内蒙古包头白云鄂博稀土矿是世界最大的轻稀土矿,长期大规模露天开采活动造成了土壤中稀土元素的大量富集,这对矿区植物的生长产生了一定影响。为探究矿区稀土元素对植物生理及遗传损伤效应的影响,本研究采用矿区实际采集植物、实验室种植小试实验以及与生长胁迫模型建立相结合的方式,测定矿区含量最高的稀土元素La（III）和Ce（III）对沙蒿的毒理学损伤效应,并从植物表型、生理水平、细胞以及分子水平等不同层面,逐级研究不同处理对沙蒿的毒理学效应、代谢途径和遗传损伤的影响,分析探究单一稀土元素和复合稀土元素对沙蒿生长的不同影响机制。采用线性回归、BP（Back Propagation）神经网络、GA-BP（Genetic Algorithm-Back Propagation）神经网络、ELM（Extreme Learning Machine）和GA-ELM（Genetic Algorithm-Extreme Learning Machine）模型预测手段,筛选出最合适沙蒿生长胁迫的预测模型,为实现矿区生态与经济可持续性发展提供理论依据。本次研究主要得出以下结论:（1）随着矿区土壤稀土元素富集程度的增加,沙蒿形态、叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈现出低浓度促进生长和活性,高浓度抑制的现象。MDA（Malondialdehyde）含量在中低累积浓度土壤中呈较低态势,但仍高于对照组,SOD（Superoxide Dismutase）和POD（Peroxidase）在中低累积浓度土壤中含量显著高于对照组和其他组,CAT（Catalase）在高累积浓度的土壤中显著增加。因此,白云鄂博矿区稀土富集对沙蒿生长、生理和生存均有较大的影响。（2）低浓度La（III）和Ce（III）分别对沙蒿易造成氧化刺激应答和光合系统作用方面的影响,而低浓度La（III）+Ce（III）混合元素则对植株体内生物大分子转运、合成造成一定的刺激影响。在低浓度条件下,不论单一稀土元素还是复合稀土元素条件,沙蒿株高、根长、可溶性蛋白含量、叶绿素含量和抗氧化酶系统（SOD、POD和CAT）活性均得到显著提高,叶绿体结构完整。而不同高浓度处理条件对沙蒿均造成严重的生长抑制作用,且沙蒿株高、根长、叶绿素含量显著降低,叶绿体结构遭到破坏,叶绿体膜降解,类囊体膨胀,O2-、H2O2和MDA含量显著增高。（3）线性回归预测单一La（III）、Ce（III）溶液和复合La（III）+Ce（III）溶液对沙蒿生长胁迫的标准误差偏大,为7.02%-8.92%;BP神经网络、GA-BP神经网络和ELM神经网络下各组模型的效率范围分别为1.15%-2.53%、0.85%-1.28%和1.76%-3.53%;而GA-ELM神经网络下的效率范围为0.59%-0.68%,误差值平均,预测值接近真实值。其中,GA-ELM神经网络的MAPE（Mean Absolute Percentage Error）均显著低于其他模型,且随复合溶液浓度升高误差减小,因此GA-ELM神经网络可以作为白云鄂博矿区沙蒿生长胁迫预测的高效、快速且合理的最优模型。本研究提供了植物与稀土元素间的互作性机制,为该地区土壤稀土污染风险评估提供理论依据和后续场地修复的重要参考,并可为实现矿区友好型环境修复、生态与经济可持续性发展以及建立植物-稀土浓度反向预测模型提供理论依据。