НЧП — единственный источник первичной информации о продукции растительных сообществ, пригодный для сравнительных исследований, однако и этого источника недостаточно, чтобы учесть колебания продуктивности природных экосистем из года в год.
НЧП агроэкосистем исследована недостаточно, однако для каждой культуры вычислено присущее ей отношение урожай: надземная масса, которым можно воспользоваться для надежной оценки НЧП по данным о величинах хозяйственного урожая.
Несмотря на все практические затруднения, возникающие при оценке продуктивности природных экосистем, данные об их НЧП хорошо согласуются со сведениями об изменениях температуры и влагообеспеченности. Корреляция НЧП с климатическими условиями оправдывает представление, согласно которому НЧП отражает достаточно общую биологическую реакцию на внешнюю среду и может служить надежной основой для сопоставления природных и культурных ценозов по первичной продукции. При таком сопоставлении можно задаться следующими вопросами: 1). Какова потенциальная продуктивность растительного сообщества? 2). Отличается ли НЧП природных систем от НЧП сопоставимых агроценозов? 3). Если они различаются, то является ли такое различие следствием изменения окружающей среды (нарушений почвенного покрова, химизации и т. п.) или оно вызвано биологическими факторами?
Широкомасштабные изменения НЧП, очевидно, отражают воздействие климата: так, основные различия обусловлены продолжительностью вегетационного периода. Чтобы исключить этот фактор, можно использовать данные о скорости роста в граммах на 1 кв. метр в сутки и выяснить, будут ли величины скорости роста зависеть от продолжительности периода роста. В среднем эти величины систематически зависят от типа роста: например, они различаются у однолетников и многолетников. При измерении скорости роста за достаточно короткие отрезки времени (обычно за неделю) удается выявить максимальную скорость роста. Это лучшая мера для определения биологического потенциала продукции растительного сообщества, которая не зависит ни от продолжительности вегетационного периода, ни от типа роста. Величины скорости роста, основанные на определении надземной биомассы, характеризуют лишь часть общего роста, которая изменяется в онтогенезе растений в зависимости от того, как накапливаются и перераспределяются по растению продукты фотосинтеза. Полагают, что у однолетников корни растут наиболее быстро в начале вегетационного периода, а во время цветения и плодоношения их рост существенно замедляется. Если это верно, то в период плодоношения величины роста, основанные на измерениях надземной массы, приближаются к общей величине роста (ЧПП). У большинства культур и в природных экосистемах скорость роста в этот период приближается к максимальным величинам, достигающим 50—55 г/(м2*сут). В этот узкий предел укладываются оценки максимального роста для многих растений, эти оценки с достаточным основанием можно рассматривать как величины общего роста, поэтому возникает вопрос, не являются ли эти величины биологическим пределом скорости роста в растительных сообществах.
Эти величины интересно сопоставить с теоретическими пределами скорости фотосинтеза. При усредненном приходе энергии 15 МДж/(м2*сут) (средний приход за день с мая по август в условиях Среднего Запада США) и коэффициенте 17 кДж/г для биомассы Лумис и Вильяме оценивают ее в 71 г/(м2*сут), а Монтейт — в 91 г/(м2*сут) для С3-растений и 125 г/(м2*сут) для С3-растений.
По эффективности поглощения солнечной энергии листовой полог растительных сообществ уступает идеальным поверхностям моделей, а естественные колебания потока света, температуры и влажности редко обеспечивают идеальные условия, необходимые для достижения максимальной скорости фотосинтеза. С учетом этих барьеров на пути к теоретическому пределу реальные величины 50—55 г/(м2*сут), составляющие от 44 до 77 % физиологического предела фотосинтеза при оптимальной температуре и достаточной влагообеспеченности, можно считать максимально возможными.
Тип фотосинтеза существенно влияет на скорость роста. С4-растения адаптированы к недостатку влаги при повышенной температуре, что характерно для регионов со значительной инсоляцией, а С3-растения более продуктивны в умеренном климате. Кейлин и др. пишут: «Огромные потенциальные преимущества С4-фотосинтеза… постепенно ослабевают от микроскопического к макроскопическому уровню, исчезая совсем на уровне скорости роста посева, если мы сравниваем лучшие С3- и С4-растения, произрастающие в наиболее пригодных для них условиях окружающей среды». С4-растения действительно достигают рекордной продуктивности, однако существуют и исключения. Судя по широкому перекрыванию величин продукции С3- и С4-растений, различия их фотосинтетических систем не проявляются устойчиво и постоянно на уровне продукции сообществ.
Скорость роста порядка 50 г/(м2*сут) обеспечивает продукцию 182 т/(га-год), если в хороший год растительное сообщество в течение всего времени постоянно растет и поддерживает максимально эффективный полог листьев. Как и погода, растительное сообщество изменяется со временем. Рекорд НЧП достигнут при интенсивном возделывании пеннисетума Pennisetum purpureum, он равен 85 т/(га-год). Для других наиболее продуктивных культур при продолжительности вегетационного периода 100—150 дней НЧП достигает 20—30 т/(га-год), так что по скорости роста эти культуры сравнимы с Pennisetum. Средние величины скорости роста, рассчитанные исходя из НЧП за вегетационный период с учетом воздействия неблагоприятной температуры и влагообеспеченности, приближаются к 25 % теоретического максимума, основанного на общей продукции.
Средние величины скорости для общего роста вполне могут приближаться к теоретическому максимуму.