植物产量的形成是植物利用光能，通过茎、叶、穗等光合器官进行光合作用，将吸收的CO₂和水合成碳水化合物，最大限度地利用太阳光能，不断提高植物的光能利用率是农业气象学的重要任务。

光能利用率是植物光合产物中贮存的能量占所得到的能量的百分率。一般是用单位时间内在单位土地面积上植物增加的干重换算成热量，去除以同一时间内该面积上所得到的太阳辐射能总量来表示，即：

式中 Ep为光能利用率；M为单位面积上植物的产量干重(g／m²)；丸为单位干物质燃烧时产生的热量，不同植物的h值是不同的，大豆为26.6KJ／g，水稻15.7kJ／g～18.0kJ/g，甜菜17.2kJ/g，玉米为17.0kJ／g，一般计算时采用17.8kJ／g；∑(S+D)为生长季太阳直接辐射S和散射辐射D日总量之和。∑(S十D)也可用光合有效辐射总量表示，其数值比前者相差近工倍，后者称可见光的光能利用串或辐射能的转换效率，生产上较少应用。

据北京市农林科学院农业气象研究室的资料[4]、[2]，北京地区小麦每hm²产量为3000、6000、7500kg的光能利用率分别为0.20％、0.26％、0.41％、0.51％，如包括茎叶和子粒在内的总干物重，光能利用率也只有0.90％～1.65％(表2-8)。

华北平原地区的小麦经济系数在0.27～0.35之间，根据北方15个气象站小麦生育期间总辐射资料，计算出的每hm²产量6000kg和7500kg的总于物质光能利用率分别为1.17％～1.5l％和1.46％～1.89％，这与上面实际观测数值基本一致。

中国的长江流域每hm2产量22500kg以上的试验田中，全年的光能利用率为5％，北方每hm²产量15000kg的地块为4％