针对传统垂直流人工湿地因缺少厌氧及缺氧环境,反硝化能力较弱的问题,本研究对传统垂直流人工湿地系统进行了结构改造,构建为分内、外两层的多氧态垂直流人工湿地,在不降低其原有硝化能力的同时,通过增加系统的厌氧及缺氧体积,提升其反硝化能力。对该湿地系统在不同水饱和比、不同HRT条件下的污染物去除效率、基质中微生物群落结构演变规律以及氮循环功能基因的分布特征等进行的研究表明:当外层水饱和比为1:2,HRT为24 h时,多氧态垂直流湿地系统对NH4+-N和COD的净化效果最好;系统氮循环功能微生物的数量在外层中的分布高于内层,且对系统的硝化和反硝化功能均有促进作用,可提升系统总的氮去除效率。以上研究结果可以为多氧态垂直流人工湿地系统的推广和应用提供参考。