自然界的生物生产量可分为第一性生产量和第二性生产量两大类。前者指生态系统中绿色植物吸收太阳能，将CO₂和水合成碳水化合物及其它有机物的数量。后者指各种食草、食肉类动物以及真菌、细菌和某些原生动物等异养有机体，利用和释放绿色植物储存的太阳能而形成的第二性生物产品的数量。植物第一性生产量和生态环境——土壤、气候以及植物群体自身特性有密切关系。当各种条件处于最佳状况下，植物第一性生产量所能达到的最大值通常称为植物或农业气候生产力，又称气候生产潜力。

第一性生产力是维持人类和全部异养有机体的生命及种群的能量和物质基础，是衡量地球对人类容纳量的一个重要方面。测定、估算并确定自然植被生产力及其与人类的关系，对于充分、合理利用和保护自然资源有十分重要的意义。从土9世纪中叶揭开光合作用机理以来，科学家们就开始了气候生产潜力的估算。德国化学家J。李比希(1840)为首创者。20世纪50年代到60年代前苏联科学家开展了许多有关气候生产潜力的研究。．A．萨鲍日尼柯娃(1957)用“气候肥力”描写热量资源的农业生产潜力。П．И．卡拉C斯科夫(1963)从温度和水分两个方面论述了气候的生产潜力。R．S．洛米斯和W．A．威列阿姆斯(1963)估算了作物最高生产力。布德柯(1971)从光能资源论述了气候生产潜力。70年代以后，随着环境问题的加剧，人们更加关注地球维持人类生存的能力以及人类活动对生物圈的影响。1964—1974年联合国教科文组织的国际生物学计划(Interna－ tional Biological Program，IBP)以生物生产量为中心对世界范围的生物资源进行了深入研究。Helmult Lieth和Robert H·Whittrker对生物圈的第一性生产力的测定方法和估算模型进行了深入研究，代表了国际上这方面的研究进展。

中国是人多地少的农业大国，粮食生产一直是困扰国计民生的重大问题。1964年竺可桢就精辟论述了中国气候的特点及其与粮食生产的关系，并从总辐射量推算了单位土地面积上在假定理想状况下所能产生的农作物产量[17]。70年代末起， 由于农业现代化建设的需要，许多科学家致力于探讨中国农业生产中的光能作用问题①②。特别是近年来随着人口剧增、耕地锐减和环境退化，粮食生产日益显得迫切，成为农业可持续发展的重要因素。解决这一问题，除了严格控制人口增长和非农业占用耕地外，关键是利用现有耕地并提高耕地的生产力。而提高耕地的生产力只有适当扩大复种指数和提高单产这两条路途。因此，中国耕地的生产潜力有多大?主要粮食作物的生产潜力有多大?能否满足人们的需求?光、温、水气候资源匹配组合最好和增产潜力最大的地区在哪里?，限制产量提高的环境因素是什么?这些都是决策部门在制定规划、制定决策所需要了解掌握的。气候生产潜力的估算正是客观分析、定量表达在一定的气候、土壤及农业技术水平下农业生产或具体作物可能达到的生产能力，其结果为土地人口承载力估算、制定国家或地区农业发展规划，以及确定投资方向提供了科学依据。因此，气候生产潜力估算在理论和实践上都有十分重要的意义。