人工湿地作为一种用来进行污水处理的生态工程技术,其应用已经受到越来越广泛的关注。人工湿地是通过系统中植物,微生物,基质和废水之间的复杂的相互作用进行污水处理。植物作为人工湿地系统中最重要的组成部分,在氮移除中发挥着重要作用,包括直接和间接作用。关于植物作用机理的研究也日益深入,而植物多样性在人工湿地生态系统功能中的作用目前还存在很多争议。本研究通过模拟人工湿地实验来检验系统中植物多样性对生态系统功能(包括脱氮能力,生产力和反硝化强度等)的影响。实验为两套氮供给处理：纯硝供给和混合硝铵供给处理：每套供氮处理又分为沙基质和水培处理。在上述四种处理中分别配置了1、2、3、4种植物和无植物对照处理。结果表明：(1)纯硝氮供给下植物物种丰富度对植物生物量有促进作用。沙培和水培下表现有所不同.沙培下物种丰富度仅显著提高植物地上生物量.而水培下丰富度则仅促进了植物地下生物量(P<0.05)。硝铵混合营养下植物物种丰富度与植物生物量之间没有显著相关性。各处理下,物种组成对植物生物量均有显著影响,总体上菩提子的存在促进群落生产力,在混种中也具有最强的竞争优势。(2)纯硝氮供给下物种丰富度显著降低了出水中的硝氮(NO3-)和总无机氮(total inorsanic nitrogen. TIN)浓度(P<0.05),即显著提高了人工湿地系统的氮去除率。除了混合硝铵供给的水培处理,其它各处理下的氮去除率都显示出4个物种多样性显著优于单种处理(P<0.05)。不同物种组成下出水氮浓度存在显著差异,菩提子存在的系统能显著降低出水中硝氮含量。(3)基质中的总无机氮存留在不同氮形态处理下均没有表现出对物种多样性的响应(P>0.05),但物种组成对基质中硝态氮浓度有显著影响,芦苇虽然生物量较低,但有芦苇的系统基质中硝氮和铵氮(NH4+)浓度较低。沙基质中存留的氮主要以铵态氮形式为主。(4)试验系统中贡献氮去除的因素主要有植物吸收,基质存留,和微生物反硝化作用等。通过物质平衡分析,本研究中植物吸收和微生物反硝化作用在氮去除中占主导作用。因为植物吸收在不同多样性处理下并没有显著差异,因此,我们推断微生物反硝化作用在植物多样性提高氮去除中起到重要作用。(5)总体上,沙培处理下植物生物量大于水培处理,但是两者之间的差异性并不显著(P>0.05)：沙培处理下系统的氮去除率显著大于水培处理条件下,应该是基质存留和微生物活动综合贡献的结果。基质存留在系统中仅占很小的比例,因此本研究中微生物在氮去除中具有相对重要的贡献。综合以上研究,植物多样性对人工湿地中生态系统功能,包括生产力、氮去除率、基质无机氮等都有重要的影响。本文中,我们还总结了人工湿地中氮去除过程中的各种贡献因素并提出了一定的优化措施,为完善人工湿地生物多样性与氮去除关系的理论研究提供实验支持,并为人工湿地中选择高效脱氮植物种类,合理配置植物多样性及其科学管理提供理论基础。