生物生产力bio-productivity

单位时间、单位容积（或面积）内某种生物（或生态系统）可生产出有机物质的能力。根据1966年国际生物学规划 (IBP)巴黎会议建议，也可称生物生产率 (bio-productionrate)。常用数量、生物量或能量表示，如：个数/米²/年，千克/米²/年，焦耳/米²/年，或焦耳/米³/年。
分类 生物生产力包括初级生产力(primary pro-ductivity)和次级生产力(secondary productivity)。
初级生产力 生态系统最初的能源为太阳能，通过绿色植物的光合作用而固定； 光合作用积累能量的过程是初级生产过程。初级生产是生态系统能流和物质流的基础。植物的光合作用是生命最基本的光化学反应形式，使二氧化碳和水结合成碳水化合物和氧。每克分子碳水化合物可转变的能量为469.9千焦(112千卡)，其方程式为：

绿色植物在单位面积和单位时间内生产有机物质的总量称粗初级生产力(gross primary producti-vity)，或光合作用总和或同化总和。初级生产过程中，粗初级生产力减去植物呼吸作用所消耗的物质和能量，有机物质所贮存的剩余能量，即净初级生产力(net primary productivity)。也叫表观光合作用(apparent photosynthesis)或净同化作用。
次级生产力 指异养生物（消费者或分解者）直接或间接从初级生产者获得营养，重组其有机物质并贮存能量的能力。次级生产过程表现为动物（包括昆虫）、微生物等的同化作用(生长、发育、繁殖和物质贮存)和呼吸作用，以及粪便或发酵气体排除等。次级生产过程中，异养生物所获得的物质和能量，只有一小部分被利用，大部分通过以下途径损失： ❶不可利用的，例如不得食和不可食的；
❷可利用但未被利用的，如消费者种群密度低等原因；
❸已被食但未被吞食的，如动物皮毛、骨等；
❹已吞食而未被同化的，如粪便排出；
❺呼吸消耗。据林德曼 (R. L. Lindeman,1941)的“百分之十定律”(principle of ten per cent)，从一个营养级到另一营养级的能量转化率为10%，这是营养级不多于6级的原因。
估算 直接测定生物生产力尚有困难，目前只能通过间接方法进行估算。例如在透光的密闭容器内测定单位时间内氧的增量，或二氧化碳的吸收量，以估算出不同季节及一昼夜不同时间内的光合作用能力；或定期收获单位面积的生物量进行估算； 或通过含有放射性同位素C14的二氧化碳，在透光的密闭容器中测定单位时间内合成糖贮存于组织之中的能力进行估算。至于次级生产力的测定，常常通过取食量、增重、排泄物量等进行估算； 或使其取食含有放射性同位素C14的食物，在单位时间内，测定其取食量、体内积存量、排泄物的排出量以及呼吸作用中二氧化碳的排出量等进行估算（见生物量）。

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生物生产力biological productivity

单位时间单位面积上种群、群落或生态系统生产有机物质的数量。生产力是涉及植物生产与动物生产的广泛概念。生产力的高低是生物本身和资源条件共同作用的结果，是衡量一个生物系统对能量转化能力的主要指标。
种类 对于一个生态系统来说，有四种不同的生产力，即初级总生产力，初级净生产力、群落净生产力和次级生产力，它们代表系统有机物生产过程的四个步骤（见图）。初级总生产力(GPP)是指初级生产者在单位时间内由光合作用所合成的有机物质总量。由于合成产物的一部分总要用于进行光合作用及维持代谢的呼吸消耗，因此，初级总生产力是根据生产者实际积累的有机物总量，加上其在同一期间自养呼吸消耗的量得到的理论推算值，即GPP=NPP+RA。它反映了初级生产者利用日光能同化二氧化碳的最大潜力。初级净生产力(NPP)是初级总生产力扣除生产者自养呼吸消耗(RA)后，积累在植物体内的有机物的净增量，是异养者获取食物能量的唯一来源。从数量上看，各类陆地生态系统的初级净生产力可达总生产力的25～75%，平均为50%左右。其中，自然生态系统的某些顶极群落，百分比较低； 条件良好的高产农田，比例较高（见表）。群落净生产力(NCP)是初级净生产力扣除异养者消费部分(CH)后的剩余量。一个生态系统由于异养消费者的存在，单位时间内可能测得的有机物质的净增量，都比初级净生产力为低。在管理良好的农田上，如将异养消费者的活动忽略不计，则群落净生产力与初级净生产力接近； 在自然生态系统的某些老年群落中，强烈的异养活动可使群落净生产力接近零。次级生产力(SP)，是指一个生态系统在消费者诸层次上的有机物生产速率，即单位时间单位面积上的动物生产总量。它是异养者的消费量扣除呼吸消耗(RH)、粪尿和气体排泄(FU)后的有机物生产量。次级生产虽然常被称做第二性生产（相对于植物的第一性生产而言），但次级生产力包含了处于不同营养级上的全部动物消费者的有机物生产量在内。通常由植物生产的有机物转化为动物生产量的最大效率为15%。由于生态系统中次级生产涉及的消费者层次和种类繁多，定量研究难度较大。但一般来说，生态系统次级生产力比其初级净生产力要低一个数量级。

生态系统四种生产力示意图

GPP: 初级总生产力； RA: 自养呼吸量；NPP: 初级净生产力； RH: 异养呼吸量；NCP: 群落净生产力； FU: 粪尿排泄量；SP: 次级生产力； CH: 异养者消费量。

决定因素 生态系统生产力的高低，由植物和动物自身的生物学因素与有机物生产过程中资源和环境条件共同决定。初级生产力是次级生产力的基础。决定陆地植物群落生产力高低的环境因素，主要包括光、温、水分及养分的有效性。自然生态系统的生产力与环境因素中的温度和水分的关系最为密切。一定生境条件下的生态系统生产力，随着演替过程中植物类型的变换可能有所增减，但通过进化产生的群落组合，可使资源得到充分利用。因此，在类似的气候土壤条件下，尽管群落的物种组成不同，但顶极植物群落的生产力水平大致相近。在长期进化的基础上，决定一个生态系统生产力的主要因素是资源条件，人类的生产活动只有把改造群落结构与改善资源条件结合起来，才能取得最佳效果。

地球生态系统初级净生产力

生 态 系 统 类 型	初级净生产力(克/米2·年)
	一般幅度	平均值
热带雨林 热带季雨林 温带常绿林 温带落叶林 北方森林 疏林和灌木林 稀树干草原 温带草原 冻原和高山 荒漠和半荒漠灌丛 极端荒漠——岩石、沙丘、冰原 农田 沼泽 河湖 陆地平均	1 000—3 500 1 000—2 500 600—2 500 600—2 500 400—2 000 250—1 200 200—2 000 200—1 500 10— 400 10—250 0— 10 100—4 000 800—6 000 100—1 500	2 200 1 600 1 300 1 200 800 700 900 600 140 90 3 650 3 000 400 782
远洋 海水上涌带 大陆架 海藻床和珊瑚礁 河口湾（不包括沼泽） 海洋平均 全球平均	2— 400 400—1 000 200— 600 500—4 000 200—4 000	125 500 360 2 500 1 500 155 336

自然生态系统和农田生态系统的生产力 国际生物学计划(I B P)研究全球生态系统初级净生产力的平均值，陆地为海洋的五倍。陆地中以沼泽和热带雨林为最高，海洋中以海藻床、珊瑚礁及河口湾为最高。农田生态系统初级净生产力的变幅最大，故平均水平低于整个陆地的平均值（见表）。70年代以来，欧、亚、美等地进行的生态系统研究与分析得出，温带农田的年初级净生产力，稍低于或近似于不缺水的森林和草原；具有较高水肥投入的农田，其初级净生产力可与自然界最高产的沼泽群落相媲美。在温带地区，沼泽、森林和高产农田的地上部净生产量可达20～30吨/公顷·年：热带亚热带地区较温带地区要高出一二倍以上。作物生产力分析表明，现代品种在光合生产效率和潜在净生产力方面的遗传改进并不显著，产量提高的主要原因是在高投入条件下改变了光合产物的分配，减少了自养呼吸消耗，提高了收获指数。一年生作物的生育期偏短，生态适宜程度偏低，至今仍是农田生态系统生产力不高的主要障碍因素。通过培育良种，优化种植结构、改进作物和土壤管理技术，达到充分利用和发挥农业资源潜力，是进一步提高农田生产力的关键。

生物生产力biological productivity

又称生物生产率。单位时间、单位面积上生物生产的有机物质总量。是一个涉及初级生产与次级生产的广泛概念。初级生产者通过光合作用固定能量或制造有机物质的速率称为初级生产力，一般用kJ/(m²·y)或g/(m²·y)来表示。次级生产者摄取的食物能量转化为体重或产品的效率称为次级生产力。生产力的高低是生物本身和资源条件共同作用的结果。生物生产力是衡量一个生物系统的能量（或物质）转化能力的重要指标。

生物生产力

参见 《知识经济卷》 中 “生物生产力”。

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生物生产力

指一定生物群体吸收外界物质和能量制造有机物质的能力。一般以单位时间内生产的有机物质的总量来计算。它衡量的是生产者 （主要是绿色植物） 和消费者（主要是动物） 在单位时间内生产的有机物的总量。对绿色植物来说称为初级生产力。而对于动物来说则称为次级生产力。
初级生产力。生产者固定太阳能转化为自身的化学物质，这个过程被称为初级生产过程。在这个过程中绿色植物所表现出的固定太阳能形成有机物的能力就称为初级生产力。总光合作用的速率通常决定着初级生产的大小。根据国际生物学规划组织的对全球自然生态系统进行的调查，发现不同的地区和植被条件下的初级生产力有着显著的差异。在陆地生态系统中，净初级生产力最高者为热带雨林，超过2000克干物质/米2·年，最低为荒漠，不足100克干物质/米2·年。在海洋中，大部分远洋海域的净初级生产力接近荒漠，因为这些海域的表层营养物质缺乏，大部分营养物质下沉至海底，不易上浮。而近海海域则由于营养物质丰富，达到最高的初级生产力，为3000克干物质/米2·年。在淡水中，由于富营养水体和贫营养水体的营养物质含量相差悬殊，因而净初级生产力也相差很大。
次级生产力。次级生产过程是指消费者 （主要指动物） 将食物中的化学能转变为自身组织中的化学能的过程。次级生产力即是指此过程中消费者进行能量转化的能力。动物所食食物中的能量只有一部分构成次级生产量，其余的能量可能以粪便的形成排出体外，或者经呼吸作用转化为热量散发到环境中，在动物的幼年阶段，次级生产量主要用于身体的生长发育，即表现为生长生产量。长大至成体后，次级生产量就降低了，因为动物从食物中所获得的大部分能量并不用在身体的生长上，而是用在觅食等活动上。而达到生育阶段后，次级生产量的一部分用于繁殖和养育后代。
生产力的具体测定方法。初级生产力的测定一般是靠计算光合作用的产量来完成的，对于陆地和浮游植物可利用收获量法或氧测定法来测定光合作用的产量。而对于次级生产力的测定则要困难一些，主要的方法有两种，一是同化量和呼吸量测定法，二是在称重法。