[科普中国]-初级生产量

释义

初级生产是指绿色植物的生产，即植物通过光合作用，吸收和固定光能，把无机物转化为有机物的生产过程。因为这是生态系统中第一次能量固定，所以称为初级生产。植物固定的太阳能或制造的有机物质的量就称为初级生产量或第一性生产量。动物和其他异养生物不能直接利用太阳能，而是靠消耗植物的初级生产量制造有机物质和固定能量，称为次级生产量或第二性生产量。

原理初级生产过程可用下列方程式表示：

式中二氧化碳和水是原料，糖类是光合作用形成的主要产物，如淀粉、蔗糖、纤维素等。

植物在单位面积、单位时间内，通过光合作用所固定的太阳能，称为总初级生产量（符号GP），常用单位：J/（）。
初级生产量有一部分供植物本身的呼吸消耗，剩余部分才用于植物的生长和生殖，这部分生产量称为净初级生产量（NP），而把包括呼吸消耗的能量（R）在内的全部生产量称为总初级生产量（GP），这三者之间的关系是：
GP—NP+R，或NP=GP-R
初级生产量通常以每年每平方米所生产的有机物质干重（克）/（）或每年每平方米所固定能量值（焦）（J/）表示。初级生产量也可称为初级生产力，它们的计算单位是一样的，但在强调“率”的概念时，应当使
用“生产力”这一概念。1

测定方法森林净第一性生产量的测定技术主要采用森林测树学技术和生理生态学技术。前者又称收获量法，是国内外研究中普遍采用的方法，也是惟一能用来估计森林群落长期生物生产量变化的方法。这一方法分为两部分：一是生物量的测定，包括乔木层、灌木层和草本层的地上和地下部分的生物量；二是在生物量测定的基础七推算出的森林净第一性生产量，即年净生产量。乔木层生物量包括林木的茎干、枝、叶、根等器官的生物量之和，其干物质重量是以不同器官的烘干样品干料率换算而得。其基本的测定方法有如下几种：

①皆伐实测法。即全部伐倒样地内的林木，分别不同器官测定其重量。这一方法因工作量太大，一般仅作为检验其他测定方法的精度时才采用。

②平均木法。在样地内选取具有林分平均胸径和树高的样木伐倒后，按不同器官称重，然后乘上林分总株数而得；或按不同径阶株数权重选取样木，伐倒称重后再乘上各径阶株数，合计后得全林生物量。

③随机抽样法。在研究地段上随机选取多株样木，伐倒称重，乘上样地单位面积株数即得全林生物量。

④相关曲线法（或相对生长法、维量分析法）。即在研究地区内按径阶株数选取样木，伐倒后按器官称重。然后，据各器官生物量与某一测树指标（如胸径、树高）间存在的相关关系进行回归拟合，建立回归曲线方程。以实测的胸径和树高可推算林分的生物量。

枝、叶、根生物量的测定仍是森林生物量研究中的难点，且测定的手续繁琐。林下灌木和草本植物生物量的测定常采用样方收获法，即在样地内设置面积较小（2～10平方米）的小样方若干个，地下部分全部割下并挖取地下部分，分别种类称取茎、枝、叶、根等器官的重量，并取样求干料率。基于以上测定的生物量，可估算出森林净第一性生产量。生理生态学技术是通过森林群落的光合作用和呼吸作用来计算森林的GPP和NPP。二氧化碳气体交换法适合陆生植物的测定。2