作物-气候生产潜力主要分析不同作物品种、不同气候条件下的产量，考虑了太阳辐射、气温、降水、蒸发、作物蒸腾量、地下潜水补给等条件。与光合潜力及光温潜力的区别在于加入了水分平衡因素，以作物生育期中水分的供需、盈亏为限制因素，以1米土层及作物活动面以上2米空间为研究对象。输入土壤的水分有降水、灌溉、下层土壤水分的补给；输出的有径流、渗漏到1米以下的水分、土面蒸发及作物蒸腾（蒸发加蒸腾为总蒸发）。降水、灌溉和径流等有较多的观测资料，但蒸发、蒸腾较难计算，一般采用如下方法分析，当土壤处于充分湿润状态（土壤水分含量大于或等于田间持水量的70%）时，总蒸发值等于蒸发力，即最大可能蒸发值，可用彭曼^[注]公式等计算。当土层中水分含量小于凋萎湿度时，总蒸发值接近0；土壤水分含量介于充分湿润与凋萎湿度之间时，总蒸发由充分湿润向凋萎湿度递减，与土壤含水量成比例衰减。作物在各生育期中的需水量用蒸发力乘以一系数确定。求出各生育期中土壤供水能力及作物需水量的盈亏值。土壤中水分过量（涝）或严重不足（旱）时，都直接影响作物潜力的发挥，造成减产。在粗略估算时，用降水量与蒸发力的比值即水分衰减系数评价一地的干湿状况。①当降水量大于蒸发力且其差值小于当地径流值时，取水分衰减系数为1，表示降水可以满足蒸发需要，也不过于湿润，水分因素不限制光温潜力的发挥。②当降水量大于蒸发力加径流值时，水分有效系数小于1，表示过于湿润。③当降水量小于蒸发力时，水分不足。中国的作物-气候生产潜力分布自南向北、自东向西递减，反映了地带性因素和季风气候的影响，比较接近实际情况。