作物生產(chǎn)潛力是指該地區(qū)理論上最大可能實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)量。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）推薦采用逆向限制因子修正法計(jì)算作物生產(chǎn)潛力，該方法具有嚴(yán)密的理論基礎(chǔ)和公式推導(dǎo)，在計(jì)算作物生產(chǎn)潛力的諸多方法和公式中應(yīng)用最為廣泛，其原理在于根據(jù)光照、溫度、水分、肥料和社會(huì)因素等因子逐段訂正模型來(lái)估算作物生產(chǎn)潛力。其中光照和溫度因子通常認(rèn)為是不可控的，而水分、肥料和社會(huì)因素可通過人為灌溉、施肥和耕作等措施進(jìn)行改善，以適應(yīng)和挖掘光溫潛力的發(fā)揮。

河西走廊綠洲灌區(qū)是甘肅省重要的商品糧基地，該區(qū)耕地面積占全省耕地面積的18.4%，糧食總產(chǎn)量卻占全省的31.9%，貢獻(xiàn)著全省70%的商品糧，對(duì)實(shí)現(xiàn)甘肅省糧食基本自給發(fā)揮了重要作用，進(jìn)一步挖掘該區(qū)糧食生產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效可持續(xù)發(fā)展，是解決“三農(nóng)”問題和實(shí)現(xiàn)新農(nóng)村建設(shè)的首先需要突破的問題。我們根據(jù)逆向限制因子修正法原理，通過討論不可控的光溫潛力計(jì)算，以期為該地區(qū)糧食高產(chǎn)高效可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1估算模型

1.1作物光合生產(chǎn)潛力估算模型

光合生產(chǎn)潛力（YQ）選用下式計(jì)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(shù)（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(zhuǎn)化效率（取0.224）；X為植株含水率（取0.14）；H為質(zhì)能轉(zhuǎn)化系數(shù)（取1.78×107J/kg）；Q為到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度（J/cm2）。Q值可以直接測(cè)定，也可用日照時(shí)數(shù)來(lái)估算。應(yīng)用日照時(shí)數(shù)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(shí)際日照時(shí)數(shù)（h）；N為可能日照時(shí)數(shù)（h）。經(jīng)計(jì)算，上述公式可轉(zhuǎn)化為：Q=348.75+627.75×n/N其中N可用Goudriaan和VanLaar提出的公式計(jì)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(yáng)相對(duì)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(dǎo)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(duì)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(duì)株高動(dòng)態(tài)有關(guān)。我們采用張立楨的方法對(duì)1.5m帶幅小麥間作玉米田光截獲系數(shù)進(jìn)行修訂。Int代表間套作，i是間套作體系中的構(gòu)成作物，即小麥或玉米。fint，i是指在整個(gè)間套作體系中光交錯(cuò)條件下構(gòu)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(gòu)成作物截獲的整個(gè)體系中單位面積上的光交錯(cuò)部分。Li是第i物種的葉面積指數(shù)，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(shù)，Sp，i，Ss，i和ki是回歸系數(shù)。

1.3光溫生產(chǎn)潛力

光溫生產(chǎn)潛力（YT）是在YQ的基礎(chǔ)上，經(jīng)溫度有效系數(shù)［（fT）］校正后得到，與YQ計(jì)算公式相對(duì)應(yīng)的［f（T）］計(jì)算分為喜涼作物和喜溫作物。在甘肅河西地區(qū)，光合作用最高溫度界限（一般認(rèn)為45℃）不會(huì)出現(xiàn)，可不考慮光合作用熱限。玉米生長(zhǎng)的適宜溫度為10℃以上，最適溫度為25℃，故采用分段函數(shù)估算溫度因子修訂系數(shù)。豌豆生長(zhǎng)的適宜溫度基本與小麥相同，故豌豆溫度因子修訂系數(shù)也采用上式（春小麥溫度因子修訂系數(shù)）。

2結(jié)果與分析

2.1河西走廊光溫潛力季節(jié)分布規(guī)律

依據(jù)上述計(jì)算方法，計(jì)算得出河西走廊主要糧食產(chǎn)區(qū)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(tài)區(qū)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(zhǎng)，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(gè)月的光熱資源是創(chuàng)建高產(chǎn)田的關(guān)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(chǎn)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(chǎn)量潛力和實(shí)際高產(chǎn)田產(chǎn)量。從表2可知，單作春小麥的產(chǎn)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(dá)26145kg/hm2，能利用光溫潛力的83.7%。在張掖市，從增產(chǎn)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(qū)創(chuàng)建高產(chǎn)田的首選種植方式。從調(diào)查得到的當(dāng)?shù)貙?shí)際高產(chǎn)水平看，也是小麥間作玉米的產(chǎn)量水平最高；其次是單作玉米；單作春小麥實(shí)際高產(chǎn)水平最低。從實(shí)際高產(chǎn)水平和理論光溫潛力的角度比較而言，無(wú)論單作春小麥、單作玉米還是小麥間作玉米，均可實(shí)現(xiàn)理論光溫潛力的58%～59%，可以挖掘的產(chǎn)量潛力僅僅有40%左右。但從增產(chǎn)絕對(duì)值來(lái)看，顯然小麥間作玉米最具有增產(chǎn)潛力；其次是單作玉米；單作春小麥產(chǎn)量再增長(zhǎng)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(lái)發(fā)展較為迅速的種植模式，主要是因?yàn)樗哂酗@著的節(jié)水功能，特別適合在水資源缺乏的地區(qū)推廣應(yīng)用。從表3可知，在武威市，豌豆間作玉米的產(chǎn)量潛力大于單作玉米，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單作豌豆的光溫潛力；單作豌豆的產(chǎn)量潛力很低，僅僅占當(dāng)?shù)毓鉁貪摿Φ?4.0%。這一結(jié)果也揭示了單作豌豆在當(dāng)?shù)匕l(fā)展前途有限，最好作為填閑作物補(bǔ)充主產(chǎn)作物對(duì)光熱資源的冗余。這也和當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)實(shí)踐相符，豌豆主要作為套作品種或麥后復(fù)種做綠肥的形式出現(xiàn)。相對(duì)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(dāng)?shù)脑耘嗉夹g(shù)，應(yīng)當(dāng)具有廣泛的發(fā)展空間。