提高第一性生产效率的途径
核心目标：产量高、品质好、适应性强
途径
改善生产者的生存环境
改良良种、种群和群落
调节动物和植物的关系
向系统输入物质
第一性生产的生产力
生产力（productivity）：单位面积草地
在单位时间内生产的有机物质的量
总生产力（gross productivity）
净生产力（net ctivity）
单位：g/m2/d, g/m2/a
第一生产力的测定方法
收获法（harvest method）
设定一个不透光的容器做比较，只有呼吸作用，没 有光合作用 一定时期内所释放出来CO2量可以作为植物呼吸量 求和
黑白瓶法
一般用于水生生态系统，对含氧量进行测定
方法：从湖泊的一定深度采取含有自养生物的
水样，将水样分装在成对的小瓶中；白瓶为透
光瓶，进行光合作用和呼吸作用，黑屏为不透
生物量和生长量的动态
生物量（biomass）：指在任何一个时间，物质
生产的总量；或者说是生态系统进行机能作用
总积累的净初级生产 植物生物量包括地上生物量和地下生物量，表 示方法用干重g m-2
就一个具体的植物种、种群、群落来讲，不同
时间、不同季节，其生物量也是不一样的。 生长量（growing weight）：两个时期之间生物 量（包括地上部分和地下部分）的变化
一般地，我们肉眼看到的植被，事实上是净初
级生产力中，去除一定时间内植物的凋落物 （Litter, L）和被动物或者其他消费者所啃食 （Grazing, G）的量 把单位时间内单位面积所增加的植物生产量， 称为净增生物量（Net gainable biomass, △B） △B＝Pn－L－G
植物不同生长发育阶段不同，其相应的生长量不同
13CO 2 13C 13C 13C 13C、13CO 2 13C、13CO 2
13CO 2
损耗量和现存量
植物群落的形成和发展处于一个动态变化过程，
在每年植物的生育期内，必然有萌芽（返青）、
分蘖（分枝）、拔节（抽穗）、开花（现蕾）、 结实等变化，这些变化会来来物质的运转，或
白三叶草的叶片的自我调节能力
叶面积指数（植物的密度问题） 混合草群通过叶层分布提高光能利用效率
被利用后的群落结构与光能利用
适当的留叶有利于牧草再生
利用频率和强度对生产效率的影响
通过降低群落的截光能力、消耗贮藏性营养物
质的途径影响植物生长率
经常性采食可能导致植物比较平卧的生长习性，
二氧化碳测定法
方法：将植物体放入一个已知面积或体积的透 光容器内，利用红外气体分析仪测定CO2浓度 假定：容器内CO2的减少都是被植物用来合成有 机物质，那么减少的CO2量就可以代表光合量
当光合作用进行时，植物也在呼吸，因此我们
所测定的实际上是短期内的净初级生产量 如何测定总初级生产量？
光合时间：植物在整个生育期或者全年中进行
光合作用的时间（纬度变化差异较大）
光合面积：进行光合作用的植物叶面积
叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）=TLA/LA
光照、温度和水分
充足的光照是光合作用的首要条件，在水生生
态系统，光照可能称为限制因子
植物的光合作用需要大量的酶的参与，酶的活 性受温度的影响，（温度曲线） 水分是植物生命活动重要的物质基础和环境条 件，水分参与光合作用的整个过程
二氧化碳测定法
黑白瓶法（水生生态系统）
叶绿素测定法（自学，下同）
pH值法
通量法
收获法
最常用的、最古老的、最基础的测定方法
定期地把所测植物收割下来并称重（干重），
该重量便可代表单位时间内的净初级生产量
计算全部净初级生产量，需收集植物的根系
为排除草食动物的取食，需在样地周围设围栏
第一性生产的产品不可能全部为家畜所利用，
牧草只是第一性生产产品中的一部分，不能把
牧草生产等同于第一性生产 第一性生产包括地上和地下两部分，而牧草生 产只是可食植物的地上部分
第一性生产的意义
系统功能的组成部分
系统功能能否进行和完善的基本条件
关系到生物生存环境的稳定
是第二性生产的物质基础，在一定程度上又 为消费者提供生存的环境
盛夏中午全光照的25%就达到光的饱和点
探索光能利用效率高的牧草和草群，提高效率
通过氮的输入与输出衡量生产效率；计算施入
土壤中每单位氮肥输入在植物群落中形成氮的 量（输出）
氮是组成蛋白质的基本材料，也是植物的主要养分 计算方法：以所施入的每单位氮肥所生产的植物干 物质中的含氮量的比率表示
能量固定，所以植物所固定的太阳能或所制造 的有机物质就称为初级生产量或第一性生产量 （primary production） 动物制造自己的有机物质和固定能量是依靠消 耗植物的初级生产量，所以动物和其他异养生 物的生产量称为次级生产量（secondary production）
区别两个概念
牧草生产与第一性生产
者由于植物的病虫害造成植株死亡或者脱落，
死亡物质又会脱落，还有动物的采食，均属于 耗损量
立枯物（standing dead）：由于植物的的衰老、
干枯或机械损伤而死亡的植株
由于死亡时间短，仍附着于母体植株上，或者与母
体植株相连
立枯物在一年中随着季节的变化而增加，特别是秋
冬季节，草地上的立枯物就更多
光瓶，只进行呼吸作用；悬浮在水中同样的深 度
过一段时间后，测定瓶内的含氧量；计算出初
级生产量 假定：植物的呼吸作用在黑瓶和白瓶中是一样 的
其他方法：自学
初级生产力的分布
国内外草地生态系统的第一性生产力
影响初级生产的因素
光合能力
光合效率：C3途径, C4途径, CAM途径
植物）产品输出量与资源输入量的比率
资源输入量：土地、氮、碳、水、光、时间
产品输出量：光合作用制造的有机物质总量
由于输入量（不同值）计算的困难，导致用此概念 来计算第一性生产的生产效率实际是不可行的
从不同方面比较，用不同方式表示生产效率
用土地面积与产品产量比较，即以单位面积土 地的产品产量来 表示，方法如下
可能消弱根的生长长度，使土壤下层根量减少
苜蓿被采食后，根的营养物质向地上转移；过 度放牧会加速根的分解
肥料对生产效率的影响
施氮肥可以使禾草产量直线上升
施氮与黑麦草产量中氮的收获直线上升，直到 880kg/ha/a时为止
环境因素与第一性生产效率（水、热）
植物病虫害和牧草生命代谢过程中自身腐烂 物质引起的损失
二氧化碳和其他营养条件
CO2：第一性生产的基本原料
水域生态系统初级生产的限制因子
叶片变细，增大比表面积；吸收更多的CO2和养分
全球CO2升高，导致粮食增产10－20％ 营养条件：N, P, K肥料的使用
第一性生产的生产效率
生产效率的概念及其估测方法
第一性生产的生产效率：指生产者（草地绿色
草地生态系统的第一性生产
第一性生产的涵义
草地生态系统的第一性生产
草地绿色植物通过光合作用，将太阳能从物理
能转化为化学能加以固定，并以此为能源将水
和二氧化碳合成碳水化合物，进行有机物质生 产的过程 第一性生产提供消费者和分解者以物质和能量， 是生态系统中物质循环和能量流动的基础
因为绿色植物固定太阳能是生态系统中第一次
凋落物（litter）：指自然枯萎脱落或由于风力影
响等的作用而脱离母体植株，散落于土表而尚 未分解的死物质
这部分物质与土壤表面接触，在湿润地区极易腐烂 分解；在干旱地区又易为风吹走或破碎成粉末 在测定掉落物数量时，还需要根据不同地区的特点， 设置相宜的搜集设备
动物采食量（grazing weight）：被草食动物（包
鲜重——较为粗放，不同牧草含水量差异较大 干重或干物质——较为合理
可消化物质——考虑到营养成分
蛋白质产量——CP=N×6.25 能量——4.2－4.5kcal/g干物质
用光能利用效率表示生产效率
即能量的输出与输入比率 太阳能并非全部有效，大约只有45%能为光合作 用所利用（即0.4—0.7μm波段），叶子得到的可 见光25%被反射掉，其余的被吸收
第一性生产的生产量（力）
总初级生产量和净初级生产量
总初级生产量（gross primary production, Pg）:草
地绿色植物在一定时期内利用无机盐、水和二
氧化碳合成有机物的总量
某段时间内植物形成（积累或贮存）的物质 形成上述物质时，通过呼吸作用所消耗掉的物质， 即呼吸消耗量（respiratory consumption, R）
净初级生产量（net primary production, Pn）：总
初级生产量减去呼吸作用所消耗的物质R而遗留 下来的物质量/ 植物（个体或群落）在一定时间 内所生产的有机物质而以根、茎、叶、花、果 实、种子等形式表现出来的物质量
总初级生产量与净初级生产量的关系
Pg=Pn＋R
Pg－R>0 生物量增加 Pg－R=0 生物量不变 Pg－R<0 生物量减少
植物群落中氮的产量在很大程度上决定于群落中有
没有豆科植物
有白三叶的混播草地氮产量几乎没有区别，单纯的禾草 草地氮的产量较低；为了获得相同的氮产量，施220kg 氮肥
在草地管理中，增加豆科牧草、禾本科草地施入氮 肥，均可提高第一生产力和生产效率
水的利用效率
以灌溉施入的每单位供水量生产的干物质表示