近年来，由畜禽养殖业引起的环境污染问题日益引起关注。养殖废水的肆意排放造成了江河和湖泊等地表水体的严重富营养化。中国是世界上最大的猪肉生产国之一，因此养殖废水的处理迫切解决。人工湿地作为一项成本低、易操作、处理效果良好的生物处理技术，被广泛用于废水处理中。绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum）是一种多年生沉水或浮水草本植物，对氮、磷有较强的吸收能力，并能够生长在高铵氮(NH4+-N)养殖废水中。目前有关野外绿狐尾藻湿地对养殖废水的长期脱氮效应报道不多。另外，绿狐尾藻湿地主要脱氮途径及其关键微生物种群缺乏认识。基于此，本论文以野外定位试验和室内模拟试验相结合，比较了绿狐尾藻与水花生湿地对养殖废水氮的去除能力，探讨了绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮的去除效应，揭示了绿狐尾藻湿地中养殖废水氮的主要去除途径及其关键微生物，以强化绿狐藻湿地对高铵氮养殖废水的脱氮能力，为我国养殖废水的有效处理提供新技术。主要研究结果如下:　　(1)两种水生植物对养殖废水氮去除能力研究　　人工湿地中种植水生植物不仅能够提高养殖废水氮的去除效率而且能够降低氨挥发。与无植物湿地相比，人工湿地种植绿狐尾藻或水花生提高了废水总氮(TN)去除率的36.3％-50.9％，降低了氨挥发量的65.3％-68.8％。绿狐尾藻湿地对养殖废水TN的平均去除率为96.4％，显著高于水花生的74.2％(p＜0.05)。另外，绿狐尾藻吸收的TN累积量显著高于水花生(p＜0.05)。因此，绿狐尾藻更适合作为湿地植物处理养殖废水。　　(2)绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应研究　　绿狐尾藻对养殖废水的耐铵水平在200 mg L-1以上，可用于处理高铵氮养殖废水。当绿狐尾藻湿地同时处理低、中和高污染负荷养殖废水时，其TN平均去除率分别为97.07％、88.83％和83.61％。不同污染负荷对废水和底泥环境因子产生重要影响:废水pH和COD浓度随着污染负荷的增加而增加，废水DO和Eh随着污染负荷的增加而降低;底泥NH4+-N、DOC和TN含量及硝化-反硝化潜势均随污染负荷增加而增加。另外，绿狐尾藻湿地不同污染负荷的出水硝态氮(NO3--N)浓度和氧化亚氮(N2O)排放均在冬季出现高峰值，说明绿狐尾藻湿地在冬季低温时期发生了强烈的硝化作用。影响绿狐尾藻湿地NH4+-N去除的因素包括污染负荷、水体DO、水体NO3--N浓度和底泥NH4+-N含量。与其他因素相比，水体DO浓度对绿狐尾藻湿地NH4+-N去除影响最大。　　(3)绿狐尾藻湿地中养殖废水氮去除途径研究　　基于15N质量平衡，绿狐尾藻湿地养殖废水中15N的去向是:N2O排放占3.7％，其他气体占48.3％，植物吸收占24.0％，底泥吸附占15.6％，废水残留占8.4％;上述数据表明微生物硝化-反硝化可能是绿狐尾藻湿地的主要脱氮途径。另外植物吸收在废水氮去除中起重要作用。绿狐尾藻吸收的氮素主要转移到地上组织，地上TN含量比地下部分高47.0％-63.4％，这说明通过植物收割可从湿地系统中转移出相当量的氮素。因此绿狐尾藻湿地可作为一个彻底而高效的脱氮系统处理养殖废水。　　(4)绿狐尾藻湿地对养殖废水氮去除的微生物驱动机制　　在绿狐尾藻湿地中，添加养殖废水能够显著增加AOB、nirK和nirS基因丰度，却对AOA基因丰度无明显影响。与AOA基因相比，AOB基因在绿狐尾藻湿地的硝化过程中占主导地位;与nirS基因相比，nirK基因在绿狐尾藻湿地的反硝化过程中占主导地位。DO是影响AOB基因丰度的主要环境因子，水体NO3--N浓度是影响nirK和nirS基因丰度的主要环境因子。与清水对照相比，绿狐尾藻湿地添加养殖废水后对AOA基因和nirK基因群落结构无明显影响，却显著改变了AOB基因和nirS基因群落结构多样性。