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杨树具有重要的生态价值和经济价值,是我国重要的用材树种,并且在保持水土、涵养水源、封存碳、维持森林生态系统功能的完整性和稳定性方面发挥了重要作用。苔藓植物是高等植物中低等类群,没有维管组织和真正的根,茎叶体由单层或少数几层细胞组成,植物体表面无蜡质角质层或角质层不发达,主要从非土壤环境中吸收水分和营养物质,是监测大气污染的有效指示生物。杨树人工林是空气污染的“净化者”和“指示者”,而藓类植物对空气污染比杨树更敏感,具有不同于杨树的营养吸收方式。因此,本研究综合探究了宿迁市区域内杨树和苔藓植物元素的空间格局及其对生态环境的指示作用。本研究调查了宿迁市细叶小羽藓(Haplocladium microphyllum(Hedw.)Broth.,以下简称“藓”)组织和‘南林895’杨(Populus×euramericana‘Nanlin 895’,以下简称“杨”)叶片生态化学计量学(ES)特征,涉及营养元素碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K);测定了植物样品中的氮同位素(δ15N);检测了藓组织和杨叶片中的重金属元素含量,涉及元素镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、钒(V)和锌(Zn)。基于杨叶片和藓组织C、N、P、K和重金属含量,揭示两种植物营养元素吸收和重金属富集差异以及空间变异性;基于藓组织N浓度和δ15N,评估宿迁市大气N沉降水平、可能的来源及潜在生态风险;基于藓组织重金属含量,评估宿迁市大气重金属污染水平及可能的来源。诣在为宿迁市环境污染防治和管理提供理论依据。主要研究结果如下:(1)藓组织C和P含量高于杨叶片,N和K含量低于杨叶片。N:P<14,表明藓和杨生长受N元素限制。藓组织C含量与土壤C含量呈显著正相关(P<0.05),杨叶片N含量与土壤N含量呈显著正相关(P<0.05),P含量与土壤P含量呈显著正相关(P<0.05)。藓组织表型可塑性指数(PPI)在0.5~0.76之间,杨叶片PPI在0.5~0.71之间,藓组织比杨叶片具有较高的可塑性。藓组织和杨叶片变异系数(CV)均表现为K>P>N>C,C为弱变异性,N、P和K为中等变异。内稳态指数(H)表明藓组织N、P、C:N、C:P、C:K和N:P属于“绝对稳态”,C和P:K属于“稳态”,K和N:K属于“弱稳态”;杨叶片C、N、P、K、C:N、C:P、C:K、N:K和P:K属于“绝对稳态”,N:P属于“弱敏感态”,杨内稳态强于藓。总体而言,两种植物均通过调节自身元素平衡来适应环境的变化,且藓具有独特的生态化学适应机制,具有维持高P含量、低N:P以及较宽的可塑性适应策略,适应能力强于杨。(2)藓组织N浓度平均值为1.6±0.39%,杨叶片N浓度平均值为1.94±0.44%,藓组织和杨叶片含N量整体呈现北低南高空间分布,且杨叶片N浓度显著高于藓组织。藓组织δ15N平均值为-4.89±0.29‰,杨叶片δ15N平均值为+1.22±0.46‰,藓组织和杨叶片δ15N值均呈现西北低,南部高的空间分布,与叶片N含量空间分布趋势一致。藓组织N浓度与土壤N浓度无显著相关性,杨叶片N浓度与土壤N浓度呈显著相关性(P<0.05),表明藓组织N浓度主要来源于大气N沉降,杨叶片N浓度受土壤和大气N沉降共同影响。藓组织δ15N的变化范围为-8.38‰~+1.32‰,表明农业活动和城市废水废弃物是大气N沉降主要来源。宿迁市大气湿N沉降中NH4+-N和NO3--N是分别占TN沉降的57%和15%,NH4+-N/NO3--N为4.36,进一步表明农业活动是宿迁市大气N沉降的主要来源。藓组织N浓度评估宿迁市大气N沉降为16.75 kg N ha-1 yr-1,43%区域超过陆地N沉降临界负荷(20kg N ha-1 yr-1),热点区域主要集中在泗洪县。(3)藓组织Cd含量与杨叶片Cd含量相近,其余6种重金属含量显著高于杨叶片(P<0.05),约为2~121倍。生物富集系数(BCF)显示藓组织和杨叶片均对Cd表现出强烈富集作用,对Cr的富集系数最低,藓组织BCF大约是杨叶片1~100倍。Pearson相关性分析表明,藓组织和杨叶片的重金属主要来源于大气沉降。同一区域藓组织与杨叶片富集重金属浓度存在差异,造成差异的原因主要与植物叶片结构及叶细胞生理生化特性有关。(4)空间分析显示大部分高浓度重金属元素出现在宿城区和宿豫区。Pearson相关性分析表明,Cd-V呈显著负相关(P<0.05),Cr-Ni、Cr-Pb、Cu-Pb、Cu-Zn、Ni-V呈极显著正相关(P<0.01),表明来源相同。主成分分析(PCA)和正定矩阵因子法(PMF)模型表明宿迁市重金属主要来源于自然土壤粉尘、工业活动、交通排放和农业活动。污染因子(CF)分析显示Cd属于中度污染;Cu属于疑似污染;Cr、Ni、Pb、V和Zn属于轻度污染。污染负荷指数(40)))表明研究区域的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn为中度污染至未污染、中度污染或中度至高度污染,污染最严重的地区是宿迁西北部。单个重金属潜在生态危害指数(4))显示,除了Cd达到高生态危害,其余元素均为轻生态危害。90))和潜在生态危害指数(RI)表明整个研究区Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn中度污染到未污染。综上所述,藓比杨具有更高的生态适应性,且藓对大气N和重金属沉降更敏感,可作为评估区域污染的补充手段,而杨受叶细胞结构和土壤的共同影响,指示效果不如藓。