GPP/NPP/NEP/NBP

生物生产力是指从个体、群体到生态系统、区域乃至生物圈等不同生命层次的物质生产能力，随环境不同而发生变化，决定着系统的物质循环和能量流动，也是指示系统健康状况的重要指标。

表示生物生产力的概念有总初级生产力（GPP）、净初级生产力（NPP）、净生态系统生产力（NEP）、和净生物群区生产力（NBP），简称4P。

1. 总初级生产力

总初级生产力（Gross primary productivity，GPP）是指单位时间内生物（主要是绿色植物）通过光合作用所固定的有机碳量，又称总第一性生产。测定和估算GPP的方法主要有产量收割法、O2测定法、CO2测定法、叶绿素测定法、放射性标记法以及开顶式同化箱法（Open-top chamber）和自由CO2施肥方法（Free-air CO2 enrichment, FACE）。

2. 净初级生产力

净初级生产力（Net primary productivity, NPP）表示植被所固定的有机碳中扣除本身呼吸消耗的部分，也称净第一性生产力。It is defined as the new carbon stored in living plant per unit time (uauslly annually) per unit surface area.

用公式表示为：

NPP=GPP-Ra

式中，Ra为自养生物本身呼吸所消耗的同化产物。

NPP反映了植物固定和转化光合产物的效率，也决定了可供异养生物（包括各种动物和人）利用的物质和能量。

NPP估算的方法有Miami模型、Thornthwaite纪念模型、Chikugo模型和生态系统过程模型包括TEM模型、CASA模型和生物地球化学循环BGC模型。

3. 净生态系统生产力

净生态系统生产力（Net ecosystem productivity, NEP）最早由提出Woodwell等（1978）提出，指净初级生产力中减去异养生物呼吸消耗（土壤呼吸）光合产物之后的部分。

NEP=NPP-Rh

其中Rh为异养生物呼吸消耗量（土壤呼吸）。

NEP表示较大尺度上碳的净贮存，其数值可以为正也可以为负。当NEP大于0时表示该生态系统为CO2之汇，反之则为源。

4. 净生物群区生产力

净生物群区生产力（Net biome productivity, NBP）是指NEP中减去各类自然和人为干扰（如火灾、病虫害、动物啃食、森林间伐一级农林产品的收获）等非生物呼吸消耗所剩下的部分。

NBP=NEP-NR

式中，NR为非呼吸代谢所消耗的光合产物。

5. 其他

GPP中约有一半通过植被自身的呼吸（自养呼吸，Autotrophic respiration）重新释放到大气中。另一半成为NPP，即形成植被的生长量（Whole plant growth）。它表示单位面积中用于植被净生产的有机体量，即总生长量。

植物生长形成的有机碳（NPP），主要有两种流向，即大部分以凋落物（Litterfall）的形式进入地表或成为土壤有机质的一部分（从较长的时间尺度看，它们又通过土壤呼吸而释放到大气中）或以凋落物分解的形式回到大气；另一部分则成为系统的NEP，它们构成植物的生物量（Biomass）。生物量指单位面积上活有机体的干物质重量。

土壤呼吸（Rh）是陆地生态系统NEP的决定因素。

通过测定了欧洲15种代表性森林生态系统类型的碳通量，发现在欧洲大陆，由南向北，生态系统的GPP没有明显变化，但土壤呼吸明显增加，从而导致生态系统的NEP逐渐减少。全球土壤呼吸Rh的估算值与全球NPP大致平衡或稍大。因此，全球陆地的NEP为零，甚至为负值。