依生長速率來區分硝化細菌約可分為五個生長期：
一、遲緩期：當硝化菌剛接觸生活物質時，生長係用以適應新環境而不增加硝化細菌數的時期。此時期的長短，視新環境對硝化細菌之影響程度而定。
二、對數生長期：硝化細菌適應新環境後，迅速氧化氨或亞硝酸鹽以獲得能源固定無機碳的時期，於是有機合成反應加速，數目激增，是為對數生長期，蓋生長情形係成級數增加。在此階段中，繁殖速率達最大值。
三、遞減生長期：當氨或亞硝酸鹽濃度逐漸減少，硝化細菌增加到某一點時，剩餘之生長資源將限制硝化細菌的生長速率，使硝化細菌的增加數量，變成十分緩慢的時期。
四、靜止期：硝化細菌在環境中的生長受到限制因子的影響(如氨源不足)已達飽和，此時生長速率等於死已速率，硝化細菌的數量達到穩定的狀態。因靜止期相當短暫，故也有人把這時期的區分從略。
五、內呼吸期：又稱內生期。系統內氨或亞硝酸鹽已耗盡，硝化細菌呈「饑餓」狀態，只能利用體內養分繼續進行代謝作用，死亡速率大增，數量大為減少的時期。

硝化細菌在一般環境中也有老化及死亡的問題，老化及死亡是有機生命體必須共同面對的問題。

硝化菌的生境條件：
凡是環境之物理、化學及生物等性均會影響硝化細菌之生長，因此硝化細菌的生境條件可被區分為物理因子、化學因子及生物因子三類。其中物理因子主要為溫度、光照、底質、水流等：化學因子主要是鹽度、溶氧、ph質、抑制劑等：生物因子主要為掠食者、競爭排除作用等。
溫度：硝化菌合適體溫約20~28度c，最適生長及繁殖溫度約25度c。一般硝化菌在溫度低於5度c及高於42度c就停止代謝作用，超過此一範圍一般硝化菌很難存活。
光：硝化菌不像綠色植物及某些自營性光合細菌一般具有光合色素，因此不能利用日光進行光合作用合成有機物。不僅無法利用日光，反而會害怕日光照射。
底質：硝化菌非常需要底質，但不同的是它的目的不在於覓食，而是底質可以提供附著、掩蔽和獲得其所需要的氨源及營養源。許多硝化菌沒有找到適當底質前不能進行繁殖，以及不能利氨源與營養源。
水流：由於硝化菌的固著生活特徵，必須靠水流輸送它所需要的氧氣、氨及營養物質等生存資源。
溶氧：溶氧為硝化菌不可或缺的生活要素。建議是不要低於2ppm。
ph值：一般而言，絕大多數硝化細菌比較喜歡生長在弱鹼性的環中，其ph值約7.5~8.2。ph值會影響硝化細菌生長與繁殖。亞硝酸菌ph範圍7.0~8.0，最佳平均是7.8。硝酸菌範圍約6.5~8.5。
競爭排除作用：指硝化菌的生活空間遭到其它異營性細菌的排擠壓力，導致硝化菌族群無法持續發展，乃至有逐漸萎縮趨勢。有機物污染不但會影響硝化細菌生長，也會引來異營性細菌，逼使它們不得不撤離家園，重覓他處尋求發展。

硝化菌的間接確定方法
取樣菌在完全無機的含氨營養試液作除氨效率及速度的測試，若樣菌有明顯的除氨效率及速度，即暗示它可能是硝化細菌，理由是在幾乎完全無機環境中，以及又有豐富的氨源之情況下，似乎只有硝化細菌能適其中，並發揮除氨功能。

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