作為詳細起底硝化細菌、回應網友質疑系列文章的第一篇，鶇龜先生在《還在神化硝化細菌嗎？其實它處理魚缸中氨氮並沒有想像中那麼靠譜》一文中，分析了魚缸中硝化細菌的作用，指出其主要功能是轉化有毒的氨氮，防止魚氨中毒。除此之外，並不具備分解魚食殘渣和糞便、使水清澈等功效，沒有必要對它進行神化。
今天的文章，是屬於這一系列的第二篇，主要談談「水草能夠代替硝化細菌處理魚缸中氨氮」問題。這句話也是不少朋友認為鶇龜先生「一味貶低硝化細菌的作用」的證據，他們認為水草是無法直接吸收氨氮的，只有經過硝化細菌的轉化，變成硝酸根離子以後，植物才能吸收利用。事實真的是如此嗎？實際上，這和認為硝化細菌無所不能一樣，都存在一定的誤解。硝化細菌處理魚缸中氨氮的作用，水草不僅可以代替，且效果更好，優點更多。具體原因，且聽鶇龜先生詳細給大家分析。
一、硝化細菌處理魚缸氨氮的主要局限性
魚食和糞便等含氮有機物，在氨化細菌分解下，會釋放出有毒氨氣；同時，魚呼吸和體內蛋白質代謝的最終產物也是氨，通過魚鰓和排洩孔，釋放到水中，這些氨稱為氨氮。硝化細菌的主要作用，就是通過硝化反應轉化這些氨氮。其基本過程是，氨溶於水中，電離或與酸反應生成銨離子，亞硝化細菌將銨離子轉化為亞硝酸根離子，接著硝化細菌再把亞硝酸根轉化為硝酸根離子，如下圖所示：
通過上述這一基本過程，硝化細菌將原本對魚毒害性較強的氨（NH3），轉化為最終產物硝酸根離子（NO3-）。由於硝酸根離子毒性不大，低濃度下可以認為無毒，因此對魚有嚴重危害的氨，就這樣被硝化細菌化解了，這是硝化細菌在魚缸中的最主要作用。
雖然硝化細菌轉化氨氮的工作十分重要，但也並非看上去那麼完美，實際上局限性還是非常多的，主要表現為以下方面：
1、硝化細菌處理氨氮後，容易造成硝酸根濃度積累
硝化細菌轉化氨氮的最終產物是硝酸根離子，雖然毒性降低了，但並沒有從水中清除。隨著硝化作用的不斷進行，硝酸根不斷產生，最終會越積累越多，這是硝化細菌轉化氨氮的很大局限性。魚缸中硝酸根濃度增大，危害主要有三個方面：
增加水中鹽度，產生鹽分脅迫。
隨著硝酸根濃度增加，鹽度也在不斷升高。鹽度是水質的一個重要指標，對魚類生長和繁殖都有重要影響。研究發現，水中鹽度的變化，影響魚的代謝活動及滲透壓調節，也對魚的營養需求、組織結構和生理生化指標等產生影響。特別是滲透壓的變化，鹽分過高或過低，都有可能造成魚死亡。
通過反硝化作用，重新生成有毒的亞硝酸鹽，甚至氨。
硝化反應是一種好氧環境的下的氨氮轉化，隨著硝酸根濃度增加，如果魚缸中存在缺氧環境（如底沙中），反硝化細菌也可以重新將硝酸根離子轉化為亞硝酸根離子，甚至氨，這兩種對魚都是極毒的。
促進魚缸富營養化，產生爆藻現象。
硝酸根是重要的速效氮肥，極易被植物吸收，促進藻類大量爆發。很多朋友養魚的缸裡，經常爆藻，除了光照等條件外，硝化細菌產生的硝氮也是一個非常重要的原因，提供了藻類繁殖的大量養分。
2、硝化細菌對環境變化敏感，處理氨氮的效果並不穩定
硝化細菌是好氧型自養菌，繁殖速度緩慢。這種特點，一方面決定了它對氨氮的處理速度較為緩慢，需要很長時間才能起效。另一方面，也決定了它無法與繁殖迅速的異養型腐生菌相競爭，在水中的生存範圍被異養菌壓縮侵佔，實際作用並不像廣告中宣傳的那麼強大。
同時，硝化細菌對環境變化敏感，容易崩潰。水中的溶解氧、pH、溫度和光照等條件的變化，都會對硝化細菌產生影響，硝化系統並不是那麼穩定。這也是很多朋友的魚缸中，硝化系統動輒就崩潰的原因，它對環境變化太敏感了，限制條件很多。例如現在已經進入冬季，如果水溫在10℃以下，硝化細菌就接近停工狀態，對氨氮基本沒有什麼轉化效果，這是因為硝化細菌最適合的工作溫度是20-30℃。
3、造成魚缸水質酸化，減少氧氣含量
硝化細菌在轉化氨氮的過程中，會產生氫離子（H+），具有酸化作用。同時，最終產物硝酸根，是典型的強酸根，當它與弱鹼相遇時，會產生強酸弱鹼鹽，水解也是酸性。因此，過量的硝化細菌，會造成魚缸水質偏酸，帶來pH下降（即魚缸跌酸）。此外，硝化細菌是典型的好氧菌，在魚缸中大量存在，也會產生耗氧問題。
俗話說，過猶不及，硝化細菌確實能轉化氨氮，但凡事要適度，切不可因此過度神話它的作用。魚缸硝化細菌過於強大，也並非好事，會帶來一系列問題，例如硝酸根的積累、水質酸化和耗氧等。而且，硝化細菌對環境變化敏感，動輒就崩潰，其處理氨氮的效果也是不穩定的，這些都是硝化細菌的局限性。
實際上，利用硝化細菌轉化氨氮，只是眾多處理氨氮的方法中的一個，有些朋友卻把它片面的當成了唯一的一個。研究表明，像池塘這類淺的靜水區域，實際對氨氮起主要吸收去除作用的，是藻類和水生植物，並不是硝化細菌。相對於經常崩潰的硝化細菌，利用水生植物來去除魚缸水中的氨氮，其實是個非常不錯的方法。
二、水草能夠代替硝化細菌處理氨氮嗎？
與不少朋友理解的不一樣，水草不僅能夠代替硝化細菌處理氨氮，而且相比較於硝化細菌，利用水草處理氨氮，操作更簡單，優點更多。
1、為何說水草能處理氨氮？
在上一篇文章中，鶇龜先生說過，硝化細菌處理的並不是有毒的氨（NH3），而是幾乎無毒的銨離子（NH4+）。如果換一種思路來看，我們可以藉助硝化細菌將銨離子轉化為硝酸根離子，來解決有毒的氮氮問題。為何就不能利用水草直接吸收銨離子，來消除氨氮危害？不要忘記，銨可是植物的養分和肥料。說到底，這其實只是解決同一問題的不同方法。
銨離子就是農業生產中的速效氮肥銨肥（如硫酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、硝酸銨等）的主要顯效成分，是可以被植物直接吸收利用的。植物對養分的吸收，主要有被動吸收和主動吸收兩種方式。被動吸收是通過濃度差實現的（即滲透壓），由高濃度移動向低濃度。而主動吸收，則可以突破這種限制，實現由低濃度向高濃度方向移動（即逆濃度差移動）。主動吸收靠的是植物體內的養分運載系統，直接輸送到體內。
銨離子對植物而言，是屬於主動吸收的養分。通過細胞膜上的銨轉運蛋白，植物將環境中的銨離子直接輸送到體內，用於合成胺基酸。由於銨離子是氨溶於水動態反應生成的：
通過主動吸收銨的方式，水草將水中的銨離子轉移到體內，氨就要不斷反應重新生成銨，以達到新的動態平衡，這樣氨就會不斷消耗，直至氨在水中耗盡。這就是水草能夠吸收、去除氨氮的基本原理。因此，說水草不能直接吸收氨氮，是不符合科學的說法，水草是可以吸收氨氮的。那麼，水草吸收氨氮的效果怎麼樣呢？
2、水草吸收氨氮的效果如何？
水草不僅可以吸收氨氮，且效果還非常不錯，這早已為眾多研究者的試驗結果所證實。例如浙江大學劉佳等的研究表明，培養21天後的水草金魚藻，對氨氮的吸收率是91.2%，效果可謂相當好。南京林業大學紀慶亮的研究表明，即便是在冬季，菹草、美人蕉和西伯利亞鳶尾對氨氮的淨去除率也可以高達84.58%、76.25%和75.83%。西北農林科技大學王俊華的研究表明，水芹菜在夏季和秋季對氨氮的最大去除率分別是70%和82%。合肥工業大學藕翔的研究表明，美人蕉、鳳眼蓮和苦草對氨氮的去除率，分別高達88%、93%和65%。中南林業科技大學張倩妮等人的研究表明，29種水生植物對氨氮均具有良好的處理淨化效果。當然，類似的研究還有很多，大家可以自行在知網等渠道查閱。以上研究結論的出處，請見參考文獻目錄。
從鶇龜先生自己的親身經歷來看，魚缸裡養水草的好處，也是顯而易見的。在一個月前和上周，鶇龜先生分別開了兩個新魚缸，置換掉了原先用的塑料整理箱。這兩個魚缸都沒有用過硝化細菌。開缸過程也極為簡單，魚缸清洗乾淨，放入水草後注滿水，24小時後即放魚入缸。目前兩個缸都沒有問題，水質更是清澈如初。下面視頻中即為一個月前開的新魚缸，沒有用過硝化細菌，也無過濾等設備。
其實在此之前，這些魚都生活在加了水草的塑料箱裡，同樣也是沒有用過硝化細菌。時間最長的已經養了兩年多，也沒有問題。雖然鶇龜先生不具備大學科研機構等實驗室檢測條件，沒有確切的數據，但結果是明確的，那就是這功勞並不是硝化細菌的，而是水草的。因為還沒有聽說過，加入自來水24小時後，硝化細菌就能自行建立並完善的。水草的作用無需置疑，不僅可以處理氨氮，而且好處更多。
3、水草不僅能夠處理氨氮，且好處更多
如上文所述，水草通過直接吸收銨離子，可以去除水中的氨氮，這已為眾多學者的研究和鶇龜先生的實踐所證實。對於利用水草處理氨氮（銨），很多朋友不以為然，他們認為植物對硝酸根的吸收更好。實際並不是這樣，對於植物而言，銨離子和硝酸根離子，都是可以直接吸收利用的無機氮肥。確實有些植物更偏好銨離子，有些植物更偏好硝酸根，其實就如我們人一樣，植物界也存在偏食者，但並不存在只吸收銨離子或硝酸根離子的情形。
說到植物對於硝酸根的吸收，有一個詭異的現象不得不提，那就是吸收了以後，植物並不能直接利用，而是要重新把它還原為氨氮，再加以利用。一般認為，硝酸鹽在植物體內的還原步驟是：
還原的方程式分別為：
由上面的反應過程，我們可以發現一個令人哭笑不得的事實：硝化細菌歷經千辛萬苦，將銨離子轉化為了硝酸根離子，供植物吸收利用。可植物吸收以後，又要將其轉化為初始狀態的銨，才能再次利用。也就是說，氨氮經硝化細菌這麼一轉化，繞了一圈又回到了原點。既然如此，我們為何要多此一舉，不直接利用水草來吸收銨呢？其實與硝化細菌相比，水草處理氨氮，優點真的很多，主要表現在以下幾個方面：
（1）吸收氨氮更為快速直接。
植物通過細胞膜上的銨轉運蛋白，將環境中的銨離子主動吸收到體內，用於胺基酸的合成，供自身生長發育，利用這一原理，實現氨的去除。從處理速度上看，硝化細菌無論是人為加入，還是自然形成，都需要一定時間才能處理氨氮。而水草則不同，放入水中馬上就可以工作。相對於經過硝化細菌轉化再吸收，水草對氨氮的吸收更為直接有效，可以快速將氨氮的危害扼殺在萌芽狀態。
（2）對氨氮的吸收更為徹底。
硝化細菌雖然可以轉化氨氮，但最終產物硝氮（硝酸根）要留在魚缸裡，無法清除，帶來鹽分脅迫、水質酸化、爆藻等問題。硝酸根也可以通過反硝化作用，再次生成亞硝酸根和氨氮，對魚產生毒害。
但是利用水草處理魚缸中的氨氮，就沒有這方面的困擾。無論是銨離子還是硝酸根離子，都是水草的養分，可以直接吸收，能將其從水中移除，這是硝化細菌做不到的。所以，養了水草以後，魚缸可以做到長期不換水，只加水。但僅僅是有硝化細菌，無法做到，只能通過定期換水，來稀釋硝酸根的濃度，減輕危害。
（3）水草處理氨氮更為穩定。
硝化細菌對環境的依賴性非常強，水中溶解氧含量、pH、溫度、光照和有機質等方方面面的變化，都有可能造成硝化細菌死亡、硝化系統崩潰。水草，特別是本地原生的土著水草，適應環境的能力非常強，不容易死亡，養起來也非常簡單，根本無需過多照料，即可正常開始除氨氮等淨水工作，簡直不要太省心。
比如現在到了冬季，如果是冷水缸，硝化系統實際上已經接近停止，對氨氮幾乎不再轉化（以長三角地區為例）。但水草則不同，多年生的金魚藻、蜈蚣草等水草，在冬季仍正常生長，不斷吸收氨氮及魚缸中的其他汙染物，確保水質無憂，這是硝化細菌無法做到的。
（4）魚缸裡養水草的其他好處。
實際上，在魚缸裡養水草，不僅僅能夠有效處理氨氮，其他好處也非常多。例如光合作用可以增加水中溶解氧，沒有空氣泵也同樣可以養好高氧魚；高效吸收氮磷鉀等營養物質，防止富營養化，進而防止爆藻；改善魚缸環境，更符合魚兒的需要，不容易發生應激反應等等。由於本文主要是探討氨氮，因此對於水草的以上這些優點，就不再詳細展開論述。感興趣的朋友們，建議直接用今日頭條app上方的搜索框輸入「魚缸裡養水草有什麼好處」，然後進行搜索查詢。裡面有眾多網友分享的信息，請大家有選擇的理性參考即可。
三、魚缸中水草和硝化細菌是對立的嗎？
由於水草可以直接吸收銨離子，進而消除魚缸中有毒氨的危害，從這個意義上，說水草能夠代替硝化細菌處理氨氮，是沒有問題的。代替的意思，是說如果沒有硝化細菌，我們一樣可以利用水草來處理氨氮，這只是處理問題方法與途徑的不同。希望大家對此能有一個正確的理解，不要把「代替」這一詞理解偏了。
不少朋友覺得鶇龜先生強調水草的作用，說「水草可以代替硝化細菌處理氨氮」，是貶低硝化細菌的作用。其實並非如此，鶇龜先生從來也沒有否認過硝化細菌的作用，只是強調要理性看待，沒必要去神化它。硝化細菌並不是萬能的，局限性很多。實際上，相對於動輒就崩潰的硝化細菌，水草養護更簡單，確實更有優勢。
當然，鶇龜先生這樣說，也並非意味著水草和硝化細菌是對立的，不可兼得。實際上，水草和硝化細菌，二者並不衝突，具有互補的關係，養了水草以後，更容易建立穩定的硝化系統。一般來說，由於受制於食物和氧氣等因素影響，開始時新魚缸並不具備硝化細菌大量繁殖的優良條件。此時我們可以先養水草，代替硝化細菌來吸收處理氨氮，以免造成危害。在養水草的過程中，也改善了魚缸環境，為硝化細菌的著生提供條件。由於硝化細菌在環境中廣泛分布，水、土壤、空氣中等都有，只要條件適宜，就可以不請自來，形成穩定的系統。鶇龜先生一直認為，自然建立的硝化系統，才是最穩定的。因為這是根據魚缸裡的環境，自發繁殖形成的，不容易崩潰。
硝化系統自然建立並完善以後，水草和硝化細菌就可以相互配合，更好的處理魚缸中的氨氮及淨化水質。水草的直接吸收，再加上硝化細菌的轉化，氨氮的處理速度更快。同時硝化細菌轉化後的產物硝酸根，也可以直接被水草吸收，避免出現硝酸根積累、酸化和爆藻等問題。也就是說，硝化細菌處理氨氮的短板，可以通過養水草補上，建立一個水草和微生物相結合的優良水質淨化系統，更有助於養好魚。
四、結語
硝化細菌在轉化氨氮的過程中，會帶來硝酸根濃度積累、水質酸化、爆藻等一系列問題。由於硝化細菌相對脆弱，繁殖速度緩慢，自然形成的硝化系統，基本需要一個月以上時間；就算是人為加入硝化細菌，最快也要幾天的時間，才能開始處理氨氮。而且，硝化細菌對環境變化敏感，溶解氧、pH、溫度等條件的變化，都有可能造成硝化系統崩潰，其對氨氮的處理效果是不穩定的，存在較大局限性。
銨離子是植物可以直接吸收利用的速效氮肥，用於體內胺基酸的合成，因此水草是可以吸收氨氮的，且效果比硝化細菌更為穩定、徹底，沒有太多的「後遺症」。說水草不能吸收氨氮，是不可信的。實際上，水草和硝化細菌，並不是截然衝突的，二者可以相互配合，構建出水草和微生物高效氨氮處理系統，彌補硝化細菌的系列短板。
【特別說明】：歡迎以轉發的形式分享，但請勿搬運抄襲，謝謝理解。鶇龜先生，溯本正源，堅持分享簡單快樂的烏鶇、烏龜和原生魚飼養經驗與心得體會，歡迎關注。
主要參考文獻：
李合生，現代植物生理學，高等教育出版社，2005。
王鏡巖等，生物化學（第三版），高等教育出版社，2011。
劉佳等，水生植物對水體中氮磷的吸收與抑藻效應的研究，核農學報，2007（4）。
紀慶亮，三種水生植物氨氮耐受性和冬季淨水效果研究，南京林業大學，2010。
王俊華，水生植物和放線菌對皂河汙水的淨化研究，西北農林科技大學，2007。
張倩妮，29種水生植物對農村生活汙水淨化能力研究，農業資源與環境學報，2019（3）。
藕翔，三種水生植物對黑臭水體修復效果的研究，合肥工業大學，2018。
李寶珍等，植物吸收利用銨態氮和硝態氮的分子調控，植物生理學通訊，2009（1）。