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人工湿地作为一种可工程化的污水处理技术，具有研发投资少、运行费用低等经济优势，其基质、植物与微生物组成的核心系统可以实现污水中碳、氮、磷的同步去除。人工湿地在我国已得到了较为广泛的应用，但北方地区冬季寒冷的气候是限制人工湿地发展的主要因素。生物强化作为一种可用于提高低温生化系统污水处理能力的生物技术，在低温人工湿地系统中的应用较少且研究不够深入。本文利用生态位分离和协同代谢等原理构建了低温微生物复合菌剂，通过污染物去除性能的比对阐述了生物强化在低温人工湿地中发挥的功能，采用高通量测序技术解析了复合菌剂投加前后系统内微生物群落结构与功能间的关系。以人工湿地土壤样品作为菌种来源，复筛出两株低温有机物降解菌和一株低温除磷功能细菌。将复筛出的两类功能菌与实验室保存的具有脱氮性能的微生物混菌在低温条件下进行复合菌剂的构建，通过摇瓶实验以及污染物去除效能的比对确定最佳构建比例，即有机物降解菌，脱氮功能菌与除磷功能菌的最优菌液体积比为10：0.5：0.5。本实验研究了生物强化低温人工湿地的污水处理效能，分别从启动时间、水力停留时间（HRT）和菌剂投加量三个方面进行考察。在低温人工湿地系统的启动期，当HRT为4天且菌液投加量为0.25%系统容积时，复合菌剂的投加可以加速反应器的启动。固定投加菌液量，改变HRT，当缩短HRT至2天并维持菌液投加量为0.25%，实验组（投加菌剂）出水COD、氨氮、总氮浓度依然可以达到国家排放标准（《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002）。继续缩短HRT至1天，实验组COD浓度和对照组COD、氨氮、总氮均难以达标，此时增大菌剂投加量至0.5%，实验组的出水COD满足国家一级B标准，氨氮和总氮达到国家一级A标准，即：增加复合菌剂的投加量可以使低温人工湿地在更高容积负荷的条件下实现高效能的污水净化。基于高通量测序技术，考察了复合菌剂投加前后低温人工湿地系统内微生物群落结构的动态变化，并初步解析了其生物强化的机制。结果表明，复合菌剂的投加提高了低温人工湿地系统内的功能菌群的丰度，其中脱氮功能菌（Nitrosomonas、Nitrobacter和Aeromonas等）和有机物降解功能菌（Bacillus等）的增多解释了氨氮、总氮以及COD转化率提高的原因。本文通过微生物复合菌剂的构建、生物强化低温人工湿地模拟系统的运行调控以及生物强化机制的分子生态学解析，为生物强化技术在低温人工湿地中的推广应用和深度研究提供了一定的指导和借鉴。