●备课资料一、能量流动中的初级生产（一）概念生态系统中能量的流动包括初级生产和次级生产两个主要过程。为了论述的方便，先介绍几个有关的概念。1.生产、生产力、生产量生产（production）指生物积累能量的过程，生产的速率或能力称为生产力（productivity），即单位时间内生产有机质的速率，常用克干重/（米2·年）、千焦/（米2·年）等单位表示。任一时间段中，单位面积上生产有机质的数量即为生产量。2.生物量和现存量生物生产有机物质的总量称为生物量（biomass），包括活的和死的有机体。如植物的生物量是指根、茎、叶、花、果实、种子及枯死、凋落的部分。常用单位面积（或体积）上的生物重量（干重或湿重）或所含的能量（千焦）表示。现存量（standingcrop）指观察时某一时间内活的生物量。而产量（yield）往往指生物体全部或某一部分的生物量，例如，农业生产中的粮食产量（种子、果实等），畜牧业生产中的产草量、产肉量、产蛋量、产奶量等，木材生产中的木材蓄积量等。3.周转率（turnoverrate）在一定时间内新生产的生物量占总生物量的比率。如浮游植物的周转率比陆生植物周转率高得多。周转率的倒数为周转期（turn-overtime）。（二）初级生产和初级生产力生态系统的能量流动涉及到光合作用、呼吸作用，动物食草、食肉及微生物的分解等复杂的过程。这些过程的起点是光合作用，即绿色植物的生产。表1发展中和成熟的生态系统的初级生产力〔kcal/(m2·a)〕紫苜蓿地（人工）幼松林（西欧）中龄松栎林（北美）成熟雨林（中美）总初级生产力（Pg）24400122001150045000自养呼吸（Ra）92004700640032000净初级生产力（Pn）152007500500013000异养呼吸作用（Rh）8004600300013000群落净生产力（Pnc）1440029002000很少至无Pn/Pg(%)62.361.543.528.9Pnc/Pg(%)59.023.817.40——E·Odum表，故仍用原单位绿色植物的生产称初级生产（primaryproduction），是指生产者能量积累的过程。初级生产者积累能量的速率就是初级生产力或第一性生产力（primaryproductivity），生产的有机物质的量就是初级生产量。生态系统中有机物质的生产过程可分为四个连续的部分，即四种水平的生产和生产力：①总初级生产力（grossprimaryproductivity）或总光合作用，指在测定阶段，包括生产者呼吸作用中被消耗的有机物质在内的光合作用的总速率（固定的总太阳能），常用Pg表示；②净初级生产力（netprimaryproductivity,简写Pn），指在测定阶段植物组织通过植物呼吸消耗掉的有机物质（Ra）的积累率（即总初级生产量-呼吸消耗量=净初级生产量），用公式表示为：Pn=Pg-Ra。③群落净生产力（netcommunityproductivity,简写Pnc），指被消费者消耗后剩下的有机物质的贮藏率。即：Pnc=Pn-Rh(Rh表示异养呼吸，代表消费者的消耗)。④次级生产力（secondaryproductivity），指消费者和还原者利用植物（净初级生产量）进行同化作用的速率。因为消费者只利用植物生产出的食物，除去自身呼吸及排泄等消耗的部分，剩余的食物在同化过程中转变为自身的成分。因此，次级生产力不分为“净”和“总”的量，表1表明前三个过程的关系。表中的幼松林、中龄松栎林和成熟雨林分别代表发展初期、中期和成熟期三个阶段的生态系统，它们的初级生产力是不同的。幼松林的总初级生产力只有成熟雨林的1/4左右，但自养呼吸作用小，净初级生产力却比雨林高，Pn/Pg=61.5；同样，异养呼吸也较低，Pnc/Pg=23.8，而成熟雨林总初级生产力很高，但自养呼吸却消耗了71.1%，净初级生产只占28.9%，再除去异养呼吸消耗的部分，群落的净生产力（Pnc）几乎为零。而属人工生态系统的紫苜蓿地，群落的总初级生产力较高，自养呼吸和异氧呼吸都较小，因而净初级生产力和群落净生产力也都较高，Pn/Pg和Pnc/Pg分别为62.3和59.0，这也是人工生态系统的特点。这是由于人工生态系统中入了辅助能量和减少了自养与异氧二者的消耗，使净初级生产力和群落净生产力提高了。虽然不同植物群落的总初级生产力与净初级生产力差别较大，但一般植物利用太阳能的比率都是不高的。由表2可知，绿色植物的总初级生产仅仅利用总太阳能的3.6%，减去呼吸所消耗的能量，只有2.4...
