HANPP简介

植物吸收太阳辐射,并通过光合作用将其转化为化学储存的能量。这个过程被称为初级生产。固定能量的一部分用于植物的新陈代谢;余数的结果是生物质股票或滋养人类、动物、真菌或微生物;也就是说,它成为异养食物链的一部分(Odum 1971)。净初级产量(NPP)是包括植物呼吸成本(即植物代谢所需的能量)后的初级生产净量;它等于产生的生物量。HANPP是人类占用的NPP的比例,并已被用于评估人类对地球生态系统的统治(Vitousek et al. 1987,1997;Whittaker和Likens 1973)。

HANPP的定义

Vitousek等人(1986)用三种不同的定义计算了HANPP。最狭义的定义只认为社会使用的生物量(如食物、木材)是适当的,中间的定义还包括人类主导的生态系统(如农田)的NPP,第三个定义还考虑了对由于人类引起的变化而丧失的NPP的评估生态系统生产力(例如,生态系统退化)。

然而,Vitousek的第一个和第二个定义可能会导致有问题的结果。正如奥地利所证明的那样,农业技术的变化提高了地上生产力农业用地从1830年到1995年增长了2.6倍(Krausmann 2001)。例如,考虑1公顷农田:根据Vitousek的中间定义(也被Rojstaczer等人使用,2001年),人们会发现HANPP增加约2.6,因为收获的增加,尽管留在生态系统中的NPP保持在接近零的水平,因为土壤中NPP的增加农业生态系统农业的产量也得到了相应的增加。

另一方面,将人类主导的生态系统的所有NPP视为挪用也是有问题的:在森林种植园和草地中,很大一部分NPP仍保留在生态系统中,支持不受人类直接控制的食物链。这一论点已经被用来质疑HANPP的概念(Davidson 2000)。

Wright(1990)主要对HANPP对生物多样性的可能影响感兴趣,他提出将HANPP定义为(假设的)未受干扰的生态系统中可用的NPP与支持异养食物链的实际可用NPP量的差异。这个定义似乎克服了与Vitousek方法相关的一些问题。然而,赖特排除了诸如在森林中砍伐和燃烧生物质等活动,在森林中收获,虽然会消耗能量,但如果允许森林重新生长,不会导致野生物种的土地生产力长期下降。尽管这一论点可能是正确的,只要营养丰富的部分(如树叶)仍留在森林中,但它不能证明从HANPP的定义中排除木材采伐是合理的,因为采伐和生物质燃烧对森林生态非常重要(Harmon et al. 1986)。

因此,我们通过测量生态过程中NPP可用性的变化来定义HANPP (Haberl 1997),这些变化是由土地利用和通过生物量收获(包括森林中的木材收获)从生态系统中提取NPP引起的植被生产力变化引起的。因此,HANPP是NPP0,即潜在植被的NPP (Tuxen 1956)和NPPt之间的差异,NPPt是收获后留在生态系统中的实际植被的NPP (NPPact)的一部分(NPP^)1

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HANPP可以表示为材料(千克干物质)、物质(千克碳)或能量流(焦耳)或NPP0的百分比(%HANPP = HANPP/NPP0 X 100)。

该定义适用于区域间比较和时间序列分析。通过监测HANPP及其各个组成部分,如NPPact、NPPt和NPPh,我们可以评估不同的土地利用做法对生态系统能量学及其社会经济绩效的影响:土地利用可能增加或降低生产力,可能在生态系统中留下更多或更少的能量,可能带来丰产或歉收,等等。因此,我们也能够观察到生物质收获和HANPP的可能解耦(Krausmann 2001)。HANPP的定义并没有通过适当地包括所有人类主导生态系统的NPP来夸大人类的影响。HANPP只包括实际收获的生物量量,在人类土地使用阻止的NPP之上。通过结合统计数据和来自遥感的土地覆盖数据,可以对HANPP进行非常详细的空间评估(Haberl et al. 2001)。

继续阅读:生物多样性的压力是什么

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