【目的】抚育采伐是改善林分质量、优化林分结构的重要森林经营方式，对调控森林生态系统固碳能力具有显著影响。目前关于天然混交林生态系统层面碳储量对不同采伐强度的响应规律尚未形成一致的结论。本研究旨在探究不同采伐强度下针阔混交林生态系统碳储量的动态变化，为合理选择采伐强度，提升森林碳汇能力提供理论依据。【方法】于2011年建立轻度采伐（强度17.3%）、中度采伐（强度34.7%）、重度采伐（强度51.9%）样地及对照样地，计算2021年生态系统各组分的碳储量，分析采伐后10年间森林碳储量的动态变化，揭示森林生态系统碳储量对不同采伐强度的响应规律。【结果】采伐10年后，森林生态系统碳储量随着采伐强度的增大呈上升趋势（轻度采伐为333.72 t/hm²，中度采伐为358.48 t/hm²，重度采伐为386.93 t/hm²）。不同采伐强度样地的森林生态系统碳储量无显著差异，但重度采伐样地中乔木层碳储量显著低于对照样地，而轻度采伐样地与对照样地无显著差异（轻度采伐样地乔木层碳储量是对照样地的1.09倍）。灌木碳储量在中度采伐样地显著高于对照样地（p<0.05）；而草本碳储量在重度采伐样地显著低于对照样地（p<0.05）。土壤碳储量在不同采伐强度下无显著差异，但随采伐强度的增加呈上升趋势，这是生态系统碳储量呈增长趋势的主要原因之一。【结论】20%以内的抚育采伐强度既可实现林分结构调整目标，又能促进森林生态系统植被层碳储量积累，采伐后10年已恢复至对照样地水平。从生态系统层面考虑，若纳入土壤等其他碳组分，采伐强度对生态系统总碳储量没有显著影响。因此，应综合考虑生态系统各组分的恢复状态，选择最合适的采伐强度进行抚育。本研究的时间跨度为10年，相对于森林的生长周期较短，后续还需在更长的时间尺度上评价生态系统碳储量的变化规律。

【目的】樟子松是我国北方干旱、半干旱地区沙地治理的重要树种，明晰其径向生长变化特征及其与气候因子的关联性，旨在为水分胁迫较高的毛乌素沙地植被恢复和樟子松人工林经营管理提供理论基础。【方法】通过径向生长记录仪连续15个月监测毛乌素沙地樟子松树干，分析其径向生长变化的昼夜动态和季节动态规律，采用线性混合效应模型和Spearman相关分析研究径向生长过程与气候因子之间的关联性。【结果】（1）樟子松在暖热季节表现为白天收缩、夜间膨胀的昼夜径向生长变化模式；寒冷季节则相反，且在12月和1月昼夜径向生长变化波动更为剧烈。（2）樟子松径向生长于4月中下旬开始萌动，5—8月期间基本完成当年生长，进入9月后，径向生长停滞并逐渐收缩。（3）在整个生长时期内，樟子松日径向生长速率与相对湿度、降水量和气温呈显著正相关，而与光合有效辐射呈显著负相关；但针对不同时期，光合有效辐射对日径向生长速率的影响均不显著；水分亏缺量和气候因子之间的相关性大多与日径向生长速率相反。【结论】毛乌素沙地樟子松的季节径向生长特征主要受温度和水分条件的驱动。研究结果有助于深入认识樟子松的年内径向生长过程及其气候影响规律，为气候变化背景下毛乌素沙地的植被恢复和樟子松人工林的可持续经营提供科学参考。

【目的】塔里木河流域蕴含丰富的野生植物资源，其中不乏珍稀、特有物种，但相关资料尚缺整体梳理与更新。本研究旨在系统调查该区域珍稀、特有植物的组成特征，识别保护优先区，以应对当前生物多样性保护的紧迫需求。【方法】以流域内分布的野生珍稀、特有维管植物为对象，结合最新保护植物或生物多样性红色名录，检索多源数据资料，梳理出流域内珍稀、特有植物名录；在此基础上进行生活型、科属组成及物种分布格局分析，并依据物种多样性和系统发育多样性指标识别出塔里木河流域的植物保护优先区。【结果】（1）流域内分布的珍稀植物共计33科60属99种，在科、属水平上的分化程度均较高；特有植物共计20科63属117种，在属水平上的分化程度较高。两类植物均以草本为主，灌木次之，乔木最少。（2）流域内珍稀植物集中分布于西部高原山区以及中、东部的几个市县内；特有植物则主要分布在西部高原山区以及东部的个别市县内。（3）在6个县域内，识别出植物多样性保护优先区，这些区域能够覆盖流域内维管植物总数的85.67%。然而，与现有自然保护区范围对比发现，仍存在部分保护空白区域。【结论】建议加强对当地珍稀、特有植物的保护，并重点关注流域西部的乌恰县、阿克陶县和叶城县以及东北部的和静县等地。本研究可为相关植物名录的修订以及植物多样性保护提供基础数据。

【目的】油杉属植物作为优良用材与绿化树种，具有重要的生态和经济价值，但目前全属受威胁，黄枝油杉（濒危）和江南油杉（易危）面临严峻挑战。本研究聚焦于模拟预测气候变化情景下两者的潜在适生区变迁，以揭示其响应规律，为油杉属植物的综合保护策略制定提供理论支撑。【方法】基于收集的黄枝油杉和江南油杉的现存分布点数据，以及从Worldclim下载的19个环境变量数据，利用优化后的MaxEnt模型，模拟这两种油杉在现代、末次间冰期、末次冰盛期、全新世中期以及未来2种温室气体排放情境（RCP2.6和RCP8.5）下两个时期（2050s和2070s）的潜在适生区。同时，分析影响适生区分布的关键环境因子。【结果】（1）黄枝油杉和江南油杉的模型预测结果显示，训练集和测试集的曲线下面积均高于0.97，表明模型具有较高的预测精度。（2）现代适生区预测结果与实际分布情况相符。现代，黄枝油杉的总适生区面积为112.15×10～4 km²，江南油杉的总适生区面积159.35×10～4 km²。过去3个历史时期，黄枝油杉和江南油杉的潜在适生区面积均逐渐扩张，到全新世中期达到最大，分别为76.17×10～4 km²和128.88×10～4 km²。未来气候变化情景下，黄枝油杉和江南油杉的总适生区面积略有扩大，分别为向北和西北方向（高纬度）扩张，但高适生区面积极大缩小，尤其是RCP8.5情境下的2070年代，黄枝油杉和江南油杉的高适生区分别缩小为现代的5.88%和4.25%。（3）影响两种油杉潜在适生区分布的关键环境变量均为平均温日较差和最冷月最低温。【结论】研究揭示了温度因子对黄枝油杉和江南油杉分布的决定性作用，其影响显著大于降水因子。自末次间冰期以来，两物种的适生区持续扩张，且这一趋势在未来气候情景下仍将持续。尽管总适生区面积有所扩大，但高适生区的缩减可能对种群生存带来挑战。两物种预计将通过向高纬度地区迁移来应对气候变化，这一发现为制定物种保护策略提供了重要依据。

【目的】研究海南岛景观生态安全格局演变，为优化当地土地利用结构和提升生态系统管理水平提供理论依据。【方法】基于海南岛2000、2010和2020年土地利用、造林及社会经济数据，结合土地利用转移矩阵与景观格局指数，探究海南岛景观生态安全格局的时空演变特征及其驱动机制。【结果】（1）林地和耕地是海南岛的优势景观地类，平均面积占比分别为67.01%和24.76%。2000—2020年，土地利用类型呈现总体稳定而局部变化剧烈的特点，其中建设用地的增加（1 241.82 km²）和草地面积的减少（1 049.38 km²）最为明显，变化率高达232.45%和67.31%。（2）海南岛景观类型破碎化程度加剧，尤其是耕地和建设用地。但景观蔓延度和连通性有所提升，景观多样性和均匀度则表现出“先降后升”的阶段性变化特征。（3）海南岛景观生态安全水平整体呈恶化态势。20年间，较低、低安全区面积增加了10 824.10 km²，安全、较安全区面积减少了13 122.56 km²；至2020年，安全、较安全区面积占比仅有47.52%。空间上，海南岛中南部的景观生态安全水平逐步提高并趋于稳定，而沿海地区则逐渐恶化。（4）景观生态安全水平空间集聚性显著，聚集单元由“分散”逐步转变为“集中”。2020年，高-高值集聚主要分布在研究区中南部，而低-低值集聚主要集中在沿海地区。【结论】城市化用地需求的急剧扩张和造林力度的下降可能是导致海南岛景观生态安全水平退化的重要因素。未来，应持续推动海南岛中南部地区的生态保护工作，以保障其生态屏障功能的发挥；同时，加强沿海地区的生态修复，以优化其景观生态安全格局，确保生态安全水平的长期稳定。

【目的】探究植物根系对绿色屋顶基质物理特性与水分变化特征的影响。【方法】在北京市搭建不同配置绿色屋顶，以无植被作为对照组，设置3种不同种植密度的八宝景天绿色屋顶和毛马齿苋绿色屋顶。监测各绿色屋顶在自然降雨条件和人工降雨-刈割试验下的降雨-径流、蒸散发和基质含水量动态变化过程，测定植物根系特征、基质物理特性和水分特征参数，定量分析植物根系对绿色屋顶基质物理特性和水分变化特征的影响。【结果】（1）绿色屋顶基质的总孔隙度和毛管孔隙度均随根长密度增加而增加，基质饱和导水率与根长密度呈极显著正相关（P <0.01）。（2）随种植密度增加，绿色屋顶基质雨水滞留能力明显增加。（3）毛马齿苋的根系较粗，其绿色屋顶基质的最终雨水滞蓄量（24.4 mm）高于八宝景天绿色屋顶（19.9 mm）。（4）植物根长密度越大，基质的蒸发能力越强，毛马齿苋绿色屋顶基质的蒸发速率大于八宝景天。【结论】植物根系的根长密度和根径均会影响绿色屋顶基质的物理特性和水分变化特征，进而影响绿色屋顶基质的滞蓄和蒸发能力。研究为绿色屋顶植物和基质配置以及管理提供科学支撑。

【目的】建立更加全面、科学的中国林草生态系统入侵害虫名录，系统分析其入侵特征，旨在为开展全国入侵生物普查和防控等工作提供数据支撑。【方法】基于外来入侵生物的界定原则，通过信息检索与物种筛选方法，整合物种地理分布、原产地、寄主植物及其入侵中国的首次报道等信息，对传入中国内地且在森林、草原等生态系统中取食为害林木、果树、花卉和草本植物的入侵害虫种类进行系统编目。通过对比既有名录并完成勘误修订，进一步解析入侵害虫的类群组成、生物学特性及其入侵特征。【结果】（1）在排除文献记载的26种和尚未传入我国内地的11种害虫的基础上，新增19种物种记录，建立了包含110种中国内地林草生态系统入侵害虫的物种名录。（2）在目水平上，半翅目和鞘翅目昆虫合计占比接近三分之二；在科水平上，粉蚧科的物种最多；在属水平上，堆砂白蚁属和绵粉蚧属的物种最多。（3）54.5%的入侵害虫的食性为多食性，单食性和寡食性害虫的寄主植物主要集中于松科、棕榈科和桉属等。入侵害虫的原产地主要集中在美洲，其次是东南亚与南亚地区。（4）21世纪以来，入侵害虫种类快速增加，入侵速率加快。首次发现入侵害虫种类最多的地区是广东省、海南省、北京市、云南省、山东省、上海市、新疆维吾尔自治区和广西壮族自治区，合计占总数的80%。【结论】本名录可应用于林草有害生物普查、全国外来入侵生物普查、入侵生物编目和国际交流等工作，其构建方法（涵盖信息资源检索、物种筛选、入侵确认与排除的方法流程）可为其他类群外来入侵生物的编目研究提供参考。

【目的】城市是鸟类的重要栖息地之一，为全面了解城市生物多样性格局，并探索居住区生物多样性保育策略，本研究以鸟类为研究对象，以北京中心城区的居住区为研究区域，探究城市居住区是否是鸟类的重要活动空间，分析留鸟、候鸟以及不同食性鸟类群落特征的季节变化，并揭示鸟类多样性的影响因素，以期为居住区鸟类多样性保护和生物多样性之都建设提供科学依据。【方法】共选取了40个居住小区，采用直接计数法进行为期一年的鸟类调查。通过方差分析比较了不同季节鸟类群落特征之间的差异，利用主坐标分析对不同季节鸟类的群落构成进行分析，并采用广义线性模型探究居住区环境因子对鸟类群落特征的关键影响因素。【结果】（1）共记录鸟类10目23科51种，其中麻雀为极优势种，灰喜鹊、珠颈斑鸠、喜鹊和白头鹎为优势种。（2）鸟类物种丰富度和多度均呈双峰型分布，春秋季物种数显著高于夏季和冬季，但多度的季节差异性不显著。留鸟的物种数、多度和密度均显著高于候鸟，且候鸟在不同季节间差异显著，而留鸟的差异不显著。不同食性鸟类的物种数、多度和密度均存在显著差异，其中杂食性最高，肉食性鸟类最低，虫食性鸟类的物种随季节变化显著。留鸟和候鸟的群落构成对季节变化的响应不同，候鸟的群落构成随季节发生变化，而留鸟全年稳定无明显变化。（3）留鸟受环境因子影响不显著，而候鸟受环境因子的影响显著。建筑密度、道路密度和建筑层数对鸟类多样性具有负效应，乔木覆盖率具有正效应。【结论】研究揭示了在高度城市化地区，居住区是鸟类的重要活动空间，对维持城市鸟类多样性具有重要作用。乔木覆盖率对鸟类多样性具有显著的积极影响，未来应加强居住区绿地的生境营建，助力城市生物多样性保育。

【目的】分析花粉高峰期持续时间和浓度峰值，构建北京市每日花粉浓度的最优预测模型，为科学预测未来每日花粉浓度提供数据支持。【方法】采用多重插补法处理2015—2020年北京市每日花粉浓度时间序列中的缺失数据，2015—2019年数据用于建立SARIMA、LSTM和Prophet 3种时间序列模型，预测未来一年（2020年，共计182 d）的花粉浓度变化。【结果】（1）随机森林法、贝叶斯线性回归法、观测值中随机取样法和加权预测均值匹配法4种多重插补法中，随机森林法的第3个插补数据集P值最小（P=0.002），为最优插补数据集。（2）2015—2020年每日平均花粉浓度数据显示，春季高峰期集中在3—6月，4月初达到峰值(792粒/（10～3 mm²）)；秋季高峰期集中在8月至9月末，在9月初达到峰值(449粒/（10～3 mm²）)。2015—2019年花粉浓度总体呈逐年下降趋势，2020年呈现阶跃式上升；其中，2015年高峰期持续时间最长（春季107 d，秋季65 d）,2018年最短（春季60 d，秋季46 d）;2020年花粉浓度峰值达到最高水平，而2019年花粉浓度峰值最低。（3）3种时间序列模型中，LSTM模型对北京市每日花粉浓度时间序列的描述和预测效果最佳。当LSTM模型的时间步长（look＿back）为60时，模型预测效果最佳，RMSE、MAE均为最小，R²=0.78。相比之下，Prophet模型效果较差，无法灵敏捕捉浓度峰值，预测值存在负数情况，预测效果不佳。SARIMA模型拟合效果尚可，但预测效果不理想，预测值存在为负的情况。【结论】与SARIMA和Prophet模型相比，LSTM模型更适用于北京市每日花粉浓度时间序列模型的建立与长期预测。未来研究应完善花粉浓度数据，优化模型性能，以更准确地预测花粉高峰期的起止时间、持续时间及高峰浓度，为过敏性疾病的防控提供更可靠的依据。

【目的】日本落叶松是中国东北地区重要的造林树种，具有重要的生态和经济价值，但干旱胁迫严重影响其生长发育。ERF转录因子对日本落叶松响应干旱胁迫的影响尚不明确，本研究拟通过探究日本落叶松LkERF5基因在烟草干旱胁迫响应中的功能，为日本落叶松耐旱机制的解析和林木抗逆分子育种奠定理论基础。【方法】从日本落叶松中克隆LkERF5基因并分析其序列特征；通过在烟草中瞬时表达，确定LkERF5的亚细胞定位；利用酵母系统检测LkERF5的转录激活活性；采用叶盘转化法将LkERF5基因转化烟草，对比分析野生型（WT）和LkERF5转基因烟草在干旱胁迫下的表型和生理生化指标差异。【结果】（1）LkERF5含有1个AP2/ERF保守结构域，属于DREB-A5亚家族。（2）LkERF5定位在细胞核，具有转录激活活性。（3）干旱处理14 d后，WT植株的叶片枯萎或死亡，而LkERF5转基因烟草的顶部叶片保持正常的生长状态。（4）干旱胁迫下，过表达LkERF5植株的可溶性糖和脯氨酸含量显著高于WT，渗透调节作用增强；过表达LkERF5植株的叶绿素含量、净光合速率和水分利用率显著高于WT，气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率显著低于WT，光合作用增强；过表达LkERF5植株的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于WT，活性氧和丙二醛含量显著低于WT，细胞损伤减轻。【结论】过表达LkERF5烟草通过增加细胞渗透调节物质，提高光合作用，清除活性氧积累来提高植株的抗旱性。本研究不仅为解析日本落叶松的LkERF5基因功能提供了重要依据，并为日本落叶松种质资源的创新与改良提供了关键的候选基因资源。

【目的】盐胁迫是影响植物生长的重要因素，肌醇半乳糖苷合成酶（GOLS）在植物响应非生物胁迫的过程中有着重要作用。本研究通过探究紫花苜蓿GOLS基因在盐胁迫响应过程中的作用，旨在为揭示紫花苜蓿的耐盐分子调控机制奠定理论基础，为紫花苜蓿的抗逆分子设计育种提供宝贵的基因资源。【方法】克隆紫花苜蓿MsGOLS2基因，利用生物信息学软件分析其基因序列和蛋白结构，构建进化树，并进行亚细胞定位。利用荧光定量PCR探究MsGOLS2在紫花苜蓿不同器官中以及盐胁迫下的表达特异性。将紫花苜蓿Ms GOLS2基因在拟南芥中异源表达，并进行盐胁迫处理，从表型、生理和分子水平上分析过表达MsGOLS2对拟南芥耐盐性的影响。【结果】（1）MsGOLS2编码区序列全长987 bp，编码328个氨基酸；MsGOLS2为亲水性膜内蛋白，与蒺藜苜蓿和大豆的GOLS2的亲缘关系较近。（2）亚细胞定位结果显示MsGOLS2在细胞质和细胞核中均有表达。（3）Ms GOLS2的表达量在紫花苜蓿根中最高，并且在盐胁迫下表达量显著升高。（4）过表达MsGOLS2拟南芥植株的主根长度显著高于野生型植株；盐胁迫后，过表达MsGOLS2拟南芥中丙二醛含量低于野生型，脯氨酸含量、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性高于野生型，抗氧化酶相关基因的表达水平变化与酶活性的变化趋势一致。【结论】紫花苜蓿MsGOLS2能够响应盐胁迫，提高植物的耐盐性。本研究不仅为解析紫花苜蓿MsGOLS2的基因功能提供了重要依据，并为紫花苜蓿耐盐种质资源的筛选培育、创新改良提供了关键的候选基因资源。

【目的】‘回归’百合具有极高的经济价值和观赏价值，建立其高效的组织培养体系至关重要。本研究旨在结合鳞片的高效性和叶片的可持续性优势，构建‘回归’百合愈伤组织途径的再生体系，为其遗传转化和新品种选育提供技术支撑。【方法】以百合‘回归’鳞片和叶片为外植体，筛选最适的愈伤组织诱导培养基；探究不同6-BA浓度对不定芽分化的影响，不同蔗糖浓度对小鳞茎膨大的影响，不同活性炭浓度对生根的影响，并开展组培苗移栽试验。【结果】（1）适宜‘回归’百合鳞片的愈伤组织诱导培养基为MS+1.0 mg/L PIC+0.5 mg/L TDZ，诱导率为（60.98±13.90）%，愈伤组织面积达（0.62±0.23）cm²；适宜‘回归’百合叶片的愈伤组织诱导培养基为MS+2.0 mg/L PIC+0.2 mg/L TDZ，诱导率为（36.83±1.89）%，愈伤组织面积为（0.34±0.08）cm²。不同外植体间愈伤组织形成与发育存在差异，鳞片外植体诱导愈伤组织的效果更好。（2）含有1.0 mg/L 6-BA与0.2 mg/L NAA的MS培养基对愈伤组织不定芽分化具有较优效果，其愈伤分化率为100%，芽再生系数为8.20±0.60。（3）在MS培养基中添加90 g/L蔗糖可促进小鳞茎质量增长；在根系发育阶段，含2 g/L活性炭和0.2 mg/L NAA的MS培养基为最适生根培养基，移栽成活率高达96.00%。【结论】本研究成功构建‘回归’百合愈伤组织高效诱导和再生体系，实现了从愈伤组织诱导到成苗移栽的全周期优化，研究结果将为‘回归’百合遗传转化和新品种推广奠定基础。

【目的】针对林火烟雾图像识别中因时空场景差异引起的域偏移问题，本研究提出一种基于域对抗网络的林火烟雾图像跨域识别方法。该方法旨在解决现有技术在跨域场景下识别性能不足的问题，特别是在复杂背景和不同环境条件下的应用挑战，为复杂环境下的森林火灾监测提供技术支撑。【方法】首先，本研究方法在训练阶段引入了条件对抗学习机制，利用林火烟雾图像的类别信息构建条件约束网络，增强模型对跨域特征的适应能力。然后，设计域不变特征提取模块和跨域特征对齐模块。在域不变特征提取模块中，采用预训练的ResNet50作为基础架构，生成具有判别性的域不变特征，解决跨域场景下的特征分布差异问题。在跨域特征对齐模块中，融合最大均值差异度量和相关对齐约束，构建双重约束机制以优化特征空间分布。最终，通过融合条件对抗生成网络与跨域特征对齐模块，构建端到端的训练框架，实现林火烟雾图像的跨域高效识别。【结果】在相同实验条件下，本文所提方法在跨域林火烟雾数据集中平均识别准确率达92.39%，较最优基线模型（LEAD）提升了0.94个百分点，且精确率、召回率和F₁值这3个关键指标分别达到了89.67%、89.58%和89.54%，均显著优于现有的方法。这一结果充分验证了本方法对提升不同时空场景下林火烟雾识别性能方面的有效性。多场景泛化实验结果表明，在复杂气象的干扰下，该模型的识别性能仍较为稳定。【结论】综上所述，本文提出的基于域对抗网络的林火烟雾图像跨域识别方法，有效提升了不同时空场景下林火烟雾图像的识别性能，展现了在复杂环境下的高鲁棒性。该方法为林火烟雾图像跨域识别研究提供了新的思路和解决方案，为相关领域的进一步探索提供了通用参考价值。

【目的】显控台人机界面在复杂任务环境中普遍存在信息层级冗余和视觉搜索效率低等问题，导致操作员认知负荷过载，严重影响任务执行效率和操作安全性。针对这一现状，本研究提出一种基于认知负荷理论的主客观融合赋权综合评价方法，旨在通过优化显控台界面布局与信息呈现方式，降低操作员外在认知负荷，提升交互效率与任务执行效能，为复杂人机界面设计提供普适性方法论支持。【方法】为实现上述目标，本研究基于认知负荷理论与工效学原则，构建包含界面复杂度、视觉搜索效率、可达域覆盖率的多维评价体系。采用BWM法确定主观权重，并结合熵权法计算客观权重，通过主客观融合赋权模型融合主客观指标，运用模糊综合评价法对界面性能进行综合评价。通过Jack软件仿真分析显控台的可达域与可视域，并结合眼动实验、NASA-TLX量表及任务绩效进行多维数据验证优化效果。实验以12名男性被试为对象，设计11项模拟任务，对比优化前后界面性能差异。【结果】优化后的界面显著提升了任务效率和准确性：主任务完成时间缩短至（122.42±17.23）s，任务正确率提升至（95.45±8.23）%。眼动实验分析表明，注视次数从69.44±12.35减少至56.24±12.71，瞳孔扩张值从（4.03±0.23）px降低至（3.81±0.28）px。此外，NASA-TLX评分显著下降至42.61±4.54，模糊综合评分从62.51升至78.10。这些结果直观地展示了优化设计在降低认知负荷和提升任务效率方面的显著成效。【结论】本研究通过实验验证了主客观融合赋权方法的有效性。该方法通过主客观权重融合与模糊逻辑分析，有效降低了操作员的外在认知负荷，并显著提升了任务效率，为高负荷作业场景下的人机界面优化设计提供了兼具科学性与适应性的方法论支持。

【目的】水凝胶在生物传感器、伤口敷料、组织工程、药物控释和超级电容器等领域具有广泛应用前景。然而，传统聚乙烯醇（PVA）水凝胶功能较为单一且缺乏自修复能力，这在一定程度上限制了其应用范围。因此，赋予PVA水凝胶多刺激响应性和自修复能力，对于拓展其应用领域至关重要。【方法】通过在PVA中引入纤维素纳米晶（CNC）和硼酸酯键，并结合冻融处理，制备一种具有优异力学性能和多刺激响应行为的自修复PVA/CNC/四硼酸钠水凝胶（PCBs）。【结果】（1）CNC和四硼酸钠的加入可显著提高PCBs的力学性能。当PVA/CNC/四硼酸钠的质量比为10∶1.5∶1(PCB_0.1)时，PCB_0.1的抗拉强度是纯PVA水凝胶的4.4倍，且该凝胶具有良好的自修复能力，PCB_0.1的自修复效率达90%以上。（2）PCB_0.1具有多刺激响应行为。在温度、pH等外部环境刺激下，PCB_0.1表现出良好的可逆凝胶-溶胶转化特性。（3）当PCB_0.1的拉伸率从60%提高到220%时，PCB_0.1的光学性质发生显著变化，偏光下该凝胶的干涉色从蓝色逐渐变为绿色、黄色、红色和紫色。（4）PCB_0.1具有良好的离子响应性，对SO₄^2-、Ca²⁺表现出敏感性。【结论】通过简单共混PVA、纤维素纳米晶（CNC）和四硼酸钠，并结合冻融处理，成功制备了一种具有多刺激响应行为和自修复能力的PVA/CNC/四硼酸钠水凝胶。该水凝胶具有制备工艺简便、成本低廉、力学强度高和响应性能优异等优点，在多功能传感器和防伪材料领域展现出广阔的应用前景。

【目的】随着环保与健康意识的增强，开发多功能环保涂料以改善室内环境质量并满足健康养生需求，已成为涂料行业实现增值与创新的重要研究方向。传统水性丙烯酸涂料虽具备一定的环保特性，但在功能拓展上仍存在显著不足。α-蒎烯虽具备植物精气释放潜力，但其过度挥发性限制了其应用效果，且现有缓释技术难以有效提升其长效性。鉴于此，本研究采用微胶囊包埋技术，以海藻酸钠和TiO₂为壁材制备α-蒎烯微胶囊，旨在拓展水性丙烯酸涂料的功能，开发出具有改善室内环境质量的多功能环保涂料。【方法】采用Pickering乳液模板法与界面聚合法，以海藻酸钠和TiO₂作为微胶囊壁材，α-蒎烯作为芯材，制备α-蒎烯微胶囊，并将其引入水性丙烯酸涂料中，开发一种兼具植物精气缓释和光催化特性的新型环保涂料，采用SEM、FTIR、光电分析仪等，系统地表征微胶囊及其改性涂料的各项性能和精油缓释效果。【结果】（1）本研究制备的α-蒎烯微胶囊结构稳定，分散性佳，同时展现出卓越的缓释性能；在静置8 d后其精油保留率高达84.5%，相比于α-蒎烯的15.5%,α-蒎烯微胶囊有效延长了释放周期。（2）微胶囊掺杂量6%的涂膜在拉伸强度和韧性方面表现出色，能够满足多样化的应用需求；8%掺杂量时改性涂料疏水性更优；α-蒎烯微胶囊掺杂使涂料黏度最大提高到89.85 mPa·s，且其流平性良好；涂膜从透明逐渐变为半透明，既起到防护作用，又能保留木材天然纹理；当掺杂量为10%时，涂膜的紫外吸光度提升了约6.1%，板材的耐光老化性能得到一定程度改善。（3）α-蒎烯微胶囊及其改性涂料均具备稳定的光催化性能，改性涂料在光照条件下最大光电流达到2.5μA/cm²，且具备良好的催化活性，可以提升室内空气质量。（4）改性涂料形成的漆膜呈哑光效果，表面硬度高，且对松木、白橡木和刨花板等常见基材均有良好的适应性；不同基材对漆膜的其他表面性能影响较小，因此该涂料在室内装饰和家具涂饰领域具有广阔的应用前景。【结论】本研究聚焦于微胶囊制备及改性涂料开发，有效解决了α-蒎烯过度挥发和传统涂料功能单一的问题。通过集成缓释植物精气和光催化净化空气等功能，显著提升了涂料的综合性能，使其在改善室内环境、提升健康水平方面展现出优势。