浮萍作为世界广泛分布的最小水生开花植物，能够在污水中快速生长，并将污水中氮磷等营养物质转化成高品质生物质。其蛋白、淀粉和黄酮含量可以积累到很高，是一种潜在的饲料，能源和药用作物。因此，浮萍培养是实现污水处理和高品质生物质生产的最佳选择之一。为了推进浮萍规模化培养、污水处理和资源化利用，在昆明滇池河畔的野外中试基地开展了一系列研究工作，研究内容及结果包括:　　(1)本地浮萍品种比较。在4个平行的中试污水处理系统（每个系统:4个池子×17m2）中进行了长达一年半的研究，综合比较了四个云南本地浮萍品种的潜在应用优势。结果表明，绿萍L.japonica0223和少根紫萍La.punctata0224能全年生长，而多根紫萍S.polyrhiza0225和芜萍W.globosa0222不能度过冬季的低温环境。从全年看，L.japonica0223有最高的干物质产量（6.10 g/m2/d）、粗蛋白含量(35.05％)、总氨基酸含量(26.83％)和总磷含量(1.38％);同时，L.japonica0223还表现出最高的TN、TP、CO2回收速率（分别为0.31、0.085和7.76 g/m2/d）和TN、TP去除速率(分别为0.66和0.089 g/m2/d)。这些结果说明L.japonica0223在污水处理和高蛋白生物质生产方面有更多的潜力。寡营养条件下培养的La.punctata0224有最高的淀粉含量(45.84％)、干物质产量(4.81 g/m2/d)和淀粉产量(2.9 g/m2/d)，说明La.punctata0224在高淀粉生物质生产方面有更多的应用潜力。此外W.globosa0222和S.polyrhiza0225含有更高的黄酮含量（分别为5.85％和4.22％）和高的优势成分百分比（大于60％），表明W.globosa0222和S.polyrhiza0225在黄酮类物质的生产方面有更多的应用潜力。总体来说，本研究为浮萍进一步大规模应用中合适品种的选择提供了重要的参考信息。　　(2)浮萍与水葫芦比较。在2个平行的中试污水处理系统中进行了长达一年半的研究，综合比较了浮萍(L.japonica0234)和水葫芦（Eichhornia crassipes）在污水营养物质的回收和高品质生物质生产方面的潜在应用优势。结果表明，尽管浮萍干物质年产量仅有水葫芦的一半(分别为7.26和15.05 g/m2/d)，但却表现出了与水葫芦相同的氮回收速率（分别为0.39和0.4 g/m2/d）和稍低一些的磷回收速率（分别为0.090和0.109 g/m2/d）。同时，高含量的粗蛋白，氨基酸，淀粉，磷和黄酮（分别为33.34％、25.80％、40.19％、1.24％和2.91％），以及低含量的纤维素使得浮萍生物质在资源化利用方面表现出绝对优势。此外，根际微生物群落结构研究表明(454 pyrosequencing)，水葫芦根际中更多的硝化菌和更少的固氮菌虽提高了水葫芦系统的氮去除率，但却降低了其对氮的回收效率（水葫芦和浮萍系统分别为47％和60％）。总体来说，比起水葫芦，浮萍拥有更多的应用潜力，因为它能有效的将污水中的营养物质转化成为高品质生物质。　　(3)添加生物膜填料对浮萍水处理的影响。上述研究表明，浮萍系统的氮去除率低于水葫芦系统的原因是浮萍根际含有更少的硝化菌和更多的固氮菌。因此，本研究尝试向浮萍处理系统(L.japonica0223)中添加易于形成生物膜的填料，弥补浮萍处理系统根际微生物的不足，强化微生物对水处理的贡献。结果表明，系统中添加填料对浮萍产量，粗蛋白、磷和碳含量，TN、TP和CO2的回收速率以及TP的去除率都无显著影响，但却显著提高了系统对TN（提高比率19.97％）和氨氮（提高比率15.02％）的去除率，其总氮去除率(56.23％)已接近水葫芦系统(61.18％)。系统各组分（浮萍根际、水体、填料生物膜、底泥）微生物群落结构研究表明，同一系统不同组分的微生物群落差异较大，但两个系统相同组分的微生物群落相似度较高。同时还发现填料生物膜拥有最高的微生物多样性以及最高的硝化细菌相对丰度（约3％）和反硝化菌no_rank_Rhodocyclaceae相对丰度（约24％）。填料系统高的氮去除率主要来自于填料生物膜上这些硝化细菌和反硝化菌的贡献。本研究通过向处理系统中添加填料，最终建立了具有高效脱氮能力的浮萍污水处理系统。　　(4)浮萍处理系统运行条件优化。在中试反应器（12m2×10个跑道）中对影响浮萍(L.japonica0223)生长、浮萍品质及水处理效率的因素（水深、覆盖率、收获周期和水力停留时间）进行了优化。结果表明，水深:50cm、覆盖率:412.5g/m2（约150％）、取样周期:4天为浮萍生长和水处理的最佳操作条件。基于此操作条件，在较好的温度和光照条件下，水力停留时间6天以上可使典型的生活污水（氨氮浓度15mg/L左右、TN浓度15-20mg/L和TP浓度2-3mg/L）达标排放;并在中试规模实现了的浮萍干物质（粗蛋白含量大于35％）产量11.75 g/m2d，蛋白产量4.11 g/m2d，固定大气中的CO2约13.60 g/m2d，去除水体中N约0.93g/m2d，P约0.19 g/m2d。同时发现低的浮萍覆盖密度能够导致水体更高的溶解氧(DO)，高的DO进而引起更多的NH4+-N通过微生物的硝化反硝化去除。本研究为浮萍系统进一步大规模应用中运行条件的选择提供了重要的参考信息。　　(5) CO2气肥对浮萍生长、淀粉积累的影响。在小试(0.122 m2)和中试系统（12m2×10个跑道）中研究了CO2气肥对浮萍生长、淀粉积累的影响。结果表明，CO2气肥能提高浮萍淀粉含量，促进浮萍生长和蛋白淀粉积累，浮萍的生长速率和淀粉含量随CO2的浓度升高而上升。中试规模(12m2)研究中，CO2气肥的增产效果高达100-500％不等;春季施CO2条件下，La.punctata0202的平均淀粉含量超过26％以上，最高超过30％。La.punctata0202还拥有最高的淀粉产量（3.49 g/m2/d，相当于0.85 t/年/亩），同时产蛋白3.51 g/m2/d（0.85 t/年/亩）。而L，japonica0223有最高的干物质产量（13.74 g/m2/d，相当于3.34 t/年/亩）和蛋白产量（4.37 g/m2/d，相当于1.06 t/年/亩）;施加CO2气肥也有利于污水氨氮，TN，TP的去除。根际微生物群落结构研究表明，浮萍根际拥有比水体更高的微生物多样性和丰度。与N代谢相关的Nitrosomonas和Rhizobacter是浮萍根际中最主要的种属，且Nitrosomonas的相对丰度与硝化作用去除的氨氮量呈一定的正相关关系。研究还发现施加CO2气肥能提高浮萍根际细菌多样性及氮的回收（吸收）效率。本研究在处理污水的同时，实现了浮萍淀粉蛋白的同时高效积累。　　本研究在野外中试条件下同时实现了高品质浮萍（高蛋白，高淀粉）的培养及污水的处理，并证明了浮萍是一种能有效吸收污水氮磷物质并将其转化为高品质生物质的理想植物。其结果对浮萍的进一步大规模应用具有重要的理论和实际参考价值。