净初级生产力是指净第一生产力中再减去异养呼吸所消耗的光合产物。

估计净初级生产力可使研究者了解能量输入和通过初级生产者（植物）的转换效率。因为初级生产者为生态系统其他全部组分提供能量，NPP是生态系统功能的基础。在陆地植物群落中，生产主要是在一定时间（通常一年）内通过测定总重量（生物量），或一定面积上累积的有机物量得到的。

净初级生产力可表示为每公顷每年初级生产者的重量、体积或能量。初级生产力常用于测定植物群落在该立地上的生长状况和对干扰的反应。这是一能够深刻反映环境变化的参数，对生物和非生物环境具有相对较强的敏感性。1

概念净初级生产力是指绿色植物吸收的净二氧化碳量，是植物光合作用与呼吸作用（释放吸收的二氧化碳量）之差，即：NPP=光合作用率-植物呼吸作用率，其一般单位为gC/（m2·a）。

净初级生产力是生产者能用于生长、发育和繁殖的能量值，也是生态系统中其他生物成员生存和繁衍的物质基础。2

研究简史在过去的四五十年中，对于森林植被NPP的研究一直是生态学、林学、遥感应用研究的热点领域。近年来，随着全球变化与碳循环研究的持续升温，考虑到NPP在全球碳循环、碳截获、碳储存和全球变化中起到的重要作用，对NPP的研究继续引起人们的关注。

早期NPP的研究都基于站点实测，主要包括直接收割法、光合作用测定法、CO2测定法、pH值测定法、放射性标记测定法、叶绿素测定法和原料消耗量测定法等。由于“粮食安全”和“全球变暖”这两个问题越来越被人们所重视，出现了一系列基于区域和全球尺度的NPP模型。3

特点净初级生产力（NPP）是由光合作用所产生的有机质总量中扣除自养呼吸后的剩余部分。净初级生产力的常见表达公式如下：

净初级生产力=总初级生产力-自养呼吸消耗

地球上的生态系统种类繁多，其净初级生产力有很大差异。陆地上，由热带雨林向亚热带常绿林、温带落叶林、北方针叶林、热带稀树草原、温带草原、苔原到荒漠，其净初级生产力依次下降。海洋中净初级生产力最高的地方有珊瑚礁、海藻床和上涌流区域，其次是大陆架；大洋的生产力相当低，相当于陆地的荒漠。4

净初级生产力随纬度变化范围很大，苔原带为140克/米2·年；温带地区为600～1200克/米2·年，热带900～2200/米2·年。净初级生产力的这种分布与降水、年平均温度和生物量多少有关。在陆地生态系统中，限制净初级生产力的主要因子是水。干燥地区，生产力几乎与降水量成正比。湿润地区，如潮湿的热带，如果每年降水量高于200毫米，那么降水量的增加实际上不会使生产力增加。热状态同样影响生产力，因此必须考虑蒸腾作用。5

NPP具有两个重要用途：①可以反映植物的生长状况，它为可再生资源管理提供了高质量的综合信息。②它是生物圈内碳循环的重要分量，在全球气候变化研究中占有重要的地位，可用来计算地球生态系统的净二氧化碳吸收量（NEP），即净生态系统生产力。2

建立模型分类根据模型对各种调控因子的侧重点以及对NPP调控机理的解释，可将这些模型概括为气候相关统计模型、生态系统过程模型和光能利用率模型，全球尺度NPP模型以后两者为主，不同模型都有其优劣点。3

①气候相关统计模型

气候相关统计模型也称作气候生产潜力模型。以Miami模型、Thornthwaite Memorial模型和Chikugo模型为代表。这类模型主要利用气候因子与NPP之间的相关性原理，利用大量的实测数据建立简单统计回归模型，因此，大部分统计模型获得的结果是潜在植被生产力。

②生态系统过程模型

生态系统过程模型又称机理模型或生物地球化学模型。该模型是通过对植物的光合作用、有机物分解及营养元素的循环等生理过程的模拟而得到的，可以与大气环流模式耦合，因此可以用这类模型进行NPP与全球气候变化之间的响应和反馈研究。当前已有的生态系统过程模型很多，如BEPS、TEM、Forest-BGC和BIOME-BGC等。

③光能利用率模型

光能利用率模型又被称为生产效率模型。这类模型是以植物光合作用过程和Monteith提出的光能利用率（ε）为基础建立的，主要的模型有GLO-PEM、CASA和C-FIX等。

随着遥感、地理信息系统稠I计算机技术的快速发展，将实地测量数据与卫星遥感信息相结合，联系植物生理生态学过程和环境因子的NPP模型研究成为了热点，以CASA、C-FIX、BIOME-BGC模型和BEPS、Forest-BGC、GLO-PEM、RHESSYS、SiB2、TURC等都是利用遥感数据设计的NPP模型。AVHRR数据时间序列长达20多年，在NPP模型研究中应用最广；MODIS数据由于其高时间分辨率和高光谱分辨率而在陆地生态系统NPP和碳循环研究中具有重要的应用价值。现有研究成果已非常丰富，如结合遥感和野外实测数据对大区域森林参数进行了无偏估计、以MODIS fAPAR和NDVI 时间序列产品进行瑞典南部针叶林NPP制图，以及通过MODIS数据获取的光化学反射指数来检测北方落叶林的光合光能利用率年际变动。也有结合多光谱与高光谱卫星影像提取森林生产力的研究。3

研究与运用①多光谱卫星观测可用来监测植被状况。由于天气影响，卫星观测常是不连续的，因此模式必须借助遥感和其他辅助资料才能模拟植被的生长状况。多种卫星遥感数据反演生态系统净生产力（NEP）产品是地理国情监测云平台推出的生态环境类系列数据产品之一。当前已有产品包括中国2000～2008年以及内蒙古自治区、青海省、西藏自治区2010年16天、逐月、年均产品，分辨率为1km、0.01度，精度良好。

中国生态系统净生产力（NEP）采用GLO–PEM模型，GLO–PEM模型基于GPP与APAR间成线性关系的理论基础上，因此NEP可以表示为：NEP=NPP-异养呼吸a。6

②净初级生产力作为产量生态学的重要研究内容之一，生产力与环境因子及其与气候因子的关系研究一直是国内外科学界普遍关注的问题之一，同时也是陆地生态系统对全球气候变化响应研究的重要内容。陆地生态系统与气候系统通过地表与大气之间能量平衡、水汽交换和生物地球化学循环相互影响、相互作用。后者为植物生长发育和生理代谢提供必须的环境条件（如温度、热量和湿度）及能量物质资源（如辐射、水、CO2等），而这些条件正是生态系统的组成、分布、生产力和生物地球化学循环的决定因素。与此同时，生态系统的组成和生产力的分布格局等又会反过来影响地面辐射、热量和水平衡.因而，在大尺度研究中，通过对大量数据集的综合分析，确定影响生态系统组成成分及过程的关键因子，能够增进人们对生态系统格局和过程的深入理解，尤其是当数据集来自不同方法和不同取样方式时，其所表达的各种格局变化更具有指导意义。7

本词条内容贡献者为:

刘冰川 - 副教授 - 华中科技大学