初級生產

提示：此條目的主題不是第一產業。

初級生產（英語：primary production）是指自然界將大氣或水體中的二氧化碳等簡單無機物分子通過吸能反應合成有機化合物的過程，其產物的總和量又稱初級生產量，數值越高代表合成能力越強。在生態學中，初級生產專指生物圈中的有機物合成過程，以食物網的觀點來說就是食物鏈最底端的生物量及其可提供的化學能。

1997年9月至2000年8月的全球初級生產量分布。

地球生物圈中的初級生產主要是通過光合作用來完成，利用對光敏感的生物色素吸收日光中的光能作為能量來源；但一些深海底棲生物則是通過化能合成，使用海底熱泉或海底火山釋放出的高鍵能的化學物質（如氨、硫、亞鐵）進行氧化還原作為能量來源。這是生物圈最基本的能量固定，具有奠基石的作用，所有的異營生物（消費者和分解者）和混營生物（初級生產能力較為有限的自營生物）都直接或間接地依賴其它生物的初級生產為生，因此沒有初級生產量就不會有消費者和分解者，也不會有生態系統。負責初級生產的生物被稱為生產者或自營生物，在陸地生態系統中這些主要是植物，以及少量地衣和半水生綠藻；而在水域生態系統，水生植物（主要是淡水環境）、質體藻類和藍綠菌都是重要的初級生產者。

初級生產區分為兩種：淨初級生產與總初級生產；前者含有生產過程損失，如細胞呼吸作用，在計算中必須減去；而後者不含有。所以，淨初級生產量 ＝ （總初級生產量 － 光合作用期間因呼吸作用所消耗量）。

初級生產量的計算

在初級生產中，有一部分是被植物自己的呼吸作用消耗了，只有剩下的部分才能用於植物的生長和繁殖，這部分就是「淨初級生產量」（net primary production , NPP），包括呼吸消耗在內的全部生產量稱為「總初級生產量」（Gross primary production, GPP）。它們三者的關係是：

NPP = GPP - [植物自己的]呼吸作用

NPP亦代表著植物可供給動物和人利用的能量。初級生產量通常是用克乾重/米²·年（g/m²·a¹）或焦耳/米²·年（J/m²·a¹）的單位表示。

與生物量的關係

光合作用的卡爾文循環。

由於初級淨生產主要是用於植物自身的生長和繁殖，因此隨著時間的推移，植株越長越大，株數越來越多，而構成植物體的有機物質（根、莖、葉、花、果、食等）也就越積越多。逐漸積累下來的這些淨生產量可稱為生物量（biomass），可見生物量實際上就是淨生產量的積累量。生物量的單位通常是用克乾重/米²（g/m²）或J/米²（J/m²）表示。

• 若GP-R>0，則生物量增加——這通常是正在向頂級演替的群落所具有的特徵
• 若GP-R<0，則生物量減少——這通常是正在衰落的群落所具有的特徵
• 若GP-R=0，則生物量不變——這通常是頂級群落所具有的特徵

生物量的概念也可用於動物，通過動物生物量的計算可以推算各類動物在生態系統中的重要性。

初級淨生產量的分布

地球各地的淨初級生產量和生物量隨溫度和雨量的不同而有很大差異。耕地是人類處理過的環境，例如水生植物農作稻米的產量高，乾旱地區的穀物則較低一些，特殊型態的生產，例如魚菜共生因類似濕地，生產力也會是人工系統最高的，但都比不上自然森林，更不用說沼澤，近代以來人類的耕地改造會使陸地的總生產量降低，引發生物攝取不到營養而大量死亡，形成生態破壞與失衡。

陸地生態系統

一棵橡樹是一個典型的現代陸生自養生物。

陸地初級淨生產量約占地球總初級淨生產量的53.8%。陸地生產力的季節波動很大，夏季比冬季平均高60%。

生態系統	初級淨生產量(g·m-2·a-1)
木本和草本沼澤	2500+
熱帶林	2200
溫帶林	1300
北方針葉林	750
稀樹草原	700
耕地	700
灌叢	600
溫帶草地	500

海洋生態系統

海洋硅藻；浮游生物微藻的一個例子。

參見：海洋生態系統

海洋初級淨生產量約占地球總初級淨生產量的46.2%。然而，占海洋大部分面積的大洋區，初級淨生產量約為125g/m²，僅比陸地沙漠略高，被稱為「海洋荒漠」。

參見

• 生物泵
• 硫化氫