На копии сайта амании наткнулся вот на такую очень интересную статью
За что авторам огромное спасибо
субстрат в Nature Aquarium
> многослойный субстрат по ADA
> циркуляция воды в субстрате
> микроэлементы в грунте
> фритты (Fritted Trace Elements)
> анаэробные условия в грунте
> органика в субстрате
> емкость обмена катионами - CEC
> виды субстратов с высоким CEC
> конкуренция за аммоний
> торф/гумат
> свойства смеси лава+торф
> рекомендации
Количество мифов вокруг состава субстрата для водных растений очень велико. В большинстве своем они вызваны незнанием самих принципов работы субстрата, для чего именно вносится тот или иной компонент и его роли в системе аквариума с растениями. Например старая история с органикой. В разное время были популярны как некий "рецепт успеха" ил (сапропель), садовая земля (гумус), навоз буйвола, коровы, носорога, тапира, биогумус¬ и т.д. Другая группа - пористые метриалы как лава, Gravelite®, керамзит... Третья группа - дорогие мало полезные Flourite, Laterite, Seachem Flourite, EcoSand, тененессит, голубая глина, кирпичная крошка. Четвертая - субстраты значительно улучшающие рост растений как Akadama, цеолит¬, вермикулит, перлит, адсорбент для кошачьих туалетов (Kitty Litter), арциллит¬, диатомит¬...
Споры по каждому из них обычно не имели смысла, потому что никак не затрагивали тему зачем эта добавка в субстрате и какова роль субстрата вообще в конкретной Системе¬ содержания аквариума с растениями. Поиски глины некоего цвета без знания что это и зачем безо всякого смысла заводили многих на дальние карьеры вместо ближайшего магазина для садоводов. Если знать зачем каждый из компонентов нужен в субстрате, как и почему он работает в конкретной Системе¬ содержания аквариума с растениями, можно легко модернизировать любой "рецепт" (например ADA) купив все нужное в ближайшем магазине для садоводов и получить совершенно идентичный результат: если добавка Х имеет требуемое свойство как и добавка Y в рецепте, физика и биохимия процессов будет одинакова. Разница только может быть в удобстве для пользователя/покупателя. Любой "чудодейственный" субстрат или добавки имеет конкретные физические и химические свойства. Знание этих свойств развеет мифы и поможет каждому самостоятельно сделать оптимальный субстрат для выращивания водных растений. Данная статья рассматривает принципы работы субстрата и добавок на примере самого лучшего из существующих - субстрата по ADA.
Субстрат по ADA.
На данный момент лучших субстратов чем у ADA просто нет. Хотя можно сделать субстрат дающий такие же темпы роста водных растений сделав самодельный Power Sand pmas¬ с биогумусом и верхним слоем из кальцинированной глины¬, таких буферизирующих свойств, удобства и эстетики вам не получить.
Субстрат по ADA радикальным образом отличается от всего что мы привыкли видеть в аквариуме с растениями. Ранее использовали обычный нейтральный гравий с небольшими добавками торфа, железосодержащих минералов и/или глины. Большое количество органики считалось ненужным и даже вредным. Такой субстрат не мог обеспечить растения всем необходимым питанием, и основным источником было внесение удобрений только в воду¬. Успешные методики содержания аквариума с растениями с очень богатым питанием субстратом ограничивались только использованием садовой земли.
Субстрат по ADA состоит из двух слоев - нижнего из лавы 6-12мм Power Sand¬ слоем 1.5-2.5см, и верхнего Aqua Soil¬ слоем 5+см. Power Sand содержит немного органики (биогумус, торф?) и запас минеральных удобрений. При закладке в аквариум в него также добавляются культура бактерий и микроэлементы. Поверх Power Sand укладывается верхний основной слой в который высаживаются растения - Aqua Soil Amazonia. Он представляет собой отожженные в печи гранулы 3-6мм из смеси богатой органикой и гуминовыми кислотами тропической почвы c глинистой почвой с высоким CEC. Aqua Soil Amazonia наcтолько богат питанием, что даже без закладки Power Sand обеспечивает растения питанием год и более без внесения жидких удобрений в воду. Чаще всего он используется без Power Sand в нижнем слое т.к. практика показала что последний нужен только если аквариум закладывается на срок более 1.5 лет.
Через 6-12 месяцев запасы субстрата начинают истощаться, и начинают вносить жидкие макроэлементы (в основном фосфат PO4), увеличивают дозировку микроэлементов. Aqua Soil выпускается в четырех версиях, подробнее о которых читайте в статье ADA¬. Amazonia является наиболее богатой разновидностью и далее подразумевается именно он. Грунт ADA не нуждается в длительном зацикливании и дает бурный рост с первых же дней после закладки аквариума. Вносимый в Power Sand Bactor 100 (культура более чем 100 видов бактерий) и запас органики дает мощный старт жизни грунта. Бактерии перерабатывают органику в Aqua Soil и Power Sand давая питательные вещества. Они удерживаются CEC и передаются корням растений без выброса в воду. Ранее всегда шла борьба между приверженцами теории закладки удобрений только в грунт, и сторонниками доставки всех питательных веществ только через воду¬. ADA показала что субстрат как основной источник питания растений дает значительно лучшую Стабильность¬.
ADA создала систему которая не колеблется между крайностями класть удобрения в грунт или нет. Растения получают хорошую возможность роста с первых дней после закладки аквариума. Питание растений никогда не ограничено только одним источником питания, и каждый тип растений в любой момент получает то, что ему нужно. Жидкие удобрения ADA¬ соответствуют разным этапам жизни субстрата. Первые 3 месяца питания в воде с избытком, поэтому вносятся только калий и немного железа, а макроэлементы не вносятся вообще (Brighty K + Green Brighty Step 1). Это позволяет без ограничения роста растений (они питаются из грунта!) большими подменами воды легко избавиться от избытка питания в воде, не лишая при этом питания растения. Бурный рост растений очень быстро приводит к исчезновению водорослей¬, и при отсутствии новых Триггеров¬ они больше не возвращаются. Через 3 месяца, когда избыток выброса питания в воду проходит а растения хорошо укоренились и нарастили большую биомассу. Дозы микроэлементов и Fe в воду увеличиваются (Green Brighty Step 2). Далее запасы питательных веществ в субстрате постоянно восполняются за счет медленного разложения органики в грунте бактериями, накопления ила, высвобождения связанных в субстрате питательных веществ корнями и микроорганизмами, зарядки CEC¬ жидкими удобрениями¬. Через 12 месяцев по причине заиливания и слеживания питательность субстрата и развитие корней ухудшаются. Специальная формула удобрений Green Brighty Step 3 богатого калием и железом исправляют ситуацию. Начиная с 3 месяцев при необходимости можно вносить и удобрения с макроэлементами серии Green Brighty Special. Когда аквариуму будет больше года запасы удобрений в грунте истощаются, и появляется необходимость вносить подкормку под корни растений. Таким образом линейка удобрений ADA соответствует разным стадиям жизни субстрата, который является основным источником питания. Со временем органическая составляющая Aqua Soil разлагается и гранулы распадаются, что снижает питательность субстрата и увеличивает заиленность. ADA Power Sand¬ укладываемый на самое дно сохраняет циркуляцию воды в грунте. Для предотвращения накопления ила в NA старые листья растений немедленно удаляются - никаких гниющих остатков на дне быть не должно! Мощная фильтрация канистровым фильтром с производительностью помпы 8-10 объемов в час¬ и правильная схема движения воды¬ значительно способствуют быстрому удалению взвешенных частиц уменьшая образование осадка на дне.
Субстрат по ADA имеет целый ряд решений которые ранее не использовались:
· органика в каждой грануле дыщащего субстрата вместо обычных садовой земли, ила/сапропеля заиливающей субстрат
· огромный буфер, годы поддерживающий оптимальный pH и kH воды аквариума и грунта
· очень большое количество гуминовых кислот, несмотря на большое количество органики
· низкий pH в сочетании с органикой богатой фосфатами не приводит к выбросу P
· высокий CEC у всего объема субстрата, а не только тонкого нижнего слоя
· пористая лава в нижнем слое для предотвращения анаэробности и предоставления большой площади культуре бактерий перерабатывающих органику в Aqua Soil и иле
· гранулы более крупные чем у гравия дают отличную проницаемость для корней растений.
Органика в виде садовой земли или сапропеля в смеси с песком используется для выращивания водных растений с конца 19-го века. Ее эффективность и надежность для обеспечения питания растений на долгие годы известны. Но оставались главные проблемы, как то почти полная анаэробность субстрата что приводит к снижению активности бактерий (мало кислорода), большое неудобство, мутная вода при малейшем беспокойстве субстрата, необходимость укладки очень толстого слоя грунта слоями и невозможность его перемещения после закладки аквариума... Решение ввести органику¬ и гуматы в каждую гранулу дало субстрат с поистине уникальной эффективностью, удобством и красотой.
Никто до этого не использовал субстрат со столь большой буферной емкостью (способность понижать pH и kH) который способен годы поддерживать pH и kH воды в аквариуме в нужном диапазоне. Считалось что субстрат должен быть нейтральным, и не должен изменять pH или другие параметры воды. Использовалась только небольшая добавка в нижний слой торфа для понижения pH субстрата, но не воды. Столь большое количество гуминовых кислот в грунте как у ADA никто не использовал из за опасения слишком низкого pH и как следствие - большого выброса PO4 и железа в воду. Это оказалось совершенно ложным представлением. Как вы увидите в статье о фосфате в грунте¬ правильное сочетание органики, глины с высоким CEC¬ и гуминовых кислот позволяет создать идеальные условия для формирования естественного цикла разложения органики бактериями, образования питательных веществ в форме доступной для растений, их удержания в субстрате, и эффективной передачи корням растений. Похоже что именно сочетание органики и глины с высоким CEC¬ влияющими на буфер и жесткость воды (Ca/Mg) позволяет даже при таком большом количестве гуминовых кислот получить равновесие буфера и предотвратить чрезмерное понижение pH воды и субстрата. В то же время Aqua Soil способен понижать жесткость и pH воды в аквариуме очень длительное время. Возможно ADA и не была первой кто сделал гранулированный субстрат с такими буферизирующими свойствами, ведь сейчас есть дюжина аналогов аквасойл¬, но ее формула дающая наилучший рост растений из всех и остается вне конкуренции.
Это пожалуй первый субстрат с таким высоким CEC. Верхний слой субстрата Aqua Soil обладая большим CEC¬ служит в качестве буфера накапливая питательные вещества из воды и органики. Высокая буферная емкость питательных веществ субстрата с высоким CEC играет важнейшую роль в стабилизации экосистемы¬. До Aqua Soil использовали только небольшое количество глины для увеличения CEC¬.
А теперь попробуем подробнее разобраться почему в Nature Aquarium используется именно такой субстрат. Сначала сформулируем главные требования к субстрату в аквариуме с растениями:
· способность накапливать и эффективно передавать корням растений питательные вещества (CEC¬)
· слабокислая реакция pH<6.0-6.5
· оптимальный редокс потенциал
· запас органики на год и более
· сохранение слабой циркуляция воды в субстрате для длительной жизни аквариума
· большая площадь поверхности для поселения колонии бактерий
· не должен слеживаться и комковаться
· хорошая проницаемость для корней растений
· не должен повреждать корневую систему.
^
Циркуляция воды в субстрате.
Загнивание субстрата происходит от слишком малого количества кислорода. Чем больше кислорода, тем больше будет колония бактерий в грунте и тем эффективнее она будет преобразовывать аммоний в нитрат предотвращая вспышки водорослей.
О влиянии слабой циркуляции воды в грунте на длительность жизни аквариума с растениями при полном отсутствии водорослей и необходимости постоянно вносить удобрения в субстрат писали и в книге Dupla “The Optimum Aquarium” и в статье 2000г. “Substrate Heating in the Planted Aquarium: Myth, Magic or the Real Deal?”, George and Karla Booth. Подогрев субстрата по мнению Джорджа и Карлы Бут даёт следующие преимущества:
1) теплый грунт для определённых видов растений (напр. Barclaya longifolia)
2) ускоряет биохимические процессы – реакции восстановления, те которые делают питательные вещества более растворимыми
3) восполняет запасы питательных веществ в субстрате, накапливаемых материалами с высоким CEC¬
4) удаляет из субстрата вредные вещества
5) дает хелатирование микроэлементов органическими молекулами (гуминовыми веществами, выделяемых торфом и илом или биогумусом¬)
6) восстановительные реакции преобладают над окислительными, так что микроэлементы не выпадают в осадок или даже восстанавливаются из окисленного состояния (как Fe).
Разница подхода ADA и Dupla в том, что в общем случае ADA обеспечивает слабую циркуляцию воды в субстрате только за счет нижнего слоя из ADA Power Sand (лава+торф+органика), а Dupla для этой цели использует подогрев субстрата. ADA рекомендует подогрев субстрата только если температура в помещении где стоит аквариум обычно бывает низкой (<10°C). ADA объясняет что при слишком большой разнице температур воды в грунте и остальном аквариуме вода как бы расслаивается на холодную и теплую. В результате теплая вода всегда вверху - над грунтом, холодная всегда внизу – в грунте. При этом используется не кабельный нагреватель, а наклонное стальное фальшдно - ADA Growth Plate¬ с обычным терморегулятором под ним. Считается что конвекционные потоки для движения воды в грунте можно получить только сделав неравномерный нагрев, то есть уложив кабель с определённой мощностью нагрева с определённым шагом, но ADA так не делает. При нормальной температуре в помещении циркуляцию воды¬ естественным путем обеспечивает нижний слой с лавой - ADA Power Sand¬, а для предотвращения прекращения циркуляции воды и замедления биохимических реакций разложения органики нагрев осуществляется по всей площади грунта равномерно, и только(!) в случае установки аквариума в холодном помещении (<=10°C). (источник)
Подход ADA намного проще и эффективнее в обычных условиях, и надежнее если температура в помещении часто бывает ВЫШЕ 24°С (см. далее). Это создает тот же эффект слабой циркуляции воды в субстрате, но без дорогостоящего оборудования в случае с холодным помещением, и без расхода электроэнергии в случае помещения с нормальной температурой. Кроме того, культура бактерий в пористой лаве будет намного богаче, что даст гораздо больше преимуществ нежели при подогреве субстрата с нижним слоем традиционного¬ состава с очень малой пористостью - торф+глина, латерит, гумус, вермикулит и прочих практически полностью анаэробных и крайне неудобных для аквариума смесей.
Кроме того, при нормальной температуре помещения в котормо установлен аквариум подогрев субстрата теряет всякий смысл, а получить циркуляцию воды можно ТОЛЬКО при помощи пористого субстрата вроде лавы в нижнем слое. Дело в том что терморегулятор/кабель под грунтом ставится на температуру на 1-2 градуса выше (26-27°С) чем нормальная температура воды 25°С. Если летом вода будет теплее, нагрев грунта отключится, и циркуляция все равно прекратится! Лава же сохраняет циркуляцию, благодаря чему в помещении с нормальным температурным режимом циркуляция воды в грунте будет работать всегда. Подогрев грунта нужен только если температура в помещении бывает 10°C и ниже, когда лава бессильна.
Более того, в смысле доставки кислорода в субстрат за счет небольшого движения воды большую роль играет и само количество воды в нижнем слое. Чтобы происходило движение воды через верхние слои субстрата нужен большой градиент концентраций питательных веществ и температуры между нижним слоем грунта и водой в остальном аквариуме. Совершенно очевидно что чем больше объем воды в нижнем слое субстрата (т.е. чем выше его пористость) - тем выше градиент, и тем интенсивнее будет обмен воды между ним и аквариумной водой. В результате кислорода поступает больше, а верхний слой лучше перезаряжается питательными веществами. 75-90% объема занимаемого пористыми материалами вроде лавы и гравелита (обязательно со сквозными порами!) - это вода, поэтому они и работают на порядок лучше чем обычный крупный гравий. Если же внизу лежит обычный гравий, объем воды будет очень мал (~20-30%), со временем еще больше усугубится накоплением медленно перерабатываемого донного осадка, что неизбежно приведет к прекращению движения воды и загниванию субстрата. Использование лавы дает большой объем воды в нижнем слое и больше кислорода, предотвращая полную анаэробность субстрата на долгие годы.
Джордж и Карла Бут (George Booth, Carla Buth) говорят что продолжительность жизни их аквариумов с растениями была до 18 месяцев без кабеля, и >5 лет с кабелем. Такой же результат гарантирует и ADA, но при использовании только ADA Power Sand БЕЗ всякого подогрева субстрата (в помещении с температурой 22-24C, в чем я (naman) и убедился на протяжении более чем четырех лет. Таким образом, сделав нижний слой из смеси лава+торф вы получите движение воды как от использования подогрева субстрата по Dupla/Dennerle и множество других преимуществ.
В обоих случаях главная цель обеспечения слабой циркуляции воды в субстрате – продлить срок жизни сада под водой и заставить максимально эффективно работать субстрат с высоким CEC¬ и запасом органики¬. Если вы делаете аквариум на 8-12 месяцев, можно обойтись без лавы в нижнем слое и использовать обычный гравий или какой-нибудь пористый субстрат: нижний слой 3см гравий 5-10мм с добавкой цеолита или диатомита, торфа, биогумуса¬ и микроэлементов как в pmas¬, а верхний слой из гравия 2-5мм или кальцинированной глины¬. Если вам нужно сделать подогрев грунта в холодном помещении (<=10°C) надежнее будет уложить и лаву в нижний слой, и сделать подобие ADA Growth Plate¬ из куска алюкобонда с ребрами из алюминиевого уголка. Ставьте под фальшдно надежный терморегулятор с электронным управлением¬ и пленочным нагревателем - Hydor THEO или Hydrosafe Plus-2.
Для тех у кого нет грунтов ADA журнал Aqua Journal¬ предлагает простой рецепт:
" Субстраты из нескольких разных слоев будут иметь большую продолжительность жизни, а укладка их слоями улучшает проницаемость. Например, для самого нижнего слоя смешайте гравий фракции 5-10мм с Fuji sand (лава) той же фракции. Добавьте немного удобрения для грунта основанного на песке который можно купить в магазинах. Разровнять слоем около 3см. Для среднего слоя, то же самое, но без удобрения и немного меньшей фракцией гравия и лавы Fuji (5-7мм). И наконец, верхний слой - 2см гравия с размером гранул 5мм, это даст возможность укорениться растениям сразу после посадки. Гравий Fuji и другие гравии вулканического происхождения имеют слишком грубую поверхность для субстрата повреждающие корни. Обычный гравий смешивается с лавой Fuji чтобы предотвратить комкование и отвердение субстрата, улучшения его проницаемости. Корни Echinodorus и Cryptocorine сравнительно толстые, и пространство между частицами обычного песка для них слишком мало. Если нет гравия Fuji, лучше всего смешать гравий с гранулами разного размера. Без опасения можно использовать готовый субстрат вроде Malaya или Amazonia производства ADA, Japan. Удобрение нужно добавлять только в нижний слой субстрата для предотвращения его утечки в воду аквариума, что предотвращает появление различных видов водорослей." (wwwvectrapoint.com)
Если вместо гравия используется ADA Aqua Soil¬, то он сам по себе имеет хорошую проницаемость, и помощь Aqua Soil становится не такой существенной. Грунт в Nature Aquarium сифонить нельзя¬ !
Очень важно использовать для верхнего слоя¬ гравий фракции 2-5мм - он не позволяет илу проваливаться в нижние слои субстрата, и тем самым надежно предотвращает нижние слои от заиливания¬ и полной анаэробности. Такая фракция создает оптимальный редокс потенциал, не слишком низкий и не слишком высокий для правильной работы субстрата. Кроме того, в богатом кислородом верхнем слое ила будет хорошо развиваться колония гетеротрофных бактерий¬ которые быстро разлагают осевшую органику.
Иногда для предотвращения полной анаэробности грунта используют однойслойный субстрат из крупного гравия фракции 5-10мм - керамзит и подобные ему керамические пористые материалы, битый кирпич и пр. В этом случае невозможно положить в нижние слои запас микроэлементов и органики - они сразу же попадут в воду и приведут к вспышке водорослей. С таким грунтом наивно полагаются на постепенное накопление ила между гранулами. Это происходит за 3-6 месяцев, после чего рост растений существенно улучшается. Но чуть позднее ил проваливаясь глубоко между гранулами быстро приводит к полной анаэробности субстрата - рост растений снова прекращается, и грунт загнивает. О невозможности высадить мелкие растения переднего плана в такой грунт я здесь даже не упоминаю... Укладка верхнего слоя фракции 2-5мм слоем ~3см не допустит такой ситуации, но без нижнего слоя лава+торф+биогумус проблема с блокированием движения воды в нижних слоях останется.
Таким образом, использование ADA Power Sand в нижнем слое и мелкой фракции с высоким CEC в верхнем решает основные проблемы субстрата - заиливание и полную анаэробность.
^
Микроэлементы в грунте.
Растения получают микроэлементы двумя путями - через листья и корневую систему. Обеспечение растений железом и микроэлементами через корневую систему является важнейшей задачей. Это значительно улучшает питание растений улучшая Стабильность. В случае проблем с водорослями подмены воды усиливаются, и концентрация железа в воде резко падает. Если в субстрате не будет запаса железа растения не смогут потреблять CO2, NO3, PO4 и улучшить рост - борьба с водорослями будет дольше и сложнее. В субстрат микроэлементы вносить в хелатированном¬ виде не нужно. Корни растений при умеренной анаэробности и достаточно низком редокс потенциале субстрата могут выделять особые энзимы способные восстанавливать из окисленного (неупотребимого) состояния железо и др. микроэлементы делая их употребимыми. Восстанавливают микроэлементы и гуминовые кислоты торфа. Большое количество органики¬ также является эффективным средством понижения редокс-потенциала и хорошим источником железа.
В субстрате микроэлементы существуют в легко доступном (растворенном), и "недоступном" виде. Легко доступные для питания растений микроэлементы находятся в связанном виде виде при помощи хелаторов, органических DOC¬, или же искусственных¬. Оставаться в растворе без помощи хелаторов они не могут потому что очень быстро окисляются и выводятся из раствора, т.е. выпадают в осадок. Например, двухвалентное железо [Fe2+] в богатом кислородом грунте формирует оксид и гидроксид железа¬ (трехвалентное Fe3+) и выпадает в осадок. Элементы которые ведут себя подобным образом это железо Fe2+, кальций Ca2+, магний Mg2+, натрий Na+, калий K2+, марганец Mn2+, цинк Zn2+, медь Cu2+. Но растения все же могут потреблять микроэлементы, в том числе и железо, из "недоступных" источников при помощи энзимов выделяемых корнями, благодаря преобразованию их бактериями в растворимую форму, хелатированию природными хелаторами - органическими кислотами DOC¬, и благодаря предотвращению окисления микроэлементов путем их удержания участками CEC¬ субстрата.
В почвах почти все железо присутствует в окисленной форме Fe3+, но это восе не означает что оно не может быть доступным для питания растений. Все растения, кроме злаковых, чтобы адсорбировать и употребить железо через корни должны его преобразовывать в форму Fe2+ (Absorbtion and assimilation of Iron in plants). Чтобы выполнить это преобразование корни выделяют особый энзим (fercic-chelate reductase), который восстановливает железо до Fe2+. Этот энзим ответственен не только за усвоение железа, но и всех остальных металлов, причем при недостатке какого-либо элемента, неважно Mg, Mn или Zn кроме железа он заставляет растение накапливать большие количества других металлов - Cu, Fe, Mn (см. Secrets of soil nutrient uptake). Fe2+ также фиксируется органикой в виде DOC-Fe3+, а днем под воздействием света и УФ из него высвобождается Fe2+ (подробнее¬). Бактерии Pseudomonas живущие только в условиях умеренной анаэробности (anoxic) тоже могут в результате своей жизнедеятельности преобразовывать Fe3+ в двухвалентное железо Fe2+¬, которое сразу же фиксируется CEC субстрата и DOC, сохраняя его доступность для корней растений.
Железо в субстрате может быть и в растворимой форме: "В условиях субстрата с низким содержанием кислорода (anoxic) нерастворимый гидроксид железа плюс водород от разложения органической материи соединяются и образуют довольно растворимый железистый гидроксид и воду: (Fe(OH)3 + e- + H+ -->Fe(OH)2 + H20)". (Recognizing Wetland Soils). Сифонка грунта не только разрушает культуру бактерий верхнего слоя, но и резко повышает редокс потенциал, снижая тем самым доступность микро- и макроэлементов для растений. По этой причине сифонить грунт в аквариуме с растениями нельзя¬. Если субстрат недостаточно анаэробен, а pH слишком высок, эти механизмы работать не будут, и растения не смогут получить железо из субстрата.
Проще говоря, CEC и хелатирование схожи в смысле влияния на способность потребления растениями микро- и макроэлементов: CEC работает в грунте, и важен для корневого питания, а хелаторы¬ в основном в воде. Круговорот перехода микроэлементов из недоступного состояния в доступное происходит постоянно, и зависит от множества факторов.
Фритты - (Fritted Trace Elements - FTE).
В качестве источника микроэлементов лучше использовать фритты (Fritted Trace Elements - FTE). Впервые фритты были предложены Badger и Bray. Делают FTE следующим образом: микроэлементы смешиваются с силикатами, смесь спекается при температуре 1000°С, охлаждается холодной водой и перемалывается до тонкой пудры. При этом образуются труднорастворимые неорганические соли (сульфаты, фосфаты, карбонаты) которые в таком виде недоступны для питания растений. Они НЕ растворяются в воде и в почве высвобождаются очень медленно. (A.C. Bunt) Это делает их очень стабильным, концентрированным, и действующим длительное время источником микроэлементов, как в грунте для наземных растений, так и в аквариуме. В отличие от других форм микроэлементов в FTE микроэлементы в окисленной форме и полностью водонерастворимы, так что выброса в воду не будет никогда даже если перевернуть субстрат.
Но чтобы растения смогли ими воспользоваться в субстрате нужно создать должные условия. Для обеспечения уровня редкос потенциала при котором происходит восстановление и высвобождение микроэлементов глубина субстрата должна быть не менее 5см. FTE всегда закладывают только в самый нижний слой и вносят немного торфа. Верхний слой должен быть достаточно мелким (смесь частиц от 2 до 5мм). Все эти меры понизят редокс потенциал¬ субстрата до нужного значения (-200-3000mV), и железо из Fe3+ будет восстанавливаться до F2+ и потребляться растениями. То же происходит и с другими микроэлементами. Без соблюдения этих условий FTE нужного эффекта не дадут в принципе!
• ВНИМАНИЕ! Без слоя грунта фракции 2-5мм глубиной минимум 5см такие добавки как FTE, micronized iron и JBL Florapol/JBL The 7 Balls/JBL The 7+13 Balls просто не будут работать. Нужно создать умеренно анаэробные условия и подходящий редокс-потенциал чтобы корни растений могли извлечь из них микроэлементы! Торфа нужно совсем немного (притрусить дно), иначе будет слишком низкий редокс и избыточное высвобождение микроэлементов в воду.
Наиболее распространенные фритты для аквариума с растениями это JBL Florapol/JBL The 7 Balls. Срок их действия - три года. Цена - более чем приемлемая. JBL Florapol (350г для аквариума 50-80см $5, и 700г для аквариума 80-120см $8, инструкция¬). Это не просто 25% железо в форме оксида железа (iron oxide) а и глина с высоким CEC, микроэлементы Mn, B, Co, Zn, + 6 других. Они медленно используются растениями не менее трех лет. После истощения JBL Florapol в грунт добавляются шарики JBL The 7 pellets (то же что и JBL Florapol, только спрессованный). JBL Florapol вносят в самый нижний слой субстрата. Сверху уложить гравий 2-5мм слоем 4-6см (для понижения редокс-потенциала, иначе удобрение не будет работать!). Прим.: считается что гравий 2-3мм для нижнего и среднего слоя слишком мелкий и вызывает избыточную анаэробность субстрата. Используйте укладку грунта по ADA¬ – нижний слой 2,5см лава 5-10мм в смеси с торфом, а сверху или гравий 5-10мм + верхний слой 2,5см гравий с размером частиц 2-3мм, или же кальцинированную глину¬.
При отсутствии JBL Florapol можно купить в магазине для садоводов обычные фритты. FTE выпускаются с очень разной рецептурой. Часто в смеси с NPK. Основной для нас компонент железо может быть 1%, а может и 14%. Фирмы производители (Европа) – Manutec, RICHGRO, Micromax, Librel. Очень богат железом “Micromax FRITTED TRACE ELEMENTS 503” - 17.7% (состав: K 2.3%, Zn 7.6%, Cu 3.2%, Mn 9.7%, Boron 3.2%, Fe=17.7%, Mo 0.2%, pdf). Отличные пропорции у Carl Pool's Hibiscus Food - без бора и меди(!), с пропорцией азота к фосфору N=10, P2O5=4, K2O=10 (Fe 1.1%, Mg 3.95%, Zn 0.05%, Mn 0.05%, Ca 4.6%, S 9.87%).
Если нет FTE в качестве источника железа можно использовать Micronized iron (MI). Это тоже не хелат, а растертый в очень мелкий порошок оксида железа Fe2O3 89-99%. Бывает разных цветов (обычно черный) и используется как краситель. Содержит 25% железа. Растения при помощи особого энзима могут восстанавливать¬ оксид железа до употребимой формы при тех же условиях в субстрате что и из фриттов. В продаже бывает в магазинах для художников.
Для наземных культур в почву вносятся очень небольшие количества FTE/MI один раз в три года. В аквариуме FTE следует использовать очень умеренно, только в самом нижнем слое субстрата. Дозировка зависит от процента железа и остальных микроэлементов. С середины 90-х Steve Pushak использовал смесь садовая земля+песок+FTE+торф и рекомендует 10 небольших гранул чистых FTE на 1 кв. фут (35х35см = 0.1225м2) площади дна. Это примерно 1 чайную ложку на аквариум 90х45х45см. (Substrates for Aquatic Plants) Если это смесь из FTE + макро как Carl Pool's Hibiscus Food нужно значительно больше.
^
Анаэробные условия в грунте.
Доступность железа [Fe] и других макро- и микроэлементов для питания растений зависит от количества кислорода в грунте, редокc потенциала, и pH. Умеренно анаэробные условия в грунте дают несколько важных преимуществ для роста растений. Корни водных растений приспособлены к почти анаэробным условиям подводного субстрата. Они имеют корневые волоски как у наземных растений, которые могут вообще не сформироваться если субстрат недостаточно анаэробный. Это хорошо заметно когда растение растет в слишком крупном грунте (вроде крупного гравия, битого кирпича, керамзита) без верхнего слоя мелкой фракции 3-5мм и пускает очень длинные толстые белые корни стремясь достичь более подходящих для питания растения слоев субстрата. Умеренная анаэробность понижает редокс потенциал, что значительно увеличивает растворимость микроэлементов и повышает концентрацию аммония [NH4+] в грунте, увеличивает доступность железа, азота, фосфора и пр.
Органика в субстрате.
Коренные отличия системы ADA от других методов закладки органики в субстрат:
- источник органики используется очень концентрированный
- органика составляет малую часть от объема гранул ADA Aqua Soil которые представляют собой смесь глины и тропической почвы с очень высоким содержанием гуминовых кислот
- субстрат хорошо проницаем что предотвращает анаэробность
- в нижнем слое (опция) используется пористая лава ADA Power Sand, что вместе с проницаемостью верхнего слоя ADA Aqua Soil предотвращает загнивание субстрата.
Важнейший компонент субстратов ADA - большой запас органики. Органика в субстрате вместе с высоким CEC являются основой Системы ADA призванной максимально увеличить Стабильность¬ аквариума. Именно субстрат является основным источником питания для растений. В первый год после закладки аквариума внесение микроэлементов минимально. Благодаря высокому CEC субстрат накапливает питательные вещества предотвращая их недостаток для растений, тем самым предотвращая вспышки водорослей.
Растения действительно могут обойтись только питанием из воды, но при нормальных (а это низкие) концентрациях фосфатов в воде предпочитают питание именно из субстрата¬. Какие именно источники органики можно использовать для аквариума с растениями смотри в разделе биогумус¬.
Органика в субстрате важна и для улучшения снабжения корней растений железом: "Органика в почвах оказывает положительное влияние на растворимость железа за счет восстановительной реакции пропорционально количеству Fe содержащемуся в биомассе. Известно например что добавление органики в почву с дефицитом Fe оказывает положительный эффект на растения, но с другой стороны при внесении золы от такого же количества органики не приводит к подобному эффекту. Биологическое разложение органики дает электроны e- и другие агенты восстановители которые понижают редокс-потенциал¬ почвы, создавая восстановительные микросреды (дефицит O2) в почве в которых увеличивается концентрация доступного растениям Fe(II). Из этого следует, что поддержание наличия органики в почвах дает доступное железо длительный срок. (Lindsay, 1991)". (from: ABSORPTION and ASSIMILATION of IRON in PLANTS, DR. ADALBERTO BENAVIDES MENDOZA (LE: May 2006), перевод на англ. Roger Miller, 05/06/2006)
Гетеротрофные бактерии увеличивают соотношение P:N (см. Redfield ratio¬), а большое количество азота в субстрате увеличивает и соотношение C:N¬ значительно улучшая нитрификацию и минерализацию предотвращая вспышки сине-зеленых водорослей¬. Следовательно, чем больше в субстрате органического и неорганического азота (NO3, NH4) связанного CEC-ом субстрата, тем лучше происходит нитрификация и минерализация донного осадка, лучше доступность для корней макро- и микроэлементов, и тем меньше заиливание грунта – т.е. богатый органикой субстрат значительно улучшает Стабильность¬.
Для использования в аквариумном субстрате органики самой важной ее характеристикой является лабильность¬ (степень разложения органики). Чем ниже лабильность органики, т.е чем выше степень её разложения - тем меньше будет гниение и анаэробность субстрата, выше питательная ценность. Садовая земля, навоз и подобные им содержат много высоколабильной органики и неизбежно загнивают. Самыми лучшими источниками органики являются низколабильный биогумус¬ (вермикомпост), сапропель/аквариумный ил. Оптимальным является содержание органики 10-20%. Бóльшие количества вызывают полную анаэробность и загнивание субстрата с угнетением роста растений.
Корни растений могут активно транспортировать в грунт кислород, тем самым повышая слишком низкий редокс потенциал делая его оптимальным для питания. В здоровом аквариуме с большим количеством хорошо растущих растений они могут доставлять так много кислорода, что удерживают полностью заиленный слишком богатый органикой субстрат от загнивания. Но это нежелательное состояние потому что при временном ухудшении роста растений субстрат может очень быстро загнить - произойдет большой выброс питательных веществ в воду что вызовет вспышку водорослей, а растения начнут погибать. Оптимальным субстратом является умеренно анаэробный (anoxic), хорошо проницаемый, богатый органикой, высоким CEC, с незначительной циркуляцией воды, оптимальным pH=6.0-6.5 и редокс потенциалом.
Емкость обмена катионами (CEC).
Питательные вещества в растворе находятся в форме положительно или отрицательно заряженных ионов. Когда минеральные соли растворяются в воде они разделяются на два иона: позитивно заряженный катион X+ и негативно заряженный анион X-. Катионы+ питательных веществ могут притягиваться к негативно заряженным участкам минералов, гуматов, или органики удерживают их, тем самым предотвращая от окисления выпадения в осадок в неупотребимой для растений форме. Корни растений отдавая H+ берут потребляют эти катионы. Такая способность веществ называется емкостью обмена катионов (Cation Exchenge Capacity). Вот более точные объяснения что такое CEC:
"Ёмкость обмена катионами (CEC) характеризует способность субстрата предоставлять питательный резерв для потребления растениями. Это сумма катионов, (или позитивно заряженных ионов, которые могут быть обменены с корнями растений) которое может адсорбировать субстрат на единицу веса или объема. Обычно измеряется в миллиграммах на 100 грамм или 100 куб.см (meq/100g или meq/100cm3). Высокий CEC субстрата - это высокая удерживающая емкость питательных веществ для потребления растениями между внесениями удобрений. Высокий CEC обеспечивает буфер от внезапных колебаний солености и pH субстрата. Важные в комплексе обменных катионов это кальций (Ca++) > магний (Mg++) > калий (K+) > аммоний (NH4+) и натрий (Na+). Микроэлементы которые также притягиваются к частицам субстрата включают железо (Fe++ и Fe+++), марганец (Mn++), цинк (Zn++) и медь (Cu++). Катионы легко привязываются к негативно заряженным участкам частиц субстрата пока не освободятся в раствор, адсорбируются корнями растений, или обменяются на другие катионы удерживаемые в частицах субстрата.
"Емкость обмена катионами – важный индикатор плодородия почв. Он показывает способность почвы доставлять три важных питательных вещества: кальций, магний, и калий. CEC измеряет способность почв удерживать катионы путем электрического притяжения. Катионы это позитивно заряженные элементы, позитивный заряд которых обозначается знаком + после символа элемента. Число знаков + указывает количество заряда, которым обладает элемент. Пять наиболее распространенных катионов в почвах это кальций Ca++, магний Mg++, калий K++, натрий Na++ и алюминий Al++. Катионы удерживаются негативно заряженными частицами глины и гумуса, называемыми коллоидными частицами. Коллоиды состоят из тонких, плоских пластин, для своего размера имеющих сравнительно большую площадь поверхности. По этой причине они способны удерживать огромные количества катионов. Они действуют как склад питательных веществ для корней растений. Когда корни растений потребляют катионы с коллоидной частицы, другие катионы в грунтовых водах заменяют их. Если есть большая концентрация определенных катионов в грунтовых водах, эти катионы заставят другие катионы отсоединиться от коллоидной частицы, и занимают их место. Чем сильнее негативный заряд коллоидной частицы, тем больше сила удержания обменных катионов, то есть емкость обмена катионами - CEC". (Cation exchange capacity)
Сейчас концентрация катионов (CEC) выражается новой единицей meq/100g равной старой - количества сентимолей на килограмм (cmol(+)/kg).
Проще говоря, способность субстрата притягивать к негативно заряженным участкам положительные ионы (катионы) питательных веществ и удерживать их, делая доступными растениям когда они понадобятся и есть CEC, cation exchange capacity (емкость обмена катионами).
Притягиваются они в соответствии с силой притяжения к сайтам CEC в порядке приоритетов: Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+ и H2PO4- > SO42- > NO3- = Cl-. Если в растворе появляется ион который притягивается сильнее, более слабый замещается на участке CEC им. Понятно что любой субстрат с высоким CEC притягивая Ca2+ и Mg2+ снижает жесткость воды. Чтобы при первоначальной закладке в аквариум такие субстраты сильно не понизили жесткость воды их можно "зарядить"¬ в растворе питательных веществ на и/или уложить под грунт биогумус¬, минеральные удобрения продленного действия Osmocote® или Valagro Actiwin®. Ионы K+, NH4+, H2PO4-, NO3-, микроэлементы займут сайты CEC и кальций/магний притягиваться не будут. Жесткость воды почти не изменится, а растения получат долговременный запас питания в грунте. Помните что CEC отдает накопленные вещества только корням растений, энзимам, гуматам и др. органическим соединениям, но не в воду, иначе CEC не давал бы никакой пользы. ADA Aqua Soil¬ специально сделан таким чтобы понижать pH/kH/GH воды до оптимальных величин. Это одно из его важнейших свойств.
