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2007年4月26日

不需測試水質的水草施肥方法~估計指數(3)

估計指數(Estimative Index)是美國 Tom Barr 提出的水草營養學理論,一舉推翻了過去「限制」水草施肥的作法,變成了「充分」的施肥。同時也將從前人人害怕的磷酸(PO4)和硝酸(NO3)大膽的作為水草氮磷的營養來源,到底是怎麼回事?讓我們好好的看一看吧:
 

設立一個測試

 

根據我自己的經驗來看,我能說高濃度的微量元素(鐵質)絕不會造成藻類出現。在做出這個結論之前,我重複檢驗過了其他的營養。只有少數的水族愛好者肯好好的看一下這個對照的觀點,然而似乎卻沒有任何一個水族廠商願意參考。水族愛好者為了要獲得關於某種營養的結論,這個營養就必需獨立出來探討,而我們也必需只能對從屬的變數來做測試。利用估計指數來做的話,這是相當容易的;基本上水族愛好者每週都會製造出一個適當營養濃度的參考溶液,並且很密切的加以推測直到另外一次換水為止。這提供了一個很有力又簡單容易的工具和方法,得以讓水族愛好者不需花費太多功夫就能擁有一個控制得更好的環境。水草在某個程度時將不再吸收更多的微量元素,磷酸(PO4)也是同樣的情形。增加更多的營養將不再促進水草的更進一步成長。有很多水草會吸收過量的營養,例如磷酸(PO4)和硝酸(NO3),這通常稱為營養的「超量攝取」。我們要很小心一件事,不要假設水草的吸收就等於成長與需求。

 

這應該就是濃度範圍的上限所在。沒有必要浪費昂貴的微量營養。水族愛好者先前如果有藻類的問題,可以試試看先添加磷酸(PO4),然後搭配增加更多的微量元素。這麼做既使在光照非常強的水族缸也是很有效的。自從以前參考過Karl Schoeler建議的0.7 ppm以來,我一直都在大量添加微量元素,而且我覺得如果水族缸狀況不錯,那麼再增加一點會更好,因為許多的建議濃度似乎都還不是最高點。Karen Randall過去曾經建議一些水族愛好者提高二氧化碳(CO2)濃度,而非一般建議的10-15 ppm,可是直到最近聽從這個建議的人少之又少。雖然我過去做過許多次的測試,想試著去找出水質測試工具與吸收速率的一些關連性,但是我現在越來越少將焦點放在測試的觀點,而是越發著重於我認為對微量元素來說更好的方法。我仍然和大部分的水族愛好者在爭辯微量元素的劑量問題。由於過去和藻類間有過太多對抗的經驗,我從來就不怕暴藻,況且我也進一步的做研究,在淡水與海水中培養出誘發藻類的環境。沒有幾個水族愛好者願意利用滋生藻類來毀掉自己的水族缸,然後去釐清藻類真正存在的原因。藻類滋生的原因是我們需要加以理解的地方,而這個步驟必須是能夠重複實現的,以確認其結果並不是單一的個案,並且其他地方的研究人員也都能夠重複這個結果。我們往往在藻類出現了以後才去作水質測試,而錯過了真正導致藻類萌發的原因。所以知道如何一再重複地誘發藻類滋生,才是了解我們水族缸中藻類萌發的關鍵所在。

 

估計的角色

 

水族愛好者只需在已知的水量中添加固定劑量的微量元素即可(在水族缸中,每日每公升所添加的毫升數)。假如在水族缸裡的水草比較少,光照強度較弱,那麼我們就可以減低施肥的頻率,而非劑量。類似的情形也能夠運用到巨量營養上。以這樣的方式,基本上我們每次在施肥時就是在製作一個「參考溶液」,而且直到每星期最後一天的大量換水為止,我們假設水草在兩次施肥之間的吸收量是固定的。如果我們的水族缸之水草密度不高或者光照較弱(每加侖兩瓦或以下,且使用一般的日光燈管),甚至可以一星期只施肥一次。了解自來水中成分,並且打電話詢問自來水公司查出水中的磷酸(PO4)、硝酸(NO3)、鉀(K)和鐵(Fe)的濃度,我們就可以用自來水來換水,況且利用Chuck網站所提供的肥料計算機來查出在水族缸裡所需的營養濃度,而不需要用到水質測試工具。甚至我們有幾天不在家也沒問題(請參考上述的增減量)。水中營養的效力會有些變化,但是如果水質很接近於中間值,其結果也還是很接近的。所以想像一個水族缸除了二氧化碳(CO2)〔(酸鹼值(pH)和碳酸硬度(KH)〕以外不做任何的水質測試,就算有也只是偶爾,所有的水草成長狀況良好也不需要去作推測,這聽起來不錯吧?這是必然的成果。這種不滋生藻類的水族缸是很普遍的,十年前的情況卻不然。

 

水族愛好者多年來嚐試了底床施肥的方式,成功與失敗的結果都有。在底床裡的營養最後消耗殆盡以後,水草就開始受苦了。當然我們可以每一年翻缸然後全部重新來過一次,也可以再補強底床裡的養分;但是通常我們只能等待,直到水族缸裡出了狀況才會有所行動,而不是始終保持水中相當的營養濃度。有些飼養密度高且中低光量的水族缸就能夠供應水草的需求,而能夠較長時間不用添加巨量營養,但終究還是得施肥,只不過施肥的次數很少,便足夠維持在這樣光照強度與二氧化碳(CO2)濃度下的水草需求,但是藻類還是完全沒受到限制。所有試圖利用換水來清理藻類的人都知道這是行不通的。另一個問題是很多人在大量換水時,通常不添加巨量與微量營養。這些人往往並不清楚自來水有哪些成分。如果自來水中含有豐富的磷酸(PO4)和硝酸(NO3),就像美國與歐洲的許多地方一樣,那麼人們每週在大量換水時,同時也添加了營養與二氧化碳(CO2)。大家覺得很奇怪為何我的水草在每週換水時都好好的,當他們測試我的水質時發現磷酸(PO4)的濃度很高,我還添加了硝酸鉀(KNO3)與大量的微量元素;強光與高劑量微量元素的添加,不但讓水草的健康與成長大幅的改善,也沒有任何的藻類。有些施肥的方法建議在初設缸的時候利用先基肥的方式,過了幾個月的期間後再開始慢慢的供給水草液肥。長期而言,任何的施肥方法終究會變成在水體中添加肥料,除非於底床內再塞入根肥,或者翻缸之後重新施肥。底床內的營養成分極不容易測量,但是水體中的營養就容易測量多了,而水中給肥量也可以很固定,提供水草更穩定的營養濃度。

 

我們能夠將這個方法擴展至其他的微量元素與磷酸(PO4)上,甚至碳酸硬度(KH)和總硬度(GH)。我們也能憑自己的感覺來試一試對水草成長「最好」的方法,然後去實驗看看。每一個星期的適量換水是個非常好的方式,能夠防止營養累積、任何「劑量」錯誤或者「實驗」錯誤的發生。高品質的水質測試工具並不便宜,而有很多人對於是否要作水質測試的態度太過於反覆無常,或者根本就不想特地去作水質測試。本方法使用了硝酸鉀(KNO3)、磷酸氫一鉀(KH2PO4)和混合微量元素,我們能夠運用各種微量元素的變化組合來找出自己的習慣作法。磷酸氫一鉀(KH2PO4)(也可以用灌腸液來取代,這些是磷酸鈉鹽類)和硝酸鉀(KNO3)非常便宜,微量元素也相當便宜,除非我們的水族缸非常大,市面上也買得到便宜的混合微量元素。本方法的好處是全世界都買得到這些肥料,價格低廉而且成份都相同;況且也不是什麼有品牌的水族產品,所以又更便宜了。所以當我建議新加坡的某位吳先生投與1/4茶匙或者1.67公克的硝酸鉀(KNO3)時,他就能夠投與和我在這裡一模一樣的劑量,但是吳先生卻未必能夠買得到我所喜歡品牌的相同水族產品。所以這個方法能夠在世界各地使用,而非只侷限於美國。

 

水族缸範例

 

一個強光低養殖密度水族缸的日常管理範例:

水量80公升(相當於20加侖
照明5.5 /加侖(w/gal)(相當於1.375 /公升)- 兩支55瓦燈管(5000K/8800K
二氧化碳(CO225-30 ppm,我晚上的時候會關掉二氧化碳(CO2
圓桶過濾器
底砂7-10公分深(SeaChem Fluorite或任何多孔性且富含鐵質的底砂均可)

 

日常施肥範例

 

1/4 茶匙的硝酸鉀(KNO3)每一個星期3 - 4次(每兩天一次)
1/16 - 1/32
茶匙的磷酸氫一鉀(KH2PO4)每一星期3 - 4次(每兩天一次)
微量元素在停加巨量營養那幾日添加,所以是每一個星期3次,每一次5 毫升
每次換水後可以添加1/8茶匙的SeaChem Equilibrium

 

所以水族愛好者實際上只添加了三樣東西:在換水當日與之後的每隔一日添加硝酸鉀(KNO3)和磷酸氫一鉀(KH2PO4),在不添加巨量營養的日子裡則添加微量元素。一直到下一個星期來到,換水50-70%,把巨量營養再添加回來,第二天再添加微量元素,依此循環。我們可以慢慢的降低總量,直到我們注意到水草的成長有所變化,藉以來調整水族缸的個別需求,然而既使添加了超過水草的需求量,我們也只不過是浪費了一些巨量與微量營養。我們應該給每一次的日常管理異動有三個星期的觀察時間,之後才再做另一個變動。這樣做會花一些時間,但是很值得。這不會造成藻類滋生,除非我們忽略了一些東西,亦即二氧化碳(CO2)或者硝酸鉀(KNO3)劑量過低,這兩個因素佔了所有藻類問題的95%。假如我們專注於水草的需求,那麼藻類便不再成長。我希望這對於終止水族園藝家所面臨的許多挫折有所幫助,所以水族愛好者能因此專注於造景和水草栽培,而不是在尋求如何殺死藻類。水族愛好者不需要謹守每星期換水50%的日常管理方式,這樣的管理方式在投與劑量的兩倍時會趨於穩定,所以任何元素都不會超出目標範圍兩倍以上的過度劑量。

 

舉例

 

假定我們在一個水族缸內每個星期投與10 ppm的硝酸(NO3),假設我們每個星期換水50%,利用計算的方式,我們會發現:

 

如果我們假設硝酸(NO3完全沒被用掉,那麼我們能夠累積的最高濃度為20 ppm
如果我們假設硝酸(NO3)被用掉25%,那麼我們能夠累積的最高的濃度為16 ppm
如果我們假設硝酸(NO3)被用掉50%,那麼我們能夠累積的最高的濃度為13.3 ppm
如果我們假設硝酸(NO3)被用掉75%,那麼我們能夠累積的最高的濃度為11.4 ppm

 

每星期吸收25%的累積濃度並不是15 ppm,因為前一週的累積濃度也要算進來。

 

 

 

營養吸收實驗的典型的模式,圖形的資料為濃度與時間。



 

 

l   吸收實驗的類型:問題:細胞會隨著時間而飽和,所以吸收速率在低濃度時是被低估的。吸收的多寡與光照有很大的關係,在水族愛好者間,照明強度的測量是非常欠缺的;況且對於研究員在野外而言也是個挑戰,因為光照隨著時間、季節、月份、每日、每分、每秒而改變(烏雲、光點等等)。

l   培養基吸收營養與同化作用變成有機物質,這兩者是有差別的,尤其是氮素 [ 硝酸(NO3-] [ 銨(NH4+] 和氨基酸。 這視儲存無機離子的能力、酵素作用的速率,以及細胞需求而定。

l   細胞能夠藉著吸收激增的能力(Vm)來改變並適應長期的低營養濃度狀態。

l   兩種基本模式:馬諾模式(Monod Model):以外在濃度為基礎,可能會低估範圍,但仍舊與生物學相關連;杜魯普模式(Droop Model):以內部濃度為基礎,通常較為重要也容易測量,因為內部濃度比暫時性的外在濃度高。外在濃度同時也是個等級的問題:微小的藻類能夠感覺到微量到以微升((µL)容量範圍的營養,而我們通常所測量的單位卻是毫升(mL)。我們換個角度來看,以大象與老鼠的模式來比較,兩者都是草食性動物:但是我們所測量的只有大等級的植物質量(例如樹木),但並沒有測量少量而生命週期短的草本植物,這是老鼠足以賴以維生的,而大象如果只吃這些草類卻可能會餓死的。有些水草因為表面積與體積的比例,其吸收能力較其他種類為強。

l   聚藻(Myriophyllum)與水榕(Anubias)比較起來有較高的表面積與體積比值,如此高的表面積對體積之比值使得聚藻從水中吸收營養時,比水榕更具有競爭能力。但是水榕在面對這個缺點時,以成長較緩慢和能夠忍受較低照明來彌補。添加過量的營養與二氧化碳(CO2)同時讓這兩種水草都成長得很好而不必競爭養分。 


本文同時刊載於台灣「Aquazoo News」月刊 2006 年九月號。



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