农业面源污染正成为当前地表水体的主要污染负荷来源,农田退水携带大量未被吸收的氮、磷等养分直接进入农田汇水区河道,造成水体富营养化。本文采用水生植物-微生物联合修复技术开展了农田汇水区河道生态治理工程,分析探讨工程对河道水质的改善效果及其对水体氮、磷等污染物的削减总量。在工程应用研究的基础上,通过模拟实验进一步研究夏季和冬季不同水生植物与生物填料组合净化河道水体的效果,着重分析不同处理系统中水体氮磷去除的主要途径及各途径的去除贡献,并采用高通量测序技术研究了水生植物对微生物群落组成的影响,揭示水生植物-微生物联合修复农田汇水区河道水体过程中氮磷污染物的主要去除机制。本文研究结果可为水生植物-微生物联合修复农田汇水区污染河道工程实践提供了理论支撑。主要结论如下:（1）在江苏镇江某村开展了为期两年的农田汇水区河道水体原位生态治理工程,对河道水质具有明显的改善效果。工程运行前河道水体为劣Ⅴ类水;在工程运行期间河道水质优于地表Ⅴ类水标准。工程共削减N、P总量分别为2271.87 kg和167.0 kg,对入河氮、磷污染物的削减率分别达到43.87%和32.62%;通过打捞水生植物移出水体的氮磷总量分别为421.12 kg和32.71 kg,仅占削减总量的18.52%和19.59%,表明水生植物的吸收作用是生态工程改善河道水质的重要途径之一;微生物的脱氮除磷以及沉淀沉积等综合作用可能是河道氮磷削减的主要途径。（2）在夏季实验中,以黄菖蒲、凤眼莲、绿狐尾藻和生物填料为实验对象净化农田汇水区河道水体,各处理对污染物均有较好的净化效果,TN、TP和CODCr浓度明显降低,优于地表Ⅴ类水标准;实验结束时黄菖蒲+绿狐尾藻+填料组合处理对TN的去除率最高为74.5%;凤眼莲+生物填料处理对TP的去除率最高为73.2%。水生植物-生物填料组合处理对污染物的净化效果均优于单一水生植物处理。单一水生植物的生物量增加量和对水体氮磷的吸收量排列为凤眼莲>绿狐尾藻>黄菖蒲。凤眼莲是净化效果最好的优选水生植物。水生植物-生物填料组合的N、P削减量均大于单一水生植物处理。在单一水生植物处理中,水生植物的自身吸收作用是水体N、P去除的主要途径;微生物及其他作用则是重要途径。而在水生植物-生物填料组合处理中,微生物及其他作用则是净化系统N去除的主要途径,水生植物的吸收作用是重要途径;植物吸收作用仍为水体中P去除的主要途径,微生物及其他作用是重要途径。（3）在冬季低温条件下,以黑麦草、水芹、绿狐尾藻和生物填料为实验对象净化农田汇水区河道水体,实验期间微生物活动受到较大的抑制,填料挂膜效果较差;三种耐寒植物能够正常生长,但生长较缓慢。单一植物处理按生物量增加量排序为黑麦草>水芹>绿狐尾藻。各处理能够有效去除水体中污染物,确保TN、TP和CODCr浓度优于地表Ⅴ类水标准。实验结束时水芹+生物填料组合处理对TN的去除率最高为53.5%;黑麦草处理对TP的去除率最高为55.7%。黑麦草是冬季低温条件下的优选植物。水生植物-生物填料组合对N、P的去除机制与单一水生植物处理相同。植物的自身吸收作用是水体中N、P去除的主要途径;物理沉淀作用是净化系统N、P去除的重要途径;微生物及其他作用对净化系统N、P的去除贡献占比最少。（4）根据细菌群落丰度指数和香农指数可知,水生植物能提高微生物物种种群的丰度和多样性。由主成分分析可知,有无水生植物对填料上的微生物群落组成影响较大。变形菌门、绿弯菌门和拟杆菌门是各处理微生物群落组成中相对丰度较大的微生物菌群,主要起脱氮除磷的作用。水生植物有效减少填料上蓝细菌的相对丰度,降低发生严重富营养化的风险。因此,在水生植物-微生物联合修复过程中,水生植物能够增加生物填料上微生物物种组成的多样性,提高相关脱氮除磷微生物菌群的丰度,有利于加强微生物单元对N、P的削减。因此,添加生物填料相对于单一水生植物在水质净化效果和N、P削减量上均会有明显的提升;水生植物会增加微生物物种种群丰度和多样性,加强了微生物对N、P的去除作用。水生植物的吸收作用和微生物的脱氮除磷作用是水体N、P去除的主要途径。因此,水生植物-微生物联合修复技术可有效治理农田汇水区重污染河道,确保工程对水体水质的改善效果。现场工程实践和模拟试验结果证实凤眼莲+生物填料组合（夏季）和黑麦草+生物填料组合（冬季）对水体的净化效果最好,可应用于河道生态修复工程实践中。