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本文通过构建模拟人工湿地,以芦苇和虉草为湿地植物,在测定不同植被状况人工湿地土壤硝化-反硝化速率的基础上,利用实时荧光定量PCR技术,测定了脱氮相关的功能基因丰度,并进一步应用Illumina的Miseq测序平台,研究了芦苇和虉草分别构建的人工湿地土壤细菌群落结构多样性,尤其是与氮转化相关的优势菌群特征。基于以上研究,本文分析了不同植被状况人工湿地土壤的硝化-反硝化速率、脱氮功能基因丰度和土壤脱氮优势菌之间的部分关联,从分子生态学角度解析了人工湿地土壤中细菌群落结构特征,为下一步脱氮功能菌的鉴定以及开发利用奠定了良好的基础,同时为构建人工湿地的高效脱氮去污机制提供了理论支撑和技术指导,本研究主要得出以下结论:(1)虉草人工湿地土壤的硝化速率高于芦苇人工湿地土壤,差异达显著水平(P<0.05),芦苇人工湿地土壤的反硝化速率略高于虉草人工湿地土壤,但二者差异不显著(P>0.05),施肥可以促进人工湿地土壤的硝化-反硝化速率。(2)不同植被状况人工湿地土壤中总的细菌丰度相差不大,但细菌群落结构不同。虉草人工湿地土壤中主导硝化能力的氨氧化细菌和具有nirSC1、nir SC2、nirKC3和nirKC4基因的反硝化细菌菌群占优势,而芦苇人工湿地土壤中具有nirKC1和nirKC2基因的反硝化细菌菌群占优势。(3)人工湿地中,植物的引入增加了土壤中脱氮特异性细菌的丰度。芦苇人工湿地土壤中优势细菌属有束毛球菌属(Trichococcus)、梭菌属(Clostridiu m)、芽孢杆菌属(Bacillus)、Desulfocapsa、硫杆菌属(Thiobacillus)、厌氧粘细菌(Anaeromyxobacter)、硝化螺旋菌(Nitrospiraceae)、热单胞菌属(Th ermomonas)、固氮弓菌属(Azoarcus)、地杆菌属(Geobacter)和Ramlibacter等,多数菌属与nirK和nirS菌属有较近的亲缘关系;虉草人工湿地土壤中优势细菌属有Desulfocapsa、硫杆菌属(Thiobacillus)、亚硝化单胞菌(Nitrosomon adaceae)、地杆菌属(Geobacter)、Nitrospiraceae、亚硝化螺菌属(Nitrosospi ra)、厌氧粘细菌(Anaeromyxobacter)、Nitrosomonas和固氮弓菌属(Azoarcu s)等,其中多属于氨氧化细菌(AOB),也有与nir K和nir S菌株有较近亲缘关系的菌属。(4)虉草人工湿地土壤中脱氮功能基因AOA amoA(1.66×10~9个拷贝数/克)、AOB amoB(5.36×10~6个拷贝数/克)、nirSC1(9.14×10~6个拷贝数/克)、nirSC2(5.36×10~3个拷贝数/克)、nirKC3(5.82×10~8个拷贝数/克)和nirKC4(5.10×10~5个拷贝数/克)的丰度高,且亚硝化单胞菌(Nitrosomonadaceae)、地杆菌属(Geobacter)、Nitrospiraceae、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、厌氧粘细菌(Anaeromyxobacter)和Nitrosomonas等脱氮优势菌居多,这为土壤脱氮作用提供了微生物方面的物质基础,因此虉草人工湿地土壤具有比芦苇人工湿地土壤更强的脱氮去污潜能。