我們研究的底沙系统有以下几种：
底部充水(plenum;既鱼缸的最底部为一层静止的水,水上为沙层)；
厚底沙dsb(deep-sand-bed的缩写,底沙厚度>3吋,约8cm)；
薄底沙（鋪3寸以下的沙）；
底沙过滤(under-gravel;既沙底为水管或隔水板)；
反向底沙过滤（同底沙过滤，不过水由沙底进入，从沙面流出）；
流沙过滤；
裸缸。
每种系統各有自己的特点及局限。
一.硝化作用的比較
把NH3或NH4化為NO2，再把NO2化成NO3。均需要氧來進行硝化作用，各种系統自强而弱的排名是：
1. 流沙过滤
2. 反向底沙过滤
3. 底沙过滤
4. 厚底沙
5. 底部充水
6.薄底沙
裸缸没有该功能。
所有底沙系統中，硝化作用的效率高低，決定性的因素是运输。把氧,NH3或NH4，NO2從水中运送給底沙系統。
流沙过滤，底沙过滤，反向底沙过滤这三种方式的运输核心是水泵，特点是直接，主動，快速。
1.流沙过滤系统最好，因為沙粒在滤筒內漂浮著，该法能用尽每粒沙的表面；不像其他系統的沙粒，因沙粒之间没有距离,減小了表面面积，同时也使水流減慢。
2.反向底沙过滤由下层进水，這樣，下、中层的氧很充足。上层紧貼著缸水，因而也有氧的供應。所以它是第二。
3.底沙过滤由沙的上层进水，紧贴水的沙层氧很充足，但上、中层的硝化菌把氧用得已差不多，下层的氧就很少了。
4.厚底沙，底部充水，薄底沙这三种系统的运输方式，不是靠水泵，而是靠扩散作用。什麼是扩散？做個试验便能解释：你点一根烟,香烟散出的烟过一会儿就佈满了整个屋子，这就是扩散。這种运输方法不直接，不主動，速度很慢。
后三种底沙系統中的含氧量直接影响到扩散作用的速度。底沙的含氧量比缸水中越低，水中的NH3，氧，NO2擴散到底沙的速度便越快（但再快也不能跟水泵相比），两者含氧量的差异，称為potential-difference（势能差）。
厚底沙因为有微氧區和无氧區，所以總含氧量是最低的，正因为沙中的含氧量最低，它的扩散作用最强，因此排第四。
底部充水系統没有無氧區，只有富氧區及微氧區，總含氧量比厚底沙要高,排第五。
薄底沙系統只有富氧區，就算底部有一点儿微氧區存在，也只是薄薄的一层,所以总含氧量比厚底沙，底部充水系統的要高，只能是第六。
二.比較H2S的產生
只有厚底沙系统有无氧區，所以唯有它才可能產生H2S。
三.比較转化NO3的功能
即脫氮作用，是把NO3化作N2。有关的细菌要在微氧环境下工作，即不是富氧也並非無氧。
各种系統自强而弱的排名是：
1.底部充水，功能最强
2.厚底沙，第二
3.薄底沙,它的功能很低，甚至没有，因厚度未必能出现微氧區；就算做的到，也只是薄薄一层，能給多少转化NO3的硝化菌藏身？
流沙过滤，反向底沙过滤，底沙过滤及裸缸没有该功能。
底部充水的英文是plenum，意指沙底內充满水的空間。空間内沒有沙只有水，重点是此处的水中貯存着不少氧。氧會慢慢扩散到微氧區，來維持該區。所以其微氧區的体积最大而又最稳定，转化NO3功能最出色。
底部充水系統的氧從何而來呢？就是由脫氮作用而來，整個过程如下：NO3---->NO2---->N2O---->N2
注意！第三步的N2O化成N2，剩下的O就是氧，去了那儿？就是扩散到了底部水层內。
厚底沙因沒有充水层，所以其微氧區的体积较难掌握，也易受外界环境的影响而並不太稳定。
流沙过滤，反向底沙过滤，底沙过滤在硝化上的优势隐喻着这三种系统没有转化NO3的能力，充足的氧成了一把双刃剑，也说明了鱼和熊掌不可兼得。
四.對缸水影响的比較(NO3污染度)
那个系统会使魚缸的水中有較高的NO3？排名如下：
1.流沙过滤。
2.反向底沙过滤。
3.底沙过滤。
4.薄底沙。
5.底部充水、厚底沙。
裸缸不會有直接影响。 头三位的名次，是跟硝化作用功能的排名一致的。
底沙过滤，反向底沙过滤，流沙过滤不仅没有转化NO3的功能，而且由于它們的硝化作用太有效，水的流动速度较快，水路又很通畅，NO3便全部被水流带入缸中。所以这三种系统有”NO3加工廠”的美名。使用這3種系統，缸水中的NO3必然会較高，要用其他補救方法，如換水次数多一些或用其他器材补救等等。
如果淡水水草缸用底沙过滤或反向底沙过滤，底沙中的养分，便會不断地被沖入缸水中，植物的根部就吸收得不够，反而使缸內的藻类得益不少。
底部充水系統、厚底沙有转化NO3的功能，系统沒有被水流貫穿，NO3在沙中的含量，要高出缸水中很多。以底部充水系統為例，Bob Goemans博士的魚缸內，水中NO3之含量，与沙中NO3的比例約是8:18（不可能每个魚缸都是相同的）。
底部充水系統、厚底沙還有貯存NH3、NH4和NO2的功能，上述三种有害物质在水中的含量便比较小了。貯存着的N氏三兄弟(指NH3，NO2和NO3)是在排隊等候被处理，所以貯存量不會无限上升。若缸中情況有变，如增加或減少几条魚，系統会慢慢的自动調节，除非有太多生物，超出了处理系统的負荷。
薄底沙系统硝化能力較低；或者没有转化NO3的功能；可能有一些貯存N氏三兄弟的功力。该系统缸水中N氏三兄弟的总含量会較高，所以排行第四。
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五.对缸水影响的比較：PH
硝化作用的副產品是H离子。硝化得越有效率，H离子越多。PH的高低，就是計算有多少H离子，H离子越多PH越低，即越酸。 影响缸水PH值的能力排名如下：
1.流沙过滤
2.反向底沙过滤
3.底沙过滤
4.薄底沙
5.厚底沙
6. 底部充水系統
裸缸没有影响。
第1至3位，與硝化作用的排名一樣。流沙过滤的水流最快，沙的阻力又最少，产生的H离子最多，因此，其影响力最高最快。前三位的影响，在換水不足的缸中會最明顯。
薄底沙的硝化作用不及前三名，所以不会產生过多的H离子。
NO3的转化作用與硝化作用相反，會使PH上升。底部充水系統转化NO3的作用最强，所以酸碱的中和比厚底沙的多。Bob Goemans魚缸的充水层系統，上下层沙和底部的水都是PH7.6，與缸水的PH差別不大，对缸水的PH只有些微影响。
厚底沙系统的缸水要比底部充水酸一些，影响力大了一級。
水不會快速穿梭於厚底沙、底部充水系統和薄底沙，所以H离子有時間停留在沙中，會溶化一些沙粒，這也能起到一些酸碱中和作用。
1至6位的系統，或多或少对魚缸都有酸化的傾向。直观难以察觉的原因是缸水中的碱alkalinity在秘密工作，它形成了一个具有缓冲作用的buffer，這是要消耗碱的。
如果換水次数较多，碱就能夠被補充，魚友也可用其它方法自行保持水的碱性。
六．比較貯存PO4的能力
系统的貯存力愈大，缸水中的含量便愈小。但只是暫時貯存在沙粒表面，所有的底沙系統都不会处理PO4，它会慢慢溶回到水中，部分則被沙面中的藻吸收。
貯存PO4功力由强至弱排续如下：
1.底部充水系統。
2.厚底沙。
3.薄底沙。
4.底沙过滤。
5.反向底沙过滤。
流沙过滤和裸缸是没有此功能的。流沙过滤多数用矽沙，有文献讲它会放出diatom(硅藻)的養分silicate(硅酸盐)，但也有文献說不会。
底部充水系統、厚底沙中的PO4含量，会高出缸水中很多。前者的PH值比厚底沙高，令溶回水中的PO4較小，較慢。
薄底沙比前兩位的PO4少，因它的沙數量較少，PH又較低，所以貯存力較弱。
底沙过滤、反向底沙过滤水流较快，部份PO4还未充分与沙粒接触就已被冲回水中,所以貯存能力低。底沙过滤之硝化作用比反向底沙过滤低一級，PH高一點，所以排名第4。
流沙过滤和裸缸的水流更快，PH最低。
七．维护的难易度比较
1.最麻烦的是底沙过滤。要經常局部洗沙，因垃圾會被吸入沙层中。洗沙也能防止各种菌类的生物膜把沙粒粘在一起，降底水流速度及形成死角。所以经常要清洗水泵，保持水速正常。
2.反向底沙过滤。一定要在水泵入水位用生化棉來過濾垃圾，否則底部的沙會藏污。棉起碼一週換一次。经常要局部攪沙，防止沙粒粘在一起，还要不时的清洗水泵。
3.流沙过滤。一定要在水泵入水位，用棉來過濾垃圾。棉起碼一週換一次。有棉便不用洗沙。但经常要清洗水泵。
4.底部充水系統、厚底沙、薄底沙三种系统，一但成熟後，若正確運作，沙中的垃圾是不會過量的，甚至非常小，所以不須洗沙。洗沙反而會傷害到沙中的小蟲，小動物等。但沙面上的藻如果太多会減弱扩散作用，要清除掉。日子久了，沙粒也有粘在一起的情况，需要局部攪沙来解决，所幸這种情況不常發生。
5.裸缸只需经常吸去缸底的垃圾而已。
無論缸底是非有沙，都要有足夠的清洁队伍，如蝦、蟹、海星等；水流夠的話，垃圾有可能吹起后被過濾系統滤去；有垃圾就要清除。不鋪沙的缸底如果有太的多藻，有藏污功能；不太多时还有吸廢物功能。
八．最佳效能的调整
调整应以含氧量为中心。
以擴散作用為主的底部充水系統、厚底沙、薄底沙等，缸水中的含氧量與沙中的含氧量差別越大，便越有potential-difference（势能差），擴散作用會越佳，系統的效率便越出色。我們不能控制沙裏的含氧量，但却能使水中的尽量高，來拉大它們的差异。
以水泵為重心的底沙过滤，反向底沙过滤，流沙过滤，如果缸水有充足氧的話，泵入系統的水也會含氧量很高，功能因而升值。
要注意關燈後，藻、共生藻、植物等都會消耗氧，珊瑚數目很多的魚缸更甚。我們建立的各種底沙系統，當然要它24小時都保持在最高狀態。任何時候，盡力保持約7ppm的含氧量。晚上開動氣泵也可能会有效果。
水溫高時，水中的含氧量會下降，夏天時特别应留意，否则底沙系統的功能会打很大的折扣。
流沙过滤的水泵，如在出水口加气，有增氧的效能。要小心地調校进气量。從零开始慢慢的调大，硝化作用的效率會隨之而逐漸增加。但大至某一個程度后再调大氣量，效率反而會隨之逐漸減低。原因是进氣量多了，使泵水量下降；太多的水泡也阻礙了水流。調校进氣量，硝化作用的反應不會即時變更，應慢慢觀察。 </P
相反，底沙过滤的出水位則越近水面越好，因打出的漣漪，可增加水中的含氧量，也可减少CO2的含量以降底水中的PH值。
底部充水系統的充水底架，在黑暗的环境下，具有最高效能的转化NO3能力（B.Goemans, 2000）如果在魚缸玻璃的下方能看见底部充水系統底架內的空間，那就不是黑暗環境了。此底架可以做得比魚缸底部投影尺寸的長，宽各短半寸至1寸，这样鋪下的沙便能包圍底架的四邊，同时也要注意缸的底部是否透光。
種植有根而局部生長於水面上的植物，會让厚底沙系统的功能全方面提升。
沙与水中PH差別，也會影响底部充水系統、厚底沙、薄底沙的擴散作用。本來差別愈大愈好，但我們不能把水中的PH值盡情提升，不能超过8.2-8.4。也要注意关灯后的HP下降，珊瑚數目多的魚缸為甚。
底部充水系統、厚底沙、薄底沙，約一年进行一次活化沙操作，加一些新活沙，活石，補回沙中死了的小蟲，小動物等。
反向底沙过滤、底沙过滤、底部充水系統、厚底沙、薄底沙等系统的效能，與沙面的外露面積成正比。不要放置太多的活石及珊瑚在沙面。
停电的对策
没有电便没有水流、燈光、氣泵等充氧功能。氧不再供應到缸水里，但飼養的生物，硝化菌等却是繼續吸氧的。为防停电应加装一個电池动力的备用氣泵。但就算有此器材，反向底沙过滤和底沙过滤的底部，氧也是鞭長莫及，那里的硝化菌会先受到影响，時間太久的话有可能產生毒素，比方H2S。長時間停電後，要留意水質，作換水之準備。
流沙过滤如果停電，便與缸水隔絕，因而系统内的硝化菌不會跟缸內的生物争夺氧，但过滤筒內的细菌缺氧比其他底沙系統要快，它是全体要受影響的，而兩种底部过滤则只是局部影响。所以停电时流沙过滤有可能產生較大量的毒素，如H2S。如预知要停电，就要关掉它的水泵，打开上盖放入氣石。
沙粒的溶解
如果裝置正確而又维护较好，最大的长期問題便是沙粒的溶解。Aragonite（文石，霰石）沙在低于pH8.2时便開始溶化，其他鈣沙，如calcite（方解石）低于約pH7.8才溶。沙的溶解是很缓慢的，很长时间才會發覺底沙系統變薄了，導致功能减弱。
除底部充水系統外，其他系統只須适当增加一些沙粒便成。不過不要一次加太多，這會使沙中的原居民突然住低一層，會影響沙層的各區。分開幾次，薄薄的遂层遂层加，或遂个部位的添加是很有效的方法。
底部充水系統最麻煩，因为在在沙层中有网，添加沙時只能加到网的上部，而网下的沙慢慢降底。解決方法：一是网下的沙不要用Aragonite沙，以減低溶化速度；二是不用网，但不能養中度或以上的翻沙，鑽沙動物；如用Aragonite沙，就不要加太多strontium（锶）微量元素，因为锶会加速沙的溶化。講究的話，calcite沙也分為高含鎂沙（HMC）及低含鎂沙（LMC），後者溶得更慢。
九．总结
选择那一种底沙系統，要看我們的需求是什麼，缸里鱼只的密度，是否有很多的草，等等。我們预想的功能和效果肯定不止一个，但没有一个系統是十全十美的。因此，需要排序，我們第一需求是什麼？第二、第三是什麼？其实，任何事情都要学会取舍，养鱼也不可能例外。还是那句老生常谈：鱼与熊掌不可兼得。