metoderne til måling af primærproduktion varierer afhængigt af, om brutto vs nettoproduktion er det ønskede mål, og om terrestriske eller akvatiske systemer er i fokus. Bruttoproduktion er næsten altid sværere at måle end netto på grund af respiration, som er en kontinuerlig og løbende proces, der forbruger nogle af produkterne fra primærproduktion (dvs.sukkerarter), før de kan måles nøjagtigt., Også terrestriske økosystemer er generelt vanskeligere, fordi en betydelig del af den samlede produktivitet skubbes til organer og væv under jorden, hvor det er logistisk vanskeligt at måle. Lavt vand akvatiske systemer kan også stå over for dette problem.
skala påvirker også i høj grad måleteknikker. Hastigheden af kulstofassimilering i plantevæv, organer, hele planter eller planktonprøver kan kvantificeres ved biokemisk baserede teknikker, men disse teknikker er bestemt uhensigtsmæssige i store jordbaserede feltsituationer., Der er netto primærproduktion næsten altid den ønskede variabel, og estimeringsteknikker involverer forskellige metoder til at estimere ændringer i tørvægt biomasse over tid. Biomassestimater konverteres ofte til en energiforanstaltning, såsom kilokalorier, med en empirisk bestemt konverteringsfaktor.
TerrestrialEdit
Et egetræ, en typisk moderne, terrestriske autotroph
I terrestriske økosystemer, forskere generelt måle netto primær produktion (NPP)., Selvom dens definition er ligetil, varierer feltmålinger, der bruges til at estimere produktiviteten, afhængigt af efterforsker og biome. Felt estimater sjældent tegner sig for under jorden produktivitet, planteædende, omsætning, kuldfald, flygtige organiske forbindelser, rod ekssudater, og tildeling til symbiotiske mikroorganismer. Biomassebaserede NPP-estimater resulterer i undervurdering af NPP på grund af ufuldstændig regnskabsmæssig behandling af disse komponenter. Imidlertid korrelerer mange feltmålinger godt med NPP. Der er en række omfattende anmeldelser af de feltmetoder, der bruges til at estimere NPP., Estimater af økosystem respiration, den samlede kuldio .id produceret af økosystemet, kan også laves med gasflu .målinger.
den største uregnskabsmæssige pulje er under jorden produktivitet, især produktion og omsætning af rødder. Nedenfor er jordkomponenter af NPP vanskelige at måle. BNPP (under jorden NPP) er ofte estimeret baseret på et forhold mellem ANPP:BNPP (over jorden NPP:under jorden NPP) snarere end direkte målinger.
brutto primærproduktion kan estimeres ud fra målinger af net ecosystem e .change (NEE) af kuldio .id fremstillet ved eddy covariance Techni .ue., I løbet af natten måler denne teknik alle komponenter i økosystemets åndedræt. Denne respiration skaleres til dagtidsværdier og trækkes yderligere fra NEE.
GrasslandsEdit
Den Konza tallgrass prairie i Flint Hills i det nordøstlige Kansas
de Fleste ofte, toppe stående biomasse antages at måle NPP. I systemer med vedvarende stående affald rapporteres levende biomasse ofte. Målinger af peak biomasse er mere pålidelige, hvis systemet er overvejende enårige., Flerårige målinger kunne imidlertid være pålidelige, hvis der var en synkron fænologi drevet af et stærkt sæsonbestemt klima. Disse metoder kan undervurdere ANPP i græsarealer med så meget som 2 (tempereret) til 4 (tropisk) fold. Gentagne målinger af stående levende og døde biomasse give mere præcise estimater af alle overdrev, især dem med stor omsætning, hurtig nedbrydning, og interspecifik variation i tidspunktet for peak biomasse. Vådområdeproduktiviteten (moser og moser) måles på samme måde. I Europa gør den årlige klipning den årlige stigning i biomasse af vådområder tydelig.,
Skovredit
metoder, der bruges til at måle skovproduktivitet, er mere forskellige end græsarealer. Biomasseforøgelse baseret på standspecifik allometri plus strøfald betragtes som en passende, men ufuldstændig bogføring af overjordisk primærproduktion (ANPP). Feltmålinger, der anvendes som en pro .y for ANPP, inkluderer årligt kuldfald, diameter eller basal arealforøgelse (DBH eller BAI) og volumenforøgelse.,:
- variationer i ilt koncentration i en forseglet flaske (udviklet af Gaarder og Gran i 1927)
- inkorporering af uorganisk kulstof-14 (14C i form af natriumbicarbonat), i organisk materiale
- Stabile isotoper af Oxygen (16O, bestemmelsen af 18o og 17O)
- fluorescens kinetik (teknik stadig et forskningsemne)
- Stabile isotoper af Kulstof (12C og 13C)
- Oxygen/Argon Nøgletal
Den teknik, der er udviklet af Gaarder og Gran bruger variationer i koncentrationen af ilt under forskellige eksperimentelle betingelser for at udlede brutto primære produktion., Typisk er tre identiske gennemsigtige beholdere fyldt med prøvevand og stoppet. Den første analyseres øjeblikkeligt og bruges til at bestemme den oprindelige iltkoncentration; normalt gøres dette ved at udføre en titrationinkler-titrering. De to andre kar er inkuberet, en hver i under lys og formørket. Efter en fast periode slutter eksperimentet, og iltkoncentrationen i begge kar måles. Da fotosyntese ikke har fundet sted i det mørke kar, giver det et mål for økosystemets åndedræt., Lysbeholderen tillader både fotosyntese og respiration, så giver et mål for netto fotosyntese (dvs.iltproduktion via fotosyntese trækker iltforbrug ved respiration). Brutto primærproduktion opnås derefter ved at tilføje iltforbrug i den mørke beholder til netto iltproduktion i den lette beholder.
teknikken til at bruge 14C-inkorporering (tilføjet som mærket Na2CO3) til at udlede primærproduktion bruges mest i dag, fordi den er følsom og kan bruges i alle havmiljøer., Da 14C er radioaktivt (via beta-henfald), er det relativt ligetil at måle dets inkorporering i organisk materiale ved hjælp af enheder som scintillationstællere.
afhængigt af den valgte inkubationstid kan netto-eller bruttoprunærproduktion estimeres. Bruttoproduktionen estimeres bedst ved hjælp af relativt korte inkubationstider (1 time eller mindre), da tabet af inkorporeret 14C (ved respiration og udskillelse / ekssudation af organisk materiale) vil være mere begrænset., Netto primærproduktion er den brøkdel af bruttoproduktionen, der er tilbage, efter at disse tabsprocesser har forbrugt noget af det faste kulstof.
Tabsprocesser kan variere mellem 10-60% af inkorporeret 14C i henhold til inkubationsperioden, omgivende miljøforhold (især temperatur) og de anvendte forsøgsarter. Bortset fra dem, der er forårsaget af selve forsøgspersonens fysiologi, skal potentielle tab som følge af forbrugernes aktivitet også overvejes., Dette gælder især i forsøg, der gør brug af naturlige samlinger af mikroskopiske autotrofer, hvor det ikke er muligt at isolere dem fra deres forbrugere.
metoderne baseret på stabile isotoper og O2 / Ar-forhold har fordelen ved at tilvejebringe estimater af respirationshastigheder i lyset uden behov for inkubationer i mørke., Blandt dem, metode til triple oxygen isotoper og O2/Ar har den yderligere fordel, at det ikke er nødvendigt inkubationer i lukkede beholdere og O2/Ar kan endda måles løbende på havet ved hjælp af equilibrator inlet mass spectrometry (EIMS) eller et membran-inlet massespektrometri (MIMS). Men hvis resultater, der er relevante for kulstofcyklussen, ønskes, er det sandsynligvis bedre at stole på metoder baseret på kulstof (og ikke ilt) isotoper., Det er vigtigt at bemærke, at den metode, der er baseret på stabile kulstof isotoper er ikke blot en tilpasning af den klassiske 14C-metode, men en helt anden tilgang, der ikke lider af problemet med manglende hensyn til carbon genanvendelse gennem fotosyntese.
GlobalEdit
da primærproduktion i biosfæren er en vigtig del af kulstofcyklussen, er estimering af den på global skala vigtig i Jordens systemvidenskab., Kvantificering af primærproduktion i denne skala er imidlertid vanskelig på grund af rækkevidden af levesteder på jorden og på grund af virkningen af vejrbegivenheder (tilgængelighed af sollys, vand) på dens variation. Ved hjælp af satellit-afledte skøn af det Normaliserede Difference Vegetation Index (NDVI) for terrestriske levesteder og hav-overfladen klorofyl til havene, det er anslået, at den samlede (photoautotrophic) primær produktion til Jorden var 104.9 petagrams af kulstof per år (Pg C år−1, svarende til den ikke-SI Gt C yr−1). Heraf 56.4 pg C yr−1 (53.,8%), var produktet af terrestriske organismer, mens de resterende 48,5 Pg C yr−1, blev tegnede sig for ved oceanisk produktion.,
Skalering økosystem-niveau GPP skøn baseret på eddy covariance målinger af net økosystem exchange (se ovenfor) til den regionale og globale værdier ved hjælp af rumlige detaljer af forskellige prædiktor-variable, såsom klima variabler og eksternt fornemmede fAPAR eller LAI førte til et jordbaseret brutto primære produktion af 123±8 Gt kulstof (IKKE kuldioxid) per år i 1998-2005
I areal vilkår, det blev anslået, at landet var produktionen ca 426 g C m−2 år−1 (bortset fra arealer med permanent is-dække), mens der for havene var 140 g C m−2 år−1., En anden væsentlig forskel mellem jorden og oceanerne ligger i deres stående lagre – mens de tegner sig for næsten halvdelen af den samlede produktion, tegner oceaniske autotrofer kun omkring 0, 2% af den samlede biomasse.
Estimateredit
primær produktivitet kan estimeres af en række fuldmagter. En, der har særlig relevans for den geologiske registrering, er Barium, hvis koncentration i marine sedimenter stiger i overensstemmelse med primær produktivitet ved overfladen.
