Дефицит азота в аквариуме как исправить

Зачем аквариумным растениям азот

Газообразный азот (N2) – главный компонент воздуха, однако растения не могут использовать его в таком виде.

Формы азота, которые аквариумные растения могут поглощать:

Азот – одна из ключевых составляющих белка. Когда белок разлагается, азот принимает форму аммония (NH4+). Важным источником аммония во время разложения белка принято считать процессы переваривания пищи обитателями аквариума.

Рыбы и гидробионты могут расщепить белок только до полиатомного катиона аммония. Расщеплённые соединения азота снова возвращаются в толщу воды. В результате разложения старых растений вырабатывается аммоний, который также оказывается в аквариуме.

Благоприятная экосистема предполагает поглощение максимального количества аммония аквариумной флорой в качестве источника азота, который ляжет в основу последующего формирования белков. Оставшийся аммоний трудолюбивые бактерии перерабатывают в нитраты с помощью кислорода. Полученные нитраты также будут «съедены» растениями. Такой круговорот называется азотным циклом.

Есть растения, которые предпочитают аммоний, другие – нитрат, третьи используют обе формы азота в соотношении примерно 1÷1. Чтобы использовать азот, растение должно преобразовывать нитрат в аммоний. Этот процесс энергозатратный, однако клеточные вакуоли могут накапливать ионы нитрата. Аммоний, напротив, усваивается сразу, либо после того, как его переработают бактерии.

Азотный цикл

Круговорот азота играет важную роль в наземных и водных экосистемах. Цикл описывает преобразование органически связанного азота, мочевины, аммония, аммиака, нитрита, нитрата в газообразный азот, частично осуществляемое бактериальной активностью.

В аквариуме остатки корма для животных и частей растений разлагаются и выделяют аммоний, как и отходы животных. Бактерии превращают его в нитрит, а нитрит в нитрат. Однако этих источников органического азота часто недостаточно. Причиной часто являются скромное количество животных в аквариуме и сильный рост растений.

Грамотно организованный круговорот азота снижает количество триггеров водорослей и создает лучшую, более стабильную среду для чувствительных растений и гидробионтов. Появление диатомовых и зеленых пылевых водорослей сводится к минимуму, если дать резервуару возможность пройти азотный цикл целиком.

Как поддерживать азотный цикл

Процесс требует регулярного контроля с использованием специальных тестов. Они помогут определить текущий уровень насыщенности воды аммиаком, нитритами и нитратами.

Чтобы поддерживать их баланс на достойном уровне, необходимо придерживаться простых правил:

1. Плотность заселения аквариума не должна быть высокой.
2. Биофильтрация должна быть отрегулирована.
3. Перекорм рыб и гидробионтов недопустим.
4. Подмена воды и обслуживание банки должны выполняться регулярно.
5. Аквахимию необходимо использовать по инструкции и из расчета объема аквариума, а также с учетом других факторов, например, параметров жесткости воды, освещенности аквариума, температуры и пр.
6. Новые растения и биологических обитателей лучше подвергнуть карантину, прежде чем подселять их в общую банку.

При соблюдении всех правил азотный цикл достигает нормы за 4 – 6 недель. За это время производство нитратов полностью налаживается и приобретает стабильный характер.

Как понять, что азот в дефиците

Количество доступного азота влияет на цвет некоторых видов растений. Это обусловлено тем, что в связке молекул хлорофилла много азота. Красные пигменты растений обычно перекрыты зеленым хлорофиллом. В условиях азотного голодания они становятся более заметны.

Понять, что аквариум испытывает азотное голодание, можно по таким признакам:

• Рост растений замедлен.
• Кончики листьев приобретают желтый цвет.
• Старые листья отмирают преждевременно.
• Смена цвета листьев некоторых растений с сочного зеленого на красный или бурый носит внезапный характер.

Многие аквариумисты искусственно регулируют уровень CO2 в банке, чтобы добиться нужного оттенка растений. Трансформации работают как от зеленого цвета к красному, так и в обратном направлении. Здесь необходимо учитывать, что ограничение подачи азота несет в себе большой риск полного подавления роста растений.

Как понять, что азот в избытке

Избыток азота, как и его нехватка, приводит к нарушению биохимических процессов в аквариуме.

Понять, что азота слишком много, можно по таким признакам:

Азотосодержащие удобрения

Насыщение водной среды азотом осуществляется путем внесения специализированных удобрений. Жидкие и таблетированные азотные удобрения выбираются по итогам анализа тестов воды, а не исходя из аннотации на упаковке удобрения. Любой микро- и макроэлемент оказывает благоприятное влияние на рост растений, но они не работают «без напарника». Это означает, что они должны применяться в эффективной связке и присутствовать в оптимальном количестве относительно друг друга.

Калиевая селитра (KNO3)

Содержит 38,7% калия и 61,3% нитрата. Всего 1г такой подпитки при добавлении на 100л воды повышает содержание нитрат-ионов в емкости на 6 мг/л.

Здесь есть подводный камень: при длительном применении KNO3, калий накапливается в избытке. Использование удобрения в таком же аквариуме на 100л даёт 40-50 мг/л. В естественных водоемах показатель калия не превышает 10 мг/л.

Восстановить равновесие поможет регулярная подмена 50 – 70% воды один раз в 7 – 10 дней. Еще один способ поддержать уровень азота в воде – использовать бескалиевые удобрения.

Сульфат аммония ((NH4)2SO4)

Сернокислый аммоний на 21% состоит из азота и имеет в своем составе около 24% серы. Использование такого удобрения редко оказывается оправданным, поскольку азот в нем находится в аммиачной форме. Сера чаще всего уже есть в составе других удобрений, а значит применение сульфата аммония может привести к ее избытку.

При значениях pH выше 7,5 аммоний превращается в ядовитый аммиак. Доказано, что высокая концентрация аммония в водной толще является причиной сильного роста водорослей. Удобрение, содержащее аммоний, может работать хорошо, но его необходимо тщательно адаптировать к биомассе в резервуаре.

С другой стороны, высокие уровни (от 70 до 100 мг/л) нитрата из неорганических источников (например, нитрата калия, KNO3) не ядовиты для многих организмов в аквариумах, что делает их универсальной формой азотных удобрений.

Азотная кислота (HNO3)

Удобрение не содержит лишних катионов, понижает щелочность воды (кН) с 6 до 4 градусов при условии применения азотной кислоты на протяжении 30 дней в регулярной дозировке 2 мг/л.

HNO3 является результатом взаимодействия с нитритами и ведет к закисанию воды, если аквариум перенаселен. Перед использованием удобрения стоит уделить особое внимание щелочности среды и поддерживать её на уровне не ниже 3-4 dkH. Азотная кислота непригодна для прямой подпитки корней, поскольку ведет к локальному подкислению грунта.

Лучшие специализированные удобрения с азотом для аквариума

Азот и фосфор – наиболее важные макроэлементы в аквариуме. Понять, сколько и какое удобрение нужно внести, можно при помощи контрольных тестов, которые обычно проводят один раз неделю.

В аквариуме азот представлен в виде нитратов, а фосфор – в форме фосфатов. В банках с установившимся азотным циклом пропорция NO3 и PO4 чаще всего находится в допустимых пределах. Нарушения устраняются путем внесения комплексных аквариумных удобрений. Это обусловлено плохой усвояемостью азота при низкой концентрации фосфора. Лучшие и самые популярные NPK комплексы для нормализации уровня макроэлементов в аквариуме представлены следующими удобрениями:

«Макро-Баланс» от AQUABALANCE

• Страна производитель: Россия.
• Для кого: травники и мало заселенные аквариумы.
• Состав: 1 л содержит 4,65% азота, 0,45% фосфата, 1,45% калия, 0,14% и 0,17% кальция и магния соответственно.
• Результат: внесение 10 мл удобрения на 100 л воды повышает концентрацию азота на 4,6 мг/л, а фосфора – на 0,45 мг/л.

«NPK Booster» от DENNERLE

• Страна производитель: Германия.
• Для кого: травники.
• Состав: 100 мл удобрения содержат: 1,1 % общего азота; 1% нитратного азота; 1,3% оксида калия, 0,14% водорастворимого фосфата, серы – 0,21%, 0,15% магния, 1,2% натрия и 1,76% органических веществ.
• Результат: поскольку удобрение разработано для акваскейпинга, его состав идеально подходит для аквариумных растений: устраняет дефицит питательных веществ, обеспечивает условия для комфортного роста растений.

«BioVert Plus» от PRODIBIO

• Страна производитель: Франция.
• Для кого: мало и средне засаженные травники.
• Состав: Калий, кальций, магний, железо выступают основными действующими веществами. Дополнительно содержит фитогормоны, которые способствуют ускорению роста и улучшают качественные характеристики листьев и стебля растений.
• Результат: 2,5 мл применяют на 100л воды. Регулярное использование позволяет повысить жизнеспособность растений.

«Green Brighty Nitrogen» от ADA

• Страна производитель: Япония.
• Для кого: травники.
• Состав: Основные вещества – азот, калий и железо. Содержит глубоководную опресненную морскую воду. Не содержит фосфата.
• Результат: применение 5мл удобрения на 100л воды улучшает качественные характеристики листьев и способствует общему росту растений. Удобрение наиболее активно при включенном освещении.

«ProScape NPK Macroelements» от JBL

• Страна производитель: Германия.
• Для кого: нано-аквариумы, травники, малозаселенные аквариумы.
• Состав: оксид калия составляет 3,8%, общий азот – 1,1%, фосфор и магний – 0,15 и 0,17% соответственно.
• Результат: Правильная дозировка способствует устранению симптомов дефицита азота.

Указанные удобрения находятся на одном уровне эффективности для нормализации азотного цикла. Они полностью сбалансированы, легко применяются и быстро дают результат. Комплекс макроэлементов благоприятно влияет на внешний вид и здоровье растений как в специализированных травниках, так и в аквариумах с рыбами и гидробионтами.

Вопросы и ответы

Видео-советы по созданию баланса азота в аквариумах

«Азот, как добавить в аквариум?»

Когда-то был сайт доктора Юсупова. Потом пропал….
Вот, удалось найти сохранённую статью оттуда.
Статья принадлежит доктору Юсупову.

Азот относится к макроэлементам и является одним из основных питательных веществ для растений, в том числе и для аквариумных. При его недостатке в начальной стадии замедляется рост растений, на молодых листьях может проявиться хлороз, стебель растения истончается, молодые листья мельчают. Своеобразно разрушаются старые листья, так как растение, стремясь восполнить недостаток азота, перемещает его из нижних листьев в точки роста и в молодые листья.

В отличие от признаков недостатка калия (разрушение ткани старых листьев между жилками и появление дырок в листьях), при недостатке азота старые листья сначала желтеют (светлеют) от периферии к центральной жилке, в дальнейшем происходит разрушение ткани листа. У некоторых растений отмирание начинается с центральной жилки. В любом случае на листе, пожелтевшем от недостатка азота, не бывает зеленых жилок. При выраженном недостатке азота растение останавливается в росте, может погибнуть ростковая почка (зона роста). Этот признак следует дифференцировать с недостатком микроэлементов, например с недостатком бора, при котором наблюдается почернение ростковой почки и сильное кущение растений.

Источником азота для высших растений являются неорганические соединения — аммиак/аммоний, нитриты, нитраты. В литературе также встречаются данные о том, что растения могут усваивать низкомолекулярные органические соединения азота (карбамид, некоторые аминокислоты). В ряде работ показано, что аммиачный и нитратный азот являются равнозначными источниками азота для растений.

Усвоенный растениями нитрат не участвует напрямую в реакциях биосинтеза. Он подвергается восстановлению до нитритов и далее до аммиака при участии ферментов. Активность этих ферментов зависит от многих факторов. При низкой освещенности скорость восстановления низка, что может вызывать накопление свободных ионов NO3-. Усвоенный извне или восстановленный из нитратов аммиак подвергается аминированию и амидированию. Ведущую роль в этом процессе занимают реакции синтеза глутаминовой кислоты и глутамина. Эти соединения представляют собой депо азота в растении для дальнейших реакций биосинтеза.

В аквариуме после азотного голодания скорость потребления соединений азота и, в частности, нитратов, может быть очень высокой, до 6 — 10 мг/л в сутки. Но, по мере пополнения запасов азота в тканях растений, скорость его потребления заметно снижается. Быстрорастущим растениям таких запасов хватает на несколько дней.

В растительном аквариуме с мощным светом, СО2 и умеренной плотностью посадки рыб часто возникает дефицит соединений азота в воде. Это можно выявить аквариумными тестами на нитрат-ион (NO3-). При нулевом уровне нитратов растения перестают усваивать фосфаты, это тоже хорошо заметно при тестировании воды. В своих аквариумах я стараюсь поддерживать постоянную концентрацию нитратов на уровне 5-10 мг/л, иногда до 20 мг/л внесением удобрений, содержащих азот.

Калиевая селитра (нитрат калия — KNO3).

Безопасное азотсодержащее удобрение для аквариумных растений. Содержание элементов питания: Калий — 38,7%, Нитрат — 61,3%. При внесении 1 грамма калиевой селитры на 100 литров воды концентрация нитрат-ионов возрастает на 6 мг/л. Это должно подтверждаться аквариумным тестом (при необходимости таким способом можно проверить работоспособность теста).

Однако при длительном внесении этого удобрения выяснилось, что калий, входящий в состав селитры, вносится в избытке. Растениям он нужен в меньшем количестве и не успевает усваиваться в полном объеме. В моем аквариуме расчетный уровень калия на фоне применение калиевой селитры составил 40-50 мг/литр (в природной воде уровень калия обычно не превышает 10 мг/литр). При этом другие удобрения, содержащие калий в значимых концентрациях, не вносились. В литературе по минеральному питанию растений есть данные о том, что избыток калия блокирует усвоение азота. Избежать такого накопления калия можно применением массивных подмен воды (50% и более в неделю — метод Барра) или использованием бескалиевых азотсодержащих удобрений.

Натриевая селитра (нитрат натрия — NaNO3).

Нитрат — 72,9%, натрий — 27,1%. В качестве основного источника азота нельзя использовать длительное время, так как может привести к накоплению ионов натрия в воде. Неплохие результаты получаются при использовании вместе с калиевой селитрой.

Карбамид (мочевина).

Карбамид — CO(NH2)2 — содержит не менее 46% азота. Получается синтезом из аммиака и углекислого газа при высоком давлении и температуре. Белый мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Гигроскопичность при температуре до 20°С сравнительно небольшая. Особенно хорошими физическими свойствами обладает гранулированная мочевина. Во время грануляции мочевины образуется токсичный биурет (CONH2)2NH. Однако содержание его в гранулированном удобрении не превышает 1% и практически безвредно для растений и рыб. В воде постепенно распадается с образованием аммиака. Из-за этого процесса представляет потенциальную опасность для рыб. Карбамид я использовал недолго. Вносил по 2-3 мг/литр в сутки. Вспышки водорослей из-за аммиачного азота не было, но некоторая активация роста зеленых водорослей имела место.

Аммиачная селитра (нитрат аммония – NH4NO3).

В этом удобрении содержится максимальное относительное количество азота (N) – 35% (NO3 – 77,5%, NH4 – 22,5%). Не содержит ионов металлов и других балластных веществ. Аммиачный азот либо сразу усваивается растениями, либо окисляется в процессе нитрификации до нитрата. Из раствора NH4N03 растения быстрее поглощают катион NH4+, чем анион NO3-. Из-за положительно заряда ион аммония быстро связывается с органическим субстратом грунта (илом) и дальше окисляется до нитрата в процессе нитрификации. Поэтому токсического действия на рыб при внесении аммиачной селитры в дозе до 5 мг/литр не наблюдается.

Следует соблюдать осторожность при внесении в грунт под корни растений. Если грунт не обладает буферными свойствами (не содержит карбонат кальция), то образуется азотная кислота (HNO3). Подкисление носит временный характер, так как исчезает по мере потребления нитратного азота растениями. В первое же время, особенно при внесении большой дозы в грунте могут создаваться очаги с высокой кислотностью.
Влияние на водоросли такое же, как у карбамида.

Сульфат аммония (сернокислый аммоний).

Сульфат аммония (сернокислый аммоний) (NH4)2SО4 — содержит 20,8 — 21% азота и до 24% серы. Применение в аквариуме считаю нецелесообразным, так как азот в этом удобрении присутствует в аммиачной форме, а сера обычно вносится в достаточном количестве с другими удобрениями (сульфатом калия, магния и т.п.).

Кальциевая селитра (нитрат кальция).

Кальциевая селитра (кристаллогидрат нитрата кальция, азотнокислый кальций)— Ca(NO3)2*4H2O. Как калиевая и натриевая селитры, содержит азот в нитратной форме. Возможно применение, если есть необходимость поднять общую жесткость за счет ионов кальция. При этом желательно следить за gH или точно рассчитывать дозу удобрения. (1 dGH содержит 7,5 мг Ca++).

Магниевая селитра (нитрат магния).

Кристаллогидрат нитрата магния — Mg(NO3)2*6H2O. Длительное время использовать нельзя из-за подъема общей жесткости (gH) ионами магния. С другой стороны, магниевая селитра представляет перспективный метод внесения магния без балластного сульфат-иона. Нитрат магния можно получить самостоятельно из нитрата кальция и сульфата магния. При этом сульфат кальция (гипс) выпадет в осадок, нитрат магния останется в растворе.
По массе сульфат магния и кальциевую селитру следует брать в соотношении 1:2.

Азотная кислота (HNO3).

Считаю ее перспективным источником нитратов для аквариумных растений. Азотная кислота не содержит балластных катионов. При ее использовании уменьшается щелочность воды (кН), которая постоянно растет при интенсивной подаче углекислого газа. При использовании в течение месяца в дозе 2 мг/литр в сутки отмечено снижение кН с 6 до 4 градусов. Эта кислота естественна для аквариума, она является конечным продуктом нитрификации и приводит к закисанию воды в перенаселенных аквариумах.

Поэтому, при использовании азотной кислоты, следует следить за кН (щелочностью) и поддерживать её выше 3-4 dkH. Из-за работы карбонатного буфера заметного снижения рН не происходит. Аквариумные рыбы никак не реагируют на однократное внесение азотной кислоты в дозе до 1 г на 100 литров.
Для корневых подкормок применять нельзя, так как азотная кислота вызовет выраженное локальное подкисление грунта в зоне внесения.

2006 год, jusupoff.

__________________________________________________

Дополнительные материалы нашего сайта:
Важные темы раздела «Общие вопросы аквариумистики».
Важные темы раздела «Аквариумное оборудование».
Важные темы раздела «Освещение аквариума».
Важные темы раздела «Аквариумные рыбки».
Важные темы раздела «Болезни обитателей аквариума».
Важные темы раздела «Корма и кормления».
Важные темы раздела «Дизайн и оформление аквариума».
Важные темы раздела «Беспозвоночные +».
Важные темы раздела «Водоросли и аквариумные растения».
Важные темы раздела «Морской аквариум».
Важные темы раздела «Очумелые ручки».
Важные темы раздела «Декоративные пруды».
Важные темы раздела «Общение и флуд».

 новичкам порвать могз, старичкам освежить и почерпнуть =)  

Цикл азота в аквариуме с растениями

Доклад Тома Барра

Barr, T.C., 1998-2005, Aquatic Plants Digest, The Aquatic Gardener (2004/5)

Роль азота Азот играет вторую по важности (после света и углерода) роль в здоровье и росте водных растений. Для роста растений азот является необходимым питательным элементом. Как правило, ограничение уровня фосфата (РО4 ) не будет замедлять рост растений, в то время как ограничение уровня нитратов — будет, хотя, как мы еще увидим, уровни этих анионов взаимосвязаны и они могут влиять на поглощение один другого растениями из окружающей среды. Азот необходим для образования аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, и, следовательно, для синтеза белков и нуклеиновых кислот (Taiz and Zeiger, 1998). Кроме того он присутствует в составе многих коферментов, хлорофилла и других органических соединений. Часто в аквариумах с СО2, недостаток азота является обычным делом и легко восполняется добавлением нитрата калия (KNO3), и в меньшей степени выделениями рыб в виде аммония (NH4+) и мочевины, а также конечными продуктами нитрификации, нитратами (NO3-). Отсутствие азота может замедлить рост растений или нанести им ущерб гораздо больший, чем недостаток фосфата (РО4) или водорослевая вспышка.

Стабильно низкий уровень нитратов (NO3 — ) может влиять на цвет различных растений, таких как представители родов Rotala и Ludwigia. Хлорофилл — это богатая азотом молекула, требующая азота в существенных количествах. Вследствие низкого уровня азота (N) растение теряет способность производить достаточное количество хлорофилла, дабы обеспечить зеленый цвет. Это приводит к тому, что красные пигменты становятся заметнее, поскольку они больше не маскируются зеленым хлорофиллом. Это один из “трюков”, используемый аквариумистами, чтобы получить растения более сочного красного цвета (Aquatic Plants Digest, 1999-20-05). Добавление нитратов изменяет цвет растения обратно, на зеленый, и это может быть сделано многократно в обоих направлениях. Многие люди используют этот прием и, затем увлекаясь, губят свои растения, слишком занижая уровень нитратов. Ключ к успеху в том, что нитраты должны быть на низком, но стабильном уровне, который соответствует вашей обычной практике внесения удобрений. Очень красный цвет растений свидетельствует о недостатке азота, поэтому многие аквариумисты пользуются этим критерием при оценке состояния растений.

Слабый свет и умеренное количество рыбы обеспечивают хорошие условия для этой стабильности. Раньше считали, что сильный свет приводит к красной окраске у погруженных растений, но это легко опровергнуть, просто вспомнив, что выйдя на поверхность и получив намного больше света, эти растения опять становятся зелеными. (Rotala, Ludwigia и т.д.). Большинство красных растений являются растениями, которые растут при слабой освещенности в экосистемах суши, а большинство растений пустыни зеленые. Другие аквариумисты слегка ограничивают РО4 , чтобы замедлить поглощение NO3 — . Поддержание оптимального баланса нитратов и фосфатов в растительном аквариуме — это не простая задача для большинства аквариумистов.

Нитраты это “плохо”?

Когда-то нитраты, нитриты и аммиак рассматривались аквариумистами “негативно” с точки зрения содержания рыбы, и это, в общем-то, правильно. Чем меньше, тем лучше. Многие любители растений пришли из рядов тех, кто содержал только аквариумную рыбу. Именно они принесли с собой эти предрассудки «чем меньше, тем лучше». Что касается здоровья рыбы, это верно, в некоторой степени. При слабой освещенности, низком уровне СО2, с парой-тройкой растений в аквариуме, где много рыбы и постоянный перекорм, уровень NO3 — зашкаливает, и именно образование NH4 + это то, что обычно вызывает водорослевую вспышку, а не высокие NO3 — или РО4 в сбалансированном аквариуме. Сегодня многие травники посмотрели более критично на уровни питательных веществ в аквариумах и сосредоточились на реальных целях, выращивании растений, не беспокоясь о водорослях. Как гласит одно золотое правило: когда растения хорошо растут, водорослей нет. Это правило работает в природных экосистемах мелких полу тропических озер, в которых растения хорошо растут при высоком уровне питательных веществ (Кэнфилд и др. 1983). А раньше наши аквариумы копировали экосистемы северных озер, умеренные по питательным веществам (в которых работает правило: чем меньше нитратов, тем лучше.). Канфилд изучил большое количество озер и не нашел никакой корреляции между уровнем питательных веществ и наличием или отсутствием каких-то растений. Есть еще одна не стыковка, при определении концентраций фосфатов и нитратов в природных экосистемах озер: содержание фосфатов и нитратов в составе растений часто игнорируется (Philips 1978), в то время, как фосфаты и нитраты в составе водорослей учитываются. Это ошибка, по сути, показала, что растения якобы предпочитают меньше питательных веществ. Но после того, как вы учтете наличие питательных веществ, которые содержатся в растениях, все становится на свои места.

Важны ли формы азота?

Есть несколько форм азота, но большинство аквариумистов знакомы с двумя из них, аммонием NH4 + и нитратом NO3 — , теми, которые могут использовать растения. Существует также различие между растворенными органическими соединениями азота (DON) и растворенными неорганическими соединениями азота (DIN) в воде. Растения могут использовать DIN, и испытывают затруднения с DON. Хотя и существуют некоторые скудные доказательства того, что растения будут использовать небольшое количество NO2 — , как правило, токсичных анионов, которые играют незначительную роль в наших свежезацикленных аквариумах. Попробуйте добавить NO2 — и посмотреть, удалят ли растения значительные количества. Попробуйте разные виды. Всё, что вы добавили, будет неизменно, пока ваши бактерии, если они есть, не преобразуют его в NO3 — , и только в этом случае NO3 — будет удален.

В то время, как мы можем использовать науку, чтобы удовлетворить наши запросы, искать смысл, мы должны также использовать общепринятые подходы, опыт и наблюдение. Не сложно отказаться от мифов и спекуляций. Некоторые вещи могут удивить нас. Ученые существенно меньше уделяли внимание изучению азота, по сравнению с фосфатами (из-за влияния на водоросли). В природных водных экосистемах большое количество азота (50%), может находиться в виде растворимых органических соединений (DON). Эта часть, как правило, не доступна для макрофитов, но микроорганизмы перифитона имеют доступ к этой фракции. То же самое с РО4. Изучение с применением стабильных изотопов 15 N показали, что поглощение нитратов погруженными макрофитами пропорционально количеству азота в грунте или воде, однако они предпочитают NH4 + (например Hydrilla, в отличие от многих наземных видов (Bowes 2004). Количество NH4 + в грунте может быть значительно выше, чем в воде, и быть в нем основным источником азота. Бактерии будут преобразовывать NH4 + в NO2 — и дальше в NO3 — в аэробных зонах, но глубже в грунте, кислорода для этих бактерий не хватает, и NH4 + сохраняется. Это не всегда так. Например, в водах реки Потомак концентрация NH4 + > 100 мкг/л, что гораздо выше, чем в грунте. В отличие от фосфатных удобрений, удобрения с азотом часто ускоряют рост, таким образом, концентрации азота ниже 140 мкг/л в грунте могут ограничить скорость роста растений. При быстром росте растений, пул азота в грунте может быть истощен быстрее, чем пул фосфора (азот менее пригоден для обмена, чем фосфат). (Bowes 2004). Барко и др. (1991), Carigan (1982), а также Мадсен и Carghreen (2001) исследовали скорость поглощения питательных веществ из грунта и воды. Manti и Newton в 1982 показали, что некоторые побеги преобразуются в корни со сменой источника азота и фосфора (грунт против воды) с коэффициентом, стремящимся к 1 на пустых грунтах. Многие аквариумисты считают, что растения предпочитают листовое питание, почему же тогда растения отращивают корни, когда в объеме воды есть большое количество питательных веществ?

Использование KNO3 в качестве источника азота.

Высокий уровень азота может привести к недостатку калия (K+ ), но с использование KNO3 позволяет аквариумисту иметь четырехкратный буфер по K+ из-за необходимости NO3 — в аквариуме. Отношение K+ к N в четыре раза больше необходимого растению при использовании этой соли. Простыми словами это означает, что вы могли бы около 75% потребности от вашего NO3 — /NH4 + закрыть выделениями рыбы и еще добавить немного KNO3, для восполнения недостатка по азоту. При таких манипуляциях K+ в аквариуме будет в достаточном количестве. Во многих аквариумах, с усиленным светом и обогащением воды диоксидом углерода, ощущается недостаток калия, и добавление KNO3 решает, попутно, и этот вопрос. Если же у вас в аквариуме много рыбы, или аквариум не снабжается диоксидом углерода или у вас водопроводная вода с высоким содержанием нитратов, то вы можете использовать K2SO4 или KCl, вместо KNO3.

Является ли высокий уровень неорганического нитрата опасным для рыбы и гидробионтов?

Как много NO3 — уже слишком много? Я недавно экспериментировал и обнаружил, что трехдневное внесение нитратов в концентрации 120ppm (производные исключительно из KNO3) дают 50% смертность для креветок Амано ( C. japonica ), в то время, как на здоровье рыбы это не повлияло (испытывались 20 Южно Американских видов, Barr, 2005). Этот уровень является экстремально высоким и появляется только при очень больших дозах вносимых удобрений или, если нет подмен воды при постоянном внесении KNO3, когда много рыбы плавает в аквариуме. Важно отметить, что существуют различия между нитратами, которые получены из выделений рыбы и ни нитратами, которые получены при добавлении KNO3. Практически все выделения рыбы — это NH4 + и мочевина, которые должны быть преобразованы бактериями в NO2 — и NO3 — . Игнорирование этого цикла является опасным при расчете дозы NO3 — которая может или не может повлиять на аквариум а также при решении вопросов, связанных с вспышками роста водорослей. Водоросли появляются даже при небольших количествах NH4 + , в то время как даже при уровне NO3 — в 120ppm , водоросли не появлялись. Это дает аквариумистам широкие рамки для работы с подводными садами.

Использование внесения РО4 для увеличения поглощения NO3 — .

Аналогичная ситуация может наблюдаться между фосфатами и азотом. Когда травники добавляют KNO3, свет, СО2 и микроэлементы, усиливается поглощение растениями РО4 и уровень фосфатов снижается вплоть до нуля, если только растениям не доступны растворенные органические формы фосфатов (DOP). Увеличение неорганического РО4 может значительно увеличить поглощение NO3 — в ограниченном по нитратам аквариуме, от двух до десяти раз. Многие аквариумисты используют наборы тестов LaMotte, чтобы определить общие диапазоны внесения РО4 в аквариум. Поглощение NH4 + также в значительной степени увеличивается при добавлении РО4 в аквариумах ограниченных по ним. Измерять долю NH4 + чрезвычайно трудно, не делая исследований с использованием обогащенного изотопа 15 N. Эти исследования не являются совершенными но, достаточно хороши, для получения представления о долях и количествах. Проблема в том, что он усваивается так же быстро, как и производится. Это создает проблему очень сложных измерений, потому что они никогда не будут достаточно хорошо работать в аквариуме с растениями. Такая же ситуация в природных системах с макрофитами. Эти проблемы распространяются на другие питательные вещества. Питательные вещества, которые используются до того, мы можем измерить их концентрации. Как мы можем экспериментировать, чтобы узнать являются ли эти отличия значимыми? Мы можем сделать «все от обратного», добавлять NH4 + в аквариум с растениями, который ограничен по NO3 — и при неограниченном NO3 — -уровне, чтобы посмотреть, что происходит. Мы это делали в аквариуме с установившемся балансом, без рыбы, без фильтра, без добавления NO3 — . Аквариум был хорошо обеспечен СО2 (30ppm), K+ (20 ppm), РО4 (1 ppm) и микроудобрениями (5 mls Tropica master grow/80 литровый аквариум три раза в неделю). Очень маленькие дозы аммония обеспечивали хороший рост растений, но очень малых количества и необходимо было давать очень часто, в противном случае возникает вспышка водорослей или азотное отравление растений или все вместе.

Даже относительно небольшое количество NH4 + в воде без бактериального окисления его NO2 — /NO3 — может быть стартом для бурного роста водорослей. Любой аквариумист может попробовать этот эксперимент, чтобы увидеть, правда ли это и использовать стерилизатор УФ для удаления зеленых водорослей из воды. Даже остаточные количества NH4 + меньше, чем за 30 часов, могут вызвать вспышки. В эксперименте также была попытка получить водорослевую вспышку, комбинируя высокие уровни NO3 — (75ppm) и РО4 3- (1.2ppm). Водорослевой вспышки не было («озеленение» воды, которое появилось через день после добавления NH4 + ), хотя аквариум недавно пережил водорослевую вспышку в тех же условиях, только использовался УФ для удаления существующей зелени из воды. И только когда NH4 + снова был добавлен, вода позеленела (Barr, 2000). Этот эксперимент может повторить любой травник.

А что относительно нагрузки аммонием биологического происхождения?

Следующим шагом исследований была попытка рассмотреть вопрос о пошаговом добавлении все большего количества креветок, пока в аквариуме не возникла водорослевая вспышка. РО4 и NO3 — уровни были ниже предыдущих уровней до начала водорослевой вспышки в этом аквариуме, неучтенным был только один существенный фактор, NH4 + и мочевина от жизнедеятельности креветок. Каждая креветка это небольшая единица, поставляющая NH4 + в ограниченную систему. Единственной переменной в этом случае является количество креветок в аквариуме и результаты их жизнедеятельности, пока не появились водоросли Compsopogon, олений рог и Oedogonium. Позеленение воды было реакцией аквариума на добавление NH4 + в неорганической форме, в то время как при биологической нагрузке посредством добавления креветок, и при превышении способности растений и микроорганизмов поглощать/реминерализовать, появились другие водоросли (Barr, 2003). Вот что осталось невыясненным, так это вклад разных форм азота — мочевины и NH4 + . Вполне возможно, что эти две формы определяют виды водорослей, которые будут доминировать в процессе водорослевой вспышки.

 Может ли умеренное ограничение РО4 помочь поддерживать устойчивый уровень азота?

Раньше считали, что ограничение по РО4 будет ограничивать рост водорослей, но было показано, что это не так, как в теории (см. Кэнфилд и др. 1983) так и на практике. Растениям нужно больше РО4 как в расчете на единицу биомассы та всю биомасу в целом. Среднее соотношение N:P для водорослей составляет 14:1, и может отличатся у отдельных видов. У макрофитов это соотношение ближе к 10:1 N:P. Эти соотношения были получены из большого количества данных в % сухого веса различных видов из разных мест. Оно не являются абсолютными. Водоросли (микрофиты) в большинстве случаев, занимают экологическую нишу отличающуюся от той, которую занимают макрофиты, и они требуют гораздо меньше питательных веществ, чем большие “растения”. Ряд исследований показали, что водные растения существуют при 20-50 ppm SRP (растворимого реактивного фосфора), тогда как коврики перифитоновых водорослей могут расти при концентрации РО4 менее 3ppb в отличие от бытовых тестов (South Florida Water Management District, 2004). Ограничение РО4 может быть использовано для замедления и поддержки устойчивого уровня азота в аквариуме хотя ограничения по РО4 на снижение уровня азота и не столь значительно, многие всё же используют это небольшое ограничение для поддержки более стабильного уровня азота. Хотя СО2 обогащение не является необходимым для выращивания растений, равно как и мощный свет, эти факторы также могут ограничивать или стабилизировать концентрацию азота в растительном аквариуме. Аквариумы без подачи СО2 могут получить весь необходимый им азот исключительно из выделений рыбы, в то время как обогащенным СО2 аквариумам необходим дополнительный азот из неорганического источника. Как уже отмечалось ранее, многие стремятся увеличить красную окраску, поддерживая низкий, но не критичный для роста растений уровень NO3 — . Поэтому поддержание той или иной форме контроля над NO3 — , может быть полезным для некоторых продвинутых аквариумистов, желающих попробовать ограничение по СО2, РО4 или свету.

Клеточный уровень.

На клеточном уровне существует две формы азота: аммоний (NH4 + ) — восстановленная форма, и нитрат (NO3 — ) — окисленная форма. Необходимо всего лишь 8 электронов, чтобы восстановить NO3 — до NH4 + для усвоения, и это одна из самых затратных по энергии реакций, из тех, что проходят в растениях.

NO3 — + 8H+ + 8e- —> NH3 + 2H2O + OH- (уравнение 1)

Отметим, что одним из побочных продуктов реакции является ОН- . Это приводит к повышению рН при ассимиляции нитратов. Также отметим, что NH4 + усваивается и не хранится в вакуолях. NO2 — является токсичным для растительной клетки и быстро превращается ферментом нитритредуктазой (NO2 — => NH4 + ) в NH4 + , которая имеет более высокую скорость преобразования, чем нитрат редуктаза (NO3 — => NO2 — ). Это предотвращает накопление NO2 — внутри клетки (Taiz and Zeiger, 1998). NO2 — преобразуется гораздо более быстрыми темпами, и, поэтому, никогда не накапливается внутри клетки. Вы можете проследить используют ли растения NO2 — , наблюдая протекание цикла азота в травнике без рыб, где NH4 + , NO3 — будут использоваться растениями, вы также сможете отметить, что NO2 — не снижается в отсутствие нитрифицирующих бактерий, но через несколько недель, когда вырастут бактериальные колонии, установится путь NO2 — -=> NO3 – бактериальный и NO2 — удаляется через NO3 — => ассимиляцию растениями. Как NH4 + так и NO3 — захватываются внутрь клетки из внешней среды активными транспортными системами. Для того чтобы быть метаболизированным, NO3 — должен быть восстановлен до NH4 + . NH4 + принимается непосредственно в пластиды. Внутренний анионкатионный баланс чрезвычайно важен для клетки. Возможна перегрузка NH4 + или NO3 — , но так как ферменты NiR и NR (нитрит и нитрат-редуктазы) должны быть активированы, и через эту активацию ферментов клетка контролирует NO3 — уровень, хотя восстановление NO3 — в NH4 + и более энергозатратный для клетки путь, но он используется, поскольку он хорошо контролируем. Растения могут поглощать NH4 + быстрее и с меньшим количеством преобразований, гораздо меньшими затратами энергии, но растения не могут также быстро адаптироваться к уровню NH4 + в водной среде, как водоросли. Вообще транспортные системы захвата NH4 + у растений / водорослей очень чувствительны к его уровню, но про них мало что известно. Много известно о ферментах захвата NO3 — и нитрит-редуктазе и их вовлечение в метаболические процессы, но гораздо меньше известно о том, что NH4 + тормозит процессы захвата. Эти ферменты всегда “Включены”. Есть что-то, типа такого же для NO3 — , но оно обычно требует высокого уровня NO3 — . У растений, и у водорослей также имеются системы ферментов для захвата NO3 — при низких его концентрациях. Обе эти системы, по всей видимости, индуцируемые в некоторых случаях, некоторыми растениями имеют конститутивные (всегда включены) ферменты поглощения NO3 — в небольшом количестве для активации процессов захвата. Более высокие концентрации NO3 — могут позволить NO3 — каналам пропускать больше NO3 — внутрь растительной клетки по градиенту концентрации (см. рисунок 1), тогда как еще более высокие концентрации NO3 — позволят индуцированным ферментам еще больше переносить, усиливая захват (белки переносчики). Водные растения могут быть настроены следующим образом: растение постоянно поглощает из окружающей среды NH4 + , он всё время продуцируется но не может полностью обеспечить потребности ускоренного роста, не создавая проблем, связанных со здоровьем рыбы и ростом водорослей. Клетка не может регулировать этот процесс, хотя этой формы азота много, и энергетически его достаточно легко усвоить. Транспортные системы захватывающие NO3 — при его низкой концентрации во внешней среде работает всегда. Когда мы добавляем больше NO3 — , скажем, 10 ppm, а то и еще больше, то включается второй механизм, захвата NO3 — который характеризуется низкой избирательностью (сродством) ферментов. Ферменты будут полностью функционирующими некоторое время и смогут поддерживать хороший уровень NO3 — . Все ферменты в растений требуют азота, поскольку каждый процесс и контроль азота связаны на определенном уровне. Наилучшим подходом в содержании аквариума с растениями является поддержание низкого уровня NH4 + (источник рыбьи выделения или что-то еще), но не достаточного, чтобы остановить захват NO3 — . Кроме того, я заметил, что поддержание более высокого уровня NO3 — полезно для роста и здоровья ряда видов растений с низкой чувствительностью к NO3 — . К ним относятся Micrantherum umbrosum, а также П. Стеллата (Eustralis).

Ограничение по РО4 не будет замедлять рост растения в целом, ограничение по азоту будет, но следует отметить, что поглощение NO3 — будет уменьшаться при жестком ограничении по РО4 . Так почему же растительные клетки имеют две системы поглощения для NO3 — ? Ну, хорошо, когда питательных веществ много, растения и водоросли могут расти без ограничений, но когда уровни питательных веществ снижены растения и водоросли пытаются схватить то, что есть и не тратить на это энергию. Ферментные системы с низким сродством в состоянии захватить больше NO3 — чем транспортеры с высоким сродством, но требуют намного большей концентрации NO3 — в воде или в около корневой зоне для того, чтобы сделать это времени для синтеза необходимого количества ферментов. Двойные ферментные системы довольно часто встречаются, но только недавно были обнаружены во многих растениях. Есть даже двойные уровни поглощения в рамках одного транспортного фермента, вроде как две скорости у велосипеда. Хотя многие из этих работ проведены на отдельных видах растений, это показывает, что такое может произойти и у других водных растений.

Азотный цикл экологический масштаб.

На болотах, вход азота в круговорот, как правило, происходит в результате деятельности человека N2 газа и диазотрофной бактериальной фиксации. Денитрификационные выбросы N2 газа обратно в атмосферу завершают цикл. В настоящее время этот цикл перегружен во многих регионах мира из-за использования удобрений с азотом для сельскохозяйственных культур. Это вызывает большие проблемы в экономическом масштабе, вызывая бурный рост сорняков и водорослей. Затраты на их преодоление часто превышают выгоды от использования сельскохозяйственных удобрений так, как они загрязняют питьевую воду, которой снабжаются многие сельскохозяйственные регионы, страшно удорожая очистку, как питьевой воды, так и сточных вод. Может быть, более привычно думать о растениях, как емкостях, для краткосрочного хранения питательных веществ, типа азота или фосфора. Растения можно удалить и вывести азот в качестве черенков и детритовых растительных отходов. Поглощение азота водными растениями плохо изучалось, хотя есть немного исследований, что-то было сделано, а что-то другое еще делается в Национальном парке Эверглейдс во Флориде, США.

Природные водно-болотные угодья имеют сильное влияние на биогеохимических функции водоразделов, такие, как удержание осадков; удаление, хранение и высвобождение, а также преобразование неорганических питательных веществ в органические формы. Азотный цикл на болотах играет важную роль в транспортировке, хранении и биологической доступности азота в окружении водораздела. Обзор основных физических, химических и биологических процессов, связанных с N циклом болот представлен на схеме. Фигура 2

• Диффузия: Растворенные формы N могут быть переданы с поверхности воды в почвенный раствор (поровая вода), и обратно, в процессе диффузии. Движущей силой диффузии является градиент концентрации: растворенные соединения в почву или воду будут диффундировать из области с высокой концентрацией в области с более низкой концентрацией. Поток можно определить по закону Фика, первому закону диффузии.

• Поглощение растениями: неорганические формы N (NH4 + и NO3 — ) усваиваются корнями из почвы или воды (в том числе водорослей).

• Осыпание: Мертвые растительные ткани (например, листья и стебли) падают с живых растений и собираются на поверхности почвы формируя слой гумуса, также называемого детритом.

• Седиментация: твердые частицы (неорганические и / или органические отложения), вовлеченные в поток толщей воды выпадают, в связи с уменьшением скорости потока, небольшой глубины воды и фильтрационных действий растительности (корни, заросли осоки ит.д.), и собирается на поверхности почвы.

• Разложение: органические вещества, в том числе растительные остатки, органические отложения и торф, расщепляются различными микроорганизмами, которые используют органический углерод в качестве источника энергии. Органические соединения азота, такие как белки и аминокислоты, расщепляются на меньшие органические молекулы, и в конечном итоге до аммония (NH4 + ), который либо может быть использован в качестве питания микроорганизмами или диффундирует обратно в почву или воду.

• Испарения аммиака: в условиях высокого рН паводковых вод болот, концентрация моно-ионизированных форм аммиака (NH3) становится большей по сравнению с NH4 + , и он может быть высвобожден в атмосферу в виде аммиака. Этот процесс обычно не главный фактор для цикла N большинства болот, но может привести к существенным потерям N плохо буферизированными водами с высокой фотосинтетической активностью (благодаря этому ежедневно увеличивается рН).

 • Нитрификация: Микроорганизмы (Nitrosomonas и Nitrobacter SPP.) восстанавливают неорганический азот (NH4 + ) в окисленную форму нитратов. Этот процесс происходит в аэробных условиях или в условиях насыщения кислородом, как правило, локализован у поверхности воды и нескольких верхних миллиметрах почвы.

• Денитрификация: Микроорганизмы преобразуют (например, Pseudomonas SPP) нитраты в газообразный азот (N2) и, в меньшей степени, закись азота (N2O), которые уходят в атмосферу. Высвобождение закиси азота вызывает особую озабоченность, поскольку она воздействует на озоновый слой. Денитрификация происходит только в анаэробных условиях. То есть в среде с пониженным содержанием кислорода, которая обычно образуется в глубинных слоях почвы.

• Адсорбция: удержание N в почве, в процессе обмена катионов, в котором ион аммония (NH4 + ) слабо связан с частицами почвы электростатическим притяжением. Большинство почв заряжены отрицательно, поэтому соответствующие удержания нитратов (NO3 — ) встречается редко.

• Захоронение и образование скопления торфа: частично разрушенный растительный детрит и другие органические вещества постепенно погружаются и смешиваются с нижними слоями почвы, представляющими собой часть органического вещества, которая более устойчива к разложению. Когда этот материал стареет, он становится предельно разложившимся и спрессованным, таким образом формируя торф (так называемая акреция торфа).

Некоторые базовые вопросы об азоте и растительном аквариуме:

1.Сколько теряется нитратов, при бактериальном преобразовании его в газообразный азот?

2.Сколько аммония, обычно, производит аквариум? Насколько важен для здоровья и роста растений нитрат, полученный в результате преобразования аммония в наших аквариумах?

3.Можем /должны ли мы добавлять неорганический аммоний?

4.Какое количество аммония может стать причиной водорослевой вспышки и каких видов водорослей?

Ответ НЕТ # 1, 2 и 3 относительно легко оценить, даже если вы не можете измерить прямо количество в объеме воды. По вопросу № 4 — что-то может быть сделано в лаборатории и, возможно, некоторыми любителями, но отнимает много времени и усилий для поддержания соответствующих параметров. Перечень процессов с участием азота, происходящий в почвах болот наглядно демонстрирует нам пример цикла с единым питательным компонентом. Каждый из этапов цикла азота тесно связан с жизнедеятельностью как водных растений, так и водорослей и сельскохозяйственных культур, проблемами молекулярной биологии и экологии, очистки вод, загрязнениями окружающей среды и борьбы с сорняками.

Как мы видим, это гораздо более динамично и намного сложнее, чем “растения нуждаются в азоте”. Недавно я добавил гораздо немного больше KNO3 в мои аквариумы, которые не имеют рыбы или других травоядных гидробионтов. Я был доволен результатами.

Азот вносился ежедневно в виде KNO3 в концентрации 11 ppm при еженедельной подмене 70% воды в аквариуме с сильным светом (1,5 Вт/л) с хорошей дозировкой макро-, микроэлементов и уровнем СО2. Были созданы условия намного превышающие потребности растений, но их здоровье улучшилась по сравнению с тем периодом, когда уровень NO3 — был низким. Таким образом, наблюдение за ростом и здоровьем растений является самым мощным нашим инструментом контроля, а хороший рост здорового растения является нашей целью, достигая которой мы создаем условия для плохого роста водорослей.

Предотвращает ли рост макрофитов от роста микрофитов, удалением NH4 + ?

Очень низкая концентрация NH4 + в экосистеме является хорошим индикатором конкуренции растений с другими автотрофами или стабильном бактериальном преобразовании NO2 — /NO3 — . Само собой разумеется, что в условиях отсутствия ограничений по другим питательным веществам, кроме NH4 + , вспышки роста водорослей не будет. Это очень хорошо соответствует наблюдениям аквариумистов, имеющих несколько хороших аквариумов, где всегда есть какие-то измеримые концентрации NH4 + . Кроме того, существует сильная корреляция между высокой концентрацией растворенного кислорода в этих аквариумах и низкой NH4 + , что позволяет бактериям окислять NH4 + и конкурировать с водорослями за эти питательные вещества. Перегрузка этих же аквариумов NH4 + порождает вспышку роста водорослей. Увеличение уровня растворенного кислорода в воде, путем добавления чистого кислорода, не смогло предотвратить водорослевую вспышку, при уровне NH4 + на 0.5ppm (Barr, 2003). Хотя это и не доказывает, что все водорослевые вспышки происходят благодаря присутствию NH4 + , однако сильная корреляция всё же существует, подкрепляя теорию о том, что растения лучше растут в условиях запредельных уровней питательных веществ,(исключаяNH4 + ) в отличие от водорослей.

Анализ азота.

Это оказалось трудным вопросом, и много ошибок и путаницы произошло из-за плохой точности наборов для определения азота. Лучшим решением для точных измерений является использование колориметр измерения тестовыми наборами, но дадут точность до 0.01 ppm в нижнем диапазоне концентраций NO3 — и NH4 + и до 0.1 ppm в верхнем охватывая диапазон 0.0-30.0ppm.

Захват NH4 + против захвата NO3 — .

Ozimek, Gulati and van Donk (1990) изучили предпочтения в захвате и росте NH4 + и NO3 — Elodea nuttalli(см. рис 3). Часто предполагалось и считалось, что растения предпочитают NH4 + а не NO3 — . Логично предположить, что NH4 + является наименее энергетически затратным (см. формулу 1) а ионы NO3 — должны еще быть преобразованы в NH4 + перед тем, как войти в состав глутамина. На клеточном уровне это может быть в некоторых случаях, однако в целом растение может испытывать недостаток как ионов NH4 + , так и азота в общем. NH4 + не может храниться внутри клетки не оказывая токсического влияния на неё в отличии от ионов NO3 — , которые могут храниться в большом количестве в центральной вакуоли. Также следует помнить о влиянии NH4 + в воде на фауну (рыба, креветка) и провоцирование водорослевой вспышки.

Захват ионов NO3 — и NH4 + у Elodea nuttalli

На рисунке 3 можно увидеть, что у Элодеи захват аммония преобладает при его концентрации в среде от 2,0 до 0.5ppm, а нитраты предпочтительнее при уровнях концентрации NH4 + меньше, чем 0.5ppm. Является ли этот диапазон концентраций NH4 + применим к нашим системам? Вряд ли. В хорошо сбалансированном растительном аквариуме концентрация NH4 + часто не поддается определению. Уловить такую маленькую концентрацию NH4 + , созданную выделениями рыбы, бытовыми тестами трудно, тем более, что он сразу же удаляется из воды растениями. Даже увидев это на рисунке 3, мы понимаем, что при 0.1 ppm NH4 + , NH4 + не удаляется в присутствии NO3 — . Таким образом, захват аммония при его низких концентрациях равен нулю. Учитывая то, что в хорошо сбалансированных растительных аквариумах всегда устанавливается низкая концентрация NH4 + (не измеряемая большинством бытовых наборов для определения концентрации аммония),мы можем считать, что в аквариуме растения предпочитают NO3 — , что следует из данного исследования. На рисунке 3 продемонстрировано, как концентрация управляет захватом. Концентрация NO3 — , как правило, поддерживается на уровне 10-20ppm, что в десять раз больше, чем в этом исследовании, в то время как концентрация NH4 + обычно значительно ниже. Реально попытка поддерживать концентрацию NH4 + в этом диапазоне может привести к смерти рыбы, а также вспышке водорослей. Это легко проверить по поведению креветок, гуппи, а если нет гидробионтов, просто наблюдать бурный рост водорослей. Хотя изначально этот график вроде бы доказывает предпочтительный захват аммония в определенном диапазоне его концентраций, но он также показывает и изменение предпочтения в случае изменения концентраций этих питательных веществ.

Аквариумист должен задаться вопросом: “А относится ли это к моему растительному аквариуму?”. Опираясь на данные, которые представлены на рисунке 3, мы можем заключить, что на самом деле NO3 — является предпочтительным питательным продуктом в нашем случае, в растительных аквариумах.

Более простой подход, требует, чтобы мы просто попробовали добавить каждую форму азота и посмотрели, улучшит ли она на самом деле рост растений, замедлит ли она водорослевые обрастания или ответить на любой другой вопрос, который у вас возникнет. Ссылки на исследования дают возможность найти аргументы в поддержку теории, но следующим шагом будет эксперимент в растительном аквариуме, чтобы увидеть, верна ли теория. На протяжении многих лет это было сделано многими аквариумистами, но различий в росте растений не наблюдалось, а индуцированные вспышки водорослей наблюдались при значительно меньшей концентрации аммония, чем указано на этом графике как необходимая для его предпочтительного захвата. Многие состоявшиеся теории про выращивание аквариумных растений были подтверждены простыми тестами, а многие и не были подтверждены, поскольку они не прошли тестирование в аквариуме со следующими шагами: внесение РО4 3- -фосфат, более высокие уровни железа Fe2+ и т.д. Добавление аммония в воду аквариума вызывало ускоренный быстрый рост у некоторых плавающих растений (Nelson et al 1990). Я обнаружил, что это справедливо для Limnobium (сочетание внесения NH4 + и NO3 — против внесения одного NO3 — давало увеличение темпа роста более чем на 24%), но при этом наблюдалось постоянное цветение водорослей в воде, даже при 100% покрытии площади поверхности плавающими растениями (Barr, Leavitt and Kratfield, 2005). Даже при стерильных условиях внесение аммония непрактично для аквариумиста. Без сомнения, аквариумист который добавляет неорганический аммоний в свой растительный аквариум с подачей СО2, гораздо больше рискует получить бурный рост водорослей, чем в случае увеличения количества рыбы и креветок для снабжением азотом. В аквариуме без подачи СО2, рыба может поставлять достаточно азота без перегрузки системы. Поскольку темпы роста усиливаются, спрос на азот увеличивается. Ограничение роста путем ограничения СО2 или другого обогащения углеродом уменьшает потребность в азоте и обеспечивает этот баланс. Неорганической нитрат может добавляться, но часто этого не требуется. Когда рассматривается вопрос о применении азота для роста растений, добавление исключительно неорганического NO3 — , без участия рыбы или других представителей фауны, действительно приводит к очень хорошему росту растений и, практически, без каких либо водорослей.

» amania — все о том КАК сделать аквариум с растениями

внесение фосфора и азота

> фосфор и азот в природных водоемах
> правило контроля пропорции фосфат:нитрат
> рекомендуемая дозировка азота и фосфора
> фосфор
> азот
> стоит ли вносить аммоний
> амидная форма азота — Seachem Flourish Nitrogen™
> рецепты растворов фосфат:нитрат
> рецепты фосфат:нитрат на Мастерцвет с амидным азотом
> азот и фосфор от Seachem
> самодельный Tropica PLANT NUTRIRION+ liquid

Часто начинающие любители аквариума с растениями дав много света и CO2 сразу же получают бурный рост растений, но фосфор с азотом дополнительно не вносят. Через несколько недель это заканчивается тем что рост растений останавливается, появляются признаки недостатка отдельных элементов, и начинают появляться водоросли. При этом они обвиняют подачу CO2, мол при слабом освещении и без подачи CO2 водорослей значительно меньше, а их отсутствие намного стабильнее. Причина заключается в том что при достатке света+CO2 ¬ растения растут настолько быстро, что основных питательных веществ — азота N, фосфора P и калия K начинает хронически не хватать. Растения значительно замедляют рост, и в состоянии стресса прекращают употреблять аммоний NH4 и выделять азот/фосфор, которые при обилии света и CO2 сразу же используют водоросли.
Чтобы такого не произошло нужно всегда обеспечивать растения азотом N и фосфором P. Сделать это можно двумя способами — увеличить количество рыб в аквариуме, или вносить удобрения.
Увеличение количества рыб, и соответственно поступления азота и фосфора с кормом, рано или поздно приводит к росту водорослей. Во первых экскременты рыб являются основным источником аммония NH4 ¬ — главной причины роста водорослей (кроме колебаний CO2). Это легко проверить сравнив два аквариума с одинаковыми условиями с рыбами, и без. Во вторых, если полагаться только на корм для рыб, получается дисбаланс в сторону фосфора. Если посмотреть соотношение фосфор:азот в лучших кормах с минимальным содержанием фосфора ¬ (0,9%, протеинов 45% в которых 16% азота), то в 100гр корма фосфора 0.9 грамм, а азота 7.2 грамма. Отношение P:N по массе будет 1:8 (PO4:NO3=1:11.5), что примерно соответствует оптимальному атомарному Redfield ratio ¬ 1:15-30 -> PO4:NO3 по массе 1:10-20 при котором развитие растений оптимально (1:20-38), а водорослей — минимум. Если же используется некачественный корм с завышенным содержанием фосфора без регулярного внесения жидких удобрений очень быстро начнёт проявляться хронический недостаток азота (пожелтение старых листьев), потребление CO2 существенно сократится (по причине недостатка азота для Rubisco ¬ ), а с ними и потребление PO4 и пр. — рост растений приостановится, очень быстро накопится избыток NH4 из органики, и снова получим водоросли. Если рыб будет столько, что азота с кормом будет поступать достаточно, от экскрементов рыб очень быстро накопится избыток NH4 — главного стимулятора водорослей. Последнее является решающим фактором отказа от увеличения количества рыб и дополнения питания растений внесением жидких удобрений.

Что касается потребностей растений в K+ и множестве микроэлементов, то здесь корм для рыб практически ничего не дает, что при достаточно интенсивном росте растений (при подаче в аквариум CO2 и достаточном освещении) очень быстро приведет к дефициту одного или нескольких элементов, остановке роста растений и как следствие — вспышке водорослей.

• При достатке CO2, Света, азота и фосфора перенаселение рыбами, плохо работающий биофильтр и недостаточные подмены воды — главные причины избытка NH4, а значит роста водорослей.

По этой причине в аквариуме с растениями содержат очень небольшое количество рыб которых кормят очень и очень умеренно, а потребности растений обеспечиваются внесением раствора фосфор:азот в оптимальной пропорции. Еще один фактор: аквариум не природный водоём — в нем нет возможности ждать пока нитраты и фосфаты будут получены из органики после переработки бактериями, поэтому приходится полагаться на их внесение в воду в неорганическом виде.
Боязнь вносить фосфор и азот обычно связана с устаревшим и совершенно ошибочным мнением что концентрация PO4 в воде более 0.1мг/л являются причиной роста водорослей. То что это не соответствует действительности можно проверить на любом здоровом аквариуме с растениями — при достаточном освещении и подаче CO2 бóльшие дозы PO4:NO3 приведут только к более бурному росту растений, но никак не к росту водорослей! Все совершенно наоборот — недостаток одного или нескольких питательных веществ (N, P, K, CO2, Fe…) останавливает рост растений, что и вызывает очень большой избыток PO4, NO3, и главное NH4 — основного стимулятора роста водорослей.

Важность регулярного внесения дополнительных доз фосфора и азота в аквариум с растениями переоценить невозможно: вместе со светом, CO2 и микроэлементами это основное условие стабильного роста растений, и как прямое следствие — полного отсутствия водорослей. Удобрения вносятся в концентрации обеспечивающей рост растений или чуть больше. Регулярные еженедельные подмены воды ¬ предотвращают их бесконечное накопление в случае уменьшения потребления растениями, и позволяют легко поддерживать концентрацию питательных веществ в допустимом диапазоне не вызывающем роста водорослей. Так как этот диапазон очень широк, нам не нужно прецизионно точно подбирать дозировку удобрений — достаточно вносить в рекомендуемом диапазоне. Главное чтобы не меньше чем минимальные потребности растений при данном уровне освещенности и подачи CO2. В случае дисбаланса и вспышки водорослей подмены воды тоже помогают легко привести все в норму (см. перезагрузка ¬ ). Подробнее об основах методики содержания аквариума с растениями и основных причинах роста водорослей смотри в разделе Аквариум с растениями — как выращивать растения, а не водоросли ¬ .

Фосфор и Азот в природных водоемах.
Часто дозировку фосфора и азота сравнивают с той концентрацией, которая есть в природных водоемах. Обычно это крайне малые концентрации: PO4=0.05мг/л и менее, NO3 0.5мг/л и менее. Почему же в аквариум с растениями мы вносим значительно больше?
В природных водоемах соотношение биомассы растений к объему воды несоизмеримо больше чем в аквариуме, и даже если растения постоянно потребляют PO4, его запасы в воде вокруг растений сразу же восстанавливаются за счет выравнивания концентрации. Я уж не говорю о проточных водоемах – представьте, сколько PO4 проходит «мимо» растений за сутки даже если его в воде 0.001мг/л. Получается что в природе растения фактически имеют неиссякаемый ресурс по PO4, и в то же время их концентрация никогда не бывает большой = меньше водорослей при дисбалансе , ведь корней у них нет (но PO4<=4мг/л в воде само по себе не вызывает роста водорослей!). То же касается и CO2, NO3, и пр.
Следующий фактор который всегда упускают в книгах о водных растениях – то что в водах очень бедных питательными веществами растения имеют другой источник питания – субстрат! Ни в одной из книг данных о питательности субстрата не приводится, и предлагается переносить почти нулевые концентрации питательных веществ в воде на методику содержания аквариума с растениями БЕЗ предоставления питания через другой источник — субстрат… Полностью неверная теория. Методика ADA, копируя минимум питания в воде предоставляет иной неограниченный источник питания – субстрат, получает самое близкое подобие природного водоема, и является самой лучшей методикой из всех.
Более того, значительную часть фосфатов растения предпочитают потреблять из субстрата ¬ , а не из воды. Грибки ¬ поселяющиеся на корневой системе водных растений в сотни раз увеличивают площадь контакта корневых волосков с субстратом и эффективно передают фосфор растению.
Еще один фактор на который мало кто обращает внимание анализируя данные по NO3 и NH4+ из мест обитания наших водных растений – в литературе никогда (!) не приводятся данные о концентрации в воде и субстрате органических соединений ¬ (аминокислоты и пр. DOC) из которых растения напрямую потребляют азот. Между тем в природном водоеме их очень и очень много. Особенно велики запасы органического азота в донных отложениях.
В аквариуме соотношение биомассы растений к объему воды намного меньше, поэтому запас питания при быстром росте растений и отсутствии поступлений извне (с течением и/или из грунта) очень быстро истощается. Это и объясняет что в природных водоемах концентрация PO4 0.05мг/л и менее, она постоянно возобновляется, мы же имитируем это еженедельным внесением 0.5-4мг/л PO4 в неделю. То же касается и углекислого газа CO2, железа, и всех остальных питательных веществ. К счастью система содержания аквариума с растениями «с подменами воды и внесением жидких удобрений в воду» ¬ позволяет очень легко реализовать модель питания растений приближенную к природной. Ежедневное внесение жидких удобрений моделирует постоянное возобновление питания приносимого течением/оборотом воды и выделений из седиментов, а подмены воды моделируют удаление избытка питания предотвращая их бесконечное накопление и рост водорослей в случае если растения употребили не всё. Точно так же происходят водорослевые вспышки и в природе — в основном весной, когда паводковые воды приносят слишком много ПВ которые растения употребить все не в состоянии (соотношение биомассы растений к объему воды полной ПВ слишком велико). Если к системе с подменами воды добавить богатый субстрат (универсальный, с очень большим запасом, источник питания) сделав его основным источником питания для растений и Ступенчатый метод освещения — получим Cистему ADA которая наиболее близка к природной и очень Стабильна. Если к системе с подменами воды добавить богатый субстрат ¬ (универсальный, с очень большим запасом, источник питания) сделав его основным источником питания для растений и Ступенчатый метод освещения ¬ — получим Cистему ADA ¬ которая наиболее близка к природной и очень Стабильна ¬ .

Правило контроля пропорции нитрат<->фосфат.

Первое что нужно знать — закон N-P-K.
Из трех основных макроэлементов азота N, фосфора P и калия K рост растений должен ограничивать только Фосфор. Это закон N-P-K. На практике закон N-P-K приводит к Правилу контроля взаимной пропорции Нитрат:Фосфат в аквариуме. Если нитраты ~0, растения прекращают рост (потребление P и CO2 без N невозможно) и выбрасывают через листья не только питательные вещества, а главное — продукты незавершенного метаболизма в виде сахаров , которые и являются основным стимулятором роста водорослей и их спор. В это время водоросли процветают потребляя остаточные количества аммония/нитратов намного быстрее чем растения (водоросли делают это эффективнее растений — т.е. им нужны намного меньшие концентрации). Причем во время дисбаланса чем выше интенсивность освещения и больше остаточная концентрация питательных веществ в воде — тем быстрее прирост биомассы водорослей. Если пропорция PO4:NO3 смещается от оптимального Redfield ratio (атомарное 1:15-30) в сторону NO3 — появляются зеленые водоросли, если в сторону PO4 при почти нулевом NO3 — Cyanobacteria ¬ .

• Если уровень нитрата NO3=0, а фосфаты PO4 >=0,1мг/л, это верный признак недостатка Азота, и нужно увеличить его внесение в аквариум. В противном случае могут появиться сине-зеленые водоросли ¬ или цветение воды. При недостатке азота N восстановление подачи CO2 до оптимального улучшения роста не даст — Rubisco ¬ будет недостаточно для потребления CO2.

То же касается и случаев, когда у растений признаки нехватки того или иного питательного вещества (P, K, Fe, Ca, Mg), хотя вы точно знаете что его достаточно — опять же нужно проверить достаточно ли Азота . Если уровень PO4>0.1мг/л а NO3>5мг/л значит рост растений чем то лимитирован — прежде всего проверьте достаточно ли CO2 и интенсивность освещения, нет ли признаков недостатка микро- ¬ , особенно Fe.
При небольшом количестве рыб и хорошем росте растений вносить Азот отдельно нет никакой необходимости, достаточно пользоваться стандартным раствором PO4:NO3 ~1:15 (атомарный Redfield ratio 1:22.5) и все будет в порядке. Если по какой то причине пропорция в аквариуме была нарушена, положение исправляют увеличением подмен воды до двух-трех раз в неделю по 30-50% и переходят на внесение правильного раствора фосфор:азот (т.е. сделать перезагрузку ¬ ). Достаточно просто.

Второе — о Redfield ratio.
«Пропорция Редфилда (Redfield Ratio ¬ ) рассматривает оптимальное соотношение Углерода и Фосфора необходимого для Жизни. Так как потребности в энергии наземных и водных растений одинаковы , оптимальным соотношением C:P является 106C:1P для обоих. Таким образом, полная Пропорция Редфилда (оптимальное соотношение C к N к P) для наземной и водной жизни: на суше — 106C:16N:1P; в воде — 106C:13N:1P (атомарное). Мы уже знаем, что потребность в N на суше больше так как им нужно больше протеинов для создания жесткой конструкции своего организма. Обратной стороной этого является то, что так как потребность в N в водных системах меньше, относительная потребность в P выше потому что фосфор равномерно распределен между водной и наземной формой жизни. Таким образом, в водоемах обычно рост лимитирует именно фосфор P». ( Tне phosphorus cycle )
Пропорция Редфилда говорит нам оптимальную пропорцию в океанах, где действительно водоросли в определенный сезон могут быть лимитированы по фосфору (при P<0.02мг/л), но река или пруд, и тем более аквариум с растениями, совершенно иная экосистема нежели мировой Океан, и водоросли по фосфору практически никогда не лимитированы (поверхностные воды и богатые донные отложения дают более чем достаточно PO4 от разлагающихся остатков растений). Пропорция Редфилда является всего лишь отправной точкой в определении пропорции для нашей инженерной системы — аквариума с растениями, а основная наша задача — обеспечение растений доcтаточным питанием, а вовсе не ограничение постпуления фосфатов! В разумных пределах PO4~0.2-2.0мг/л в воде причиной появления водорослей не является. В то же время концентрация в воде может быть значительно ниже, но его дозировка в неделю должна обеспечивать потребности растений, и может быть даже 4мг/л в неделю. Водоросли стимулирует концентрация PO4>4мг/л (не доза, а именно сколько в воде в данный момент времени). Система ADA c большинством питания в субстрате и почти нулевым уровнем PO4 (<0.1мг/л) в воде очень хорошо это демонстрирует. Как понятно из информации о законе N-P-K и энзиме Rubisco, важнейшим является обеспечение таких параметров нашей инженерной системы чтобы растения никогда не были лимитированы по Азоту N. Только лишь пропорция не даст благополучного аквариума — нужна достаточная дозировка!

Перевод атомарного соотношения Redfield Ratio 106C:16N:1P в соотношение по массе даст 41C : 7.2N : 1P, а перерасчет в PO4:NO3 по массе даст 1:10.4… то самое «универсальное» соотношение используемое в PPS-pro, и близкое к Seachem и Tropica. Пропорция Редфилда является усредненной , и для разных живых организмов колеблется в больших пределах. Водные растения содержат атомарное P:N~1:8-10 (Garten 1976), а водоросли атомарное P:N~1:14 (Redfield 1958). Здесь видно что растениям относительно N нужно больше P чем водорослям, и прийти к ложному выводу что дозировка удобрений со смещением пропорции в сторону P будет улучшать стабильность… но это если не знать о Rubisco и способе потребления растениями P .
Естественная среда обитания водных растений — лимитированная по фосфору , то есть только он ограничивает их рост (всего остального обычно в достатке). Растения могут хранить большой запас P быстро потребляя его из воды, и легко переживают периодический недостаток PO4. Недостаток N много хуже чем временный недостаток P, и быстро приводит к радикальному падению темпов роста в несколько раз потому что N нужен для рубиско — энзима который помогает растениям потреблять CO2. При недостатке N запас P уже не поможет предотвратить резкое падение темпов роста растений и как следствие дисбаланс с появлением водорослей (см. тест Ole Pedersen ¬ ). Азот N никогда не должен лимитировать рост растений! Принимая для удобрений атомарное 1:16 по Redfield ratio мы уже даем N несколько больше чем нужно относительно P по Garten, что крайне важно для потребления растениями пониженных концентраций CO2 (Rubisco!) и значительному улучшению Cтабильности. Лучший атомарный Redfield ratio с максимальным ростом растений и минимальным водорослей, то есть оптимальная экологическая ниша для растений, судя по графику Adriaan Briene 1:24 , что соответствует массовому PO4:NO3=1:16, как у Seachem ¬ и общепринятому среди аквариумистов.

Что касается пропорции PO4:NO3 в наиболее распространенных удобрениях, то Seachem использует атомарное P:N=1:22.5 (массовое PO4:NO3=1:16.6), Tropica PLANT NUTRITION+ liquid атомарное P:N= 1:28.5 (массовое PO4:NO3=1:19.336, 1.34 N — 0.1 P — 1.03 K), PJAN для ступенчатого метода освещения по ADA рекомендует массовое PO4:NO3=1:15-25, Edvard Vic в PPS-pro ¬ атомарное P:N=1:7.5 (массовое PO4:NO3=1:10). То есть ВСЕ придерживаются нижнего или верхнего оптимума Redfiled ratio (атомарный 1:15-30 -> PO4:NO3 по массе 1:10-20). И только Estimative Index ¬ настаивает на атомарном P:N=1:7.5… что постоянно является причиной гораздо более быстрой и большей вспышки водорослей в случае дисбаланса — в воде остается слишком много PO4 (>4мг/л стимулирует водоросли!), при замедлении роста растений его концентрация резко увеличивается, и водоросли имеют слишком много питания, причем в это же время растения не могут улучшить рост по причине недостатка N (при усиленных подменах воды и прекращении дозировки удобрений). Подмены воды приходится делать намного больше, процесс растягивается, уход за аквариумом заметно осложняется. Так как Estimative Index — метод с внесением удобрений только в воду , не имея источника азота в грунте и постоянном большом избытке PO4 в воде он является самым нестабильным и неудобным. Это и есть причина перехода любителей с EI на PPS-pro. Особенно ярко выживание растений в среде лимитированной по P (но при достатке N!) иллюстрирует метод освещения Ступенчатым методом ¬ . Как видим — никакого вреда для растений, даже улучшение их здоровья, и полное отсутствие водорослей…
В методике ADA тоже используется подход когда азота всегда в достатке за счет неограниченного запаса N в грунте (т.е. фактически используется PO4:NO3=1:бесконечности), а в воде PO4 всегда около нуля — в воду вносится почти только PO4 (см. состав ¬ ), который сразу же потребляется растениями и поглощается субстратом, и концентрация в воде снова будет около нуля. Всем давно известно что метод ADA дает самое стабильное отсутствие водорослей и простоту ухода за аквариумом из четырех известных ¬ .

Третье что нужно знать — об энзиме ответственном за потребление растениями CO2 — Rubisco activase.
Недостаток азота N гораздо хуже чем фосфора P так как без азота энзим ответственный за потребление CO2 Rubisco ¬ не активируется и потребление CO2 снижается. Например, если начали появляться водоросли от недостаточной дозировки удобрений и/или падения концентрации CO2 мы всегда увеличиваем подмены воды без внесения удобрений что приводит к лимитированию питания растений, азот заканчивается раньше чем фосфор, и потребление CO2 резко снижается даже при его достаточной концентрации в воде. В результате от недостатка CO2 радикально снижается фотосинтез и замедляется рост растений, то есть по системе наносится двойной удар что усиливает вспышку водорослей. Именно в такие периоды PO4:NO3 1:15 лучше чем 1:5, а тем более — если субстрат богат органикой и имеет очень большие запасы N.
Науке точно известно что при достатке азота можно лимитировать рост растений ограничением доступности фосфора без радикального падения темпов роста CO2 (см. тест Ole Pedersen ¬ ), в то же время недостаток азота N фатален для темпов фотосинтеза, то есть воспышка водорослей будет раньше и сильнее. Нельзя рассматривать вопрос потребления CO2 без учета потребности растений в Азоте N. Важно отметить что ограничение роста растений ограничением PO4 никогда не делается — вместо этого используется меньшая интенсивность освещения, или же более короткий период интенсивного освещения («метод пика» ¬ ). Питательных веществ и CO2 должно быть в достатке ВСЕГДА, в воде и/или в субстрате. Просто, как понятно из сказанного выше, периодический временный недостаток P не дает вспышки водорослей, в то время как недостаток N практически гарантирует такой исход.
Пропорция PO4:NO3 вступает в действие только когда растения лимитированы по какому либо элементу, поэтому смещение в сторону азота дает указанные преимущества только когда имеет место недостаточная дозировка удобрений в воду (и/или при отсутствии питания в субстрате), или во время больших подмен воды когда мы избавляемся от водорослей и вынужденно лимитируем растения чтобы уменьшить прирост биомассы водорослей. Когда растения не лимитированы пропорция особой роли не играет — 1:15 можно использовать как страховку, а 1:5 вреда не принесет. (см. мнение Tom Barr ) Недостаток питания для растений от недостаточной/непостоянной дозировки гораздо более весомая причина роста водорослей чем сама пропорция, поэтому в первую очередь следует обеспечить достаточно PO4 и NO3, причем неважно в воде или в грунте, а потом уже думать о пропорции! Негативное влияние заниженной пропорции PO4:NO3 проявляется только когда имеется недостаток дозировки и нет питания в субстрате (грунт изначально без органики, еще не набрал запаса питания в молодом аквариуме, уже исчерпал свои запасы, или же отсутствуют нормальные условия для разложения органики в грунте и питания корней). С 1:15 когда от боязни получить водоросли/случайно/недостатка времени вносят слишком мало PO4:NO3, лимитирование растений по фосфору P имеет гораздо менее плачевные последствия чем недостаток азота N.
При внесении удобрений только в воду (бедный субстрат), если дозировка достаточна — пропорция особой роли не играет и не является прямой причиной появления водорослей, но все же 1:15-25 выгодна когда будет дисбаланс — это определенная страховка и «хорошая привычка» дающая немного больше стабильности без необходимости беспокоиться о том какой у вас субстрат и достаточно ли в нем еще питания, снизить воздействие временных падений концентрации CO2 на систему упростив контроль за его подачей. (подробнее смотри в разделе Ограничение роста растений ¬ ).
Если используется метод ADA с богатым орагникой субстратом, в воду вносят почти только PO4 (PO4:NO3~1:1.695 для Lights и 1:1.915 для Shade). Азота в субстрате всегда достаточно, т.е. используется пропорция 1:бесконечности.

Рекомендуемая дозировка азота и фосфора.

Дозировка зависит от темпов роста растений и запаса питания в субстрате, т.е. Системы¬ которая выбрана для создания аквариума с растениями: с большинством питания в субстрате, или внося их только в воду. Она также зависит от того ограничиваете ли вы рост растений¬ . Оптимальная доза PO4 зависит от интенсивности освещения, количества и темпов роста растений, и может быть от 0.2 до 5.0мг/л в неделю. Можно обойтись ¬ несколько месяцев удобрениями только в грунте. Высокие концентрации PO4 и NO3 в воде не приводят к росту водорослей¬ [см. CO2 ppms, is 30ppm good? Tom Barr, 2007], даже если субстрат очень богат органикой. Главное чтобы растениям было достаточно света и CO2, и не было избытка аммония. Многие акваскейперы пользуются методикой внесения удобрений Tom Barr ( Estimative index ¬) — доля фосфора у него заметно больше — PO4:NO3~1:5-10, а дозы от 2 до 5мг/л PO4 в неделю. Seachem начинающим рекомендует 0.125-0.25 PO4 в неделю, в соотношении PO4:NO3=1:16.6 или 1:8.32. Большинство аквариумистов вносит PO4:NO3 по традиционной пропорции ~1:15 независимо от субстрата и метода освещения, иногда по средней пропорции 1:10 как в PPS-pro. ADA рекомендует вносить макро- в воду «по потребностям» растений, указывая 1мл на 20л что дает 1.4мг/л PO4 в неделю.
С опытом вы поймете, что оптимальная доза PO4 в неделю для Nature Aquarium составляет ~0.5…1.5мг/л в неделю. Значения не выше 4мг/л не являются прямой причиной роста водорослей, но зачем иметь большой остаток для них при дисбалансе по другим причинам?

Важный вопрос — при какой концентрации PO4 в воде растения лимитированы по фосфатам. Tom Barr говорит: «PO4 очень лимитирует при 0.05мг/л (50ppb), умеренно лимитирует 0.2мг/л (200ppb), совершенно не лимитирует 2мг/л (2000ppb).» ( quote ) В то же время он приводит данные The South Florida Water Management District ( SFWMD ) которые обнаружили что водные растения эффективны для удаления PO4 при концентрациях не ниже чем 0.02-0.05мг/л (20-50ppb), водоросли же не прекращают потребление фосфатов при концентрации в воде менее 0.02мг/л (20ppb), и даже при 0.003-0.0.01мг/л (3-10ppb). ( quote ) Это говорит о том что прекратить рост водоросле й путем крайне низких концентраций PO4 в воде практически невозможно, и от недостатка питания растения вымрут гораздо раньше чем водоросли. То же касается минимального уровня освещенности (см. выживание водорослей в темноте ) и точки компенсации CO2 (Measurement of Carbon Dioxide Compensation Points of Freshwater Algae, PDF 826Kb ) — 0.01мг/л и менее! С другой стороны исследования морей показали что водоросли могут быть лимитированы по фосфатам при PO4<0.06мг/л. Таким образом ограничить рост водорослей в аквариуме до вымирания просто невозможно ¬ .
Другое дело — темпы роста водорослей при концентрациях выше чем граница выживания . Здесь применим тот же принцип что и для растений — существует концентрация при которой потребление элемента минимально, оптимально, и избыточно. Все мы хорошо знаем насколько более бурной будет вспышка водорослей если в этот момент в воде было много фосфатов и прочих ПВ, причем независимо от того что именно явилось причиной вспышки — аммоний, фосфор, дисбаланс P:N или микро-, недостаток CO2 или азота для растений и т.д.
В аквариумах Takashi Amano всегда поддерживается NO3=1-2мг/л, PO4=0.05-0.1мг/л, но это не дозировка, а концентрация которая будет после потребления их растениями и подмен воды ¬ 30-50% в неделю. Это часть Системы ADA ¬ когда б ó льшая часть питательных веществ поступает из субстрата, а освещение часто Ступенчатым методом ¬ . А низкие концентрации в воде значительно уменьшают скорость прироста биомассы водорослей во время дисбаланса .