对作物生育的农田物理环境因子的观测。利用这些观测资料研究农田小气候形成和变化规律，以便利用和改善农田小气候条件。

人们在长期的农业劳动实践中，观察到许多对农业生产有影响的农田小气候现象，积累了丰富的经验，总结出很多农业技术措施，以改善农田小气候。如薰烟防霜、耙地保墒、种植护田林、设置风障等等。但是，使用科学仪器进行农田小气候观测还是近百多年来的事情。20世纪50年代以后，由于科学技术的进步，农业气象科学的发展，研制出较先进的半导体温度表，红外测温仪，管状辐射表，热线微风仪，红外CO₂气体分析仪，气孔仪和许多遥测自记仪器进行农田小气候观测，取得了可贵的资料，促进了农田小气候理论的发展。60年代以后，在农田小气候研究工作中以作物为主体，把土壤和大气视为作物的环境条件，以辐射平衡和热量平衡为基础，对CO₂和水的输送、光能转换以及整个系统内能量的交换和输送等问题，围绕着提高农作物产量这个中心进行系统的综合研究，在观测手段和方法方面有较大进展。

农田小气候是由于农田中各种农作物群体结构不同而形成的局地小气候。它在短时期内，或在作物的某个生育期中，以及在相似的天气条件下变化是不大的，即具有相对的稳定性。因此，农田小气候观测具有短期的，间断的和季节性的特点。在农田中进行观测，必须保持原有的群体结构和自然状态，观测资料才具有代表性。作物群体是个空间结构，各群体的空间结构不完全相同，因此，必须选择几个测点，计其平均值作为群体的代表值。农田小气候观测多采用梯度观测或者是某一平面上的多点观测，为保证观测资料的可比性，要求观测读数迅速。

农田小气候观测方法按研究目的和任务灵活掌握。内容主要包括选择观测地段、观测高度、观测时间、观测项目等。①选择观测地段要有代表性，能代表当地大面积的农田情况，包括土壤质地、地形、地势、农业技术措施、作物生育状况等。有些需要进行对比观测的项目还需选择对照地段，除了要对比的条件不同外，其它条件要与观测地段的条件相同。在选定的地段内还要选好测点。测点可分基本测点和辅助测点。基本测点是主要的，它的观测项目齐全，一般是定时观测；辅助测点是为了补充基本测点的资料不足而设立的，其观测项目，观测时间，观测高度等视需要而定；②观测时间的选择。要了解某要素的日变化，最好采用每日观测24次，至少12次。有的要素日变化不剧烈（如地温），则可每日观测4次。如果有些要素白天变化大，黑夜变化小，也可以根据情况增减观测次数。如果研究病虫害规律，需根据病虫害的特点和生活习性等选择观测时间。不论几次观测，其中要有3～4次观测时间与大气候观测时间一致。③观测高度的选择。因为农田小气候观测一般都是梯度观测，观测高度按以下三方面灵活掌握，即研究目的、作物各生育期外部形态和主要器官的部位、近地面层气象要素的垂直分布特征。如测空气温、湿度的梯度变化，裸露农田在无风条件下，温、湿度随高度按指数规律变化，贴地气层的梯度变化大，间距应小些，可选离地面5厘米、20厘米、50厘米和150厘米：测小麦、谷子等作物群体，则选20厘米、150厘米和代表作物活动面的2/3株高；如果测玉米，因其植株比较高大，可选50厘米、3米和代表作物活动面的2/3株高；测地温一般选地面和某一、二层深度（如5厘米或10厘米）的温度。④如果是研究农作物病虫害发生的农田小气候条件，应该选择与这个生育期密切相关的主要气象要素进行观测，而且还要对这个生育期的主要器官部位和外部形态进行观测记载（见彩图117）。