土地潜力是指土地在用于农林牧业生产或其他利用方面的潜在能力。土地潜力评价，或称土地潜力分类，主要依据土地的自然性质(土壤、气候和地形等)及其对于土地的某种持久利用的限制程度，就土地在该种利用方面的潜在能力对其作出等级划分。例如就土地的农业利用而言，潜力评价的任务是，依据土壤、气候、地形等要素对土地的持久农业利用的限制程度，及由这种限制程度所决定的作物的潜在生产率和耕作方式的可选择性，对土地作出等级划分。

迄今为止的土地潜力评价研究大多是针对农业生产而进行的，也即农业土地潜力评价。这里的农业土地潜力评价的对象一般不是狭窄的农业范畴，例如某一种专门的农作物或林木的栽培，或某项特殊的农事活动，而往往是较广义的农业范畴，例如耕作业、林业、牧业等等。因此，就评价系统本身而言，土地潜力评价大多采用类别系统，即依据土壤、气候、地形等要素对土地利用的限制性和限制程度，将土地归并成若干个不同的类别即等级。

土地潜力评价的方法一般可分为定性评价和定量评价两类: 定性评价一般根据土地对各种作物或土地利用方式的自然限制的强弱程度，将土地潜力分为若干等级。典型的定性土地潜力评价方法如美国的土地潜力评价系统;定量的土地潜力评价是指通过建立数学模型或作物生长动态模拟模型来计算土地的生产潜力。

(一) 土地潜力定性评价——美国农业部潜力分级评价系统

美国农业部于1961年颁布的土地潜力分级系统(LCC)主要以大农业发展为主要目标，包括潜力和限制性两个基本概念。其中，潜力指土地在用于某种利用的潜在能力;限制性则是对潜力施加不利影响的土地特征，分为暂时限制性和永久限制性，前者指通过一定措施可以消除的限制性，后者指不易改变的限制性。该系统包括三个等级单位，即潜力级(capability class)、潜力亚级(capability subclass)和潜力单元(capability unit)。

1. 潜力级

潜力级是潜力评价中的最高等级，是限制性或危害性程度相同的若干土地潜力亚级的归并。根据土地在利用上所受到的限制性的强弱，将全部土地划分为八个等级，从Ⅰ级至Ⅸ级，限制性逐渐增强，适宜性逐渐降低。各潜力级的具体含义如下:

Ⅰ级——土地利用很少受到限制，它适宜种植范围广泛的植物，可以安全地用于农作物、牧草、林木和野生动物栖居。土地近于水平(或某些透水能力很强的缓坡地)，水蚀或风蚀的危险性小;土层深厚，一般排水良好，易于耕作;土壤持水性好，且含有相当充足的植物养分或是对施肥有良好反应;生产能力高，适于精耕细作;几乎不会遭到洪涝危害，当地气候也有利于大多数农作物生长。Ⅰ级土地种植农作物时，只需一般的经营管理就能维持生产能力、土壤肥力和土壤结构。

Ⅱ级——土地利用受到一些限制，可以种植农作物和饲料作物，作为牧场、林场或野生动物栖居场所等，然而适种作物的选择范围有所减小或要求中等程度的水土保持措施。该级土地在耕作时需要细致的土地管理，包括水土保持措施在内，目的是防止土壤退化或改善水气关系。总体来说，所受限制不多，且改良措施易行。

Ⅲ级——土地的利用已收到严格限制，虽然可以种植农作物和饲料作物，也可以作为林场、牧场或野生动物栖居场所，但作物选择有限。土地利用受到更多的限制，耕作时水土保持措施常较难实行和维持，需要采取特殊的水土保持措施。

Ⅳ级——土地的利用已受到强烈限制，虽然可以勉强种植农作物、饲料作物，也可以用作林场、牧场或野生作物栖居地，但对作物的选择有很严格的限制。耕种要求有很仔细谨慎的管理，水土保持措施也较难实施和维持。

Ⅴ级——土地存在限制作物生长和妨碍正常农业耕作的难以排除的限制因素，它们不适于种植一般农作物，大多只能作草场、林场或野生作物栖居地。该级土地近乎水平，有些处于潮湿状态或由河流造成频繁的洪涝，或含石较多，或受气候影响，或是若干限制因素兼而有之。该级土地经过治理后可望作为有适当收益的草地。

Ⅵ级——土地具有严格的限制因素，以致一般不宜于耕种，大部分限于用作草场(或牧场)、林场或野生动物栖居地。如果采用播种、施石灰、施肥、等高耕作以及开挖排水渠、分洪或喷灌等措施使其成为改良牧地，在高水平的经营管理条件下，某些Ⅵ级土地也可用于一般农业，有些还适用于特种作物或作林地使用。

Ⅶ级——土地具有很严格的限制因素，以致不宜耕种，它们对任何农作物都不适宜，大部门只能用作牧地、林地或野生动物栖居地。从自然条件上说，Ⅶ级土地无法通过播种、施石灰、施肥、等高耕作以及开挖排水渠、分洪或喷灌等措施使其成为改良牧地，根据土壤性质与地方气候状况，Ⅶ级土地可能适用作为林地。在特殊情况下，某些Ⅶ级土地在特殊管理措施下可适用于特种作物。

Ⅷ级——土壤与地形所固有的限制作用排除了商品性作物的生产，并限定其只能用作休养地、野生动物栖居地、水源地、风景地等。这级土地的土壤与地形的限制作用，使得它不能在经营作物、草地或林地中获利，但用作野生动物栖居地、水源地或休养地等仍具有一定的价值。

2. 潜力亚级

潜力亚级是具有相同的限制因素和危险性的潜力单元的组合。与潜力亚级相应的四种限制因素是侵蚀危害(e);潮湿、排水或洪涝(w);根系层(s)和气候(c)。其中，e亚级土地，侵蚀危害是土地利用面临的主要问题或危害，现代侵蚀的敏感性及古代侵蚀的损害程度是划分该亚级土地的主要依据;w亚级土地，水分过多是土地利用面临的主要限制因素或危害，土壤排水不良、地下水位高和洪涝等是划分该亚级土地的依据;s亚级土地，是指根系层浅薄或者含有大量石块、持水容量低、肥力低、含盐或钠等限制的土地;c亚级土地，气候(温度与湿度)是土地利用中的重要限制因素或危害。

除气候因素外，上述诸限制因素均可予以改良或局部改良，因此，在确定潜力亚级时应优先考虑它们，从而根据土地利用的主要限制或危害来决定潜力单元应归属于e，w，s等潜力亚级。除气候外，不受别的因素限制的潜力单元则归属于c亚级。在两种限制因素程度基本相等且可以改造的情况下，则按e，w，s，c顺序划分。也可以从当地土地利用的需要出发，表示出土地具有两种限制因素，但须把主要的限制因素放在前面，以表明该亚级土地存在的主要问题。

3. 潜力单元

潜力单元是对土地利用的经营管理具有大致相同效应的土地组合。居于同一个潜力单元的土地，在土地性质的配合方面充分一致，从而导致它们具有相同的潜力、限制或危害。所以，属于同一潜力单元的所有土地应具有以下特点: ①在相同经营管理措施下，可生产相同的农作物、牧草或林木; ②在种类相同的植被条件下，采取相同的水土保持措施和经营管理方法; ③相近的生产潜力(在相似的经营管理制度下，同一潜力单元内各土地的平均产量的变率不超过25%)。

(二) 土地生产潜力定量测算

在一定的外部环境条件下，土地生产物质可以达到的上限称为土地生产潜力。土地之所以具有生产物质的能力，是因为其上有辐射能资源、水资源、CO2资源以及氮、磷、钾等营养资源和各种微生物等生命资源，它们构成了土地生态系统的统一整体。土地生态系统全部资源条件按人类控制能力大致分为两类: 一类是人类难以控制的资源，主要包括太阳能辐射资源、大气热量资源、天然降水以及其他永久性影响大面积植物利用水、热资源的土地条件(地质、地貌等)。由于这些资源很难为人类控制，因而可统称为土地自然生产潜力的决定因素。另一类是人类可控制的资源，主要包括土壤中的氮、磷、钾、有机质和各种微量元素等营养资源，通过工程设施可以利用的部分地表水和地下水资源，通过耕作技术可以充分利用的水、热资源，通过植树造林、水土保持、土壤改良等工种措施可以利用的小气候资源、土地环境资源以及其他经营管理措施等。这些资源的利用程度取决于人类对土地的投入水平和经营管理水平，因而可统称为土地经济生产潜力的决定因素，它们决定土地人工生态系统的生产能力。根据土地生态系统的资源条件分类，土地生产潜力可以相应地划分为光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力和经济生产潜力等层次。

1. 光合生产潜力

将地面可以接收的太阳辐射能通过绿色植物的光合机制转化为作物生物质能或干物质能，即得到光合生产潜力。光合生产潜力主要取决于土地的地理纬度分布、绿色植物的生长时令及生理特点和形态学特点等。土地光合生产潜力反映了土地生产潜力的理论上限，它是土地其他生产潜力研究的基础。(www.daowen.com)

一般地，作物光合生产过程可分为三个阶段: 第一阶段，为能量和原料的输送阶段，即光、CO2和H2O通过辐射、扩散和传导进入植物冠层，直达叶绿素内的光合作用反应中心。达到植物冠层的光能一部分反射回空间，一部分漏射到地面或照射到非光合器官，余下部分被植物所截获，这其中大部分用于蒸腾和乱流热交换，只有少部分用于光合作用。第二阶段，为光生物化学阶段，即无机物合成有机物、光能转化为生物化学潜能的阶段。这一阶段，量子效应和呼吸消耗均影响光合作用效率。第三阶段，为生物化学阶段，这一阶段最初的光合产物转化成植物结构物质如纤维素、蛋白质、木质素和脂肪等，或者积累并作为储备暂时贮存起来，其中部分通过呼吸作用为合成新的植物成分和维持活的植物结构的生活活动提供能量而被消耗。

根据上述植物的能量收支模式，可以得到作物光合生产潜力的计算通式，即:

式中: y(Q) ——光合生产潜力;i——作物生长时段;n——作物生长期内的总时段数;ri——第i时段内地面接受的太阳净辐射平均值，它是随时间变化的离散函数;fi——作物截获太阳辐射的百分数;ε——生理辐射系数，即能够用于光合作用的太阳辐射占太阳净辐射的比率;α——被叶面面积反射的入射光比率;β——由冠层叶面面积透射到下层叶面面积或地面的入射光比率;ρ——被叶片其他色素无效吸收的即与CO2同化作用无关的入射光比率;(1-α-β-ρ)——叶面面积吸收率;ω——作物保守吸收损耗率; φ——作物光合机制效率。

2. 光温生产潜力

只受太阳辐射和大气温度条件影响而得到的作物产量，或者说，当水分和养分处于最佳状态，而且无杂草、病虫害出现时，作物生长完全取决于太阳辐射和大气温度条件，由此推算出的作物最高产量水平，称为作物的光温产量，即光温生产潜力。

除太阳光照外，作物的生长发育还受到其他一些外界环境因素的影响。其中，气温是作物生产潜力的一个重要限制因素。如果没有适宜的气温条件配合，就会影响作物光合生产潜力的发挥。气温的这种影响主要表现在以下两个方面: ①对作物光合速率的影响。每种作物的生长都需要一定的适宜温度区间，在此区间范围内作物的CO2同化率随气温升高而增加;否则其CO2同化率将呈下降趋势。②对作物发育的影响。每种作物自出苗(或移栽)至开花，直到成熟结实均经过一系列发育阶段，其中多以开花为分界点，自出苗至开花为第一阶段，开花至成熟为第二阶段。各发育阶段均要求一定的积温条件，如水稻第一、第二阶段分别需要1500℃和800℃，而小麦则分别需要1100℃和650℃。气温条件对作物发育进程影响的表现是使作物发育提前或迟延，从而影响作物各部分器官的干物质分配与积累，最终影响作物产量。光温生产潜力是在光合生产潜力的基础上，考虑气温的影响所得到的作物生产潜力。因此，光温生产潜力计算公式可以表述为:

y(Q，T) = y(Q)·f(t)

式中: y(Q，T) ——光温生产潜力; y(Q) ——光合生产潜力; f(t) ——气温影响修订函数。

因此，作物光温生产潜力测算，实际上就是在光合生产潜力计算结果基础上，求算气温订正函数和订正系数，进行作物光合生产潜力的气温影响修正。

3. 气候生产潜力

在充分利用当地的太阳辐射、大气温度和降水等农业气候资源，以及最佳的土壤养分、生产技术、管理水平和较理想的作物组合条件下，作物可以提供的生物产量或经济产量，称为气候生产潜力。它实质上是在光温生产潜力的基础上，进一步考虑水分对作物产量的影响以后，推算所得到的作物最高产量水平。

大气是作物光合过程CO2的主要来源。CO2供应率一方面取决于大气中CO2含量与植物体内CO2含量的差，另一方面则取决于植物体内CO2运输的阻力。其中，植物叶子的气孔即是运输的一个重要因子。研究表明，植物叶子气孔的开闭直接受植物体内水分的制约。当植物内部水分含量处于低临界状态时，气孔开始关闭，这是由于植物在根部吸收水分和叶片释放水分总量之间失去平衡。而且只要植物吸收水分与蒸腾水分的平衡状态不恢复，植物叶片的气孔就不会恢复张开或处于低水平的张开状态，CO2也就无法供应，使光合作用受阻，最后导致作物减产。因此，除太阳辐射、气温条件外，水分对作物产量也具有重要意义。气候生产潜力，就是在光温生产潜力基础上，考虑水分对作物产量的影响而得到的生产潜力。其计算公式可以表示为:

y(Q，T，W) = y(Q，T)·f(w)

式中: y(Q，T，W) ——气候生产潜力; y(Q，T) ——光温生产潜力; f(w) ——水分影响订正系数。

4. 经济生产潜力

在土地自然生产潜力的基础上，考虑人类可控制因素对作物产量的影响而得到的作物最高产量水平，称为土地的经济生产潜力。

土地的许多限制因素是难以克服的，如土层厚度、土壤质地、地形坡度等，即使是灌溉农用地，由于各地条件不同也很难全部达到适时适量地灌溉。这些土地不利因素的存在，势必影响作物生产潜力的实现，因此，有必要进行土地质量的订正，以便测算作物现实的经济生产潜力。其计算方法一般是在作物计算生产潜力基础上，乘上一个土地质量订正系数k。k一般可以按下式求取:

式中:ai——作物在i等地上产量达到计算生产潜力的比率;Fi——作物在i等地上的播种面积比例。

ai和Fi也可分别取土地质量评价所得各等级土地面积比率及其平均质量分值。

土地现实的经济生产潜力的大小，还取决于人工投入水平的高低，它们是土地现实生产潜力进一步提高的主要限制性因子。实践证明，这类限制性因子主要包括灌溉条件、对土地养分的可能投入量、作物品种改良可能性、农业技术和管理水平等。灌溉条件主要取决于两个方面: 一是该地区水资源可开发量的多少;二是改善灌溉条件所需人力、资金和材料投入增加的可能性。土壤养分是作物生长和产量形成的物质基础，它们由作物根系从土壤中吸收，但大多数情况下自然状态的土壤不能连续不断地提供足够数量的营养元素以满足作物需要，因此，增加对土地养分的投入是影响土地生产力的重要因素之一。在现代农业技术和生产水平条件下，作物品种改良对于提高土地生产能力起着越来越重要的作用。作物品种的作用主要表现在两个方面: 一是优良品种的使用率;二是新品种的增产效应，也就是新品种提高作物太阳辐射利用率即光合产量、光温产量及气候产量的能力。农业技术和管理水平，主要包括新的耕作栽培方法、病虫害与杂草防治、水土保持、植树造林和改善经营管理等方面。

综上所述，土地经济生产潜力的计算方法为，在光温生产潜力y(Q，T) 及气候生产潜力y(Q，T，W) 的基础上，分别进行土地质量、灌溉条件、养分投入、优良品种使用、新品种增产效应及农业技术和管理水平等订正，即:

式中: a——灌溉保证率; f a，y(Q，T)，y(Q，T，W[ ]) ——土地生产潜力的灌溉条件订正函数;k——土地质量订正系数;g(C1)——新品种增产效应订正系数;g(F)——养分投入订正系数;g(C2)——优良品种使用率;g(M)——农业技术和管理水平订正系数。