辐射平衡常用辐射平衡（净辐射）表，或日射表、天空辐射表等仪器测定。在农田小气候和辐射平衡的研究中常使用作用面的概念。作用面又称活动面，是辐射能、热能和水分交换最活跃并能调节邻近气层（或土层）的辐射收支、温度高低或湿度大小的物质面。各种暴露的自然表面，如地面、水面以及植物表面等都属于作用面。这些面又都处于空气层的下面，通常又称下垫面。但实际上辐射交换和热交换是在某一个层进行，所以常把能全部吸收太阳辐射，引起自身温度变化的一层称为作用层或活动层。

辐射平衡的收支项，农田辐射平衡（R）中收入部分包括太阳直接辐射（S）、散射辐射（D）和大气的逆辐射；支出部分包括反射辐射和地面长波辐射。其表达式为：

式中r为作用面短波反射率；F为有效辐射，即地表长波辐射与地面吸收的大气逆辐射之差。

作用面的反射率为反射辐射通量密度和总辐射通量密度之比。反射率随太阳高度、辐射的光谱成分、直接辐射与散射辐射通量密度的比例、作用面的性质以及天空状况而变化，一般表现为中午小，早晚大。在晴天或少云的情况下，玉米、冬小麦田上的反射率,中午为0.16～0.20，早晚增至0.21～0.27。阴天时反射率的日变化较平缓。作物苗期，农田郁闭度小，反射率随土壤类型和湿润程度而变化。弱灰化砂壤土地区，干燥表面的反射率为0.18～0.24，湿润表面的反射率为0.16～0.18，潮湿表面的反射率为0.11～0.16，水浸地反射率为0.08～0.11。谷类作物反射率的最大值，湿润地区出现在抽穗—开花期，为0.19～0.22；干旱地区出现在成熟期，为0.20～0.24。

日平均辐射平衡值在夏季为正值，北半球在夏至前后达最大值。冬季由于白天接受的太阳辐射能少而夜晚持续时间长，日平均辐射平衡值为负值。一天中辐射平衡的正、负值转变时间，多发生在太阳高度角为10°～15°时；当有雪覆盖时，由于雪的反射率大，正、负平衡值的转变发生在太阳高度为20°～25°之时。

地理位置、天气和地面状况等因素对辐射平衡都有影响。就全年而言，低纬度地区太阳辐射强，辐射平衡为正值；高纬度地区太阳辐射弱，辐射平衡为负值。从低纬度到高纬度，辐射平衡为正值的月份逐渐减少。云量的影响因纬度而异。在低纬度，多云削弱太阳辐射，使辐射平衡值减小；在高纬度，多云使有效辐射减弱，辐射平衡值反而增加。辐射平衡也受地面覆盖影响，在干燥地区，浅色土壤和无叶植物的反射率大，地面吸收的太阳辐射少，消耗于蒸发的热量也少，土壤温度高，有效辐射强，因而辐射平衡值比湿润地区小。坡向、坡度影响辐射平衡中的收入部分，阳坡辐射平衡值最大，阴坡最小，东坡和西坡居中。

调节农田辐射平衡值，主要依靠改变农田作用面的特性和减少反射率与有效辐射。在农田中，多应用调整株、行距离，合理密植和套种等方式来减少漏射损失和增加群体截获的太阳能，也可用地膜覆盖和塑料大棚等来改变辐射平衡以达到改善小气候的目的。