养鱼的理论基础：氮循环 | Duke Yin 尹德磊

Duke

2017年4月19日

很多新手养鱼会出现各种各样的问题，比如水浑浊发白，鱼虾突然暴毙，水草发黄不长……然后不得其解，常归咎于“鱼病”或者“水质问题”。

“水质问题”是经常从很多”大神”口里听到的，但其实我觉得太过泛泛，根本解决不了实际问题。

氮循环才是水质的根本所在，氮循环不仅存在于鱼缸中，整个大自然其实也依赖氮循环保持生态平衡，我们的鱼缸是一个微缩的小系统，依赖氮循环保持水质清澈，转化废物为能源。

简言之，一个运行良好的鱼缸，不论是淡水草缸，还是海水缸，最最核心的就是其“氮循环”的顺畅和平衡，氮循环的某个环节如果出了问题，势必会引起连锁反应，导致水系统的崩坏，继而引起生物死亡。

 

为了更好理解氮循环的前后，我特做了个图，简单描述鱼缸中氮循环的各节点以及过程。

氮循环

图中红色为剧毒，黄色为有毒，绿色为微毒，蓝色为无毒。下面简述各环节的原理：

1 蛋白质->[异养细菌分解]-> 氨氮 NH3 NH4

动植物的身体和动物粪便中存在蛋白质，蛋白质被异养细菌分解腐烂后会产生氨和氮基，氨是有毒的，如果有小伙伴体验过氨水，就知道那是一种有刺激性气味，易挥发，有毒的物质。当水中氨浓度超过0.3毫克/升时，鱼就会中毒死亡，但是低浓度的氨很难被人闻到，所以鱼从不适到死亡，我们很难通过气味判断是氨中毒。

氨的源头是鱼的粪便，鱼食的残渣，烂掉的水草藻类等有机物，所以我们可以通过遏制源头来控制氨氮的产出，通过添加过滤器，物理过滤就是最有效最廉价的方法。

物理过滤收集了水中死亡的动植物尸体、鱼食残渣、粪便等有机会，通过清洗过滤棉将氨氮的“原料”移出系统，显著减少氨氮的的产出。

2 氮氨 -> [亚硝化细菌] -> 亚硝酸盐 NO2

通过物理过滤并不能100%阻止氨氮产出，而且我们也不可能每时每刻都清洗过滤棉，所以还是会有一部分蛋白质被转化成氨氮，这部分氨氮交由亚硝化细菌处理。这是硝化作用的第一步。

亚硝化细菌也叫亚硝酸菌，好氧，所以通常在水流动较大的小石缝，过滤棉，有微孔的滤材中能大量存活繁殖。

亚硝化细菌会把氨氮转化为亚硝酸盐（NO2），虽然亚硝酸盐毒性没有氨可怕，但是浓度偏高依然会直接导致生物死亡。一个健康的鱼缸里亚硝酸盐含量应该是等于0或者非常接近0。

3 亚硝酸盐 -> [硝酸菌] -> 硝酸盐 NO3

上一步产出的亚硝酸盐被硝酸菌分解成毒性更小的硝酸盐NO3。至此硝化作用完成。

硝酸菌和亚硝化细菌统称为“硝化细菌”，硝酸菌的特性和亚硝化细菌非常像，好氧，喜欢生活在细小的孔洞缝隙中，只是它们以亚硝酸盐NO2为食，产出的是硝酸盐NO3。

硝化细菌（包括硝酸菌和亚硝化细菌）不需要人工添加，它们大量存在于自然界的空气、水、土壤中，而且你放进缸的水草，活石，甚至生物中也有携带，保持过滤，保持水流一周，他们就能迅速繁殖成菌群。

硝酸盐NO3的毒性很小，比起氨氮和亚硝酸盐来说，直接致死需要很高的浓度，较高的浓度会导致生物不适，低浓度不会有大的影响，但在一个氮循环正常的鱼缸里，硝酸盐的浓度也往往是接近于0的。

 

4 硝酸盐->[直接被植物吸收] 、硝酸盐->[反硝化细菌]->氮气N2

硝酸盐直接作为氮肥被植物吸收，其中的氮元素是构成植物氨基酸和蛋白质的主要元素，同时还能生成叶绿素，所以在硝化细菌产出NO3的时候，水中的植物就迫不及待的饱餐一顿了。

另一种“反硝化细菌”则可以将硝酸盐分解产出氮气N2，从水里逸散出缸外，溶于水的也会被植物吸收成为氮肥。

植物的生长消耗掉了NO3，换来了叶绿素促进光合作用，而光合作用产生的氧气供鱼和硝化细菌生存，有的植物被作为食物被鱼或其他生物吃掉，残渣和尸体再次变为氨氮，新一轮的氮循环开始。

 

如此一来形成一个闭合的循环链，氮元素周而复始地往返于动物、细菌、植物身上，盘活了整缸的水。

不难看出，在这个密闭的循环中，任何一环出错，都会导致整个循环的崩溃，比如一旦亚硝化细菌数量不足，剧毒的氨氮就会囤积，鱼虾就会氨中毒而死；异养细菌数量不足或过滤流量不够，水中的残渣就不能被分离分解，固体颗粒悬浮就会造成水的浑浊。

氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐都可以通过化学试剂测出准确浓度，如果想了解你的氮循环哪一步出了问题，可以购买相应元素的测试剂测试。

然而整个氮循环中最为关键的就是硝化作用，毒素变为肥料，小小的硝化细菌是何等的神奇。想要硝化作用更有效率，就需要更多的硝化细菌，那么如何保证硝化细菌的数量呢？

1. 保持水的流动，增加溶氧量。
2. 放置多孔材料的滤材给硝化细菌住。

过滤器不仅能过滤掉残渣，减少氨氮产生，还能让水保持流动增加溶氧量，新缸甚至可以再添加一台气泵作为氧气的来源；淘宝上有很多陶瓷环、石英球、火山石、珊瑚骨都可以作为细菌的豪宅，对于海水缸来说，活石就是最好的细菌屋。保证一定数量的多孔材料滤材，保证水流，硝化细菌会迅速繁殖，很多开缸都有个“养水”的过程，其实就是在培养益生菌，初步建立氮循环。

你可能担心新的鱼缸中硝化细菌基数太少，有几种方法可以在养水期间迅速建立菌群：

1. 自来水爆氧3小时或者敞开放置一天一夜之后进缸，因为自来水的氯离子可以杀死硝化细菌。
2. 跟养鱼的朋友要一块正在用的脏了的滤棉放进你自己的过滤器里。
3. 放一小只死了的鱼虾尸体进缸里提供氨氮，给细菌足够的食物。（注意不能带鱼病，也不能干了）

不建议使用成品的所谓“硝化细菌”添加剂，真正的硝化细菌是不能被人工生产和大量收集的，而且缺氧很快就会死亡，所以瓶装的液体并不是真正的硝化细菌。

理想状态下，完善的氮循环一旦建立，鱼缸是完全不用换水的，能量在鱼缸的各个主体之间互相转移，过滤器排出废料，但是理想终归是理想，鱼缸水体积有限，氮循环不能解决所有的问题，时间长了水中会堆积大量残留不能分解的毒害物质，而有一些元素则被消耗掉就无法重新产出，所以有规律的定期换水依然是必不可少的。

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