60年代中国科学院地理所著名地理学家黄秉维先生关于“热水平衡及其在地理环境中的作用”所阐述的学术思想指导下，在山东德州、河北石家庄建立开展热量与水分平衡的研究；70年代中期开展抑制蒸发研究，70年代末80年代初，建立了北京(大屯)农业生态系统试验站与山东禹城综合试验站，其中重要内容为农业生态系统中水热运动的综合实验研究。

这类研究是有明确应用目标的应用基础性研究。近年来黄秉维先生多次谈及，农田中热量、水分传输和光热利用等问题，在谈到作物与水分关系时说：作物散热需要多少水分?维持膨压需要多少水分?负载养分需要多少水分，即多少水分可以负载作物所需要的养分，这些问题都不清楚。这些启示触及了水分利用效率的根本性机制问题，都需要从农田小气候研究中得到解决。联系到60年代初，黄秉维就提出研究植物及其地上部分与地下部分所能达到的气圈与岩石圈所组成的物质体系，并称之为“作用层”而不规定其上下限，综合研究这些物质能量和转换过程，以及交换过程的条件、因素强度和结果。其实S阐发了农田生态系统的SPAC系统理论的实质，这些远见卓识当时无疑领先于国际学术潮流。迄今仍有指导意义。