人工湿地系统由于耐盐植物及微生物的引入对盐分具备一定的耐受能力,在含盐废水处理领域具有广阔的应用前景。目前,耐盐植物与耐盐微生物如何应对含盐废水引发的盐胁迫进而发挥净化作用尚不明确,其净化效果不能实现稳定调控,成为人工湿地在含盐废水处理领域无法进一步推广应用的主要障碍。本论文以潜流人工湿地为实验对象,研究不同盐浓度及处理时间下盐胁迫对典型湿地植物及微生物的影响,揭示人工湿地处理含盐废水时植物及微生物对盐胁迫的响应规律;以潮间带湿地沉积物为基质,研究盐胁迫下植物与微生物的耦合作用,解析盐胁迫下人工湿地系统生物响应通路,明确人工湿地处理含盐废水的作用机制;为人工湿地净化功能的工艺优化提供理论依据。本研究于中国山东省黄河三角洲的中心区域进行潮间带底泥的采样。分别用五点法在0-5 cm、5-10 cm、10-15 cm、15-20 cm四种不同的深度进行采样,对其进行微生物群落分析,以选取合适深度的潮间带底泥加入人工湿地系统中进行微生物接种。将潮间带底泥接种到人工湿地实验系统中,以典型湿地植物芦苇为研究对象,建立人工湿地系统。分别从污染物的去除效果、植物对于盐胁迫的响应、微生物对于盐胁迫的响应及二者的耦合作用进行研究。得到以下结论:1)黄河三角洲的潮间带底泥中,0-5 cm深度土壤微生物群落多样性明显低于其它深度土壤微生物。5-10 cm深度的土壤微生物多样性最为丰富,随着土层深度的增加,微生物多样性降低。在门水平上,0-5 cm的土样中主要为蓝藻(Cyanobacteria),5-10 cm和10-20 cm土壤中主要为变形菌门(Proteobacteria),15-20 cm土壤深度下主要优势菌为酸杆菌门。此外,绿弯菌门随土壤深度增加,在土壤中的比例增加。各土层中均含有丰富的嗜盐菌,且不同土层存在不同的优势菌。0-5 cm层多为好氧菌,且能参与光合作用;5-10 cm层存在大量与有机物去除有关的微生物;10-20 cm中多为脱氮除磷的厌氧菌。因此,选择合适的黄河三角洲潮间带底泥加入人工湿地系统中将为提高人工湿地对含盐废水处理的净化效果提供可能。2)不同盐浓度下人工湿地系统对于污水中的氨氮去除率均高于80%,无显著差异。不同湿地系统中COD去除效率具有明显差异,150 mM/L高盐浓度下,COD去除率在加入潮间带底泥的湿地系统中(51.8%)显著高于普通湿地(27.4%)。此外,盐胁迫显著降低人工湿地系统的污染物去除效果。潮间带底泥的加入由于耐盐型微生物的引入,有利于污染物的去除效果的强化。3)由于潮间带底泥中相关微生物与植物的相互作用,导致植物根部赤霉素3(GA3)含量升高。植物抗氧化酶系统数据显示,加入潮间带底泥能有效降低盐胁迫对植物造成的损害。芦苇在适应盐胁迫和抽穗阶段为抵抗盐胁迫而主动降低内源GA3水平,使DELLAs蛋白积累,产生抑制植物生长的保护机制。这表明潮间带底泥的存在有利于植物完成整个生理周期,缓解盐胁迫造成的损害,提高植物的耐盐性。4)在添加潮间带底泥的人工湿地中,Chloroflexi门,特别是Anaerolineaceae科,在厌氧条件下烃类降解中起着重要作用。占主导地位的Anaerolineaceae科在与古菌的共生合作中可能参与了有机质的产甲烷降解。随着盐浓度的增加,潮间带底泥诱导并积累了大量Anaerolineaceae科,这对高盐胁迫下人工湿地系统中COD去除的强化至关重要。5)人工湿地处理含盐废水时,植物可以通过相关信号通路,在根际周围选择性地积累有益微生物群,改变土壤微生物活动的特征。潮间带底泥的接种引入了大量的嗜盐菌,它们聚集在根际,有利于降解污染物。经海水改性的潮间带底泥微生物形成相应的耐盐机制,调节细胞渗透压的水平以抵抗盐胁迫。因此,人工湿地系统中添加潮间带底泥可以引入驯化后的嗜盐菌,可耐受含盐废水进而提高污水处理效果。