基于GEE平台的黄河流域森林植被净初级生产力时空变化特征

黄河流域是我国重要的生态屏障,研究黄河流域森林植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空变化特征及驱动机制,对解释黄河流域森林碳汇/源变化具有重要意义。基于Google Earth Engine (GEE)云平台,利用MOD17A3H V6 NPP数据、MCD12Q1 V6土地覆盖类型数据、ECMWF/ERA5气象数据和USGS/SRTMGL1_003高程数据,采用岭回归分析、Hurst指数和冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)对黄河流域2001-2019年森林NPP的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明:(1)2001-2019年,黄河流域森林平均总面积为3.66万km²,其中阔叶林、针叶林、混交林平均面积分别为:2.64万km²、0.01万km²和1.01万km²,森林NPP年总量呈线性增加趋势,其均值为8.99Tg C,年均增速为0.36Tg C/a,19a增长率为173.60%;不同森林类型的NPP年总量均值分别为:4.79Tg C (阔叶林)、6.04×10^-5Tg C (针叶林)和0.64Tg C (混交林),年均增速为:阔叶林(0.16Tg C/a)>混交林(0.04Tg C/a)>针叶林(6.98×10^-6Tg C/a)。(2)2001-2019年,黄河流域森林年均NPP呈线性增加趋势,其均值为241.58g C m^-2 a^-1,年均增速为7.18g C m^-2 a^-1,19a增长率为108.63%;不同森林类型的年均NPP均值分别为:178.48g C m^-2 a^-1(阔叶林)、0.60g C m^-2 a^-1(针叶林)和62.49g C m^-2 a^-1(混交林),年均增速为:阔叶林(4.75g C m^-2 a^-1)>混交林(2.39g C m^-2 a^-1)>针叶林(0.04g C m^-2 a^-1)。(3)黄河流域森林NPP呈增加趋势的面积占94.50%,其中显著增加的面积占73.29%;呈减少趋势的面积占5.50%,其中显著减少的面积占1.57%。阔叶林NPP显著增加的面积最高(76.78%),其次为混交林(60.84%),针叶林最少(56.76%)。(4)黄河流域森林NPP的Hurst指数(H)介于0.38-1.00之间,平均值为0.87,其中H≥0.5的像元数约占99.34%,黄河流域森林NPP在未来一段时间内仍保持持续增加趋势。(5)归因分析表明环境因子对黄河流域森林NPP时空变化的总解释率为55.80%,显著影响的环境因子为经度(35.50%)、降水(8.00%)、气温(6.50%)和纬度(5.40%)。2001-2019年黄河流域森林NPP呈增加趋势,且呈现较强的可持续性;GEE云平台结合冗余分析可及时、高效获取黄河流域森林NPP的时空变化并对其进行归因分析。     

河西走廊植被净初级生产力时空变化及其影响因子研究

干旱半干旱区植被NPP变化对全球碳循环有重要影响,该区域NPP对气候变化的响应表现出较大的时空异质性,其驱动机制并不十分清楚。选择中国河西走廊,利用随机森林算法估算了2002-2018年的NPP,基于偏导数法计算了气候与人类活动对NPP的影响。结果表明：（1）随机森林算法能较好的适用于干旱半干旱区NPP估算。（2）2002-2018年间河西走廊年NPP的平均值为153.32 gC m^-2 a^-1,总量为37.468 Tg C/a,呈东南向西北递减的分布特征,研究期间NPP呈2.37 gC m^-2 a^-1（P=0.09）增长趋势。（3）河西走廊NPP变化52.51%由气候因子贡献,47.49%由人类活动贡献。（4）在气候变化对NPP的影响中,降水主导了该区72.21%的区域,温度对NPP变化量的贡献占73.71%,前者影响着NPP变化格局,后者主导NPP变化数量。升温和增湿均有利于该区NPP增加,随着西北地区气候暖湿化,河西走廊植被会持续改善,该研究有助于理解干旱半干旱区NPP对气候变化的响应机制,为适应气候变化政策制定提供理论依据。     

水热波动和土地覆盖变化对东北地区植被NPP的相对影响

研究水热波动和土地覆盖变化对植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）的影响对于估算陆地碳循环及其驱动机制具有重要意义。利用MODIS遥感影像获得的时间序列NPP和土地覆盖产品,结合气象观测数据（气温和降水）,采用相关分析、回归分析和空间分析相结合的方法,研究2000-2015年东北地区植被NPP的时空变化特征,并定量评估水热波动和土地覆盖变化对该地区植被NPP的相对影响。研究结果表明,2000-2015年东北地区植被NPP呈波动上升趋势,从2000年的369.24 g C m^-2 a^-1增加到2015年的453.84 g C m^-2 a^-1,平均值是412.10 g C m^-2 a^-1,年际增加速率为4.54 g C m^-2 a^-1。近16年来东北地区年均植被NPP空间上呈现南高北低、东高西低的分布格局,整体变化趋势以增加为主,其中轻微增加面积占该地区总面积的45.9%。不同土地覆盖类型的年均NPP差异明显,其中灌木最高为400.34 g C m^-2 a^-1,草地最低为300.49 g C m^-2 a^-1。东北地区植被NPP与气温的相关性不明显,而与降水量主要表现为正效应。水热波动对该地区不同土地覆盖类型NPP总量变化的贡献大于土地覆盖变化的贡献,其中对森林和农田的贡献最大,均达到70%以上。     

1982-2010年中国草地净初级生产力时空动态及其与气候因子的关系

植被净初级生产力（NPP）及其与气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。论文基于长时间序列遥感数据和气象数据,通过光能利用率模型（Carnegie-Ames-Stanford approach, CASA模型）模拟了1982-2010 年中国草地NPP,进而分析其时空变化特征及其与气候水热因子的相关性。结果表明：（1）1982-2010年中国草地年平均NPP为282.0 gC m^-2a^-1,年总NPP的多年平均值为988.3 TgC;空间分布上呈现东南部高西北部低的特征。（2）近30年中国草地NPP增加速率为0.6 gC m^-2a^-1,呈增加趋势的面积占中国草地总面积的67.2%;总体上,中国草地NPP呈极显著和显著增加的比例（35.8%、8.0%）大于呈极显著和显著减少的比例（5.8%、4.8%）;NPP明显增加的区域主要包括青藏高原西部、阿拉善高原、新疆西部;明显降低的区域主要分布在内蒙古地区;不同年代际和不同草地类型的NPP变化趋势差异明显。（3）草地NPP与降水量的相关性高于与温度的相关性。不同草地类型NPP对气温、降水量的响应程度不同,其中温性荒漠草原 、温性草原、温性草甸草原的NPP与降水量均达到显著正相关（P<0.05）。     

2000-2015年宁夏草地净初级生产力时空特征及其气候响应

草地是宁夏陆地生态系统的重要组成部分,估算其净初级生产力（NPP）对宁夏草地可持续利用与管理至关重要。采用MODIS数据和CASA模型对2000-2015年间宁夏草地生态系统NPP进行了估算,通过一元线性回归趋势分析、Hurst指数等方法研究草地NPP的时空变化规律及未来演变趋势,并分析草地NPP与气象因子的相关性。结果表明：（1）基于CASA模型的宁夏草地NPP模拟精度高,其估算值与实测多年草地NPP均值具有良好的线性关系（R=0.93,P < 0.01）,与MOD17产品的草地NPP空间分布基本一致。（2）近16 a宁夏草地年均NPP为148.28 g C m^-2 a^-1,且存在波动上升的趋势,其线性增长率为3.84 g C m^-2 a^-1（P < 0.01）。（3）宁夏草地NPP整体处于上升趋势,草地NPP增长的草地面积达98%,且其增率自南向北递减;宁夏草地NPP的Hurst指数在0.27-0.81之间,均值为0.53,大部分草地的NPP变化趋势具有较强同向持续性。（4）在年时间尺度上,宁夏草地NPP主要受降水量的影响,与气温的相关性较弱;在月时间尺度上,生长季草地NPP与月总降水量的相关性高,且不存在时间滞后响应现象,而与月均温的响应则存在1个月的时间滞后性,宁夏大面积分布的干草原与荒漠草原NPP对气温响应滞后是导致这一现象发生的主要原因。     

近20年来西南地区植被净初级生产力时空变化与影响因素及其对生态工程响应

植被净初级生产力（NPP）是研究陆地生态系统中物质和能量转换的重要指标，NPP的空间分布与区域气候、植被生长以及人类活动等因素息息相关，其变化能反映植被群落的生产能力，是生态系统功能和结构变化的重要表征。近20年来，中国西南地区植被NPP呈现增长趋势。然而，目前对NPP时空变化格局及潜在原因尚不清楚。因此，利用2001-2018年间MODIS-NPP、岩性、气候、土地利用、造林面积和石漠化治理情况等数据，对西南地区植被NPP的时空变化趋势及其成因进行了分析。结果发现：（1）2001-2018年间，中国西南地区植被NPP总体呈增长趋势，突变分析结果显示，2012-2018年间NPP的增长速度（5.13 gC m^-2a^-1）比2001-2011年更快（1.78 gC m^-2a^-1），在两个时段，岩溶区NPP增长速度都高于非岩溶区；（2）对西南地区植被NPP变化与气候因子的相关分析结果显示，2001-2011年与2012-2018年两个时间段内NPP与温度的平均相关性（R=0.19，0.26）要高于NPP与降水的平均相关性（R=0.07，0.05），表明西南地区植被NPP更容易受到温度的影响；（3）对两个时期土地利用变化下NPP总量的变化情况的研究结果显示，2001-2011年期间城市用地面积增加使得NPP总量下降，而2012-2018年未利用地面积增长造成了NPP总量下降；（4）2001-2018年西南地区累计造林面积与NPP存在显著正相关性（R=0.7，P<0.05），说明"退耕还林"工程实施促进了西南地区NPP增长。对石漠化面积统计结果表明，2011年后石漠化面积显著减少，这与NPP的突变点一致，表明石漠化治理对西南地区NPP增长有重要促进作用。     

气候变化与人类活动对内蒙古东部草地净初级生产力的影响

内蒙古东部草地是该区域的主体生态系统类型,属于脆弱的生态系统,对气候和人类活动反应敏感。基于土地覆被数据和改进CACS模型,估算得到的草地NPP,分析2000-2015年内蒙古东部草地和NPP时空格局与年际动态。进而,定义相对退化指数（RDI）,确定草地生产力变化过程中人类活动因素的贡献率,分析内蒙古东部地区2000-2015年RDI空间格局与年际动态。同时,分析16年间NPP和气候因子相关关系。结果表明：1）2000-2015年间,损失草地面积4743.80 km²,新增草地面积2705.57 km²。2）2000-2015年内蒙古东部地区草地植被平均NPP位于166.56-248.14 gC m^-2 a^-1之间,NPP在波动中呈现明显的上升趋势（3.65 gC m^-2 a^-1/a,R²=0.47）。3）2000-2015年RDI在16.64%-30.54%之间波动,RDI值呈缓慢下降趋势,表明人类活动对草地植被净初级生产力的干扰程度在下降。4）草地NPP变化主要是因为草地本身生产力下降。整体来看相关草地保护工作取得了阶段性进展,草地生境质量得到有效缓解,草地生态环境得到转变。     

凋落物添加和模拟氮磷沉降对红松凋落物木质素降解和碳释放的影响

通过对阔叶红松林和红松人工林2种林型凋落物处理（分别为不添加凋落物（原样组）、添加凋落物（双倍组）和去除凋落物（去除组）等3个处理）与模拟氮磷沉降（分别为对照CK （0 g N m^-2 a^-1、0 g P m^-2 a^-1）、低浓度氮磷（5 g N m^-2 a^-1、5 g P m^-2 a^-1）、中浓度氮磷（15 g N m^-2 a^-1、10g P m^-2 a^-1）和高浓度氮磷（30 g N m^-2 a^-1、20 g P m^-2 a^-1）等4个强度）原位培养试验,研究凋落物质量的增加与氮磷沉降及两种处理的耦合作用对碳（C）和木质素分解释放的影响。结果表明：凋落物添加在试验前期（6月）抑制人工林L层的C释放,促进H层的C释放;试验后期（10月）促进人工林L层C释放,而抑制H层的C释放。凋落物添加在前期（6月）是促进天然林L层C释放的,但在后期（10月）产生抑制作用。与L层相反,凋落物添加持续促进天然林H层的C释放。低、中浓度氮磷沉降显著促进了红松人工林和阔叶红松林L、H层C释放和木质素降解,但高浓度的氮磷添加会抑制C释放和木质素的降解,两种处理之间无交互作用。     

北部湾南流江流域植被净初级生产力时空分布及其驱动因素

分析北部湾南流江流域净初级生产力时空动态变化特征及其驱动机制,为该区域生态环境保护及应对气候变化提供科学依据。基于光能利用率模型（CASA）,利用遥感数据、气象数据和植被类型数据估算了研究区2000-2015年流域的净初级生产力（NPP）,借助于Theil-Sen趋势、Mann-Kendall检验以及Hurst指数等数理统计方法对研究区NPP的时空变化特征、未来趋势及其驱动因素进行了定量化分析。结果表明：①时间尺度上,流域NPP总体上呈现出波动上升趋势,增速为44.03 g C m^-2（10 a）^-1,快于广西自治区,上游和下游地区NPP快于全区,而中游地区慢于全区;②空间尺度上,流域NPP的分布规律表现出明显的地域分异,中游最高（1098.99 g C/m²）,下游次之（1041.71 g C/m²）,而上游最小（1013.22 g C/m²）。NPP的Sen趋势度介于-77.10-74.80 g C m^-2 a^-1之间,在空间上呈现出增加的趋势。③空间波动性上,流域NPP的变异系数较大,其值介于0.01-0.71,其中洪潮江水库、小江水库周边以及玉林市的城乡建设用地扩张区域处于高波动状态,而流域中部的六万大山以及五皇山地带则处于低波动状态;④未来变化趋势上,流域NPP的Hurst指数范围介于0-0.99之间,平均值为0.70,呈现单峰右偏分布,预示着流域NPP未来处于持续性增加的趋势;⑤驱动机制上,流域NPP与多年平均气温呈正相关关系,与年均降水量呈负相关关系,气温是该流域植被NPP的主控因子。由耕地转化为建设用地所导致的NPP损失值最大,其值达到4715.62 t/a,而草地转换为建设用地导致NPP损失值最小,其值仅为184.63 t/a。     

基于NPP分配的生产和生态功能协同提升模式——以西藏拉萨河谷半农半牧村为例

在人类占用净初级生产力（HANPP）等研究基础上,提出了净初级生产力（NPP）权衡假设,即生态系统供给、调节服务的权衡受到HANPP各组分分配比例的影响;基于NPP权衡假设构建了生产生态协同提升模式效果的分析框架。以西藏拉萨河流域白朗村为例,基于实地采样、监测数据,分析了生态修复前、协同提升及河谷种草模式下,白朗村的HANPP组分、空间格局,以及生产、生态功能（牲畜养殖数量、碳固定服务和空气净化服务）。结果表明：在实施生态修复前,白朗村共有牲畜15990羊单位,HANPP为35.0 g C/m²,占潜在NPP的13.8%,其中收获导致的HANPP_harv占40.0%;生态系统空气净化服务为12.0 g SO₂ m^-2 a^-1,碳固定服务为6245.4 g C m^-2 a^-1。协同提升后,HANPP总量基本保持不变,但结构发生了变化,其中HANPP_harv提高了4.2%,土地利用导致的HANPP_luc降低了1.8%。同时,养殖牲畜数量增加6.3%,生态系统调节服务基本保持同一水平。在河谷种草模式下,HANPP总量相比实施生态修复前降低了67.0%,结构变化更加剧烈。HANPP_harv增加了84.2%,为25.8 g C/m²;HANPP_luc降低了167.0%,为-14.2 g C/m²。牲畜数量大幅增加了2.2倍（35195.0羊单位）;而空气净化服务也提高了15.1%（13.8 g SO₂ m^-2 a^-1）,碳固定服务提高了5.0%（6560.1 g C m^-2 a^-1）。研究表明,NPP权衡假设可以为定量分析区域尺度生态系统服务权衡提供一定的理论支持,促进生产生态功能协同提升的生态修复模式优化。     

荒漠草原牧草生物量的遥感估算及空间分布

应用2005年5-10月份EOS/MODIS资料,采用光能利用率算法,估算了中国西北荒漠绿洲区域NPP,并结合地上生物量观测资料,建立了基于NPP的地上生物量估算模型,同时分析了生物量和NPP时空分布特征。结果表明,2005年牧草生长期内NPP的变化基本是6、7月份最大,其它月份较小,5-6月份是牧草叶面积变化比较大的时期,也是NPP变化比较显著的时期;生物量模型估算得到的44个样本的生物量误差基本都小于20%,说明模型能够反映牧草的实际生长状况;不同荒漠牧草对光的利用能力和对CO2同化能力有很大差异,骆驼刺、红砂、黑果枸杞是荒漠牧草生物量较大的牧草类型;牧草类型、牧草盖度以及平均高度是造成不同牧草产量相差较大的重要原因。     

藏北高寒草地NPP变化趋势及其对人类活动的响应

基于1981～2004年多年遥感监测数据和气象数据以及其它相关数据,采用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算藏北地区草地植被净第一性生产力(NPP),分析草地植被NPP变化趋势的空间格局及其对人类活动强度的响应。结果表明:近24a以来,藏北绝大部分区域(约占草地总面积的88.61%)草地植被NPP变化趋势不明显;而草地植被NPP变化趋势显著的区域仅占草地总面积的11.39%,其中显著降低约占11.30%,显著增高仅占0.09%。在藏北地区,高海拔区域有较大比例(大于26%)的草地NPP显著降低;坡度在15～30°之间区域的草地NPP变化幅度较大;而坡向对草地NPP变化趋势的影响不大。藏北地区居民点对草地NPP变化趋势的负面影响小于道路影响;从综合影响来看,离道路和居民点越近、人类活动强度及其对草地NPP变化趋势的影响越大,尤其是草地NPP显著增高区域只分布在人类活动强度最大的第一个缓冲区内。     

基于CASA模型的藏北地区草地植被净第一性生产力及其时空格局

基于1981-2004年遥感监测和气象数据,采用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型模拟分析藏北地区草地植被净第一性生产力(NPP)及其时空变化特征.结果表明:受水热条件的制约,藏北地区草地植被NPP空间分布规律呈水平地带性分布,由东南向西北逐渐由230g C.m-2.a-1减少到接近0.藏北地区草地植被NPP整体水平较低,年均草地植被总NPP为21.5×1012g C.a-1,多年平均值仅为48.1g C.m-2.a-1,明显低于青藏高原和其它草原区.藏北地区坡度小于1°平地和平滩地,以及南坡的草地植被年平均NPP相对较低.藏北主要高寒草地7-9月NPP占全年NPP的64.0%~70.0%.1981-2004年间,藏北地区草地植被总NPP的年际变化较大,并有进一步下降趋势.     

马占相思人工林生态系统的碳格局及其动态模拟

采用BIOME-BGC模型对广东鹤山的马占相思(Acaciamangium)人工林生态系统1985～2100年间的碳格局及其动态变化进行了模拟.结果表明,马占相思生物量在前12 a增长较快,之后增长缓慢,最终达到300 t hm-2;预计2100年马占相思生物量在干、根、叶中的分配分别为73.91%、21.74%和4.35%.马占相思人工林的碳贮量在前12 a增长较快,之后增长缓慢并最终维持在325 t C hm-2左右,在造林初始阶段主要分布于土壤中,之后在植被、土壤和凋落物3大碳库中的分配分别为43.08%、52.30%和4.62%;马占相思净初级生产力(NPP)在4～12 a较大,最大可达11 t C hm-2,之后下降至3～6 t C hm-2;马占相思叶面积指数(LAI)前3 a增长迅速,5 a达到7.84,之后下降,约为2.7～5.0;LAI与NPP的回归分析结果显示LAI可能是限制马占相思林NPP增长的主要因子.模拟结果还显示马占相思林前期生长迅速,但随后生长缓慢,叶生物量还出现负增长现象.因此,我国南亚热带地区在以马占相思作为先锋树种进行地带性森林植被恢复时,可在12 a后进行林分改造.     

吉林省西部草地NPP时空特征与影响因素

利用2000--2006年MOD17A3数据集的年均NPP数据,通过GIS技术定量分析了吉林省西部草地NPP的时空变化特征及其自然和人文影响因素.结果表明:过去7年吉林省西部草地NPP平均值为232.14 g C·m~(-2)·a~(-1),NPP在200～300 g C·m~(-2)·a~(-1)的草地面积占草地总面积的59.47%;77.60%的草地NPP呈增加趋势,NPP增加极显著的草地面积占草地总面积的15.00%;水分条件是吉林省西部草地生长的主要控制因素;居民地对吉林省西部草地NPP的影响远大于道路,尤其在2 km以内.

Abstract：

By using the annual net primary productivity (NPP) data from 2000-2006 MOD17A3 dataset and the GIS technique, the spatiotemporal characteristics of grassland NPP in western Ji-lin Province were studied, with the related affecting factors analyzed. During the past seven years, the mean grassland NPP in this province was 232. 14 g C·m~(-2)·a~(-1), and the grassland area with a NPP of 200-300 g C·m~(-2)·a~(-1) accounted for 59. 47% of the total. 77.60% of the grassland had an increasing NPP, and the grassland area with a remarkable increase of NPP accounted for 15.00% of the total. Water condition was the main controlling factor for grass growth, and residential points had far more effects than roads, especially within 2 km from grass-land, on the NPP.     

Ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase activity in Neuro‐2a neuroblastoma cells: changes in expression associated with neuronal differentiation

Neuro‐2a (N2a) neuroblastoma cells display an ectoenzymatic hydrolytic activity capable of degrading diadenosine polyphosphates. The Ap_nA‐cleaving activity has been analysed with the use of the fluorogenic compound BODIPY^® FL guanosine 5′‐O‐(3‐thiotriphosphate) thioester. Hydrolysis of this dinucleotide analogue showed a hyperbolic kinetic with a K_m value of 4.9 ± 1.3 μM. Diadenosine pentaphosphate, diadenosine tetraphosphate, diadenosine triphosphate, and the nucleoside monophosphate AMP behaved as an inhibitor of BODIPY^® FL guanosine 5′‐O‐(3‐thiotriphosphate) thioester extracellular degradation. Ectoenzymatic activity shared the typical characteristics of the ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase family, as hydrolysis reached maximal activity at alkaline pH and was dependent on the presence of divalent cations, being strongly inhibited by EDTA and activated by Zn²⁺ ions. Both NPP1 and NPP3 isozymes are expressed in N2a cells, their expression levels substantially changing when cells differentiate into a neuronal‐like phenotype. In this sense, it is relevant to point the expression pattern of the NPP3 protein, whose levels were drastically reduced in the differentiated cells, being almost completely absent after 24 h of differentiation. Enzymatic activity assays carried out with differentiated N2a cells showed that NPP1 is the main isozyme involved in the extracellular degradation of dinucleotides in these cells, this enzyme reducing its activity and changing its subcellular location following neuronal differentiation.

     

中国陆地植被净初级生产力遥感估算

该文在综合分析已有光能利用率模型的基础上,构建了一个净初级生产力(NPP)遥感估算模型,该模型体现了3方面的特色:1)将植被覆盖分类引入模型,并考虑植被覆盖分类精度对NPP估算的影响,由它们共同决定不同植被覆盖类型的归一化植被指数(NDVI)最大值;2)根据误差最小的原则,利用中国的NPP实测数据,模拟出各植被类型的最大光能利用率,使之更符合中国的实际情况;3)根据区域蒸散模型来模拟水分胁迫因子,与土壤水分子模型相比,这在一定程度上对有关参数实行了简化,使其实际的可操作性得到加强。模拟结果表明,1989~1993年中国陆地植被NPP平均值为3.12 Pg C (1 Pg=10¹⁵ g),NPP模拟值与观测值比较接近,690个实测点的平均相对误差为4.5%;进一步与其它模型模拟结果以及前人研究结果的比较表明,该文所构建的NPP遥感估算模型具有一定的可靠性,说明在区域及全球尺度上,利用地理信息系统技术将遥感数据和各种观测数据集成在一起,并对NPP模型进行参数校正,基本上可以实现全球范围不同生态系统NPP的动态监测。     

Crucial role of alkaline sphingomyelinase in sphingomyelin digestion: a study on enzyme knockout mice

Alkaline sphingomyelinase (alk-SMase) hydrolyses sphingomyelin (SM) to ceramide in the gut. To evaluate the physiological importance of the enzyme, we generated alk-SMase knockout (KO) mice by the Cre-recombinase-Locus of X-over P1(Cre-LoxP) system and studied SM digestion. Both wild-type (WT) and KO mice were fed 3H-palmitic acid labeled SM together with milk SM by gavage. The lipids in intestinal content, intestinal tissues, serum, and liver were analyzed by TLC. In KO mice, nondigested 3H-SM in the intestinal content increased by 6-fold and the formation of 3H-ceramide decreased markedly, resulting in 98% reduction of 3H-ceramide/3H-SM ratio 1 h after gavage. The absorbed 3H-palmitic acid portion was decreased by 95%. After 3 h, a small increase in 3H-ceramide was identified in distal intestine in KO mice. In feces, 3H-SM was increased by 243% and ceramide decreased by 74% in the KO mice. The KO mice also showed significantly decreased radioactivity in liver and serum. Furthermore, alkaline phosphatase activity in the mucosa was reduced by 50% and histological comparison of two female littermates preliminarily suggested mucosal hypertrophy in KO mice. This study provides definite proof for crucial roles of alk-SMase in SM digestion and points to possible roles in regulating mucosal growth and alkaline phosphatase function.