凈生態系統生產力（凈生態系統生產力的計算單位）

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本文目錄一覽：

• 1、生態學中的GPP,NPP,NEP,NEE是什么
• 2、PNAS | 青藏高原的碳（C）固定量不會因為氣候變暖而減少
• 3、NPP與NEP變化趨勢相反的原因
• 4、陸地生態系統中凈初級生產力最高的是沼澤濕地還是熱帶雨林？
• 5、陸地生態系統中哪種凈初級生產力最大？

生態學中的GPP,NPP,NEP,NEE是什么

GPP (gross primary productivity) 總初級生產力.單位時間內生物通過光合作用途徑所固定的光合產物量或有機碳總量,又稱總第一性生產力或總生態系統生產力(GEP),是生態系統C循環的基礎.
NPP (net primary productivity) 凈初級生產力
植物光合作用所固定的光合產物中扣除植物自身的呼吸消耗部分,也稱第一性生產力
NPP=GPP-植物自養呼吸
NEP (net ecosystem productivity) 凈生態系統生產力
指凈第一生產力中再減去異養呼吸所消耗的光合產物
NEP=NPP-異養呼吸
NEE (net ecosystem exchange ) 凈生態系統碳交換量
陸地與大氣系統間的CO2通量與生態系統的GPP,NPP,NEP,NBP,在某些假定條件下所觀測的CO2通量與其中的某個概念是一致的.一般與NEP 相同,當植被相當繁茂,土壤呼吸相對較小時,可以近似看作為生態系統的NPP.

PNAS | 青藏高原的碳（C）固定量不會因為氣候變暖而減少

高緯度和高海拔凍土是碳（C）的存儲庫凈生態系統生產力，而青藏高原擁有陸地生態系統中最大的C儲存量。但是近年來凈生態系統生產力，由于全球溫室效應，青藏高原的永久凍土融化，這可能導致二氧化碳從凍土層釋放出來，但是另一種猜測是，溫度升高、植被增加有助于二氧化碳固定，這可以減輕甚至抵消凍土層二氧化碳的丟失。一篇發表在PNAS上標題為《 Plant uptake of CO2 outpaces losses from permafrost and plant respiration on the Tibetan Plateau 》的研究對上述問題進行凈生態系統生產力了探討，其 研究結果表明植物對CO2的固定將超過氣候變化帶來的CO2損失。

研究過程

該研究收集了從2003年到2019年 32個站點 的渦度協方差（eddy covariance）數據集。分析了以海拔為主的空間格局驅動因素，用渦度協方差數據集約束基于過程的模型，并預測在典型濃度路徑(RCP)下（RCP 2.6-8.5）二氧化碳平衡的未來變化，這里用了18個（CMIP5）模型進行溫度和降水預測。通過研究青藏高原上的16個人工模擬實驗， 探索 了CO2交換對氣候變化的反應。最后，將渦度協方差數據集、基于過程的模型和實驗聯系起來，分析 青藏高原在快速變化的氣候下是否會繼續起到CO2匯的作用 （CO2匯凈生態系統生產力：指在碳循環中,能把二氧化碳固定為有機碳的物質）。

高寒永久凍土區的凈CO2匯

2002年至2020年間，在32個高寒生態系統的渦度協方差站點中（圖Fig 1），26站點報告了一個凈CO2匯，并且CO2交換顯示出強烈的年際變化，每年有4個點從CO2匯到源之間變化，而12個點一直是凈CO2匯。

此外，渦度協方差數據表明高寒沼澤地的凈生態系統生產力（NEP）最高，其次是高寒草地，高寒草原和灌木叢（Fig 2A），而NEP在連續和非連續多年凍土無顯著差異。將渦度協方差數據集的結果與兩個獨立的數據集，即機器學習FluxCom數據集和Multiscale Synthesis and Terrestrial Model Inter-comparison Project (MsTMIP) 進行比較，結果表明， 21世紀初，青藏高原高山生態系統的CO2匯被嚴重低估。 就季節變化而言，根據渦度協方差數據， 冬季CO2損失僅為夏季CO2增加的三分之一。 渦度協方差數據集還顯示了生長季節早期和晚期的凈CO2損失，但是FluxCom或MsTMIP數據集都沒有捕捉到這一點（Fig 2B）。

凈CO2匯的空間格局

整個青藏高原高寒多年凍土區的凈CO2匯表現出強烈的海拔依賴性，而不是緯度。 總初級生產力（GPP，或稱總光合作用，指在測定階段，包括生產者呼吸作用中被消耗的有機物質在內的光合作用的總速率）和生態系統呼吸都與海拔呈負相關。GPP和生態系統呼吸的海拔依賴模式與土壤含水量（SWC）呈負相關。然而， 凈生態系統生產力（NEP）在海拔4,000 m左右最強，年平均氣溫在一定程度上解釋了NEP海拔高度的獨特格局。

眾所周知，高寒地區（海拔 4,000 m）的植物生長受到寒冷氣候和養分（如有效氮）供應的限制。假設 溫暖環境中植物和土壤的呼吸作用可能消耗了大部分 C，會導致碳利用效率較低(CUE=NEP/GPP) 。 沿著海拔線對CUE的進一步分析證實了這個假設。隨著海拔的升高，CUE呈正增長（Fig 3B）。分析還表明，不同地點冬季CO2損失的溫度敏感性與海拔高度呈負相關。即夏季對變暖的二氧化碳 吸收 （Q10=1.54） 比 在漫長干燥的冬季（Q10=1.33）對二氧化碳的 流失更敏感 。

對于青藏高原的地面和衛星觀測記錄了高原植物生長隨海拔高度的變化，該研究發現了NEP的獨特海拔依賴模式，NEP沿海拔梯度的高度依賴模式與沿緯度梯度的大尺度模式相似——即 高寒生態系統的中緯度CO2匯與較強的中緯度CO2匯相似。

變暖和變濕對凈CO2匯的影響

16個短期模擬實驗表明， 升溫對凈CO2匯有益 ，但升溫2 C時，相對于對照來說，NEP降低了（Fig 4A）。不過，以目前的情況來看，2 C的升溫大概會出現在本世紀末，目前的升溫速度為0.26 C decade-1。另一方面，SWC決定了變暖對NEP閾值和海拔模式的影響（Fig 4B），即干燥土壤變暖（SWC20%）增加CO2匯。較濕潤的土壤主要是高寒沼澤地或草地（在西藏高原東部海拔較低的地方），而較干燥的土壤則對應于高寒草原和沙漠（在青藏高原中西部海拔較高的地方）。NEP對變暖的響應具有明顯的生態系統依賴模式（Fig 4C），其中高海拔（4,500 m 海拔）高寒草原植物的生長受到土壤水分供應限制的影響，導致NEP減少，而低海拔的高山草地和高山沼澤地的NEP得益于變暖。 研究結果強調了SWC在未來變暖氣候變化下對NEP的決定的作用。即隨著降水顯著增加（特別是青藏高原中西部）變暖引起的干旱可能得以補償，有利于植物生長。

使用CMIP5模型模擬RCP 2.6到RCP 8.5（Fig 5）的CO2平衡的變化。結果表明，暖濕氣候導致過去40年NEP凈增加率為3.71 TgCy-2，21世紀初（2000年至2018年）CO2凈匯為152.4 30.3 TgCy-1，總體上與基于渦度協方差觀測的同期估計一致。 到 2090 年代 ，未來氣溫將增加1.5至5.5 C，而與基線期（2006年至2015年）相比，降水將增加30至80毫米，即 青藏高原將經歷持續暖濕氣候。

RCP2.6到RCP 8.5模擬結果顯示，在本世紀末，NEP將從178.1增加至317.9ThCy 1。然而，在RCP 8.0下，當2070年后，溫度升高超過3.0 C時，NEP將達到穩定狀態，這主要是由于植物生長的減少以及多年凍土和植物呼吸中大量CO2的損失。

敏感性分析、人工田間實驗和模型模擬都一致表明，在當前條件下，植物對CO2的固定超過了永久凍土中CO2的潛在損失和加速的植物呼吸。 植被對CO2的固定也導致青藏高原表層土壤CO2的積累，所以，變暖會使得CO2增加，而不是凈CO2損失。

結 語

雖然，該研究數據覆蓋范圍仍然存在不確定性凈生態系統生產力；比如，缺乏青藏高原西部和北部沙漠和貧瘠地區數據，不過這些地區的生物量和碳存儲量都比較低，說明高山荒漠和貧瘠地區可能在CO2平衡中起次要作用，影響不大。雖然，青藏高原地區的氣候變暖0.3 C decade 1遠高于全球平均值0.12 C decade 1，但該研究的結果表明， 暖濕氣候對植物生長的促進作用超過了凍土植物呼吸解凍造成的CO2損失，也就是說，青藏高原C固定量不會因為氣候變暖而減少。

原文鏈接：

https://www.pnas.org/content/118/33/e2015283118

end

NPP與NEP變化趨勢相反的原因

可以參考以下資料
生態系統凈初級生產力(NPP)、凈生態系統生產力(NEP)和凈生物群系生產力(NBP)的概念與碳通量相似，可以直接反映生態系統或生物群落的陸地-大氣間的凈碳交換量。在一定假設條件下，NPP、NEP和NBP都可以利用生態系統生物量變化動態監測數據進行估算。NPP的測定主要有兩種基本的方法，一種方法就是測定生物量(植物體干重)變化的方法，稱為堆積法，堆積法又叫收獲法或現存量法。宏觀上NPP相當于生態系統植物生長量，即單位時間生態系統生物量的增長量。可利用生態系統生物量的時間變化數據來推算，這是一種較為廣泛使用的方法，另一種方法就是著眼于光合量和呼吸量，構筑理論方面的數理模型然后進行計算的方法。

陸地生態系統中凈初級生產力最高的是沼澤濕地還是熱帶雨林？

熱帶雨林更大，平均每平方米每年的凈初級生產力約為2200克，而沼澤濕地約為2000克。

自然植被凈第一性生產力是植物自身生物學特性與外界環境因子相互作用的結果，它是評價生態系統結構與功能特征和生物圈的人口承載力的重要指標。

自然植被凈第一性生產力作為表征植物活動的關鍵變量，是陸地生態系統中物質與能量運轉研究的重要環節，其研究將為合理開發、利用自然資源及對全球變化所產生的影響采取相應的策略和途徑提供科學依據。

擴展資料

凈第一性生產力由光合能量決定，也受溫度、水分、營養狀況制約，缺少任何一種都會影響其產量。當增加群體中的CO2濃度時（如進行CO2施肥），群體的凈生產力將成倍增長。影響海洋植物凈生產力的主要因素是光線不足、水中含氧量少和缺乏營養（特別是缺氧和磷）。

不同的地區有不同的凈第一性生產力平均值（單位：克/米2·年），常見的如下：

陸地-780；海洋-147；荒漠、凍土帶-0～250；熱帶薩瓦那草原地帶-250～1000；溫帶森林地區-1000～2000；熱帶森林地區-2000～3000；熱帶、溫帶農業-250～1500；甘蔗-1725～6700。

參考資料來源：百度百科-凈第一性生產力

陸地生態系統中哪種凈初級生產力最大？

在初級生產量中，有一部分被植物自己的呼吸所消耗，剩下的部分才以可見有機物質的形式用于植物的生長和生殖，我們稱這部分生產量為凈初級生產量（net primary production, NPP），而包括呼吸消耗的能量（R）在內的全部生產量稱為總初級生產量（gross primary production, GPP）。 按我們生態學的書上說(作者是孫儒泳),初級生產力最大的陸地生態系統是濕地,其次是熱帶雨林,再然后各種森林按緯度往下排,然后才輪到草原.水體最高生產力的地方在河口處 關于凈生態系統生產力和凈生態系統生產力的計算單位的介紹到此就結束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關注本站。 凈生態系統生產力的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內容，更多關于凈生態系統生產力的計算單位、凈生態系統生產力的信息別忘了在本站進行查找喔。

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