, dan tantangan utama yang dihadapi budidaya udang dalam sistem bioflok, terus dilakukan oleh para peneliti akua kultur.

Mengapa kita harus berpikir tentang Bioflok?

Satu alasan utamanya adalah, Menghadapi pertumbuhan populasi manusia, yang diproyeksikan mencapai 9,6 miliar pada tahun 2050, dalam menghadapi kelangkaan sumber daya alam yang diperlukan untuk produksi pangan, seperti tanah dan air, merupakan tantangan serius.

 Akuakultur telah muncul sebagai pilihan produksi pangan yang ideal di banyak negara. Pengembangan akuakultur yang berkelanjutan dapat berkontribusi pada "Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs) FAO yang berbeda, termasuk SDG 1 (mengakhiri kemiskinan), SDG 2 (mengakhiri kelaparan, mencapai ketahanan pangan dan meningkatkan gizi dan mempromosikan pertanian berkelanjutan), SDG 8 (mempromosikan inklusif dan pertumbuhan ekonomi yang berkelanjutan, lapangan kerja dan pekerjaan yang layak untuk semua) dan SDG 14 (melestarikan dan memanfaatkan sumber daya laut, laut, dan kelautan untuk pembangunan berkelanjutan) (FAO 2017).

Oleh karena kekurangan lahan dan sumber daya air, keberlanjutan akuakultur kemungkinan besar akan bergantung pada peningkatan lingkungan produksi, peningkatan produktivitas, peningkatan teknologi akuakultur, dan pengurangan biaya produksi.

Teknologi bioflok (BFT) telah disarankan sebagai sistem akuakultur yang berkelanjutan. Konsep BFT telah dikenal sejak awal 1970-an. Namun, penelitian ekstensif tentang pengembangan dan penerapan BFT telah dilakukan sejak awal 1990-an, dengan hasil yang menggembirakan . 

Menurut Daftar Istilah Perpustakaan Pertanian Nasional (Departemen Pertanian Amerika Serikat), teknologi bio-flok didefinisikan sebagai 'penggunaan agregat bakteri, alga atau protozoa, yang disatukan dalam matriks bersama dengan bahan organik partikulat untuk tujuan meningkatkan kualitas air, pengolahan limbah dan pencegahan penyakit sistem budidaya intensif'

 Dengan kata lain, bioflok adalah proses simbiosis yang mencakup hewan air terbatas, bakteri heterotrofik dan spesies mikroba lainnya di dalam air. Melalui proses ini, amonia dikeluarkan dari sistem budidaya, dan bahan limbah dapat didaur ulang menjadi sumber makanan tambahan untuk spesies air yang dibudidayakan. Ini berarti bahwa BFT dapat menjadi pilihan ideal untuk budidaya yang berkelanjutan dan ramah lingkungan.

 Kontribusi budidaya udang terhadap hasil budidaya global selama dekade terakhir sangat signifikan. Produksi udang dan udang yang dibudidayakan telah meningkat dari 3.400.458 mt pada tahun 2008 menjadi 6.004.353 mt pada tahun 2018 (kenaikan 76,6%), mewakili 7,3% dari produksi akuakultur global, tidak termasuk tanaman air, pada tahun 2018 (FAO 2020). Udang kaki putih Litopenaeus vannamei adalah spesies krustasea tunggal yang paling penting dibudidayakan.

Produksi spesies ini hampir dua kali lipat selama 10 tahun terakhir (2008--2018), berkontribusi 53% terhadap total produksi krustasea yang dibudidayakan pada tahun 2018 (FAO 2020). Peningkatan ini dimungkinkan karena inovasi dan perkembangan teknis yang mengesankan dalam budidaya udang dalam beberapa tahun terakhir.

Perkembangan luar biasa telah dicapai di semua disiplin budidaya udang, termasuk teknologi budidaya, genetika, manajemen pembenihan, nutrisi, pencegahan dan pemberantasan penyakit, bio-security, pemanenan dan pengolahan pasca panen dan pemasaran. 

Dalam beberapa tahun terakhir, perhatian khusus telah diberikan biofloktechnology (BFT) sebagai alat yang menjanjikan untuk budidaya udang yang berkelanjutan. Lebih dari 550 dokumen telah diterbitkan tentang penerapan BFT dalam budidaya, sebagian besar muncul selama 10 tahun terakhir (2010-2020). Lebih dari 40% dari publikasi ini didedikasikan untuk budidaya udang, dengan udang putih (L. vannamei) menerima sebagian besar perhatian.

Lebih dari 200 makalah telah diterbitkan tentang pemeliharaan spesies ini dalam sistem bioflok. Penelitian dan pengembangan budidaya udang dalam sistem bioflok juga masih meningkat pada tingkat yang luar biasa. Pada tahun 2019, hanya 44 makalah yang diterbitkan tentang subjek ini di jurnal khusus teratas. 

Empat belas makalah juga diterbitkan pada kuartal pertama tahun 2020. Oleh karena itu, tinjauan komprehensif dan analisis kritis tentang peran BFT dalam budidaya udang muncul tepat waktu. Tinjauan ini akan mengatasi masalah ini, dengan menganalisis dan mendiskusikan informasi yang tersedia yang telah dipublikasikan di penerapan BFT dalam budidaya udang, khususnya selama dekade terakhir (2010-2020), dengan penekanan pada udang vaname (L. vannamei). Kajian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi petambak udang, pengelola tambak, peneliti, pengelola dan pemangku kepentingan terkait lainnya.

 Saya juga berharap mereka akan menghargai upaya yang dilakukan untuk membawa semua informasi yang beragam dan tersebar ini kepada mereka dalam satu tinjauan yang komprehensif. Seperti disebutkan di atas, BFT dalam budidaya udang dan udang telah mendapat banyak perhatian selama dekade terakhir .

Karya-karya yang diterbitkan mencakup berbagai disiplin ilmu budidaya udang dalam sistem bioflok, termasuk (i) jenis sistem bioflok berikut ( (ii) jalur penghilangan amonia dalam sistem bio-flok (. (iii) faktor-faktor yang mempengaruhi produksi udang dalam sistem BFT; (iv) nilai gizi bioflok untuk budidaya udang .(v) peran bioflok sebagai probiotik dalam budidaya udang (.; (vi) penerapan BFT dalam budidaya udang . (vii) tambak udang berbasis bioflok yang terintegrasi . (viii) pertimbangan ekonomi .; dan (ix) tantangan yang dihadapi akuakultur berbasis BFT.

BERBAGAI TIPE SISTEM  BIOFLOK

Jenis sistem bioflok Istilah 'bioflok' menggambarkan sejumlah sistem produksi akuakultur, di mana kualitas air diatur oleh kombinasi proses mikroba autotrofik dan heterotrofik. Peran metabolisme fitoplankton (fotosintesis) dan proses bakteri sangat penting dalam sistem produksi ini. Sejumlah sistem bioflok telah dikembangkan, tergantung pada lokasi pertanian (dalam ruangan vs. luar ruangan), intensitas pertanian (semi intensif, intensif atau super intensif) dan protokol teknis yang diadopsi. Secara umum, biofloksistem dapat dibagi menjadi tipe berikut:

SUSPENDED-GROWTH SYSTEMS (WITHOUT MEDIA).

sistem pertumbuhan tersuspensi (tanpa media) Sistem pertumbuhan tersuspensi (SGS) juga dikenal sebagai: 'alga, bakteri, zooplankton, dan detritus (ALBAZOD)' 'sistem akuatik pertumbuhan tersuspensi fotosintetik', 'sup alga organik detrital (ODAS)', 'zero exchange, aerobic andheterotrophic (ZEAH) culture system', 'aerasi mikroba sistem penggunaan kembali', 'kolam lumpur aktif', 'suspended, proses pengolahan berbasis bakteri' dan 'sistem pertumbuhan tersuspensi fotosintesis (PSG)' (Hargreaves 2006). Sistem PSG umumnya digunakan untuk produksi biomassa mikroba dalam jumlah besar.

Dalam sistem ini, substrat, seperti sumber karbon organik, amonia (NH3) dan nitrit (NO2), diperlukan, bersama dengan aerasi berat, untuk menjaga substrat dan komunitas mikroba dalam suspensi dan, pada gilirannya, meningkatkan luas permukaan untuk aksi bakteri. Ini berarti bahwa kualitas air dipertahankan melalui masa aktif fitoplankton, bakteri yang menempel dan organisme hidup lainnya dan bahan organik partikulat . Selama proses ini, fitoplankton, mikrobia, dan organisme terkait lainnya dikonsumsi oleh budidaya hewan air, yang mengarah pada peningkatan efisiensi sistem dan pengurangan biaya produksi.

MOVING MEDIA

 Sistem budidaya air hijau, yang umumnya diadopsi di lingkungan luar ruangan, merupakan aplikasi teknologi PSG yang efisien. Dalam sistem ini, NH3 dan NO2 dioksidasi menjadi nitrat (NO3) melalui bakteri nitrifikasi yang ditumbuhkan pada bahan organik tersuspensi. Bakteri mengeluarkan bahan organik dari tangki dan menggunakannya sebagai makanan. Aerasi yang kuat diperlukan untuk mendukung suspensi komunitas mikroba, memaksimalkan kontak antara bakteri dan produk limbah, dan meningkatkan produktivitas fitoplankton. Fito-plankton mati, flokulasi, dan oleh karena itu, limbah padat harus dibuang terus menerus.

MOVING BIOFILM

Teknologi biofiltrasi pertumbuhan-terpasang (dengan media bergerak)Teknologi biofiltrasi pertumbuhan-terpasang (AGB) juga dikenal sebagai 'bioreaktor membran pertumbuhan-terpasang (AGMBR)' . Dalam sistem ini, substrat diangkut dari unit pemeliharaan ke reaktor khusus untuk melakukan operasi tertentu. Dibandingkan dengan SGS, AGB dicirikan oleh media biofilter dengan luas permukaan spesifik yang tinggi. 

Oleh karena itu, efisiensi nitrifikasi di AGB jauh lebih tinggi daripada di SGS. Sistem ini juga dapat mengurangi padatan tersuspensi tanpa membatasi efisiensi proses (Hargreaves 2006). Reaktor biofilm unggun bergerak Reaktor biofilm unggun bergerak (MBBR) adalah proses pengolahan air limbah aerobik, berdasarkan biocarrier plastik di mana biomassa mikroba menempel dan berkembang. 

Efisiensi kinerja MBBR tergantung pada media yang dipasok ke reaktor, luas permukaan biocarrier, oksigen terlarut (DO) dan beban organik . MBBR adalah hibrida canggih dari SGR dan AGB, menggabungkan keuntungan dari kedua sistem dan mencapai konsentrasi yang lebih tinggi dari biomassa dalam bioreaktor. MBBR sangat efisien dalam menghilangkan kebutuhan oksigen kimia (COD) (hingga 90%) dan permintaan oksigen biokimia (BOD) (hingga 95%).

TEKNOLOGI PERIFITON

 Teknologi Perifiton juga dapat digunakan untuk menghilangkan limbah organik dan anorganik, meningkatkan produksi makanan alami untuk organisme budidaya dan meningkatkan kualitas air budidaya . Dalam teknologi ini, biota air autotrofik dan heterotrofik sesil, yang terdiri dari bakteri, jamur, protozoa, fitoplankton, zooplank-ton, organisme bentik dan berbagai invertebrata, dikembangkan pada substrat terendam dan digunakan sebagai makanan alami untuk ikan dan udang.

Efisiensi produksi biomassa perifiton bergantung pada intensitas cahaya dan ketersediaan hara. Mempertahankan rasio C/N yang optimal juga diperlukan untuk optimalisasi dan peningkatan produksi perifiton dalam budidaya berbasis kolam. Perifiton umumnya digunakan untuk memelihara ikan dan krustasea pemakan herbivora, omnivora, dan pemakan filter, seperti astilapia ., belanak . dan udang air tawar.

Jenis sistem BFT ini dapat diterapkan dalam praktik akuakultur, dengan berbagai efisiensi dalam pembuangan amonia dan padatan, produksi bioflok, dan hasil akuakultur. Misalnya, reaktor batch sequencing (SBR) dan reaktor biologis membran (MBR) dapat menghilangkan nutrisi dan padatan dari limbah pertanian akuakultur . 

SBR umumnya memerlukan penambahan sumber karbon, sedangkan MBR tidak memerlukan suplementasi karbon. Selain itu, reaktor biologis pertumbuhan tersuspensi (SGBRs) telah digunakan untuk menghasilkan bioflok dari limbah pengolahan makanan . Reaktor yang berbeda juga telah diterapkan untuk pengolahan air limbah dan pembuangan amonia dari limbah budidaya. Mereka termasuk kontaktor biologis berputar (RBC), menara yang dikemas dan reaktor unggun terfluidisasi (FBR)

Sel darah merah lebih efisien dalam penghilangan nitrogen amonia total (TAN) daripada FBR dan menara yang dikemas. Dalam hal paparan cahaya alami, dua sistem BFT umumnya diterapkan dalam akuakultur; luar ruangan (terpapar cahaya) dan dalam ruangan (tanpa paparan cahaya alami). Sistem luar ruangan, yang juga dikenal sebagai bioflok 'air hijau', umum terjadi pada akuakultur komersial. Ini terdiri dari campuran komunitas alga dan bakteri yang dapat digunakan sebagai makanan alami untuk hewan air yang dibudidayakan. 

Di sisi lain, sistem BFT dalam ruangan umumnya dipasang di area tertutup, dengan cahaya terbatas atau bahkan tanpa paparan cahaya alami. Mereka dikenal sebagai 'sistem bioflok air coklat', karena hanya biomassa bakteri yang dihasilkan. Oleh karena itu, penyerapan bioflok oleh ikan dan udang budidaya akan sangat bergantung pada sistem bioflok yang diadopsi, spesies dan ukuran budidaya, ukuran dan kepadatan dan kondisi budidaya .

BAGAIMANA  MENGHILANGKAN KELEBIHAN AMONIAK PADA KOLAM?

Jalur untuk menghilangkan amonia dalam sistem bioflok dalam sistem BFT, amonia dihilangkan, dan bahan limbah dapat didaur ulang menjadi makanan alami untuk budidaya ikan dan udang (.. Biasanya, konversi nitrogen mencakup tiga jalur untuk menghilangkan total amonianitrogen (TAN) dalam sistem akuakultur,  sebagai berikut:  Pertama, Penghapusan fotoautotrofik oleh tanaman air. Dalam proses ini, nutrisi yang dilepaskan ke limbah air dihilangkan terutama oleh tanaman air

Kedua,  Konversi bakteri autotrofik dari amonia-nitrogen tonitrat-nitrogen. Dalam jalur ini, bakteri autotrof dan autotrof lainnya mensintesis konstituen sel mereka, melalui fotosintesis, menggunakan karbon dioksida sebagai sumber karbon.

 Keempat, konversi ammonia-nitrogen dilakukan oleh  Bakteri heterotrofik hasilnya adalah terbentuk  menjadi biomassa mikroba. Pada jalur ini, penambahan sumber karbon organik diperlukan untuk merangsang pertumbuhan bakteri heterotrofik. Selanjutnya akan terjadi .asimilasi amonia-nitrogen menjadi protein seluler.

Oleh sebab itu, dapat dikatakan bahwa biofloc ini dapat digunakan sebagai sumber pakan alami bagi organisme budidaya, selain untuk meningkatkan kualitas air dalam sistem budidaya. Pada teknologi Biofloc ini maka berbagai mekansime reaksi terjadi seperti nitrifikasi biologis (oksidasi) amonia menjadi nitrit (NO2) oleh bakteri genus Nitrosomonas dan Nitrosococcus, lalu stelah itu  dioksidasi menjadi nitrat (NO3) oleh bakteri Nitrobacter dan Nitrospira. Akhirnya, nitrat dapat direduksi menjadi gas nitrogen melalui denitrifikasi anoksik, terutama oleh Achromobacter dan Pseudomonas .. Namun, sifat fisik dan komposisi bioflok sangat bervariasi, tergantung pada sistem bioflok yang diadopsi, kuantitas dan kualitas pakan. digunakan, spesies target, kondisi lingkungan, jenis aerasi dan faktor-faktor yang terkait dengan produksi dan kolonisasi  agar terbentuk agregat.

Faktor-faktor yang mempengaruhi budidaya udang dalam sistem bioflok

Sejumlah faktor biotik, termasuk ukuran dan kepadatan tebar, pakan tambahan dan ketersediaan makanan alami telah dilaporkan mempengaruhi produksi bioflok, efisiensi dan penggunaan untuk budidaya udang. Faktor abiotik, termasuk suhu, oksigen, pH, alkalinitas, paparan cahaya, total nitrogen, amonia, nitrit dan nitrat, juga memainkan peran serupa dalam produksi udang dalam sistem BFT. Beberapa kondisi budidaya lainnya, seperti penambahan sumber karbon (untuk mempertahankan rasio C/N yang sesuai), pertukaran air dan substrat pemeliharaan, juga sangat penting untuk kinerja optimal udang dan udang dalam sistem bioflok

KEPADATAN PENEBARAN

Kepadatan penebaran merupakan faktor kunci yang mempengaruhi dinamika, produktivitas, dan keberlanjutan tambak. Peningkatan padat tebar akan membutuhkan pakan dalam jumlah besar dan menghasilkan beban nutrisi yang berlebihan, yang perlu didaur ulang oleh komunitas mikroba. Nutrisi ini dapat menyebabkan eutrofikasi sistem, yang mengarah pada pengembangan biomassa mikroba .

Dalam keadaan ini, limbah pakan dan ekskresi hewan diuraikan menjadi amonia, yang diasimilasi oleh alga dan bakteri heterotrofik untuk membangun protein seluler. Oleh karena itu, pada padat tebar tinggi, aerasi yang cukup diperlukan untuk mempertahankan kepadatan partikel yang tinggi. Selain itu, penambahan karbon organik, untuk mempertahankan rasio C/N yang tepat, diperlukan untuk mengoptimalkan pertumbuhan bakteri dan produksi flok mikroba. Budidaya udang intensif saat ini banyak dilakukan, terutama di Asia Tenggara, dengan berbagai tingkat keberhasilan . 

BFT sedang dipraktekkan di tambak udang komersial semi-intensif dan juga di tangki super-intensif dan sistem raceway, dengan produksi lebih dari 9 kg udang m3 . Kelangsungan hidup udang, performa pertumbuhan dan status kesehatan umumnya menurun dengan meningkatnya padat penebaran, seperti yang dilaporkan untuk udang vaname Litopenaeus van-namei . dan udang air tawar Macrobrachium rosenbergii  .Hal ini terutama disebabkan oleh meningkatnya persaingan untuk ruang dan sumber makanan, kanibalisme dan ketidakstabilan kualitas air.

 SUMBER KARBON DAN RASIO KARBON-NITROGEN

 Sistem bioflok klasik membutuhkan input eksternal termasuk sumber karbon eksogen untuk mempertahankan rasio karbon-ke-nitrogen (C/N) yang sesuai yang dibutuhkan untuk produksi mikroba. Sistem bioflok berbasis heterotrofik menggunakan karbon yang tersedia sebagai sumber energi dan amonia-nitrogen untuk sintesis protein seluler. Imobilisasi amonia oleh bakteri heterotrofik tergantung pada penyerapan karbon total oleh bakteri ini dan efisiensi konversi kotornya. Imobilisasi dan konversi amonia oleh bakteri heterotrofik lebih cepat daripada nitrifikasi, karena pertumbuhan dan produksi biomassa mikrobial per unit substrat bakteri heterotrofik lebih tinggi daripada bakteri nitrifikasi . 

Namun, ketika bakteri nitrifikasi distabilkan, penambahan sumber karbon eksogen harus dikurangi atau dihentikan sama sekali untuk menghindari produksi bioflok yang berlebihan. Suplementasi karbon organik yang berlebihan (dengan rasio C/N yang tinggi) dapat menyebabkan peningkatan yang cepat pada padatan yang dapat mengendap (SS), total padatan tersuspensi (TSS), padatan tersuspensi yang mudah menguap (VSS) dan kekeruhan air .. Juga, pada rasio C/N yang tinggi, bioflok autotrofik dialihkan ke biomassa mikroba heterotrofik, yang menyebabkan perubahan kualitas air dan komposisi bioflok . 

Peningkatan akumulasi bioflok juga dapat menyebabkan penurunan oksigen terlarut, peningkatan senyawa nitrogen, dan dapat menyebabkan cedera pada insang ikan . Oleh karena itu, bioflok harus tetap tersuspensi di dalam air dan kontak secara terus menerus dengan nutrisi dan oksigen melalui aerasi. Ini akan meningkatkan laju agregasi dan menghindari presipitasi bioflok. Oleh karena itu, penerapan sumber karbon dan laju aerasi secara kuantitatif dan kualitatif dalam sistem bioflok harus sepenuhnya dipahami

SUMBER KARBON

 Beberapa penelitian telah menyelidiki efek dari sumber . karbon yang berbeda pada kinerja, status kesehatan dan kualitas air dalam budidaya udang berbasis biofloc. Keefektifan sumber karbohidrat dalam sistem BFT terutama bergantung pada kandungan karbon dan kecepatan degradasinya, menunjukkan bahwa beberapa sumber karbon lebih baik dalam mendorong produksi biofloc daripada yang lain.

Secara umum, gula sederhana (seperti molase dan dekstrosa) terdegradasi lebih cepat daripada gula kompleks (seperti dedak gandum), yang mengarah pada konsentrasi amonia yang lebih rendah, tingkat pertumbuhan yang lebih tinggi, dan kualitas air yang lebih baik .

Banyak produk alam dan limbah telah digunakan sebagai sumber karbon untuk budidaya udang berbasis BFT, termasuk tetes tebu, glukosa, sukrosa, dedak padi, dedak gandum, pati dan tepung Bahkan polimer degradasi biologis (BDPs), seperti poli-kaprolakton (PCL) dan b-hidroksi-butirat (PHB), telah dicoba, dengan hasil yang bervariasi

Harus ditekankan, bagaimanapun, bahwa efek penambahan karbon tergantung pada sumber karbon, kualitas dan kuantitas, waktu dan frekuensi aplikasi, tingkat total amonia nitrogen (TAN) di dalam air, pakan tambahan dan padat tebar udang budidaya. Molase adalah salah satu sumber karbon yang paling banyak digunakan, selama fase larva, pembibitan, dan pertumbuhan untuk berbagai udang dan udang yang ditanam dalam sistem BFT.

 Penambahan molase ke sistem BFT postlarval, pembibitan dan pembesaran dapat menyebabkan penurunan TAN dan nitrit-nitrogen yang signifikan, dan mencegah pembentukan senyawa ini. Molase juga meningkatkan tingkat pertumbuhan, tingkat kelangsungan hidup dan kualitas air, dan mengurangi konsentrasi Vibriospp.

Penelitian menunjukkan bahwa molase lebih baik daripada dedak padi dan dekstrosa dalam mengurangi konsentrasi amonia dalam air budidaya dalam sistem BFT .

Efisiensi sejumlah sumber karbon lain dalam mengurangi amonia konsentrasi, meningkatkan kualitas air dan mempromosikan produksi mikroba dan kinerja udang juga telah diuji.

Sumber yang diuji menunjukkan efisiensi yang bervariasi, dengan millet, molase dan tepung multigrain menghasilkan pertumbuhan yang sama, tingkat kelangsungan hidup dan ketahanan terhadap penyakit dan lebih baik daripada tepung terigu, tepung terigu, tepung gram, tepung beras dan tepung jagung. Produk sampingan tapioka dan tapioka juga sangat efisien dalam meningkatkan kelangsungan hidup dan kinerja udang dalam sistem BFT .

Rasio C/N

Tidak hanya sumber karbon yang menentukan efektivitas bio-flok, tetapi juga rasio antara karbon dan nitrogen (C/Nratio) dalam sistem BFT memainkan peran penting dalam proses ini. 

Penyerapan nitrogen maksimum, dekomposisi limbah, dan produksi bio-flok umumnya terjadi pada rasio C/N yang sesuai. Ini berarti bahwa kontrol nitrogen anorganik beracun di dalam air dan produksi flok mikroba dicapai dengan menyesuaikan rasio C/N dalam pakan. 

Sebaliknya, jika rasio C/N melebihi tingkat pemeliharaan, konsentrasi TSS, VSS dan SS akan meningkat, menyebabkan kekeruhan air, dan dapat menyebabkan kondisi stres bagi hewan ternak,.. rasio telah digunakan dalam budidaya udang berbasis BFT, dengan hasil yang bervariasi, dan terkadang bertentangan.

Misalnya, Xu et al. (2016) memelihara juvenil L. van-namei (2,2 g) dalam sistem BFT pada rasio C/N 9 (kontrol, tanpa penambahan karbon), 12, 15 dan 18, menggunakan molase sebagai sumber karbon. Mereka menemukan bahwa nilai padatan tersuspensi yang mudah menguap (VSS) dan total fosfor reaktif meningkat, sementara nitrogen anorganik total menurun, dalam peningkatan rasio C/N. 

Tingkat pertumbuhan dan FCR yang lebih baik ditemukan pada rasio C/N. Di sisi lain, rasio C/N yang lebih tinggi dilaporkan oleh penulis lain untuk kualitas air yang optimal dan kinerja pertumbuhan udang yang ditanam dalam sistem BFT. Panigrahi et al.(2018, 2019b) menemukan bahwa kadar TAN, NO2-N dan NO3-N berkurang secara signifikan pada rasio C/N tinggi (15 dan 20) dibandingkan dengan rasio yang lebih rendah (5 dan 10). 

Tingkat pertumbuhan terbaik, kelangsungan hidup dan FCR, dan ketahanan terhadap patogen Vibriosis juga dicapai pada rasio C/N 15-20. Secara umum, rasio aC/N sekitar 10 -- 20 telah disarankan untuk produksi optimal udang vaname L. vannamei, tergantung pada sumber karbon yang digunakan, tahap pertumbuhan, kepadatan udang dan kondisi budidaya.

NILAI GIZI DENGAN SYSTEM BIOFLOCK

Nilai gizi bioflok untuk udang tambak Bioflok, secara umum, memiliki profil nutrisi yang baik, menjadikannya sumber makanan alami yang berpotensi baik untuk udang tambak. Bioflok mungkin mengandung 20%-->45% cp, <1%-->8% lipid, <15%-->60% abu, <1%-->15% serat dan <18%-->35% karbohidrat total. 

Dengan demikian, komposisi, asam amino dan kandungan asam lemak bioflok sangat bervariasi. Komposisi dan nilai gizi bioflok bergantung pada sumber karbon, rasio karbon-ke-nitrogen (C/N) air budidaya. Komposisi dan tingkat pakan pakan,  intensitas cahaya, komposisi dan umur agregat bioflok, TSS, konsentrasi bakteri-fitoplankton, substrat buatan dan kondisi kultur. Misalnya, mikroorganisme heterotrofik termasuk bakteri, ciliata dan flagelata umumnya berkembang biak pada konsentrasi tinggi karbon organik terlarut . 

Juga, komunitas bioflok termasuk konsentrasi tinggi diatom, copepoda dan polychaetes dimana alfalfa diperkaya dengan molase dan vitamin digunakan sebagai substrat di tambak udang tanah . Ketika substrat buatan (Aquamats TM) digunakan untuk budidaya udang intensif, perifiton terutama terdiri dari produsen primer (seperti diatom dan cyanobacteria) dan konsumen primer (seperti rhizopoda, heliozoa, ciliate, flagellata, foraminifera, copepoda, rotifera dan gas-trotriches). ), selain metazoa detritivor (seperti asamfipoda dan nematoda). 

Fitoplankton (terutama diatom) juga dapat mendominasi komunitas bioflok dalam budaya luar ruangan, di bawah sinar matahari yang cukup dan fotoperiode alami, sementara di daerah teduh atau dalam ruangan, dengan cahaya yang terbatas atau tidak adanya cahaya sama sekali, bakteri heterotrofik dapat berkembang dan menjadi komunitas yang dominan. Seperti disebutkan di bagian sebelumnya, udang laut dan udang air tawar yang dibudidayakan dapat dengan mudah mengkonsumsi bio-flok sebagai sumber makanan alami. 

Cardona dkk. (2015) melaporkan bahwa pakan alami mewakili 37--40% dari total konsumsi pakan udang L. stylirostris juvenil yang dipelihara dalam sistem BFT dengan adanya pakan tambahan. Konsumsi fol dapat menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam pertumbuhan, efisiensi pakan, tingkat kelangsungan hidup, aktivitas enzim pencernaan, status kesehatan dan kualitas air, selain pengurangan yang signifikan dalam biaya pakan

Profil asam lemak esensial bioflok cukup baik. Oleh karena itu, mereka dapat membantu memenuhi kebutuhan lipid dan asam lemak dari udang yang dibudidayakan. Rincian lengkap atau sorotan tentang penggunaan bioflok sebagai makanan alami untuk udang budidaya selama tahap kehidupan yang berbeda disediakan di bagian berbeda dari tinjauan ini. Oleh karena itu, sisa bagian ini akan dialokasikan untuk penggunaan bioflok sebagai bahan pakan atau suplemen, menggantikan sebagian bahan pakan konvensional (misalnya tepung ikan dan bungkil kedelai) pakan udang. Peran bioflok dalam kompensasi pengurangan tingkat protein makanan juga akan disorot.

EFEK IMUNOSTIMULASI  

Bioflok pada udang yang dibudidayakan telah banyak didokumentasikan. Biofloc  dapat meningkatkan sistem kekebalan bawaan, non-spesifik, dari udang budidaya melalui penyediaan berbagai macam imunostimulan terhadap infeksi.

Misalnya, dinding sel mikroba dalam bioflok mengandung lipopolisakarida, glukan, dan peptidoglikan. Senyawa ini dapat mengaktifkan respon imun pada udang melalui peningkatan mekanisme imun non-spesifik, yang mengarah pada peningkatan yang signifikan dalam sistem imun pada udang.

Oleh karena itu, udang yang dipelihara dengan BFT menunjukkan ketahanan yang lebih tinggi terhadap penyakit setelah ditantang dengan Vibrioparahaemolyticus. Akibatnya, parameter respons imun, seperti jumlah total hemosit (THC) dan aktivitas prophe-noloxidase (ProPO), secara signifikan meningkatkan udang putih yang dipelihara dengan bioflok inheterotrofik, dibandingkan dengan uji coba non-bioflok . 

Bioflocs juga mampu mengakumulasi senyawa bakteri poli-b-hy-droxybutyrate (PHB), yang telah terbukti meningkatkan pertumbuhan dan kecernaan makanan dan melindungi hewan air yang dibudidayakan dari infeksi bakteri. Selain itu, probiotik mikroba termasuk sel mikroba yang dapat meningkatkan pertumbuhan, enzim pencernaan usus, pencernaan dan penyerapan pakan, dan respon imun, selain menghambat mikroorganisme patogen. 

Oleh karena itu, udang yang ditumbuhkan di lingkungan BFT menunjukkan status kesehatan dan kinerja pertumbuhan yang lebih baik . Bioflok mengandung sejumlah besar komunitas mikroba heterotrofik yang menguntungkan, termasuk Bacillus, Sphin-gomonas, Pseudomonas, Micrococcus, Nitrospira, Nitrobacter dan ragi. Mikroorganisme ini dapat digunakan sebagai probiotik dalam budidaya, yang mengarah pada peningkatan kualitas air, kinerja dan kesehatan hewan air budidaya . Misalnya, Bacillus, gram positif, bakteri menguntungkan berbentuk batang, adalah salah satu kelompok yang paling dominan dalam komunitas mikroba dalam bioflok . yang mungkin memainkan peran penting sebagai probiotik dalam budidaya udang. Kehadiran Bacillus dapat memberikan beberapa manfaat bagi udang budidaya, termasuk meningkatkan tingkat pertumbuhan, kelangsungan hidup, efisiensi pakan, kekebalan dan ketahanan terhadap penyakit . Bioflok yang terkandung ditemukan untuk meningkatkan kekebalan pada udang India P. indicus

Panigrahi et al. (2019) juga menemukan bahwa lebih banyak bakteri menguntungkan yang dikolonisasi dalam usus udang putih yang ditumbuhkan pada bioflok heterotrofik daripada yang dipelihara dalam sistem kontrol, air jernih.

Bacillus juga ditemukan menghasilkan enzim ekstraseluler yang berbeda, memberikan manfaat potensial dalam hal pertumbuhan dan pencernaan pakan, penyerapan dan metabolisme. Bakteri patogen, seperti Vibrio, Aeromonas dan Pseu-domonas, dapat terakumulasi dalam sistem berbasis BFT dan menyebabkan patogenisitas melalui peningkatan atau penurunan konsentrasi padatan tersuspensi . Penyakit bakteri, seperti Early Mortality Syndrome (EMS), (saat ini dikenal sebagai Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease (AHPND)) yang disebabkan oleh Vibrio para-haemolyticus, juga telah dilaporkan di tambak udang di berbagai belahan dunia. Wabah vibriosis tercatat pada udang putih Pasifik, L. van-namei yang dipelihara dalam bioflok heterotrofik dan sistem air jernih di Meksiko pada tahun 2015 .

TANTANGAN DAN KENDALA

Penelitian tentang teknologi bioflok telah berlangsung selama lebih dari tiga dekade, sementara aplikasi komersial telah dilakukan sejak pertengahan 1990-an. Tetapi masalah mendasar yang berkaitan dengan fungsi sistem BFT masih belum dipahami dengan baik  dan sistem BFT masih menghadapi beberapa kelemahan dan kesulitan. Salah satu tantangan paling serius yang dihadapi keberlanjutan sistem BFT adalah fluktuasi terus menerus dalam kualitas air. Ketika sistem luar ruangan terkena sinar matahari, mikroalga mekar, menyebabkan fluktuasi pH, DO, CO2, amonia dan TSS . Akibatnya, kinerja sistem ini sangat bervariasi dari waktu ke waktu. Hal ini menunjukkan kepekaan sistem BFT terhadap kondisi budidaya, seperti kualitas air (kandungan nutrisi, pH, DO, CO2, amonia, suhu, dll.), intensitas cahaya, spesifisitas lokasi, inkonsistensi produksi, dan keragaman biomassa dan kompleksitas. dinamika populasi mereka.

 Oleh karena itu, mengembangkan pedoman operasional untuk sistem BFT yang sangat rumit. Sebagai akibat dari kekurangan ini, banyak peternakan berbasis bioflok gulung tikar atau beralih ke sistem pertanian lain, mungkin karena kurangnya pengalaman teknis tentang bagaimana mengelola sistem yang kompleks ini.

Tingginya biaya input pertanian, terutama biaya energi untuk aerasi, air pencampuran dan suspensi partikel organik, tetap menjadi kendala utama yang membatasi ekspansi komersial BFT untuk budidaya udang. Juga, kegagalan daya dapat menyebabkan runtuhnya sistem, menyebabkan kerugian ekonomi yang dramatis. Perkembangan sistem bioflok awal yang lambat adalah masalah lain, karena mungkin diperlukan lebih dari 4 minggu untuk pembentukan bakteri nitrifikasi dalam sistem BFT. Kelelahan ikan dan udang yang diproduksi BFT (disebabkan oleh kekeruhan dan cyanobacteria) dapat menimbulkan masalah serius untuk pemasaran mereka . Membersihkan rasa ini dengan menyimpan ikan dan udang dalam air bersih yang mengalir selama beberapa waktu sebelum panen, mungkin diperlukan, meskipun proses ini membutuhkan biaya tambahan.

PENUTUP 

Bioflok adalah proses simbiosis, termasuk hewan air yang dibudidayakan, bakteri heterotrofik dan spesies mikroba lainnya di dalam air. Melalui proses ini, amonia dikeluarkan menjadi  bahan limbah dapat didaur ulang menjadi flok mikroba. Proses konversi nitrogen mencakup tiga jalur integral untuk menghilangkan amonia; antara : penghapusan fotoautotrofik oleh tanaman air, konversi bakteri autotrofik dari amonia-nitrogen tonitrat-nitrogen, dan konversi bakteri heterotrofik dari amonia-nitrogen langsung ke biomassa mikroba. Pada jalur ketiga, penambahan . sumber karbon organik (seperti molase, gula sederhana, dedak) diperlukan untuk merangsang pertumbuhan bakteri heterotrofik. Dengan rasio karbon-ke-nitrogen (C/N) yang sesuai, bakteri heterotrofik mengasimilasi amonia-nitrogen menjadi protein seluler.

Bioflok ini dapat digunakan sebagai sumber makanan alami untuk organisme budidaya, selain untuk meningkatkan status kesehatan ikan peliharaan  dan kualitas air. Sejumlah sistem teknologi bioflok (BFT) telah dikembangkan, termasuk sistem pertumbuhan tersuspensi, sistem biofiltrasi pertumbuhan terpasang, reaktor biofilm unggun bergerak dan teknologi perifiton. Penggunaan salah satu dari sistem ini tergantung pada lokasi tambak, intensitas budidaya dan protokol teknis.

Beberapa faktor mempengaruhi produksi udang dalam sistem BFT, termasuk spesies udang dan ukuran dan kepadatan penebaran, suhu air, salinitas, alkalinitas, kekerasan, pH, aerasi, cahaya intensitas dan fotoperiode, keberadaan substrat, sumber karbon yang digunakan, rasio karbon/nitrogen (C/N) dan total padatan tersuspensi.

 Kelangsungan hidup dan pertumbuhan udang umumnya menurun dengan meningkatnya padat tebar. Peningkatan padat tebar akan menghasilkan input nutrisi yang tidak berlebihan, yang perlu didaur ulang oleh komunitas mikroba. Nutrisi ini dapat menyebabkan eutrofikasi sistem dan mengembangkan biomassa mikroba. Pada padat tebar tinggi, aerasi yang kuat diperlukan untuk mempertahankan kepadatan partikel yang tinggi dan untuk menjaga bahan organik dalam suspensi. Rasio C/N 10-20: 1 telah disarankan untuk mengoptimalkan pertumbuhan bakteri dan produksi flok mikroba dan, pada gilirannya, meningkatkan pertumbuhan dan produksi udang yang dipelihara dengan BFT.

Kehadiran cahaya dalam sistem produksi flok (terutama di sistem luar ruangan) juga penting untuk produksi makanan alami untuk ikan dan udang yang dibudidayakan. Cahaya adalah faktor pembatas untuk meningkatkan fotosintesis dan fitoplankton yang mekar di kolam luar eutrofik. Fotosintesis menyebabkan fluktuasi diel dalam konsentrasi DO, CO2, pH dan amonia yang tidak terionisasi, menghasilkan sistem bioflok di bawah variasi terus menerus antara siang dan malam.

 Penambahan substrat terendam dalam budidaya udang berbasis BFT juga dapat meningkatkan kualitas air, mengurangi konsentrasi amonia dan nitrit, meningkatkan produktivitas alami, meningkatkan pembentukan perifiton dan menyediakan makanan alami untuk udang yang dibudidayakan dan meningkatkan laju pertumbuhan dan respons imunnya.

Total padatan tersuspensi (TSS) juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi produksi bioflok dalam budidaya BFT intensif dan super intensif. Karbon organik tambahan yang berlebihan, dengan rasio C/N yang tinggi, dapat menyebabkan peningkatan TSS yang cepat. Dalam situasi ini, bioflok autotrofik dialihkan ke produksi mikroba heterotrofik, yang menyebabkan perubahan signifikan dalam kualitas air dan kepadatan dan komposisi bioflok.

Bioflok memiliki profil nutrisi yang baik, menjadikannya sumber makanan alami yang berpotensi baik untuk udang  dan lele yang dibudidayakan. Namun, nilai gizi bioflok bervariasi mempertimbangkan- mungkin, tergantung pada rasio C/N air budidaya, komposisi dan tingkat pakan pakan, intensitas cahaya, komposisi dan usia agregat bioflok, TSS, konsentrasi bakteri-fitoplankton dan kondisi budidaya.

Sistem BFT masih menghadapi beberapa kelemahan dan kesulitan. Fluktuasi parameter kualitas air yang terus-menerus, biaya input pertanian yang tinggi, kegagalan daya dan mekanis, pengembangan awal yang lambat

Bioflok dan off-flavor dari ikan dan udang produksi BFT merupakan tantangan utama yang dihadapi keberlanjutan bioflokteknologi dalam budidaya udang. Oleh karena itu, pemahaman penuh tentang sistem BFT sangat penting untuk pengelolaan yang lebih baik dan, pada gilirannya, untuk keberlanjutan dan efektivitas biaya dari sistem ini.

Rujukan

ElSayed, A. F. M. (2021). Use of biofloc technology in shrimp aquaculture: a comprehensive review, with emphasis on the last decade. Reviews in Aquaculture, 13(1), 676-705.

Hapsari, F. (2016). The effect of fermented and non fermented biofloc inoculated with bacterium Bacillus cereus for catfish (Clarias gariepinus) juveniles. Aquaculture, Aquarium, Conservation & Legislation, 9(2), 334-339.

Chen, X., Luo, G., Tan, J., Tan, H., & Yao, M. (2020). Effects of carbohydrate supply strategies and biofloc concentrations on the growth performance of African catfish (Clarias gariepinus) cultured in biofloc systems. Aquaculture, 517, 734808.