人工湿地是当前环境领域研究的热点之一。人工湿地是人工建造并控制运行的湿地,通过模拟自然湿地来对污水进行处理。而自然湿地生态系统中具有丰富的陆生和水生动、植物资源,这一点是其它任何单一生态系统都不能比拟的。目前关于人工湿地的研究,主要集中在通过搭配湿地植物,改进湿地运行方式等来提高湿地的污水处理效率上,对于湿地内动物所起的作用研究很少。本论文基于人工湿地小试系统,通过在湿地中添加泥鳅和田螺这两种我国最常见分布最广的动物,成功构建新型底栖类动物生态湿地,并对其进行了长期研究。评价了底栖类动物生态湿地的长期污水净化效果、解析了相关污染物迁移转化特征；对湿地内动植物的生理生化指标进行了长期监测；并通过高通量测序的手段对基质微生物群落结构进行了研究；对动植物和湿地基质氮磷变化进行了分析,通过静态箱-气象色谱法评价了底栖类动物生态湿地中温室气体N2O排放特征；建立了人工湿地物质循环模型,明确了人工湿地中污染物的流向及归趋途径；并综合评价了底栖类动物生态湿地的环境效应。取得的主要研究结果如下：(1)成功构建并长期运行了底栖类动物生态湿地,确定了以芦苇、泥鳅、田螺构建底栖类动物生态湿地的方法,实现了在长时间不进行人工投喂食物的情况动物在湿地中的自主生长繁殖。(2)长期水质净化效果表明在湿地系统中投加适当密度的泥鳅和田螺并没有降低湿地的水质净化效果,相反,投加动物对COD、TP、氨氮等的去除有一定的改善作用。人工湿地中污染物降解的一级动力学方程拟合效果较好,污染物降解速率呈现较明显的季节差异,冬季污染物降解速率最低。高污染负荷冲击实验并没有影响湿地的正常运行,底栖类动物生态湿地具备一定的稳定性和适应性。田螺能在短时间内显著降低湿地浊度,而泥鳅的活动则能增加浊度。湿地浇灌污水之后系统内的溶解氧呈现先下降后上升的趋势,组间差异不明显。(3)研究发现芦苇的生长(高度、密度、生物量等)表现出明显的年季、季节变化规律。添加动物不能引起植物生长的差异。动物增长较为显著,田螺组和混合组田螺总体重增长率达53.1%和95.9%。泥鳅组和混合组泥鳅体重增长率分别为26.1%和52.1%。田螺和泥鳅的增殖意味着我们构建的底栖类动物湿地系统能为田螺和泥鳅提供比较良好的栖息环境和比较充足的食物来源。高通量分析表明在湿地中投加动物能显著改变湿地微生物群落结构,田螺和泥鳅同时存在的时候减少了蓝细菌的数量,但是能增加湿地生物多样性指数。泥鳅组的反硝化菌丰度远低于其他三组,但能增加Beta变形菌的数量。(4)动植物体内氮磷含量比较稳定,泥鳅体内氮磷含量要略高于田螺,而且没有因为实验条件的变化(不同分组)而产生显著变化。实验第二年植物体内氮磷含量要略高于第一年,不同组间植物体内氮磷含量没有显著差异。N2O释放特征表现出明显的季节差异。植物对照组的N2O排放量总是大于其他三组,田螺组、泥鳅组和混合组的N20排放分别比植物对照组低27.7%、12.3%和19.4%。对湿地进行氮磷物料平衡分析,结果表明有无动物添加并没有给湿地氮磷流向带来显著改变。湿地出水、植物吸收和其他途径流失是湿地脱氮的主要途径；湿地出水和基质吸附是除磷的主要途径。(5)在湿地中投放底栖类动物能增加湿地的直接经济效益,减少湿地的环境成本。仅湿地内动物增殖就能带来每公顷14300元的直接经济效益。而温室气体排放的减少则最多能带来每公顷463.36元的温室效应成本降低。底栖类动物生态湿地在涵养水源、生物多样性保护、科普教育等方面都有重要作用。