草履 A Green Journey

小邱のDIY – 奧斯魔根肥製作及施肥策略   (作者：邱仁彰、邱柏誌)

(本文2018-2-25 03:52 原發表於「老爹孔雀魚水族寵物交流網」)

壹、 前言：
在水草界將園藝著名緩釋肥「奧斯魔肥」(以下簡稱魔肥)當根肥，早已使用多年，但對於魔肥直接浸泡水中，其肥份釋放速率與一般施用於土壤上是否相同？仍存有懷疑。而對有經驗的老手而言魔肥既經濟又有效，但對新手而言稍有不慎就會引來藻類侵害，因此本文簡單做了一個測試，來了解魔肥的釋放率並找出一個施肥基準值，來輔助我們作為施肥參考。

貳、根肥製作：
其實這不是本文重點，因為很簡單，直接裝在空膠囊內就完成了。

參、測試：
一、材料及器材：
(一)魔肥5g(第三代精準奧斯魔肥 高鉀型 11-11-18 (5-6M))
(二)RO水500ml(TDS 7ppm) 
(三)TDS測試筆(量測範圍1~ 2999ppm)
(四)空杯子
(五)保鮮膜
(六)橡皮筋

二、測試方法及步驟：
(一)將5克魔肥及RO水500m倒入空杯中混合。
(二)以TDS測試筆，不定時對混合液量測TDS值(量測前先攪拌均勻)，並記錄量測時間及TDS值。
(三)每次量測完後，杯口以保鮮膜及橡皮筋封口，以避免水分蒸發影響濃度。
(四)因TDS測量範圍最大為2999ppm，故當測量值接近2999ppm時，將杯中混合液濾除，保留固體狀魔肥，並加入新RO水500ml，並重複步驟(二)繼續量測。

三、結果及分析：
(一)量測數據：
1.符號說明：
(1)TDS：實測值(累積釋放量)
(2)TDS’：校正值(註：因RO水初始值為7ppm，必須於予以扣除；且TDS量測筆最大範圍為2999ppm，因上述「二、測試方法及步驟」之(四)換新RO水關係，所以換水後的實際累積釋放量=換水後量測值＋換水前最後一次量測值－RO水初值，即下[表一]欄位F47=E47+F46-7、F48=E48+F46-7，以此類推)
(3)log(分)：時間分鐘取其對數值
2.數據：

[表一]

2.繪製TDS’–時間(分)關係圖：

[圖一]

(二)分析：
1. 繪製TDS–對數時間(log(min.))關係圖：

[圖二]

2.回歸分析：經由上圖回歸分析，得趨勢線公式y=5.0659*exp(1.352x)即TDS’=5.0659*exp(1.352*log(分))；R平方值=0.9957非常接近進1.0，故其趨勢線公式相當可靠。
3.數值模擬：因實際量測時間並非固定，且由上述迴歸分析所得趨勢線公式相當可靠，故藉由趨勢線公式反算肥份釋放速率(Release rate)及氮磷鉀各成分累計釋放量如下[表二](為縮減版面僅列出前19日，實際計算至180日=6個月，同包裝標示肥效期，有興趣的朋友可依趨勢線公式於Excel中重建)。
(1) 符號說明：
a.log(分)：時間分鐘取其對數值。
b.TDS”：數值模擬累積釋放量(即TDS”=5.0659*exp(1.352*log(分)) 。
c.釋放速率：(本日數值模擬累積釋放量 – 前一日數值模擬累積釋放量)/1日
d.各元素累計釋放量：為TDS”*魔肥包裝說明各元素所佔之比重；但要注意的是，磷總量占11%但僅針對「可溶性磷(PO4)」8.2%做討論。

[表二]

(2)繪製數值模擬「TDS”–時間(日)」關係圖：

[圖三]

(3)繪製「釋放速率–時間(日)」關係圖：

[圖四]

肆、分析：
一、由[圖四]得知，肥份釋放速率於前10日內快速遞減，並於在1個月後趨於緩和，對「5g魔肥溶於500ml水」而言1個月後平均釋放速率約(50+25)/2=37.5ppm/日；即對「1g魔肥溶於1L水」而言1個月後平均釋放速率約(50+25)/2/10=3.75ppm/日。

二、因水草缸正常維護大約每7天會換水1次，故值得我們注意的是，根肥加入  後(不計膠囊溶化時間) 前7日各元素之累積釋放量，由前述數值模擬計算[表二]得知，對「5g魔肥溶於500ml水」而言，前7日累積釋放量氮124.95ppm、磷93.15ppm、鉀204.47ppm；即對「1g魔肥溶於1L水」而言，前7日累積釋放量氮12.5ppm、磷9.3ppm、鉀20.4ppm。

伍、應用與討論：
在實際施肥量上，因每個人的草種、種植密度、燈光、溫度、CO2濃度、水質等條件各有所不同，所以施肥還是要透過經驗累積及觀察草況來操作最為恰當，但有上述結論，在使用奧斯魔根肥上，無疑也提供了一個使用上及經驗累積上的參考值，至少不用完全憑空臆測。
依據「沼澤缸之家」P大的所翻譯的文章(另詳《自配水草NPK主肥》及《估計指數水草施肥法》)，其建議水草缸每週內鉀(K)及硝酸(NO3)建議維持在20-30ppm，磷酸(PO4)維持在2-3ppm，故我們直接以此建議值作為範例，說明如何應用上述分析結果來實際添加魔肥。
假設一60L草缸，每週換水50%，為避免藻害依P大建議，磷酸(PO4)每週累積量欲維持在3ppm(也可依個人草缸條件及經驗設定一目標值)，
一、步驟一：
依「1g魔肥溶於1L水而言，第一週累積釋放量氮12.5ppm、磷9.3ppm、鉀20.4ppm」結論：
(一) 每公升所需魔肥量：3ppm/9.3ppm*1g/L=0.32g/L
(二) 則60L草缸參考初始添加量：0.32g/L*60L=19.35g

二、步驟二：
若上述草缸經二週觀察後，草況仍顯示肥份不足，欲再添加第二批魔肥使磷酸(PO4)第三週內總累積量目標值提高至3.5ppm，則
(一) 計算已埋設第一批魔肥在第三週內的累積釋放量：
1.經查[圖四]
埋設第14天釋放速率約7.3ppm/day，
埋設第21天釋放速率約6.1ppm/day，
故第三週平均釋放速率約(7.3+6.1)/2=6.7ppm/day，
但[圖四]為5g魔肥溶於500ml水的釋放速率圖；
故1g魔肥溶於1L水的平均釋放速率為6.7/10=0.67 ppm/day。
2.故第一批魔肥在第三週內的累積釋放量為0.67*19.35g/60L*7day=1.5ppm。
(二) 計算第二批魔肥添加量：
1.考慮第一批已添加之魔肥效應，第三週所需增加的磷酸(PO4)累積量目標值為：3.5(總目標值)-1.5(第一批第三週累積)=2.0ppm 。
2.第二批每公升所需魔肥量：2.0ppm/9.3ppm*1g/L=0.215g/ L
3.則60L草缸第二週後第二批參考添加量：0.215g/L*60L=12.9g

三、步驟三：
若上述草缸經四週觀察後，草況依舊顯示肥份不足，欲再添加第二批魔肥使磷酸(PO4)第五週總累積量目標值提高至4.0ppm，則
(一)計算已埋設第一批魔肥在第五週內的累積釋放量：
1.經查[圖四]
埋設第28天釋放速率約5.4ppm/day，
埋設第35天釋放速率約4.9ppm/day，
故第五週平均釋放速率約(5.4+4.9)/2=5.15ppm/day，
但[圖四]為5g魔肥溶於500ml水的釋放速率圖；
故1g魔肥溶於1L水的平均釋放速率為5.15/10=0.515 ppm/day。
2.故第一批魔肥在第五週內的累積釋放量為0.515*19.35g/60L*7day=1.16ppm。
(二) 計算已埋設第二批魔肥在第五週內的累積釋放量：
1.經查[圖四]
埋設第14天釋放速率約7.3ppm/day，
埋設第28天釋放速率約6.1ppm/day，
故第五週平均釋放速率約(7.3+6.1)/2=6.7ppm/day，
但[圖四]為5g魔肥溶於500ml水的釋放速率圖；
故1g魔肥溶於1L水的平均釋放速率為6.7/10=0.67 ppm/day。
2.故第二批魔肥在第五週內的累積釋放量為0.67*12.9g/60L*7day=1.01ppm。
(三)計算第三批魔肥添加量：
1. 考慮第一、二批已添加之魔肥效應，第五週所需增加的磷酸(PO4)累積量目標值為：4.0(總目標值)-1.16(第一批第五週累積)-1.01(第二批第五週累積)=1.83ppm 。
2.第三批每公升所需魔肥量：1.83ppm/9.3ppm*1g/L=0.197g/ L
3.則60L草缸第四週後第三批參考添加量：0.197g/L*60L=11.81g

四、步驟四：
若上述草缸經六週觀察後，草況依舊顯示肥份不足，欲再添加第二批魔肥使磷酸(PO4)第七週總累積量目標值提高至4.5ppm，則
(一)計算已埋設第一批魔肥在第七週內的累積釋放量：
1.經查[圖四]
埋設第42天釋放速率約4.6ppm/day，
埋設第49天釋放速率約4.3ppm/day，
故第七週平均釋放速率約(4.6+4.3)/2=4.45ppm/day，
但[圖四]為5g魔肥溶於500ml水的釋放速率圖；
故1g魔肥溶於1L水的平均釋放速率為4.45/10=0.445 ppm/day。
2.故第一批魔肥在第七週內的累積釋放量為0.445*19.35g/60L*7day=1.0ppm。
(二) 計算已埋設第二批魔肥在未來第七週內的累積釋放量：
1.經查[圖四]
埋設第28天釋放速率約5.4ppm/day，
埋設第35天釋放速率約4.9ppm/day，
故第五週平均釋放速率約(5.4+4.9)/2=5.15ppm/day，
但[圖四]為5g魔肥溶於500ml水的釋放速率圖；
故1g魔肥溶於1L水的平均釋放速率為5.15/10=0.515 ppm/day。
2.故第二批魔肥在第七週內的累積釋放量為0.515*12.9g/60L*7day=0.775ppm。
(三) 計算已埋設第三批魔肥在第七週內的累積釋放量：
1.經查[圖四]
埋設第14天釋放速率約7.3ppm/day，
埋設第21天釋放速率約6.1ppm/day，
故第五週平均釋放速率約(7.3+6.1)/2=6.7ppm/day，
但[圖四]為5g魔肥溶於500ml水的釋放速率圖；
故1g魔肥溶於1L水的平均釋放速率為6.7/10=0.67 ppm/day。
2.故第三批魔肥在第七週內的累積釋放量為0.67*11.81g/60L*7day=0.923ppm。
(四)計算第四批魔肥添加量：
1. 考慮第一、二、三批已添加之魔肥效應，第七週所需增加的磷酸(PO4)累積量目標值為：4.5(總目標值)-1.0(第一批第七週累積)-0.775(第二批第七週累積)-0.923(第三批第七週累積)=1.802ppm 。
2.第四批每公升所需魔肥量：1.802ppm/9.3ppm*1g/L=0.194g/ L
3.則60L草缸第六週後第四批參考添加量：0.194g/L*60L=11.63g

五、討論一：
以上計算例，係因草況判斷『肥份不足』下適用，即假設所埋設根肥及輔助添加之液肥下仍有不足，亦即假設巨量元素被水草完全吸收無殘留，且每周會進行50%換水，故每批不同時期埋設的根肥僅需討論各批未來1週的累積釋放量即可。

六、討論二：
由計算步驟一～四，可發現只要在磷酸(PO4)目標值等距增加、魔肥等時距補充的條件下(本例為磷酸(PO4)目標值以0.5ppm增加，每隔2周觀察草況後補充)，第二批以後的添加量會收斂，與第二批添加量接近(本例為第二批12.9g、第三批11.81g、第四批11.63g)。

陸、結論及建議：(以下僅適用於第三代精準奧斯魔肥 高鉀型 11-11-18 (5-6M))
一、1g魔肥溶於1L水而言，第一週累積釋放量為氮12.5ppm、磷9.3ppm、鉀20.4ppm。
二、實際施肥上，若採以「磷酸(PO4)目標值等距增加、魔肥等時距補充」的條件下，可以簡化最作多僅需計算至步驟二即可；添加後若肥份仍有不足，直接依步驟二計算值結果作為往後等週期每批的根肥補充量即可。
三、本文所建議施肥量，已保守地忽略底土覆蓋、膠囊溶解對濃度擴散的影響，故是相對安全可靠；根肥的埋設也建議先由需肥量較高的草種四周埋設起。
四、本試驗仍持續監測中，直至TDS量測值不再變化為止，以測試魔肥實際有效期，待續。