目前,我国绝大多数河流和湖泊都处于中度或重度富营养化状态,常用的水环境物理化学修复技术价格昂贵、后续问题多,传统的活性污泥法也不适合地表水体富营养化的控制。近年来,河、湖富营养化防治技术在污染源控制和人工生态修复方面都取得了积极进展。“控源”主要从流域上全面控制城镇生活污水和工业废水的点源污染以及来自农田径流、禽畜养殖、水产养殖的面源污染,同时控制由于湖泊内沉积物中营养盐在一定条件下向上覆水中释放所造成的内源污染。但是,如果仅通过“控源”来削减污染对河流、湖泊生态系统的损害,生态系统尚不能实现自我恢复,需要实施生态修复技术。同时,基于可持续发展理念,人们对环境污染防治的观念也发生了改变,开始认识到了生态治理的重要性。生态修复由于具有很低的投资运行费用、良好的处理效果和显著的生态效益等优点,成为了水体修复的重要技术。目前,大多数研究将重点放在晚春及夏秋季节应用于生态修复植物的选择,对于冬季低温条件下的生态修复研究较少。因此,本文的研究内容为:在大田试验条件下筛选能够在冬春季低温条件下生长,并修复富营养化水体的牧草品种,研究其在一定时间内所产生的生物质及对水体的氮磷削减量,通过室内试验研究植物生物量与水体净化效率的关系,以期找到与水体营养盐去除相伴的植物性状,为生态工程中快捷地选定植物材料提供依据;筛选高效同步脱氮除磷的微生物,并结合前期研究的内容,深入研究牧草植物-微生物联合作用对富营养化水体的修复效应及处理下与水体氮、磷、有机物转化相关的酶活性的变化;研究牧草处理下水体微生物数量及种类的变化,研究多年生牧草对水体微生物的激发效应。结果表明:1.试验所选8种牧草均能适应水生环境并快速生长。经过收割后,每平方米的坦克草浮床6个月内可积累699g干物质,从水体中吸收17.5g的氮和7.5g的磷,为8种牧草之最。牧草修复水体后,其作为饲料的基本指标均达国家标准,亚硝酸盐含量远远低于国家标准。表明利用牧草浮床可以高效修复富营养化水体,同时收获后的牧草可作为牲畜饲料被利用。选取室外试验中生长状况较好的4种多年生牧草（爱地、凯蒂莎、坦克、荣誉）进行室内模拟实验,研究其对富营养化水体的修复效应及其生物量积累与氮磷去除的关系。结果表明,水体TN、TP、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N、COD在植物浮床系统处理下均显著下降,坦克草处理下去除率最高,对TN、TP、NO₃^--N、COD_Mn去除率分别达64.1%、92.1%、70.7%和80.7%。爱地、凯蒂莎的生物量积累与氮去除量呈极显著相关,坦克草、爱地、凯蒂莎干物质积累与水体磷去除均无相关性。2.从以生活污水为碳源的高COD污水中筛选两株性能优良的高效反硝化聚磷菌（Bacillus sp.,Microbacterium sp.）。通过进行除磷率测定发现,两株菌株除磷率分别为92.8%、92.9%。通过用分子生物学手段鉴定这两株菌株,确定一株属于芽孢杆菌属,另一株属于分支杆菌属。3.将前期筛选所得的两株反硝化聚磷菌菌液用海藻酸钠-氯化钙固定化后与植物共同修复富营养化水体。研究表明,当坦克草与固定化微生物联合修复时的修复效果最好,固定化微生物单独修复水体时的磷去除率较高。固定化微生物的引入对牧草的生长速率也有一定的影响。同时研究了水系统中的磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性,以及同期室内试验的污水净化效果,发现营养盐的去除,尤其是通过微生物的转化作用去除的氮磷与脲酶、磷酸酶呈极显著相关,这为研究用酶活性强度作为评价净化效果提供了理论依据。说明了磷酸酶在含磷化合物降解过程中起到了重要作用,这同时意味着磷酸酶的活性可以作为评价TP去除效果的重要指标。脲酶活性与TN的去除率具有极显著的正相关性,所以可以作为去除污水中含氮污染物效果的一个重要指标。4.4种多年生牧草处理后富营养化水体后,水体中营养盐及有机污染物的去除率与对照相比均有所增强,但不及水葫芦与大漂。当向水体加入微生物抑制剂后,总氮、氨氮、硝态氮的浓度均有较高的回升,总磷、COD、亚硝态氮的浓度虽较未加抑制剂处理高,但趋势平缓。可见,微生物对各污染物在水体中的转化、去除的影响不同,氮类的去除主要是通过微生物作用来完成的。通过分析各处理下水体中真菌、细菌、放线菌数量可知,加入微生物抑制剂后,对细菌和放线菌的抑制效果最为明显。并且,不同植物处理对微生物的激发效应不同,同种植物对不同微生物的激发诱导也有差异。通过分析植物处理下水体微生物总DNA的变化发现,各植物处理下微生物总DNA有明显的增加。植物处理下微生物数量的激增与微生物种类的多样性是生态工程中养分与污染物去除的主要原因。