Lịch sử nghề nuôi tôm tương tự như chăn nuôi động vật trên cạn, bắt đầu từ nuôi truyền thống các động vật hoang dã ở mật độ thấp trong một môi trường được kiểm soát, đã tiến lên nuôi thâm canh các động vật đã được gia hóa trong một môi trường được kiểm soát. Sự khác biệt là việc gia hóa các động vật trên cạn đã bắt đầu hàng ngàn năm trước đây nhưng việc gia hóa tôm he (penaeid) chỉ bắt đầu vài thập kỷ qua.

Những bước đi ban đầu

Hình thức nuôi tôm sớm nhất bắt đầu từ hàng thế kỷ trước ở Châu Á với hình thức để cho con giống tự nhiên đi vào các đầm ở vùng triều được xây dựng chủ yếu cho cá măng (milkfish, Chanos chanos), cá đối (mullet, Mugil spp.), và các loài cá vùng ven biển khác. Hoạt động này dẫn đến các năng suất tôm không ổn định, khoảng 100-200 kg/ha/năm, với không có bất kỳ tác động nào ngoại trừ việc lấy giống và thu hoạch ở bờ Tây Ấn Độ, Bangladesh, và đồng bằng sông Cửu Long – Việt Nam.

Hình thức nuôi tôm quảng canh bắt đầu từ rất sớm ở bờ Tây Ấn Độ, Bangladesh, và đồng bằng sông Cửu Long – Việt Nam.

Kỹ thuật quảng canh được thực hiện tốt do sự phong phú của con giống tự nhiên và biên độ triều cao. Trong một số trường hợp, ruộng trồng lúa được cải tạo vào mùa khô để sản xuất tôm bằng cách nâng cao đê và lắp đặt cống. Trong mùa khô, tôm giống tự nhiên được bắt từ bên ngoài rồi thả vào ruộng và không cho ăn. Nông dân thu tôm bằng cách đặt lưới ở cống khi chúng di chuyển ra ngoài theo triều. Các hệ thống này có thể đạt năng suất tới 400 kg/ha/năm với cách thu chọn lọc, quản lý nước và bón phân, nhưng phổ biến là 200 kg/ha/năm. Rất ít tiến bộ về công nghệ xảy ra cho đến thế kỷ 20. Trở ngại chính đối với sự phát triển là sự hiểu biết nghèo nàn về chu kỳ sống của tôm he liên quan đến pha sinh sản ở đại dương, một loạt các giai đoạn ấu trùng phức tạp, và một pha ấu niên ở vùng triều.

Năm 1934, TS. Motosaku Fujinaga, lần đầu tiên khép kín vòng đời tôm he trong điều kiện nuôi nhốt với nghiên cứu cho sinh sản nhân tạo, ấp nở trứng và nuôi tôm he Nhật Bản (kuruma shrimp, Penaeus japonicus). Năm 1939 ông đã thành công trong việc cho ấu trùng (larvae) tôm ăn tảo silic hay khuê tảo (diatom) Skeletomema costatum. Đột phá thực sự kế tiếp của Fujinaga vào năm 1940 là nuôi thành công số lượng lớn tôm khi cho hậu ấu trùng (postlarvae) tôm ăn ấu trùng nauplii của Artemia và nuôi tôm đến giai đoạn trưởng thành. Fujinaga được xem là “Ông tổ của nghề nuôi tôm kuruma ở Nhật Bản”.

Năm 1934, TS. Motosaku Fujinaga, lần đầu tiên khép kín vòng đời tôm he trong điều kiện nuôi nhốt.

Mặc dầu nhiều thành tựu nghiên cứu nổi bật ở Nhật Bản, nuôi tôm thương mại được bắt đầu chuyển đến những vùng với khí hậu thuận lợi hơn, có đất hữu dụng lớn hơn và có nhiều loài thích hợp hơn. Trong thập niên 1960s, làn sóng phát triển thứ hai đã xảy ra, trong đó các nhà nghiên cứu đã cố gắng để chuyển giao và mô phỏng các phương pháp của Fujinaga ở những địa điểm và trên những loài khác. Các tiêu điểm của chuyển giao ban đầu này là Hoa Kỳ và Đài Loan.

Một trong những trung tâm phát triển công nghệ ở Châu Mỹ là Phòng thí nghiệm Galveston thuộc Văn phòng Thủy sản Thương mại (sau đổi tên thành Dịch vụ Thủy sản Biển Quốc gia). Harry Cook và sau đó là Cornie Mock đã mô phỏng các phương pháp của Fujinaga trong nuôi ấu trùng các loài tôm ở vịnh Mexico bao gồm P. aztecus, P. duorarum and P. setiferus. Các điều chỉnh của họ bao gồm sử dụng các bể trong nhà có đáy hình nón, sục khí với hệ thống đẩy nước bằng khí (airlift), nuôi tảo dưới đèn huỳnh quang để cho ấu trùng zoea ăn, cho các ấu trùng mysis và hậu ấu trùng ăn Artemia và sử dụng EDTA trong nuôi tảo và nuôi ấu trùng như là một cách giảm độc tố kim loại—được biết như “Phương pháp Galveston” hay “phương pháp nước trong’.

I-Chiu Liao được biết như “Cha đẻ của nghề nuôi tôm sú” ở Đài Loan. 

I-Chiu Liao, người đã theo học hậu tiến sĩ với Fujinaga, trở lại Đài Loan năm 1968, thành lập và làm việc nhiều năm ở Phòng thí nghiệm Biển Tungkang – được xem như thánh địa “Mecca” của nghiên cứu nuôi tôm ở Châu Á – với nhiều loài tôm, trong đó có tôm sú P. monodon. Liao đã theo các bước của Fujinaga và đạt được nhiều thành tựu nghiên cứu về tất cả các khía cạnh sinh học, sinh lý, dinh dưỡng, bệnh và sinh thái của tôm. Khi Liao bắt đầu với vai trò Giám đốc Trung tâm Tungkang vào năm 1971, sản lượng tôm hàng năm của Đài Loan là 427 tấn. Khi ông rời Trung tâm vào năm 1987, sản lượng tôm của Đài Loan đã tăng lên đến 88.264 tấn – đứng hàng thứ 2 trên thế giới. Các ao nuôi tôm thâm canh – phương pháp sản xuất tôm thống trị trên thế giới hiện nay – đã được phát triển ở Đài Loan vào thời điểm đó. Liao được biết như “Cha đẻ của nghề nuôi tôm sú” ở Đài Loan. Châu Á tiếp cận cách nuôi ấu trùng khác Châu Mỹ và được gọi “phương pháp nước xanh”.

Tiến bộ về công nghệ

Dinh dưỡng

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản tìm thấy rằng nghêu (clam) tươi là một trong những thức ăn tự nhiên hiệu quả nhất cho nuôi tôm he Nhật Bản P. japonicus trong ao. Trong 35 năm sau đó, các nghiên cứu về chế biến thức ăn cho tôm he Nhật Bản như nguyên liệu, chất kết dính,… dựa theo thành phần dinh dưỡng của nghêu. Bước đột phá trong nghiên cứu dinh dưỡng tôm là khi các nhà nghiên cứu Nhật Bản ở Kagoshima phát triển một khẩu phần tinh chế với casein, dầu cá, lecithin đậu nành, cholesterol, các tinh bột, chitin glucosamine, succinic acid, citric acid, các khoáng chất, các vitamin, cellulose, và các lipid. Khẩu phần này đã tạo khả năng cho một loạt liên tục các nghiên cứu về nhu cầu dinh dưỡng của tôm như nhu cầu protein phụ thuộc hàm lượng carbohydrate, giới hạn của mỡ (fat), vai trò của cholesterol,…

Nghiên cứu về nhu cầu dinh dưỡng đã dẫn đến thức ăn viên cho tôm vào đầu thập niên 1970s.

Nghiên cứu dinh dưỡng nổi bật với tôm P. japonicus trong chương trình cực kỳ quan trọng ở Kagoshima – Nhật Bản, đã làm phát triển các chương trình dinh dưỡng cho các loài tôm he khác bởi Đại học Texas A&M, IFREMER, SEAFDEC, Đại học Kasetsart và nhiều viện trường khác.

Nghiên cứu về nhu cầu dinh dưỡng đã dẫn đến thức ăn viên cho tôm vào đầu thập niên 1970s. Các nhà tiên phong là Nippai và Higashimaru ở Nhật Bản, Công ty Ralston Purina ở Châu Mỹ.

Loài nuôi thích hợp

Từ năm 1968, nhiều công ty ở Hoa Kỳ đã thành lập các trang trại sản xuất giống và nuôi thương phẩm tôm bao gồm các loài tôm bản địa như tôm trắng (P. setiferus), tôm nâu (P. aztecus) và tôm hồng (P. duorarum), và tôm nhập khẩu như tôm chân trắng (P. vannamei).

Năm 1970, Công ty Ralston Purina thành lập một Trung tâm nghiên cứu nuôi tôm ở Crystal River, Florida – Hoa Kỳ và bắt đầu so sánh một cách có hệ thống các loài tôm khác nhau bao gồm Penaeus duorarum, P. aztecus, P. setiferus, P. schmitti, P. brasiliensis, P. occidentalis, P. stylirostris, P. vannamei, P. californiensis, và P. paulensis, và nhận thấy P. stylirostris tăng trưởng nhanh hơn, kích thước thu hoạch lớn hơn, dễ nuôi và dễ thành thục. Tuy nhiên, vào giữa thập kỷ 1970s, tôm nuôi bị nhiễm bệnh do vi-rút gây bệnh hoại tử cơ quan tạo máu và cơ quan biểu mô (infectious hypodermal & hematopoietic necrosis virus, IHHNV) đến từ Philippines và gây chết với tỷ lệ cao trên tôm P. stylirostris, nhưng không gây chết tôm P. vannamei. Khi bệnh này lan khắp Châu Mỹ đã dẫn đến thống trị của tôm chân trắng P. vannamei do sự đề kháng ưu việt của nó đối với IHHNV so với tôm trắng P. stylirostris.

Tôm chân trắng P. vannamei do sự đề kháng ưu việt của nó đối với IHHNV.

Ở Châu Á, các trang trại nhỏ vẫn dựa vào các hệ thống quảng canh với việc lấy giống tự nhiên của nhiều loài. Các tiến bộ là việc sử dụng vôi để hạ phèn, sử dụng saponin từ bã hạt trà để diệt cá và phân vô cơ hoặc hữu cơ để tăng sản lượng; tuy nhiên năng suất vẫn thấp.

Ở Đài Loan, đầu thập niên 1970s, Liao cùng nhóm nghiên cứu ở Phòng thí nghiệm Biển Tungkang đã tiến hành so sánh một cách có hệ thống 6 loài tôm (P. monodon, P. stylirostris, P. penicillatus, P. japonicus, P. semisulcatus và Metapenaeus spp.) cho thấy tôm sú P. monodon tăng trưởng nhanh nhất và thích hợp cho nuôi thương phẩm (chịu nhiệt và mặn rộng, chấp nhận thức ăn viên có 35-40% đạm). Sự thành công của Đài Loan về cho sinh sản và nuôi ấu trùng, sản xuất thức ăn và nuôi tăng trưởng trong ao với tôm sú đã dẫn đến sự phát triển nhanh chóng các trang trại nuôi tôm thương mại.

Khép kín vòng đời tôm

Để khắc phục trở ngại của việc chỉ thu được tôm có khả năng sinh sản theo mùa, những nghiên cứu sớm về nuôi thành thục tôm với việc mô phỏng các yếu tố tự nhiên nơi tôm sinh sản ít khi thành công. Kiểm soát sự sinh sản tôm he vẫn chỉ là mục tiêu xa vời cho đến giữa thập niên 1970s khi một số tiến bộ được tạo ra. Đầu tiên là việc cắt mắt, một kỹ thuật bị bỏ qua khi đã được Panouse (1943) báo cáo trước đó, nhằm thúc đẩy sự thành thục buồng trứng của tôm. Việc cắt mắt làm giảm hàm lượng hormone ức chế tuyến sinh dục (gonadal-inhibiting hormone, GIH) được tiết từ phức hợp cơ quan X-tuyến xoang (X-organ-sinus gland complex) trong cuống mắt dẫn đến kích thích thành thục buồng trứng.

Kỹ thuật cắt mắt là một tiến bộ lớn trong kiểm soát sự sinh sản tôm he.

Trong khi cắt một bên mắt thì hiệu quả để kích thích sinh sản trên tôm thành thục đánh bắt được từ tự nhiên nhưng thất bại để thúc đẩy sự thành thục tôm được nuôi đến kích thước trưởng thành trong nuôi nhốt. Các nhà nghiên cứu sau đó học được rằng một khẩu phần giàu động vật không xương sống như nghêu, sò, mực, sinh khối Artemia hay giun nhiều tơ cần để hỗ trợ quá trình phát sinh noãn hoàng. Những gặt hái xa hơn được hoàn tất bởi việc cải thiện các điều kiện môi trường để kích thích sinh sản như chất lượng nước biển, độ mặn và nhiệt độ ổn định, giảm chiếu sáng và không gian bể hiệu quả để cho phép hoạt động giao phối xảy ra.

Các tiến bộ trong công nghệ kích thích thành thục được phát triển đầu tiên vào cuối thập niên 1970s bởi Công ty Ralston Purina ở Panama và bởi Aquacop ở Tahiti. Các thành công của họ được lập lại ở Phòng thí nghiệm Galveston, SEAFDEC, và các cơ sở nghiên cứu khác khắp thế giới.

Sự khác biệt giữa Châu Á và Châu Mỹ

Trong thập niên 1970s, nổi lên 3 hệ thống nuôi tôm khác nhau. Hệ thống truyền thống hay quảng canh (traditional hay extensive system) vẫn còn là phương pháp được áp dụng ưu thế trên thế giới. Hệ thống này sử dụng các đầm ven biển cho phép thu con giống khi thay nước theo triều; trong một số trường hợp, nước được bơm để gia tăng số lượng con giống tự nhiên hay tôm giống được đánh bắt ở vùng triều và được thả vào đầm với mật độ 2-5 con/m². Tôm không được cho ăn thêm ngoài thức ăn tự nhiên. Trong một số trường hợp, phân chuồng hay các dạng phân vô cơ khác được bón để kích thích sự phát triển của thức ăn tự nhiên. Nhìn chung, quản lý là tối thiểu và năng suất ít khi vượt quá 400 kg tôm/năm.

Thập niên 1980s, Đài Loan và Ecuador đã nổi lên như lãnh đạo của công nghiệp nuôi tôm ở Châu Á và Mỹ Latin.

Trong hệ thống bán thâm canh (semi-intensive system), ao có thể tháo cạn với diện tích 1-20 ha và sâu 0,8-1,5 m để thuận tiện cho việc quản lý. Đáy ao có thể được bón vôi hay tháo rửa nhiều lần để hạ phèn trước khi cấp nước. Tôm giống tự nhiên hay sản xuất nhân tạo được thả với mật độ 8-20 con/m². Saponin trong bã hạt chè có thể được áp dụng để diệt cá, phân hữu cơ hay vô cơ có thể được bón để gia tăng thức ăn tự nhiên. Thức ăn chế biến có thể được cho ăn 1-2 lần/ngày để bổ sung cho thức ăn tự nhiên, và nước có thể được thay với tỷ lệ 2-20%/ngày để quản lý mật độ tảo và ôxy. Nhìn chung, năng suất tôm của hệ thống này đạt 1.000-2.000 kg/ha/chu kỳ với 2 chu kỳ mỗi năm.

Trong hệ thống thâm canh (intensive system), ao có diện tích 0.1-1 ha và được thả giống nhân tạo với mật độ 30-60 con/m². Cùng với việc thay nước và phương pháp quản lý được áp dụng cho hệ thống bán thâm canh, thức ăn viên được cho ăn 3-5 lần/ngày. Để duy trì hàm lượng ôxy, sục khí cơ học được cung cấp  suốt chu kỳ nuôi với công suất 4-20 mã lực/ha tùy thuộc sinh khối. Nhìn chung, năng suất tôm của hệ thống này đạt 3.000-10.000 kg/ha/chu kỳ với 2 chu kỳ mỗi năm.

Trong thập niên 1980s, Đài Loan và Ecuador đã nổi lên như lãnh đạo của công nghiệp nuôi tôm ở Châu Á và Mỹ Latin nhưng cách tiếp cận trong phát triển của 2 vùng là khác nhau.

Đài Loan

Sau khi mô phỏng kỹ thuật nuôi ấu trùng của Fujinaga, Liao (1985) đã phát triển “phương pháp nuôi riêng biệt” sử dụng các bể 0,5-2,0 m³ cho tôm sú (P. monodon). Phương pháp này cho phép sản xuất có thể tin cậy hậu ấu trùng dưới những điều kiện được kiểm soát.

Đài Loan bắt đầu nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng của tôm sú vào năm 1971 và thức ăn tổng hợp được giới thiệu vào năm 1977. Từ đó, bổ sung thức ăn tổng hợp cùng cá tạp cho tôm nuôi trở thành phương thức phổ biến.

Nuôi tôm ở Đài Loan sử dụng đất ven biển không thích hợp cho các hoạt động khác. Do hạn chế về quỹ đất và giá đất tăng cao, nhóm nghiên cứu của Liao đã từng bước nâng cao mật độ thả và năng suất.

Nuôi tôm ở Đài Loan trên nền tảng nông hộ đã trở thành hình mẫu cho nuôi tôm khắp Châu Á.

Ao nuôi tôm ở Đài Loan có diện tích 0,2-0,5 ha, được trang bị quạt nước, thả giống nhân tạo và cho ăn thức ăn tổng hợp. Năng suất đã tăng từ 0,68 T/ha/năm vào năm 1977 lên 5,74 T/ha/năm vào năm 1986; các năng suất kỷ lục là 13,7-21 T/ha/năm. Do giá thành tôm nuôi của các trang trại gia đình thấp hơn các doanh nghiệp nên nuôi tôm ở Đài Loan phát triển chủ yếu trên nền tảng nông hộ. Từ đó cũng tạo ra phân khúc của chuỗi cung ứng bao gồm nhà cung cấp tôm bố mẹ, nhà sản xuất ấu trùng nauplius, môi giới ấu trùng nauplius, nhà sản xuất tảo, nhà sản xuất hậu ấu trùng sớm (PL10-12), nhà sản xuất hậu ấu trùng muộn (PL20-35) và môi giới hậu ấu trùng (PL10-35). Từ đó cũng có những hoạt động chuyên môn hóa như nhà thu hoạch tôm, nhà vệ sinh ao và nhà cung cấp thiết bị như quạt nước và bơm.

Vào giữa thập niên 1980s, các hệ thống thâm canh của Đài Loan đã trở thành hình mẫu cho nuôi tôm khắp Châu Á, và trang thiết bị, công nghệ và các kỹ thuật viên đã được xuất khẩu đến khắp vùng. Năm 1987, 10.000 ha trang trại gia đình nhỏ của Đài Loan đã sản xuất 115.000 T tôm sú. Những vấn đề của phát triển nuôi tôm thâm canh ở Đài Loan đã xuất hiện. Việc khai thác nước ngầm từ các tầng ngậm nước để pha loãng nước biển nhằm cải thiện tăng trưởng tôm sú đã dẫn đến lún sụt đất. Nước thải từ nuôi tôm dẫn đến những lo ngại về ô nhiễm. Gia tăng mật độ thả dẫn tới gia tăng tần suất bệnh.

Nuôi tôm thâm canh ở Đài Loan gia tăng dịch bệnh do gia tăng mật độ thả.

Ở Thái Lan, công nghiệp nuôi tôm đã phát triển từ nuôi quảng canh lên bán thâm canh sau khi Trung tâm Thủy sản Phuket cho đẻ thành công tôm sú vào năm 1974. Nuôi tôm thâm canh của Đài Loan được giới thiệu đến Thái Lan vào đầu thập niên 1980s. Các trang trại nuôi tôm thâm canh gia đình với khoảng 2 ha mặt nước bao gồm các ao có diện tích 0,3-0,5 ha, sâu 1,5-1,8 m và được trang bị sục khí đã nhanh chóng gia tăng. Nuôi tôm thâm canh phát triển nhanh ở Thái Lan là nhờ những hỗ trợ của chính phủ về kỹ thuật, tài chánh và hạ tầng cơ sở.

Các thúc đẩy khác cho sự phát triển ở Châu Á là các gói hỗ trợ kỹ thuật và tài chánh cho các nhà sản xuất nhỏ bởi các công ty sản xuất thức ăn như San Miguel ở Philippines và Charoen Pokphand (CP) ở Thái Lan. Điều này làm bùng nổ nuôi tôm thâm canh ở Philippines vào giữa thập niên 1980s.

Ecuador

Vào đầu thập niên 1970s, các nhà sản xuất Ecuador bắt đầu xây dựng các ao 20 ha trên nền đáy bùn bằng phẳng và thả tôm chân trắng P. vannamei được đánh bắt từ bãi biển với mật độ thấp và không cho ăn. Hoạt động nuôi tôm đã mang lại lợi nhuận do đất và lao động rẻ, giống tự nhiên phong phú và bệnh hiếm khi xảy ra. Vào năm 1977, khoảng 3.000 ha các trang trại quảng canh đã được phát triển ở Ecuador. Khoảng giữa thập niên 1970s, Công ty Ralston Purina bắt đầu triển khai các ao thử nghiệm để trình diễn lợi ích của việc cho ăn. Các trang trại tham gia thử nghiệm bị ấn tượng với sự tăng trưởng, tỷ lệ sống và năng suất đạt được với thức ăn bền trong nước. Kết quả là các nhà máy sản xuất thức ăn đã phát triển trong thập niên 1980s. Điều này đánh dấu sự chuyển đổi các trang trại nuôi tôm ở Ecuador từ quảng canh lên bán thâm canh.

Cách tiếp cận bán thâm canh kết hợp ở Ecuador trở thành hình mẫu cho phát triển nuôi tôm các các nước Mỹ Latin. 

Sản lượng tôm của Ecuador đã tăng từ 4.800 T vào năm 1978 lên 23.390 T vào năm 1983. Tuy nhiên, thời tiết kiểu La Nina vào năm 1983 dẫn đến nhiệt độ xa bờ giảm và thiếu hụt cung cấp giống. Điều này dẫn đến xây dựng hàng trăm trại giống trải dọc bờ biển mà ngay nay được biết như “dãy trại giống”.

Trong khi các trang trại gia đình nhỏ thống trị ở Châu Á với sự chuyên môn hóa cao thì các tập đoàn lớn, hoạt động với các trang trại kết hợp, trại giống, xưởng chế biến và nhà máy thức ăn, thống trị ở Ecuador. Cách tiếp cận bán thâm canh kết hợp trở thành hình mẫu cho phát triển nuôi tôm ở Panama, Costa Rica, Honduras, Colombia, Brazil, và các nước khắp Mỹ Latin.

Khi lãnh vực nuôi tôm tăng trưởng ở Mỹ Latin, công nghiệp này đã củng cố và cách tân để cải thiện hiệu quả qua thu hoạch bằng cơ giới, sản xuất tôm đông lạnh, tôm còn đầu-luộc cho thị trường Âu Châu, cho ăn số lượng lớn và ngay cả cho ăn bằng phi cơ.