NPP和生物量
林分生物量测定
第11章林分生物量测定[本章提要]本章在介绍森林生产量、生产力、生物量及森林生物量的组成与结构等基本概念的基础上，重点介绍林木生物量及林分生物量的测定方法。
11.1森林生产力和生物量11.1.1概述森林生产力(Forest Prductivity)是表示森林生态系统的结构和功能特征的重要指标之一。
任何一个生态系统中的能量流动开始于绿色植物的光合作用对太阳能的固定，所以绿色植物是生态系统最基本的组成成分，没有绿色植物就没有其他的生命（包括人类），也就没有生态系统。
森林生产力的大小是森林中植物（乔灌木和草本植物）和其他生物（动物、微生物等）、土壤（土壤质地、营养元素等）、气候（如光、温度、湿度和降雨等）以及人为干扰等状况的一个综合反映。
森林生态系统中能量流动与物质循环的研究都靠生产力的测定提供基础资料，即从生产力的测定开始研究各种森林群落中物质与能量及其固定、消耗、分配、积累与转换的特点；因此，森林生产力的调查是正确认识、管理和利用森林生态系统的基础。
森林生物量(Forest Biomass)是森林植物群落在其生命过程中所产干物质的累积量，它的测定以树木生物量测定最为重要。
森林的生物量受到诸如林龄、密度、立地条件和经营措施的影响，其变动幅度非常之大。
就同一林分内即使胸径和树高相同的林木，而其树冠大小、尖削度及单位材积干物质重量也不相同。
在同龄林内，由于林木大小不同，根、干、枝叶干物质量对全株所占比率也不相似。
森林生态系统的复杂性和森林生物量构成的多样性，一方面给生物量调查造成了许多困难；另一方面，由于森林生态系统结构具有相对的稳定性，使得森林生态系统形成长期稳定的森林结构，这为测定和了解森林生态系统的结构和其功能都提供了许多有利条件。
因此，采取怎样有效的方法调查森林生物量，显然是一项重要的工作。
森林生物量是森林生态系统的最基本数量特征。
它既表明森林的经营水平和开发利用的价值，同时又反映森林与其环境在物质循环和能量流动上的复杂关系。
biome-bgc 模型植被生理生态参数
biome-bgc 模型植被生理生态参数biome-bgc模型植被生理生态参数分析1. 简介biome-bgc模型是一种被广泛应用于全球生态系统研究中的模型，主要用于模拟和预测不同植被类型下的生物地球化学循环过程。
本文将对biome-bgc模型中的植被生理生态参数进行详细讨论。
2. 光合作用参数光合作用参数是biome-bgc模型中的重要生理生态参数之一，用于描述植物对光合有效辐射的利用程度。
这些参数包括净初级生产力（NPP）、光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）等。
NPP指植物单位面积上生物量的净增长量，是评估植物光合作用强度的指标；LCP是指光合作用所需光强，低于该光强时，植物无法进行光合作用；LSP 则表示达到光合作用最大速率所需的光强。
3. 蒸腾参数蒸腾参数是biome-bgc模型中描述植物水分利用策略的参数，主要包括水分利用效率（WUE）、叶水势和根际水势等。
WUE指单位蒸腾质量对单位光合速率的贡献，是评估植物水分利用效率的重要指标。
叶水势用于描述植物叶片的水分状况，是植物当前水分供应的一个指标；根际水势则与土壤湿度密切相关，用于描述植物根系所感知到的水分条件。
4. 温度响应参数温度响应参数是biome-bgc模型中描述植物对温度的生理生态响应的参数，包括最低温度阈值（Tlow）、最高温度阈值（Thigh）和光合作用温度响应曲线（A-T曲线）等。
Tlow和Thigh表示植物生长所能承受的最低和最高温度，超出这个范围会对植物生长产生负面影响。
A-T曲线则用于描述光合作用速率随温度变化的关系，是评估植物对温度适应能力的重要指标。
5. 养分吸收参数养分吸收参数是biome-bgc模型中描述植物养分吸收能力的参数，包括根系吸收能力和养分利用效率等。
根系吸收能力指植物根系对土壤中养分的吸收速率，是影响植物养分摄取的重要因素；养分利用效率则是指植物单位养分输入所获得的生物量增长，是评估植物对有限养分资源利用效率的指标。
净初级生产量概念
净初级生产量概念
净初级生产量（Net Primary Production，简称NPP）是生态学和环境科学领域中的一个重要概念。
它是指在一段时间内，一个生态系统通过光合作用固定下来的能量中，扣除呼吸作用消耗的能量后剩余的能量。
这种能量可以用于植物的生长和生殖。
净初级生产量通常用每年每平方米所生产的有机物质干重（g/(m2·a)）或每年每平方米所固定能量（J/(m2·a)）表示。
这个概念可以帮助人们了解生态系统中的能量流动和物质循环，从而更好地理解生态系统的结构和功能。
在生态学中，净初级生产量是衡量生态系统健康状况和生产力水平的重要指标之一。
如果一个生态系统的净初级生产量较高，说明该系统的生产效率较高，生产成本较低，经济效益较好。
反之，如果净初级生产量较低，说明该系统的生产效率较低，生产成本较高，经济效益较差。
此外，净初级生产量也可以用来评估人类活动对生态系统的影响。
例如，人类的活动可能会改变生态系统的能量流动和物质循环，从而影响净初级生产量。
因此，了解和掌握净初级生产量的变化趋势和原因，可以帮助人们更好地保护和管理生态系统，促进生态系统的可持续发展。
生态系统中的生产量和生物量
陆地>海洋
次级生产量：单位时间单位面积内异养 生物利用现成有机物而生产出来的有机 物质（肉、蛋、奶.....）。 单位：g/(m2 • a)或J/(m2 • a) 异养生物（包括分解者）-----次级生产者
生 长
次级生产量 (摄入的)同化的 繁
吃进的 收获的 可利用的 （植物生长繁殖） 净初级生产量 总初级生产量
殖
呼吸
不可利用的
未收获的 吃剩的
粪便
呼吸
同化：是指生物把从外界环境中吸收的营养 物质，制造成自己的有机物。
（1）同化量=摄入量-粪便 （2）同化量都用于生物的生长繁殖吗？ 次级生产量=同化量-呼吸
用于异养生物生长繁殖
（3）海洋与陆地的次级生产量比较？ 海洋>陆地
生物量：量某一调查时刻前的积累量。
第六章 生态系统
第二节
生态系统中的生产量和生物量
一、初级生产量（生产者） 1.概念：绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或 所固定的能量。 6J 2.8 × 10 6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O 叶绿体 2.能量来源： 太阳能
3.单位：
g/(m2 • a)或J/(m2 • a)
4.作用： 没有初级生产量就没有消费者和分解者， 也就不会有生态系统。 总初级生产量（用GP表示） 净初级生产量（NP）
6．净初级生产量（NP）： 概念：总初级生产量（GP）去掉呼吸消耗（R）
GP=NP+R
NP:用于植物生长和繁殖的能量
（2）净初级生产量的比较：
热带雨林>北方针叶林>温带草原>苔原(与温度和雨量有关)
初级生产量
初级生产量(总初级生产量):在单位时间和单位面积内绿色植物通过光合作用制造的有机物质或所固定的能量。
单位：g/(m2• a)或J/(m2 • a)
在初级生产量中，有一部分是被植物的呼吸（R）消耗掉了，剩下的才用于植物的生长和繁殖，这就是净初级生产量（NP）单位：g/(m2• a)或J/(m2 • a)总初级生产量=净初级生产量+呼吸量即：GP=NP+R
R：植物呼吸消耗量（呼吸
NP：净初级生产量（光合-呼吸）
GP：总初级生产量（光合）
二、次级生产量植物通过光合作用只能生产出植物性有机物质，那么动物的肉、蛋、奶、毛皮、血液、蹄、角以及内脏器官等有机物质是从哪里来的呢？它们是靠动物吃植物、吃其他动物和吃一切现成有机物质而生产出来的。
这类生产在生态系统中是第二次的有机物质生产，所以叫做次级生产量
三、生物量
生物量：净生产量在某一调查时刻前的积累量。
单位：g/m2或J/m2
比较生产量和生物量
生产量和生物量是两个完全不同的概念。
从单位分析：
生产量是指单位时间内的有机物质生产量，是指速率。
而生物量是指在某一时刻前积存了多少有机物。
NPP数据的总结
NPP数据的总结引言概述：NPP（Net Primary Productivity）是指生态系统中植物通过光合作用将光能转化为有机物质的速率。
NPP数据是对生态系统生产力的重要衡量指标，对于了解生态系统的功能和生物多样性具有重要意义。
本文将对NPP数据进行总结，分析其在环境科学和生态学研究中的应用。
一、NPP数据的来源1.1 卫星遥感数据卫星遥感技术可以获取大范围、高分辨率的植被信息，从而计算NPP。
卫星遥感数据可以提供长时间序列的NPP数据，方便研究者进行长期趋势分析和模拟模型验证。
1.2 气象站观测数据气象站观测数据包括温度、降水、光照等气象因素的观测数据。
这些数据可以用于计算NPP的生理生态模型，通过模型模拟和预测生态系统的NPP。
1.3 土壤样本分析数据土壤样本分析数据可以提供土壤养分含量、有机质含量等信息，这些因素对NPP有重要影响。
通过采集土壤样本并进行分析，可以更准确地估算生态系统的NPP。
二、NPP数据的应用2.1 生态系统功能研究NPP数据可以用于评估生态系统的功能，包括碳循环、能量流动和物质转化等。
通过分析NPP数据，可以了解生态系统的生产力水平，评估生态系统对环境变化的响应能力。
2.2 气候变化研究NPP数据可以用于研究气候变化对生态系统的影响。
通过对比不同时间段的NPP数据，可以分析气候变化对生态系统生产力的影响程度和趋势，并预测未来的变化。
2.3 生物多样性保护NPP数据可以作为评估生物多样性保护效果的指标之一。
高NPP值通常与生物多样性丰富的生态系统相关，因为生态系统生产力的增加可以提供更多的生境和资源，有利于物种的繁衍和生存。
三、NPP数据的局限性3.1 缺乏地面观测数据验证虽然卫星遥感技术可以提供大范围的NPP数据，但仍需要地面观测数据进行验证。
缺乏地面观测数据可能导致NPP数据的不准确性和误差。
3.2 数据获取和处理的复杂性获取和处理NPP数据需要专业的技术和软件支持。
第11章 森林生物量的测定
二、枝、叶生物量的测定
• 树木的枝条分1年生和多年生枝。 • 树叶因所在树冠部位（上、中、下） 不同，其含水率不同；落叶树的叶龄 为1年，但常绿树的叶龄不同，其含水 率不同。 • 树木枝与叶生物量的测定方法：全数 调查法、标准枝法、回归法。
（一）全数调查法
将树冠中每个枝条砍下，先测定每个枝条的带叶枝 鲜重（WBL) ，再把全部叶摘掉分别测定叶量 （ WL ）和枝量（ WB ）。但WBL ≠ WL＋WB 注意事项：
一、树干重量的测定
• 树干鲜重在野外采用全部称重法 • 对选出的标准木(用径级标准木法)或样木伐倒， 按区分求积法（树干解析）把树干分成若干段， 并截取圆盘。测定各区分段和每个圆盘的鲜重。 树干鲜重＝各区分段重＋园盘＋梢头 • 将所有圆盘装入塑料袋取回，在室内从各圆 盘再取样，测定试样鲜重后，把试样放入烘箱 干燥，测得各园盘的干重，并计算各园盘的干 重比（Pw），利用Pw推算各区分段绝干重 ， 合计得到全树干的干重。
（二）标准枝法
（2）以基径和枝长为基准的分级标准枝法 • 标准枝—具有平均基径(d0)和平均枝长(l),且叶量中庸 的树枝 。
• 测定方法： 1）将树冠分上、中、下三层，按顺序测定每个枝条基径(d0)和枝长 (l), ，并计算出各层平均基径和枝长， 2）选取标准枝：各层按平均基径和枝长，选取抽取3－5个标准枝。 3）标准枝摘叶，分别测定枝量和叶量，并在每一层取烘干样品（叶： 50g；枝100g）。 4）根据每层标准枝推算出各层枝、叶树木的枝重与叶重。
第三节 林分生物量的测定
• 林分生物量的测定方法与林分蓄积测定 方法相同，采用标准地进行。 • 在标准地内采用分级标准木法选择标准 木或样木测定其生物量，并以此为依据 推算全林或样地生物量。 • 常用方法：1）标准木法；2）回归估计 法；3）生物量表法。
生态系统中的生产量和生物量PPT课件
GP
NP
R
①
15.91 2.81
13. 10
②
输入 871.27 369.69 501.58 786.94 输出
③
0.88
0.34
0.54
食物链的组成:
④
141.20 62.07 79.13
生产者和消费者
× ⑤
211.85 19.26 192.59
A．生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③→⑤
不同生态系统净初级生产量比较
2、北方针叶林和温带草原主要环境限制因素是
食源 GP表示生物同化作用所固定的能量，R表示生物呼吸消耗的能量，NP表示生物体贮存着的能量（NP=GP-R），下列叙述中正确的是
（ ） 单位：102千焦/m2/年 不同生态系统净初级生产量比较
但海洋次级生产量却相当于陆地次级生产量的三倍多。
单位：g/(m2 • a)或J/(m2 • a)
生产者固定的能量＞所有生物呼吸消耗的能量
A．生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③→⑤
分析产生这种现象的原因是什么？
分析产生这种现象的原因是什么？
C．若该生态系统维持现在的能量输入、输出水平，则有机物的总量会增多
可利用的 D．④营养级GP的去向中，未被利用的能量有一部分残留在自身的粪便中
GP=NP+R
影响初级生产量的因素有： 光、温度、水、CO2、矿质营养等
生物量：净生产量在某一调查时刻 前的积累量。
单位：g/m2 或J/m2
NP = GP-R
>0 生物量 增加 <0 生物量 减少
=0 生物量 不变
次级生产量：单位时间单位面积内异养 生物（包括消费者和分解者）利用现成 有机物而生产出来的有机物质。 次级生产者：凡是异养生物
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测定
• 净初级生产量（NPP）：没有形成统一的估算方法。一般可归纳为 净初级生产量（ ）：
• • • • • • • •
• • • •
三类， （1）根据定义：NPP=GPP-RA ）根据定义： 优点：能够反映群落内不同植物对植物生境的行为和相应的植物生态生理 过程。 缺点：涉及的参数和相关的生物过程较多，选样和测定的技术难度大，要 求严格，尤其自然林。 （2）传统的“收获法”：在t1~t2时间间隔内，年净增量=生物量年增加 ）传统的“收获法” 量+年调落物量+年枯死量+细根年生产量+动物、昆虫等的年消耗量 优点：直观 缺点：只反映时间间隔内的状态，不能反映生理生态过程，且随时间变化， 森林状况未必完全相同。 （3）遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的应用 ）遥感（ ）和地理信息系统（ ） 解决了尺度转换问题，即由个体或群体外推到大尺度分布及动态规律。
全球变化及其对生物资源影响的研究之一——
对生物量和净• 净初级生产力（NPP）:植物固定的能量有一部 净初级生产力（ ）
分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物生 长和生殖，这部分生产量即为净初级生产量。 • 另一种说法，在单位时间和空间内，去掉呼吸所消 耗的有机物质之后生产者积累有机物质的量。
• 生物量（Biomass）：植物生长发育所产生的 生物量（ ）
有机质总量。
• 生物量（Biomass）测定方法 • （一）收获量测定法：定期或一次性收割植物体，然后称 收获量测定法： 收获量测定法 重（湿重和干重），定期收割包括收割地上部分与地下部 分及枯枝、落叶等。 • （二）光合作用测定法：根据光合作用和呼吸作用中O2和 光合作用测定法： 光合作用测定法 CO2含量的变化，在水生生态系统中叫氧气测定法。 （三）CO2测定法：由于CO2是光合原料和呼吸产物，通 测定法： 过测定CO2的变化来测定光合强度并估算生产力，所用仪 器是“CO2气体分析仪”。 （四）叶绿素测定法：根据叶绿素的含量与光合强度之间 叶绿素测定法： 叶绿素测定法 有密切关系的原理，可通过测定叶绿素含量而估算初级生 产力，这是一种较有前途的方法。 （五）放射性标记物质测定法（14C示踪法）： 放射性标记物质测定法（ 示踪法）：应用放射 示踪法）： 放射性标记物质测定法 性同位素14C来测定植物对14C的吸收速度，从而计算初级 生产力，这是一种较新的方法。 第五种方法以及pH测定法和原料消耗量测定方法是用 于水生和海洋生态系统。
Zhang Hong, Gao Shangyu & Zheng Qiuhong. Responses of NPP of salinized meadows to globalchange in hyperarid regions. Journal of Arid Environments (2002) 50: 489–498. 周广胜，王玉辉编著。全球生态学，气象出版社，2003. 方精云等编著.全球生态学-气候变化与生态响应，高等教育出版社和施普林格出版社，2000. 周广胜，张新时. 自然植被第一性生产力模型初探. 植物生态学报，1995，19：193~200.
• 数学模型