硝化細菌是一類能降解氨和亞硝酸鹽的自養型細菌，包括亞硝化菌屬和硝化桿菌屬兩個生理亞羣，它們歸屬於一個獨立的科——硝化桿菌科。
硝化細菌通過硝化作用氧化無機化合物獲取能量來滿足自身的代謝需求，並且以CO2作為唯一的碳源，是典型的化能無機營養菌。
硝化細菌具有硝化作用，所謂硝化作用指的是硝化細菌在好氧條件下將NH3氧化為NO-，並進一步氧化為NO-3，從中獲得生長所需能源的過程。硝化作用可以分為兩個相對獨立而又聯繫緊密的階段。前一階段NH3氧化為NO-2，稱為亞硝化作用或氨氧化作用，由亞硝化細菌完成後一階段是NO-2氧化為NO-3的過程，稱為硝化作用，由硝化細菌完成。
因此，常講的硝化作用實際上包括了由亞硝化細菌完成的亞硝化作用和由硝化細菌完成的硝化作用兩個階段。硝化細菌是養殖水體生態系統中不可或缺的成員，在水產養殖上具有比較重要的應用價值
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