1、光溫生產(chǎn)潛力是作物物質(zhì)生產(chǎn)的能源，在溫度、水分、土壤肥力和人為因素(農(nóng)業(yè)技術(shù)措施)的綜合影響下發(fā)揮作用。沒有適當(dāng)?shù)臏囟葏f(xié)調(diào)，光能生產(chǎn)的潛力就無法發(fā)揮；當(dāng)溫度低于生物下限或高于生物上限時，光合產(chǎn)物接近0。光溫生產(chǎn)潛力是指當(dāng)水、土壤肥力和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等參數(shù)處于最適宜的條件下，由太陽輻射和溫度決定的作物產(chǎn)量，是田間生產(chǎn)所能達(dá)到的產(chǎn)量上限。國內(nèi)外研究光溫生產(chǎn)潛力的方法很多。但是有兩大類，一類是構(gòu)建外部溫度修正函數(shù)，另一類是以內(nèi)部函數(shù)的形式修正光合勢。前者首先從理論上把光合勢作為土地生產(chǎn)力的上限，然后用溫度影響函數(shù)、水分影響函數(shù)和土地影響函數(shù)依次修正光合勢，分別得到光溫生產(chǎn)力潛力、氣候生產(chǎn)力潛力和土地生

2、產(chǎn)力潛力。在這種情況下，光和溫度勢的估計(Pt)被轉(zhuǎn)換成溫度校正函數(shù)(Ft)的確定，即，在公式Pt=PFt中，p是光合勢。孫慧南(1985)、(1984)、侯(1985)、俞滬寧和趙鳳壽(1982)都采用了這一修正方法。后者將溫度作為單一因素嵌入光溫勢的表達(dá)中，即以內(nèi)在函數(shù)的形式修正光合勢，如糧農(nóng)組織的AEZ方法；也就是說，鉑=氟(磷)，噸.2.1李世奎模式中喜溫作物和喜冷作物的溫度要求不同，需要采用不同的溫度修正函數(shù)。用Lehmpo公式修正喜溫作物的溫度：喜溫作物光合作用的有效溫度范圍為6，44)，當(dāng)環(huán)境溫度為6或44時，葉綠體停止光合生產(chǎn)。在6-44范圍內(nèi)，不同溫度區(qū)的光合效率不同。其中，

3、28-32的溫度范圍是喜溫作物的最佳溫度范圍，在此范圍內(nèi)溫度對光合勢沒有限制作用。喜冷作物的最佳溫度范圍不像喜暖作物的溫度范圍那樣大，而僅限于小范圍(可以使用20度，如小麥)。當(dāng)環(huán)境溫度低于或高于最適溫度時，光合效率不同。喜冷作物的溫度修正函數(shù)采用以下分段函數(shù)形式：其中T0為最佳溫度，t為實際溫度。將作物整個生育期內(nèi)不同生育期或日溫的數(shù)據(jù)代入上述兩個公式，即可得到不同生育期或日溫的有效系數(shù)序列。因此，光和溫度的生產(chǎn)潛力模型是：其中I是生長期序列號或日期序列號，這取決于不同的精度要求。根據(jù)光合有效輻射(Qpar)計算光溫生產(chǎn)潛力，將上述公式改為：公式中Qpar的單位為MJm-2。2.2上海-南京

4、、上海-南京的趙鳳壽模型和趙鳳壽(1982)認(rèn)為，在眾多表征溫度修正函數(shù)的經(jīng)驗公式中，長谷川的田明根據(jù)C3和C4作物的大量實驗數(shù)據(jù)得出的經(jīng)驗公式是合理的，應(yīng)作為溫度修正函數(shù)。長谷川的Shiro田明利用實驗數(shù)據(jù)得出作物相對光合速率(ft)與環(huán)境溫度(t)之間的關(guān)系，即該公式代表了光合作用效率與溫度之間的關(guān)系，因此它是C3和C4作物的通用溫度修正函數(shù)?？紤]到光合作用所需的環(huán)境溫度是白天光照下的溫度，白天的平均溫度可用作上述溫度校正函數(shù)中的溫度指數(shù)。因此，光和溫度生產(chǎn)潛力可以表示為：根據(jù)光合有效輻射計算光和溫度生產(chǎn)潛力，然后對于評價區(qū)域的氣候條件，利用De Wit (1965)的概念計算標(biāo)準(zhǔn)作物產(chǎn)量

5、潛力，即輻射數(shù)據(jù)；對于作物，在各地區(qū)的具體條件下，根據(jù)作物生長過程的特點進(jìn)行修正。這種方法建立在以下假設(shè)基礎(chǔ)上：氣候條件滿足作物需求，水、土壤、病蟲害不影響作物生長及其生產(chǎn)潛力，這相當(dāng)于光和溫度生產(chǎn)潛力。決定作物最高產(chǎn)量的氣候因素包括溫度、輻射和整個生長期的長度。作物生長期間吸收的光合有效輻射對作物生長和產(chǎn)量影響最大，它影響作物光合作用形成的干物質(zhì)。在適宜的生長期，溫度條件決定了適宜的作物種類；當(dāng)物種條件滿足時，氣溫和輻射條件是作物產(chǎn)量的限制因素，因為自然選擇和育種過程使作物光合作用在一定的氣溫范圍內(nèi)有一個最佳速率。特別是光合作用產(chǎn)生的生化和物理性質(zhì)的變化，導(dǎo)致作物間光合作用的最適溫度要求不同

6、。因此，當(dāng)氣候因素適合特定作物的氣候特征時，就有可能確定溫度、輻射和作物產(chǎn)量之間的關(guān)系。因為與光合作用相關(guān)的溫度和輻射的影響取決于作物的光合作用途徑，所以可以根據(jù)它們相似的光合作用途徑和光合作用能力對作物進(jìn)行分組。AEZ法計算作物生產(chǎn)潛力是以標(biāo)準(zhǔn)作物生物量為基礎(chǔ)，依次進(jìn)行溫度校正、葉面積校正、凈干物質(zhì)校正和收獲指數(shù)校正。這些修訂過程與特定的作物種類有關(guān)，并在不同的作物生長期進(jìn)行(CGP)。2.3.1計算標(biāo)準(zhǔn)作物(Y0) Y0 (kghm-2day-1)的總干物質(zhì)產(chǎn)量；每天云量的比率；f=(rse-0.5 rg)/0.8 rse-晴天入射的最大有效短波輻射(calcm-2 day-1)；由Rg實

7、際測量的入射短波輻射(calcm-2day-1)，或由日照時數(shù)(N)或日照百分率(n/N)計算的ra大氣上限的太陽短波輻射能量，也稱為天文輻射，是與緯度值有關(guān)的常數(shù)，可通過查表獲得。公式中使用的單位是calcm-2day-1。Y0陰天既定地點標(biāo)準(zhǔn)作物的總干物質(zhì)質(zhì)量(kg hm-2 day-1)；晴天既定地點標(biāo)準(zhǔn)作物的總干物質(zhì)質(zhì)量(kghm-2day-1)。表1晴天最大有效短波輻射不同于晴天和陰天作物標(biāo)準(zhǔn)總干物質(zhì)質(zhì)量(kghm-2day-1)，2.3.2不同溫度條件下不同作物的干物質(zhì)生產(chǎn)力不同。因此，不同的作物在不同的環(huán)境溫度下處于不同的生長期，標(biāo)準(zhǔn)作物的y0和yc值需要根據(jù)干物質(zhì)生產(chǎn)力的差異進(jìn)

8、行修正。如果Fy0是Y0的修正系數(shù)，F(xiàn)yc是yc的修正系數(shù)，則作物生物量Y0的值如下(ym代表干物質(zhì)生產(chǎn)率)。表2顯示了不同作物在不同溫度(ym，kghm-2hr-1)下的干物質(zhì)生產(chǎn)力。葉面積指數(shù)隨作物的生長期而變化。特定作物葉面積指數(shù)的動態(tài)變化與作物的生育期有關(guān)。葉面積指數(shù)在整個生育期的中期最大，在生育期的開始或結(jié)束時較小。對于標(biāo)準(zhǔn)作物，可以假設(shè)有效葉面積是投影面積的5倍，當(dāng)特定作物的葉面積較小時，應(yīng)進(jìn)行修正。當(dāng)使用特定作物的LAI5時，影響較小。作物葉面積修正系數(shù)。表3作物葉面積修正系數(shù)。根據(jù)作物不同生育期的葉面積指數(shù)，選擇不同的氯系數(shù)對不同的生育期進(jìn)行修正，然后將各生育期修正后的干物質(zhì)產(chǎn)

9、量相加，即得到葉面積指數(shù)修正后的生物量產(chǎn)量。2.3.4凈干物質(zhì)質(zhì)量的校正植物干物質(zhì)的生產(chǎn)來自葉綠體吸收太陽輻射能量后合成的碳水化合物。光合作用只在白天的光照條件下發(fā)生，而夜間植物的呼吸消耗碳水化合物。除了消耗，剩余的能量可以用于植物生產(chǎn)，即凈干物質(zhì)的積累。凈干物質(zhì)占總光合產(chǎn)物的比率稱為凈干物質(zhì)校正系數(shù)。氯化萘與環(huán)境溫度密切相關(guān)，一般以20為分界點，平均溫度為20，氯化萘=0.5；平均溫度20，氯化萘=0.6。表4作物生長高峰期的最大葉面積指數(shù)(LAI)、收獲系數(shù)(CH)和2.3.5收獲指數(shù)(CH)，主要產(chǎn)品在生物量中的比例不同。在良好的管理條件下，收獲部分的凈重與干物質(zhì)的總凈重之比為收獲系數(shù)，也稱經(jīng)濟(jì)系數(shù)。通過實驗和觀測獲得的不同作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)列于表中。2.3.6作物生長期(g)最大生產(chǎn)潛力修正上述過程僅計算一天的作物產(chǎn)量。要計算整個生長期的作物生產(chǎn)潛力，應(yīng)該乘以從作物生長開始到成熟的生長期。但是，對于越冬作物，需要扣除日平均溫度為0的時期(休眠期)。2.3.7作物生產(chǎn)潛力的計算(Ymp)利用AEZ方法估計作物生產(chǎn)潛力