如何評估水草缸的照明(1):概論

作者:Vaughn Hopkins
編譯:Erich Sia


~譯序~
隨著科技的日新月異,我們對於水草的了解也越來越深入。其中一項觀念的改變,就是對於水草的照明,從早期的瓦數(watt)和流明(lumen)的規則,進化成光合作用有效能量(PAR)的計算。特別是在科技先進的美國,水草愛好者對於光合作用有效能量的接受與普及,都超越了華語世界的水草玩家。不過測量光合作用有效能量專用的『光量計(Quantum Meter)』非常的昂貴,也並非一般消費者能輕易取得的器材。幸好有美國熱心的水草玩家針以自己的光量計測量出許多水族人工光源的數據,並且很大方的與眾人分享,省下了許多水草玩家在這方面的花費。本文的作者 Vaughn Hopkins 更是水草照明這方面的佼佼者。我特別徵求原作者的同意,在本網站刊登系列文章的國際中文版,希望能藉此提升華語世界水草愛好者對於水草照明的認識和觀念。

我們每個有水草缸的人都面臨了決定要使用哪種照明的困難。
目前大部分的人都學會了,
太強的照明和太弱的照明一樣的糟糕,
而我們也都知道每加侖兩瓦(每公升 0.53 瓦)或每加侖三瓦(每公升 0.79 瓦)的原則,
並不是個令人信服的方式來決定該用多少照明。
所以我們需要一個更好的方法來做決定。

當我們來施肥、下藥等等的時候,
總是會把目標放在每加侖要放多少劑量的物質,
或者更具體的來說,
使用 ppm 的單位。
那很顯然是因為這些物質和水混合在一起了,
使得整缸的水都充滿了某種物質的特別濃度。
但光照可就不一樣了。

光照並不是一種可以和水混合在一起的物質。
我們沒法把 100 ml 大杯子裡的光照瓦數倒入 10 加侖(37.85 公升)缸子的水裡,
然後獲得特定的光照濃度。
我們唯一能做的,
是把燈光照在水面上。
所以試著用缸子容量來判斷照明的瓦數,
是沒有甚麼幫助的做法。

事實上,
對水族缸的照明而言,
我們必須測量特定位置的光照強度。
對於一般的照明情況來說,
當我們想知道某個東西在人眼看起來有多明亮時,
光照強度的測量單位是 lux(每平方公尺的流明值)。
可是,
植物"看見"光線的方式,和人類"看見"光線的方式並不一樣,
或者使用波長 400 至 700 nm 範圍內的光線。植物所"看見"的照明強度,
是在那個光帶內每平方公尺每秒鐘的 micromol 光子數。
因為測量 lux 的儀表是基於人眼對紅光的視覺不如綠光的事實加以補償,
而測量 PAR 的儀表則沒做那樣的補償。
測量 lux 和 PAR 之間並沒有固定的比例,
因為不同的燈泡就會有不同的比例。
這就是說,
我們必須使用 PAR 儀表來精確的測量照明強度,
因為這才是會影響到植物的。


要證明某個點光源的強度會隨著距離的平方成反比是很容易的,
沒有任何水族缸的照明是點光源,
但就典型水族照明光源的距離來看,
照明強度和面積成反比大致上是正確的。
這個意思是,
不論使用的是哪種燈泡,
在缸子頂端的照明強度,
會比接近缸底的強度強很多。

一般人都相信,
水體會快速吸收光線,
所以在高度很高的缸子底部,
很難接受到足夠的光線。
這並不是事實。
在一個高度達 30 吋(76 公分)缸子中,
水體只吸收了即不重要分量的光線。
如果我們在一個高 24 吋(61 公分)的無水缸子中測量了 PAR,
然後在缸子裝了水以後再測量一次 PAR,
測得的 PAR 數值只會更高而不是更低。
因為光線在進入水體時會產生折射,
也會有輕微的聚焦作用,
使得光照強度變得更高。
而缸子內裝了水以後,
玻璃也會把光線反射回缸子內,
所以又提供了更高的光照強度。

最常使用在水族缸的照明是螢光燈管,
不論是 T8 或 T5 管徑的燈管,
T8 是指 8/8 英吋的管徑,
T5 是指 5/8 英吋的管徑。
對於任何螢光燈管的款式而言,
例如 T12 燈管,
穿過燈泡長度的電壓,
大約和燈泡的長度成一定的比例,
而正常的電流在燈管內的任何長度,
大致上都是一樣的。
所以,
一個四尺(120 公分)長的燈管所運行的功率,
大約是兩支兩尺(60 公分)長燈管的功率(40 瓦比 20 瓦)。
不過兩支燈管的亮度大約是一樣的,
只不過有一支燈管的照明面積較大。
四尺燈管幾乎就等於兩支串聯的兩尺燈管。
可是如果這兩支兩尺燈管是並排的方式,
而且距離個幾英吋,
那麼這兩支兩尺燈管將在較小的面積上,
比起串量的兩支兩尺燈管或一支四尺燈管,
提供了兩倍的光照強度。

所有的水草都是從缸子底床處開始生長的,
除非是綁在沉木或岩石上,
如果我們適度修剪的話,
"地毯狀"水草的整個生命更是都在底床的高度處成長。
所以在選擇水草缸照明時,
以底床高度所要的光照強度為考量,
是合理作法。
缸子的高度越高,
光照強度就越高。


以 PAR 單位來測量,我們現在知道了在底床高度處,
如果要種活所有的水草,
大約要有 40-50 micromol/m2/sec。
對於某些"強光"水草而言,
我們還需要搭配一些二氧化碳,
但並不需要更強的照明。
如果我們打算使用二氧化碳,
那怕是發酵的方式,
光合作用有效能量(PAR)在 40-50 mimromols 是很不錯的照明強度。
更強的光照意味著更快速的成長,
水草也就需要更多的二氧化碳和肥料,
這讓我們要更常修剪水草,
否則缸子很快就塞滿了水草。
如果我們沒法提供水草所需的一切肥料和二氧化碳,
卻又用了更強的照明,
那麼藻類很快就會佔據缸子了。

如果我們不打算用二氧化碳,
而且只想很少量的施肥,
PAR 數值介於 20-30 micromols 是不錯的光照強度。
這使我們受限於通稱的"弱光"水草。

待續......
 

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