弱光 LED 水草栽培實驗(03):鹿沼土的設缸過程與化學特性

我原本想將就使用先前換缸時所挖出來的舊底泥(山土加美國矽砂),
再增加個 1~2 cm 的美國矽砂厚度,
那麼就可以順利種植水草了。
然而或許我為了解決燈具色溫的困擾花掉了兩三個星期的時間,
原本的舊底泥就這麼泡水荒置在新的水族缸內沒去理會。
當我完成燈具的施工並試着去翻動查看底泥時,
碰到了最不願遇見的狀況:
底泥已經發黑且發臭了!
最上層的底泥在外表上看起來無異樣且色澤完好,
但只要稍稍翻動下層的底泥,
立刻浮現發黑發臭的砂土。
發黑又發臭的底泥確定是不合我用了!
山土加美國矽砂所組成的底泥,
在種植著水草時因為根部​向下層輸送氧氣,
對於底泥的發黑發臭具有相當好的預防效果。
另一種可能性則是這一堆底泥經過了兩年的使用,
已經累積了不少的有機質,
平時由於山土具有很大的黏性,
有效地阻擋了有機質不斷地向下沉澱。
可是我在翻缸和設缸的過程之中,
把原本堆積在較上層的有機質全給攪拌在一起了,
也就是說這些底泥變成了有機質豐富的泥巴,
有機質含量豐富的底泥又沒水草根系輸送氧氣,
較下層的泥巴發黑又發臭就不令人感到意外了。
我索性把這些底泥全部挖出並用在陽台的諸多花盆當作補土。

換完新缸後直接就把舊的底泥(山土加美國矽砂)鋪設至水族缸內。其實只要願意續用現有的兩盞 8000 K 水族燈具,就已經算是大功告成了。但我實在不想再忍受 8000 K 的超白色溫,於是花了一些時間在解決燈具色溫的困擾,底泥一時無暇理會沒想到就發黑發臭了。 

那麼我這次要用哪種底砂呢?
那還用說!
當然就是赤玉土囉!
透過矽藻土、黑土、赤玉土和沸石對於水質影響的觀察比較所得到的資料,
我發覺赤玉土超便宜且效果可能絕佳。
因此等待着周末的來到,
打算到假日花市扛個一大包赤玉土回來用。
就在一個風和日麗的周末下午,
我帶着既興奮又着急的心情來到假日花市。
興奮是因為我又有新的水草種植實驗可以進行了;
着急則是因為水族缸已經擺放幾個星期了都還沒搞定。
在花市的某個園藝資材攤位上,
我一眼就看上了顆粒尺寸合適的赤玉土。
基於比價撿便宜的消費者心態,
況且我也好久沒能好好的逛花市了,
我打算整個花市繞個一圈才回來扛那一大包赤玉土。
然而就在另一個攤位上,
除了赤玉土我也看見了鹿沼土,
而且兩種產品的價格一模一樣,
但更重要的是,
在鹿沼土的外包裝上註明著:
酸鹼值(pH)= 5.2 ~ 5.6(弱酸性)!
這可就引起我的高度好奇了。
在此之前我於鹿沼土只有一個刻板印象:
似乎是屬於較為昂貴的栽培介質!

在假日花市巧遇鹿沼土,由於價格與赤玉土相同,此外淡黃色的材質符合我的底材顏色需求,最重要的是外包裝註明著 pH=5.2~5.6 引起我極高的興趣。我在一時衝動下就把鹿沼土扛了回家,從此改變了本次水草栽培的命運。很遺憾的是,我並未仔細查看包裝袋上是否有標示鹿沼土的燒成溫度。

有關鹿沼土的其他相關訊息我一概都不清楚,
因為從來也沒想到要使用這種栽培介質。
我詢問販售鹿沼土的攤位老闆:
鹿沼土不是比赤玉土昂貴嗎?
老闆誠實以對的告訴我:
鹿沼土(在台灣)其實不太好賣,
由於是酸性栽培介質,
使用的人不太多,
最主要是用來種植杜鵑花,
其於的大都只是用鹿沼土來點綴搭配而已。
我接着又問老闆一個很重要問題:
鹿沼土會沉入水中還是浮起在水面?
老闆聽到這個問題覺得我似乎是來攪局的,
不再理我便轉頭去招呼其他客人。
不論如何,
鹿沼土是否能沉入水底,
可能要我自己測試看看了。
而鹿沼土的酸性特質或許在陸生植物的運用較少,
但對於水草栽培而言可是個大受歡迎的栽培介質。
那麼萬一鹿沼土沒法沉入水底該怎麼辦?
我心裏已經盤算好了:
就灑到陽台的各個花盆裡當作補土吧。
計畫永遠趕不上變化!

在我貪圖酸性特質的一時衝動下,
就這麼捨棄赤玉土並把鹿沼土給扛了回家。

挖除了舊的發臭發黑底泥後,我思考了好久下一步該怎麼走,最後決定還是在缸底鋪設 5 Kg 的山土。過去幾年來山土提供了很正面的水草種植效果,這次山土的主要功能是當作基肥,可以減少或拖延水體的施肥;山土在本次由於並非當作碳元素的主要來源,所以不需要鋪太多。

我敢大膽使用鹿沼土也是衝著酸性介質很適合種植水草,
黑土如何降低 pH,KH 和 GH?文中我分析過底土酸化的主要原因,
陽離子交換容量(CEC, cation exchange capacity)的高低才是最重要的關鍵。
也就是說鹿沼土應是陽離子交換容量相當高的介質,
而非裏面蘊含着何種神秘的特效成分。
鹿沼土另一個吸引我目光的原因是 " 色彩 ",
我自己 DIY 的水族缸照明色溫偏黃且亮度偏弱,
暗紅色的赤玉土會使得整個水族缸看起來更暗紅,
鹿沼土的色彩因為是淡黃色的關係,
水族缸底床看起來比較明亮一些。  
更重要的是,
我無故多了一項有趣的觀察實驗:
鹿沼土對於水草栽培的效果如何?
至少我沒見過相關的經驗分享。
而用赤玉土種植水草就顯得不稀罕了,
赤玉土的設缸過程一文中也有詳盡的分享。
我對這個新水族缸的熱情又更激化了。
這個新設水族缸除了鹿沼土以外,
我依舊先在缸底鋪設了 5 Kg 的山土,
主要是為了能提供水草根系營養,
日後倘若碳元素不足將以戊二醛來補充碳元素,
而 5 Kg 的山土平均鋪設在缸底的厚度為 2 cm,
鋪設在山土上方的鹿沼土厚度則為 4 cm。
在開始注入自來水時,
我首先要面對的關卡就是鹿沼土能否瀋水的問題。

山土在缸底鋪平後的高度約為 2 cm,然後開始緩慢倒入本次底材的主角:鹿沼土。現階段最關心的現象的是鹿沼土能否順利瀋水?如果鹿沼土密度太低無法瀋水,那麼我將會把所有的山土連同鹿沼土全部從水族缸底挖出,然後分散倒進陽台的各個花盆裡當作補土。

當缸內的水位淹沒鹿沼土約 3 cm 時我停止加水,
發現大部分的鹿沼土沈在水底,
但有一部分則是在水中載浮載沉的,
甚至有少數是在水面上漂浮。
我對於此一現象的判斷是:
鹿沼土顆粒應是含有大量的孔隙,
有些孔隙內的空氣無法立即排除。
這似乎意味着鹿沼土的單位表面積很龐大,
可能很有利於培養微生物。
不過我還是讓泡著淺水的鹿沼土靜置觀察,
而鹿沼土果然在 24 小時內全數沈入水底。
就算我用手在水裡攪動鹿沼土也能全部再沈底。
然而就在我把水族缸加滿水的過程中,

不慎揚起了粉塵導致整個水族缸極為混濁。
於是我啟動了過濾器來協助改善水質,
但過濾器卻是火上添油令水質混濁更加惡化。
我耐心的等待一天卻毫無好轉跡象,
心裏不禁嘀咕:
​如果鹿沼土的陽離子交換容量很高,
怎麼會水質依舊如此混濁。
我實在受不了了便把幾乎兩年沒有清洗的圓桶過濾器拆下來清洗,
這才發現過濾器內早已經充滿了泥漿,
怎麼可能繼續發揮過濾水質的效果。
而過濾器在徹底清洗完畢並重新運轉以後,
水質果然在一天內就完全恢復了清澈。

鹿沼土全數倒入水族缸鋪平後的高度約為 4 cm。大部分的鹿沼土是沈入水底的,但看起來輕飄飄的感覺,有一部分的鹿沼土則是漂浮在水面上。我的推測是鹿沼土含有極為大量的孔隙,內部的空氣無法在一時間全部排除,所以必須耐心等待才能完全沈底。

不過我必須面對的另一個問題是:
鹿沼土會不會過輕導致水草無法定根而容易浮起?
於是我隨手拿了兩株小水草種植在水流不怎麼弱的位置,
看看鹿沼土瀋水後的顆粒重量能否托住水從而不會浮起,
果然這兩株水草很爭氣的穩穩固定在底床上。
鹿沼土到這個階段算是通過了初步考驗!
然而我對於鹿沼土的好奇心又更濃厚了:
鹿沼土到底是什麼東西?
在先前提過鹿沼土是屬於酸性的介質,
因此我推測鹿沼土的陽離子交換容量(CEC)應該很高;
而鹿沼土在泡入水中之後沒法立刻沉底,
所以我推測鹿沼土的應是含有大量的孔隙。
不過推測畢竟並不等於事實,
我們還是要回歸真正研究文獻所提供的資料。
​我查閱了有關鹿沼土的資料,
中文和英文的相關訊息簡直是隔靴搔癢,
但日本有關鹿沼土的研究資料可就豐富了,
畢竟鹿沼土是日本以自己的土壤所燒成的栽培介質。
我首先針對鹿沼土的陽離子交換容量進行搜尋,
這才發現鹿沼土的陽離子交換容量暗藏者相當深澳的學問!
根據日本大學石川重雄等人在 2012 年的研究發表,
鹿沼土的陽離子交換容量和燒成處理的溫度息息相關。
鹿沼土在 0 °C(生土)時的 CEC 約為 20 meq/100g,
以 400 °C 燒成的 CEC 最高約為 110 meq/100g,
但若以 1000 °C 燒成的鹿沼土之 CEC 最低至約為 0 meq/100g。

在注水的過程中不慎沖擊山土揚起底泥導致水質混濁,於是啟動了過濾器以協助淨化水質。或許是已經兩年沒清洗的緣故,過濾器送出的泥漿水只讓水質混濁更加惡化。等了一天也毫無好轉的跡象,於是不得不拆下過濾器並徹底清洗,水質這才恢復清澈。

​日本所提供的鹿沼土燒成溫度與 CEC 的高低關聯如下:
1000 °C(0 meq/100g)<  0 °C(20 meq/100g)< 800 °C < 600 °C  < 200 °C < 400 °C(110 meq/100g)
原來鹿沼土的 CEC 高低和燒成溫度的關係非常之大!
這下子可事態嚴重了!
我早就把鹿沼土的包裝袋給扔掉了,
我所買的鹿沼土到底使用幾度高溫燒成的?
話又說回來,
我就不信有哪個購買鹿沼土的消費者會去注意到燒成的溫度!
此外該研究也提供他們所測得的沸石 CEC 為 200 meq/100g 以供參考比較,
這比起我在矽藻土、黑土、赤玉土和沸石對於水質影響的觀察比較所引用的數據高了一些。
在此也補充另一份很值得參考的表格比較了鹿沼土、赤玉土和沸石:
另外還有三份分析報告比較了鹿沼土和赤玉土。
1. 大阪大學在 1999 年日本土木學會學術演講會上所發表的分析報告:
2. 日本環境省在 2007 年所發表的一份分析報告:
市販土壤
粘土含量(%)
磷酸吸收系數(g/Kg)
鹿沼土
22.8
22.2
赤玉土
12.5
23.8
2. 大阪產業大學在 2010 年日本土木學會學術演講會上所發表的分析報告:
淨化材
有機物去除率(%)
濁度去除率(%)
鹿沼土
17.1 ~ 29.4
54.8 ~ 80.7
赤玉土
25.1 ~ 52.3
54.2 ~ 77.0
從幾個比較表格看來,
​鹿沼土在比表面積方面大勝赤玉土,
而淨化水質的能力則是不相上下。
單是從數據的比較而言,
鹿沼土比赤玉土更適合用來當作淨化水質的濾材,
龐大的比表面積就不知能培養多少微生物了!
無論如何,
鹿沼土使用於水族缸或水草栽培應是不成問題的,
至少日本有些玩家已有用鹿沼土栽培水草的實驗比較,
不過在此先不再多談日本的使用經驗,
就從我自己的水草缸來試驗和體驗,
然後再來做鹿沼土的更多探討與經驗比較囉!​
​​
鹿沼土雖然度過了第一關的沈底考驗,但是否就能托住水草根莖而不讓水草浮起,也是至關重要的。我隨手從陽台的水槽內摘了一小株三白草和椒草來進行插枝測試,而且是種植在水流較強的位置。還好這兩株水草都穩穩的站在原地並未浮起。鹿沼土總算是可以安心使用了。


​待續...


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