第1页：第十章初级生产力封面
- 第十章 初级生产力
- 讲述生物生产力的有关概念、水体中的初级生产过程、初级生产力的测定方法以及决定初级生产力的因素。
第2页：初级生产力及其测定方法本节目录
- 一、生物生产力及有关概念
- 二、水体中的初级生产过程
- 三、初级生产力的测定方法
- 第二节 决定初级生产力的因素
- 四、生物圈的初级生产力和光能利用效率
第3页：生物生产力及有关概念
- 生物生产力
- 生态系统提供生物产品高低的一种性能，既是生态系统中能量流动和物质循环两大功能的综合表征，又是生物种群通过同化作用生产或积累有机质的能力。水体生物生产力是与土壤肥力相类似的概念，不仅取决于水体的特性，而且与种群的特性密切联系。
第4页：现存量或生物量
- 现存量（standing crop）/ 生物量（biomass）
- 指水体单位面积或单位体积内生物有机质的重量。
- 水体鱼载力
- 水体单位面积内所能维持的最高的鱼重量。
- 底栖生物：g/m² 或 kg/m²
- 浮游生物量：g/m³ 或 mg/L
- 鱼类现存量：kg/hm²
第5页：生产量
- 生产量（production）
- 一定时间内单位面积（m²、hm²）或单位水体积（m³、L）内所产生的生物有机质的重量。现存量和生产量也常用能量单位（J、kJ）表示。
第6页：收获量
- 收获量（yield）
- 一定时间内捕捞出的那一部分产量。池塘和其他小水体可以一次把鱼全部捕出，收获量和鱼产量较接近（加上死亡的鱼就是生产量）；大水面的渔获量只占生产量或多或小的一部分，与捕捞技术和需要有关。
第7页：周转率和周转时间
- 周转率（turnover rate）
- 一定时间内新增加的生物量（P）与这段时间内平均生物量（B）的比率，通称P/B系数。
- 周转时间（turnover time）
- 周转率的倒数（B/P），表示生物量周转一次所需的时间。
第8页：初级产量、次级产量
- 初级产量（primary production）
- 自养生物通过光合作用或化合作用，在单位时间、单位面积或容积内所合成的有机质的量。
- 次级产量（secondary production）
- 异养生物在单位时间内同化、生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量。
生产量是生产力的体现，一般说来，初级产量和初级生产力是同义语。
第9页：初级生产力测定方法：叶绿素法
- 叶绿素法
- 在一定条件下光合作用强度与细胞内叶绿素含量直接相关，因此根据叶绿素量和藻类的同化指数可计算其生产量。
测定叶绿素量目前已广泛作为浮游植物的定量方法；与此同时测定现场的同化系数进而计算初级生产力，是简便又易掌握的方法。
第10页：决定初级生产力的因素
第二节 决定初级生产力的因素：初级生产力取决于自养生物的现存量及其组成、养分、光、温度、水的运动以及动物的摄食等生态因子。
- 自养生物的现存量及其组成
- 养分
- 光
- 温度
- 水的运动
- 动物的摄食
第11页：初级生产力的季节分布
由于太阳辐射能的周期性变化和随之而来的其他环境条件的变化，导致浮游植物生产力和生物量出现季节变化，其变化状况与水体所处的纬度、深度和营养类型等有密切关系。
第12页：冬季初级生产力
在温带中或富营养型湖泊，冬季在低光照、短日照和低温下，浮游植物生产力和生物量一般较低。
- 水面封冰时，若冰层不厚且无积雪覆盖，冰下照度通常远高于藻类的补偿点，光合作用仍可不同程度地进行
- 黑龙江省一些越冬池在明冰时，冰下1～2 m深的水层照度仍有3000～10000 lx，接近某些藻类的最适光照，一昼夜产氧量常在1 mg/L左右
第13页：春季初级生产力
春季随着冰层融化，在对流和风力混合下产生水层的垂直流转，养分从底层上升，加上光照和温度升高，为浮游植物发展创造了良好条件，首先是硅藻种群的大量增长。
- 硅藻高峰期一般不超过3个月
- 此后由于硅酸盐枯竭（<0.5 mg/L）或其他原因（动物滤食、菌类寄生等），种群开始消退并为绿球藻类或某些甲藻所取代
- 这段时期如果生产层的养分能及时得到补充，生产力可维持在较高水平
第14页：夏、秋季节初级生产力
随着绿藻的发展，水中含氮量降到极低点，因而中夏以后固氮蓝藻（鱼腥藻、束丝藻等）取代绿藻而急剧增长。
- 蓝藻占优势的原因：温度高（25℃以上）、强光照、高pH以及较少被摄食
- 蓝藻水华期生物量很高，但生产力通常下降
- 秋后光照减弱和温度下降等原因，引起蓝藻种群衰退
第15页：季节分布模式的评述
上述浮游植物季节分布是温带中等深度湖泊的模式，其中所有环节不一定都能出现。
- 有时硅藻高峰之前有一个金藻的优势期
- 有时硅藻水华以后直接出现蓝藻水华，而没有绿藻和甲藻的优势期
- 贫营养型湖：硅藻全年占优势，通常在晚春或初夏有一个弱的高峰
- 水浅的富营养型湖：从春到秋都保持高的生产力和生物量，随优势种更替而波动
第16页：底生藻类和浮游植物的竞争
底生藻类和浮游植物在光和养分方面的竞争极为明显：养鱼池早春清塘注水施肥后，如果水绵之类底生藻类先繁殖起来，浮游植物由于养分被吸收而增长极慢；反之，当浮游植物已经大量出现导致透明度降低，底生藻类也难于孳生。
一向认为附生藻类和水草之间是偏利关系：藻类附着在水草茎叶上生活，使本身处在光照和温度条件较好的环境中。
第17页：生物圈的初级生产力
自养生物通过光合和化合作用合成的有机质，是人类赖以生存的食物和其他原料的基础。生物圈初级生产力的大小规定了地球能养活多少人口的限度，水圈初级生产力的大小则规定了海洋捕鱼业发展的限度。
据 Whittaker 和 Likens 估算，全地球包括海陆在内所有生态系统，每年初级净产量约1640×10⁸ t有机质干重，其中1/3在海洋，2/3在陆地。
第18页：光合利用率
- 光能利用率
- 通常以单位地面（或水面）植物光合作用所积累的能量（初级产量）与同一时间所接受的有效辐射能（约相当于可见光部分，大致为太阳总辐射的50%）的百分比来表示。
从理论上说，8～10个量子可以使1个分子的水分解并和一个分子的二氧化碳合成碳水化合物。按此计算，以毛产量估计的光能利用率可达到10%以上，但实际上远低于此值。
第19页：地球和森林的光能利用率
- 全球（Stern, 1975）：地表每年进入的有效辐射能约100×10²² J，自养生物年总产量约100×10⁹ t碳，相当于170×10¹⁹ J，光能利用率平均仅0.2%，生长最快季节可达3%～4%
- 温带森林净产量（干重，不计地下根系部分）：约5～10 t/hm²·a 到 20 t/hm²·a
第20页：海藻、水草和浮游植物的效率
- 海带、巨藻等大型海藻：净产量（干重）达25～50 t/hm²·a，光能效率达4%～6%
- 淡水挺水植物：净产量（干重）约7～11 t/hm²·a
- 沉水植物：仅0.8～2.0 t/hm²·a
- 马来西亚一种蒲草：生物量（干重）达370～520 t/hm²·a，毛产量（干重）达25 t/hm²·a以上
第21页：光能低于理论值的原因
除人工培养的特殊条件外，各类生态系统光能利用效率都远低于理论值，主要原因包括：
- 射到植物体上的光能一部分被反射、一部分透过植物体，仅部分被吸收
- 有时光照过强，起了抑制作用
- 二氧化碳供应不足，特别是在水生态系中
- 养分的限制
- 环境压力
- 植物体老化
第22页：第十章复习思考题
- 弄清现存量或生物量、生产量、收获量、周转率、周转时间、生物生产力、初级生产力、次级生产力、初级净产量、初级毛产量、群落或生态系净产量等概念的含义和彼此间的关系
- 初级生产力的测定方法有哪些？各有何优缺点？适宜在什么条件下采用？
- 决定初级生产力的因素有那些？作用如何？
- 浮游植物生产力和生物量的季节变化规律及其成因分析
