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關於營養鹽的一些資訊與觀念

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關於珊瑚缸中營養鹽濃度的討論一直是海水界中很熱門的議題,而在這篇文章中我會根據現有的發表文獻整理幾項對於玩家而言可能有一些參考價值的觀念和資訊,若有什麼疑問或是想補充的也都歡迎提出來討論。可以先看過 Randy這篇 後再過來接著讀,因為我有些內容也是從那邊再繼續延伸的。   營養鹽濃度和缸內的藻相不見得有絕對關係 很多玩家在遇到缸內藻類過度孳生的問題時常會第一時間將成因歸咎於營養鹽濃度太高或是太低,不過實務上會影響缸內藻類生長的因子可遠遠不止營養鹽。 食藻生物便是一個看似明顯但又很容易被忽略的因子。在Miller等人於1999年發表於Limnology and Oceanography的研究中,他們比較了在珊瑚礁海域額外添加營養鹽以及放置籠子阻擋食藻魚類兩種操作對藻類生長的影響。從圖一中可以看到,營養鹽的添加(Enriched)幾乎沒有任何影響,反之完全以籠子隔絕的組別就有明顯的毛藻或藍綠藻等藻類滋生(鈣藻正好相反)。因此即使是營養鹽遠低於很多缸子的野外珊瑚礁,食藻生物的仍舊是藻類控制的一大核心。 圖一. 不同類型的底棲藻類在阻擋食藻魚類以及添加營養鹽後的覆蓋狀況變化 (來源:  Effects of nutrients versus herbivores on reef algae: A new method for manipulating nutrients on coral reefs  )   此外,藻類的生長也會受到除了營養鹽以外的其他養分限制,而這其中最常被討論的便是鐵。在海洋環境中同養也存在許多被稱為 High-nutrient low-chlorophyll (HNLC) regions的區域,而這些區域的特點便是有著較高濃度的氮磷營養鹽但卻沒什麼浮游藻類,因此很明顯藻類的生長在這個情況下就不是被這些巨量營養素所限制的。其中一個著名的研究是Martin等人於1994年發表在Nature的 鐵添加實驗 。他們在加拉巴哥群島附近的HNLC海域大規模施加鐵,而結果則發現浮游藻類族群明顯的增長了數倍(有興趣可以google一下"IRONeX")。另外珊瑚的共生藻同樣也有可能被鐵限制生長,例如圖二中Reich等人的實驗就有明顯發現不同種的共生藻都會隨著鐵濃度的上升而增加細胞密度,因此在高營養鹽的缸中若鐵不足的話珊瑚顏色反...

[分享]缸內細菌量的增加有可能導致碳源法效率降低

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  原文:  Bacteria Overpopulation Likely Slows Or Stalls Nitrate Reduction During Vinegar And Ethanol Dosing 這篇文章中的實驗是由國外魚友Dan_P所設計與進行的,其中得出的結果我認為還蠻有趣的,也能解釋一些我們在缸內觀察到的現象,分享上來給正在或是考慮使用碳源法處理營養鹽的玩家參考一下。   文章中的所有實驗都是在含1.5L海水的缸內進行,並從既有的海水缸中取水進行實驗,缸內以磁石攪拌器提供水流並且沒有任何蛋白等過濾或砂石等基材。第一批的實驗先測試到底定量碳源對於營養鹽的消耗是否符合理論值的推算,其實驗細節可參考作者所發表的前兩篇文章(其ppm換算結果可參考之前L大整理的 表格 )。碳源法消耗營養鹽的原理是透過細菌的增生來將營養鹽固定到biomass中,而透過這過程的理論反應式可得出C5H7O2N這個同化比例(圖一)。 圖一. 乙酸和乙醇的代謝理論反應式   由圖二和圖三可見在實驗中所觀察到的添加醋以及酒精對於NO3以及氧氣的消耗量和理論值之對比,預估的結果都還算符合。在結果中,等莫耳數下酒精所消耗的NO3略高於醋而耗氧量則略低,每3.785L的海水中加入1mL的5%家用醋可消耗約2ppm的NO3及7.2ppm的氧氣; 而酒精則是每3.785L的海水加入0.13mL的伏特加(約40%酒精含量)可降低3.1ppm的NO3及10.8ppm的氧氣(PO4並沒有被包含在反應式內,不過在作者的實驗觀察中大約會是NO3的1/10重量)。   圖二. 添加醋的實際消耗與理論值對比   圖三. 添加酒精的實際消耗與理論值對比   不過有趣的是這樣符合的理論值的結果基本上只會出現在前幾次添加碳源的時候,到了之後的添加反而會開始偏離理論值,而這也是這篇文章主要想探討的現象。圖四圖五中可以看到無論是醋還是酒精,NO3消耗的趨勢都是會在第二次添加時到達消耗量高峰,而之後每次添加的消耗量則會越來越低。圖六圖七中則可看到NO3與氧氣消耗與碳源添加的比例關係基本上都會在第一次或添加時與理論值(C5H7O2N 50:50)最接近,但之後的添加則離得越來越遠。而這個NO3消耗下降、氧氣消耗上升的現象作者認為可能是由於碳源的添加量不...