研究水分—土壤—植物系统中对农业有关的水文条件，是应用水文学的一个分支。水文条件包括降水、蒸发、散发、土壤水分与地下水等水量与水质的变化。通过研究这些水文条件，对植物生长、发育等影响，选择适宜品种，适时种植，并在生长过程中进行观测，及时调节土壤水分、温热和通气条件，为科学种田，合理用水，提供科学依据。

形成与发展 农业水文学在其未形成独立学科之前，于水文学的发展过程中，已孕育着农业生产实践得来的农业水文知识与农业需要的水文观测手段。远在公元前1800年，中国就已经在农业生产实践中，认识到水分是植物生长的必要条件之一。到了春秋战国时代，就已经总结出“水生木”的结论。《周礼》：“稻人，掌稼下地”。易氏注谓：“稻宜于荆、扬、厥土涂泥，乃沮洳下湿之地”。当时已认识到土壤水分对于稻的重要性。秦李冰筑都江堰时，“作三石人，立三水中，与江神要，水竭不至足，盛不没肩，”即希望灌溉时期的水位，能与植物所需水量相符合。宋罗愿著《尔雅翼》称：“稻，米粒如霜，性尤宜水，……”亦意识到水分与稻的关系。同时由于农业生产需要雨雪数据，推动了宋代及其以后的雨雪观测，明徐光启的《农政全书》，宋应星的《天工开物》，均有水分对于农作物及土壤关系的叙述。16世纪帕利栖（B.Palissy 1510～1590）等通过观测，正确解释水文循环及植被对防治土壤侵蚀的重要性，17世纪哈利（E.Halley，1656～1742）首先系统测验蒸发，并指出湖、海中蒸发损失从河中径流得到平衡。18、19世纪，道尔顿（J.Dalton 1766～1844）等找出蒸发量与水汽压差的关系，赫金—坡修利（G.H.L.Hagen，1838，J.L.Poiseuille，1846）等提出毛管流方程，达西（H.Darcy 1803～1858）发展地下水流动理论，里斯勒（Risler）等试验确定不同植物的散发。20世纪30年代，苏联成立农业水文气象研究所，研究主要农作物生长发育状况与水文条件的关系，并开展土壤水分预报。60年代初彭曼（H.L.penman）发表植物与水文学专著，为农业水文学形成一门独立的学科，作出了贡献。1961年及1973年日本金子良等编成《农业水文学》两册，70年代中期英国科兹罗惠斯基（T.T.Kozlowski，1976）等出版了水分—土壤—植物系统专著。80年代研究的趋向为应用核技术与遥感技术等观测土壤水分、地下水、水体水温、水质等时空分布情况；广泛应用数学模型模拟蒸发、水温、土壤水、地下水等变化规律，并作出预报；积极开展农业水文实验研究，探讨系统中水分的输送机制及农业高产稳产必备的水文条件。

农业水文学的主要内容 包括：①水量平衡与农业水文效应问题：研究流域与田间水量平衡，了解流域与田间蓄水量的变化；研究降水量的变化与植物生长季节需水量的关系，以防止旱涝灾害；研究水文条件与农业措施，水土保持等的相互作用与相互影响，特别是水文条件对于这些措施所起的作用；②农业水文物理问题：研究水温变化机制与规律，水温的调整措施，水温与植物、水生生物生长发育的关系，以确定适时种植、适时养殖，为科学管理，提供依据；研究水面蒸发与土壤蒸发的机制，确定方法、控制措施，以估计可资农用的水资源与解释土壤干化现象；研究维管束植物水文结构、植物吸取水分、植物中水分运动，土壤中水分通过植物枝叶向空中蒸发，以阐明散发机制和采取控制措施；研究潜水蒸发，地下水中盐分积累过程，以解释地下水位变化现象及引起土壤次生盐渍化原因；③农业水文化学问题；研究农用水化学成分和农用水水质评价，以预测农用水水质变化，提供管理与保护措施；④土壤水问题：研究土壤水的来源、类型、能量状态、运动、土壤水在地面水与地下水转化中作用，田间水分动态，以预报墒情，为调节田间土壤水分，提供科学依据；⑤地下水问题：研究地下水起源、类型、运动，地下水与植物关系，地下水与土壤盐渍化关系，以利植物根系发育，发挥灌溉效益，并防止土壤次生盐渍化。

农业水文现象的发生，起源于大气降水，其发展则受气象条件影响，直到降水渗入土壤，或通过灌溉形成土壤水，经植物根系吸入体内，无不受降水、地表水与地下水等水量与水质的制约。故农业水文学在水文科学体系中与其他学科如地表水水文学、土壤水水文学、地下水水文学等，相互为用，相互促进，并在普通水文学与农业气象学、植物学、农艺学等学科的相互渗透基础上发展起来，参用它们的理论与方法，研究和阐明与农业有关的水文现象及其发展规律。