作物生產潛力是指該地區理論上最大可能實現的產量。聯合國糧農組織（FAO）推薦采用逆向限制因子修正法計算作物生產潛力，該方法具有嚴密的理論基礎和公式推導，在計算作物生產潛力的諸多方法和公式中應用最為廣泛，其原理在于根據光照、溫度、水分、肥料和社會因素等因子逐段訂正模型來估算作物生產潛力。其中光照和溫度因子通常認為是不可控的，而水分、肥料和社會因素可通過人為灌溉、施肥和耕作等措施進行改善，以適應和挖掘光溫潛力的發揮。

河西走廊綠洲灌區是甘肅省重要的商品糧基地，該區耕地面積占全省耕地面積的18.4%，糧食總產量卻占全省的31.9%，貢獻著全省70%的商品糧，對實現甘肅省糧食基本自給發揮了重要作用，進一步挖掘該區糧食生產潛力，實現高產高效可持續發展，是解決“三農”問題和實現新農村建設的首先需要突破的問題。我們根據逆向限制因子修正法原理，通過討論不可控的光溫潛力計算，以期為該地區糧食高產高效可持續發展提供參考。

1估算模型

1.1作物光合生產潛力估算模型

光合生產潛力（YQ）選用下式計算：YQ=［Q×ε×α×（1-β）×（1-γ）×（1-ω）×Φ］［/（1-X）×H］式中，ε為生理輻射系數（取0.49）；α為輻射吸收率（取0.10）；β為輻射漏射率（取0.07）；γ為光飽和限制率（取0）；ω為呼吸消耗率（取0.3）；Φ為量子轉化效率（取0.224）；X為植株含水率（取0.14）；H為質能轉化系數（取1.78×107J/kg）；Q為到達地面的太陽總輻射強度（J/cm2）。Q值可以直接測定，也可用日照時數來估算。應用日照時數估算采用下式：Q=（0.25+0.45×n/N）×Ra式中，Ra為大氣上界輻射量（取1395W/m2）；n為實際日照時數（h）；N為可能日照時數（h）。經計算，上述公式可轉化為：Q=348.75+627.75×n/N其中N可用Goudriaan和VanLaar提出的公式計算，即：N=12×［1+（2/π）×a×sin（a/b）］；a=sinλ×sinδ；b=cosλ×cosδ；sinδ=-sin（π×23.45/180）×cos［2π×（td+10）/365］。式中，td為日序（d）；λ為緯度；δ為太陽相對于赤道的傾角。

1.2間套作光截獲潛力因子修訂

間套作種植由于作物間相互遮光，導致高稈作物能獲得更多的光照資源，而矮稈作物則獲得相對較少的光資源，因此其整體光資源的獲得與種植方式和兩作物的相對株高動態有關。我們采用張立楨的方法對1.5m帶幅小麥間作玉米田光截獲系數進行修訂。Int代表間套作，i是間套作體系中的構成作物，即小麥或玉米。fint，i是指在整個間套作體系中光交錯條件下構成作物光截獲的部分，fi是作物i在單作條件下的光收獲值，fcomp，i是指間套作體系中被構成作物截獲的整個體系中單位面積上的光交錯部分。Li是第i物種的葉面積指數，Lcomp，i代表的是間套作體系中作物i在帶幅里的單位面積葉面積指數，Sp，i，Ss，i和ki是回歸系數。

1.3光溫生產潛力

光溫生產潛力（YT）是在YQ的基礎上，經溫度有效系數［（fT）］校正后得到，與YQ計算公式相對應的［f（T）］計算分為喜涼作物和喜溫作物。在甘肅河西地區，光合作用最高溫度界限（一般認為45℃）不會出現，可不考慮光合作用熱限。玉米生長的適宜溫度為10℃以上，最適溫度為25℃，故采用分段函數估算溫度因子修訂系數。豌豆生長的適宜溫度基本與小麥相同，故豌豆溫度因子修訂系數也采用上式（春小麥溫度因子修訂系數）。

2結果與分析

2.1河西走廊光溫潛力季節分布規律

依據上述計算方法，計算得出河西走廊主要糧食產區張掖和武威兩地不同月份的光溫潛力（表1）。從表1看出，該生態區的光溫潛力主要分布在4—10月份，1、2、3、11、12月份處在冬季，氣溫偏低，小麥和玉米難以生長，光溫潛力為0。夏季光合有效輻射量大，月平均氣溫高，光溫潛力大，以6、7、8月份較高，因此充分利用這3個月的光熱資源是創建高產田的關鍵所在。

2.2張掖市單作春小麥、單作玉米及小麥間作玉米的產量潛力分析

表2列出了張掖市單作小麥、單作玉米和小麥間作玉米的光溫產量潛力和實際高產田產量。從表2可知，單作春小麥的產量潛力為12840kg/hm2，占光溫潛力的41.1%；單作玉米的光溫潛力為21435kg/hm2，占光溫潛力的68.6%；小麥間作玉米的光溫潛力最高，達26145kg/hm2，能利用光溫潛力的83.7%。在張掖市，從增產潛力上講，小麥間作玉米是單作春小麥光溫潛力的2.03倍，是單作玉米的1.22倍。因此，小麥間作玉米是該地區創建高產田的首選種植方式。從調查得到的當地實際高產水平看，也是小麥間作玉米的產量水平最高；其次是單作玉米；單作春小麥實際高產水平最低。從實際高產水平和理論光溫潛力的角度比較而言，無論單作春小麥、單作玉米還是小麥間作玉米，均可實現理論光溫潛力的58%～59%，可以挖掘的產量潛力僅僅有40%左右。但從增產絕對值來看，顯然小麥間作玉米最具有增產潛力；其次是單作玉米；單作春小麥產量再增長的難度較大。

2.3武威市單作豌豆、單作玉米和豌豆間作玉米光溫潛力分析

豌豆間作玉米是武威市近年來發展較為迅速的種植模式，主要是因為它具有顯著的節水功能，特別適合在水資源缺乏的地區推廣應用。從表3可知，在武威市，豌豆間作玉米的產量潛力大于單作玉米，且遠遠大于單作豌豆的光溫潛力；單作豌豆的產量潛力很低，僅僅占當地光溫潛力的24.0%。這一結果也揭示了單作豌豆在當地發展前途有限，最好作為填閑作物補充主產作物對光熱資源的冗余。這也和當地的生產實踐相符，豌豆主要作為套作品種或麥后復種做綠肥的形式出現。相對于小麥間作玉米，豌豆間作玉米還有45%的潛力挖掘，輔之以適當的栽培技術，應當具有廣泛的發展空間。