農業氣象的一個重要方面。主要研究氣象條件和作物生產的相互關係及其變化規律，包括氣象條件對作物的分佈、生長發育、產量、品質和栽培管理等的影響。目的在於研究各種作物的氣象指標和模式，把物理環境和作物生長發育規律有機地聯繫起來，探索符合作物要求的氣象因數的最優化組合。
氣象條件與作物分佈 不同作物、或同種作物的不同品種類型，對氣象條件的要求有差異，從而形成分佈上的區域性。。作物分佈主要受生長季、越冬條件、積溫和水分條件等制約。高海拔地區作物栽培的最高海拔界限，主要由溫度條件決定。有顯著旱季和雨季的地區，降水是決定作物栽培區的支配條件。在中國，冬小麥種植北界大致和多年平均極端最低氣溫-22～-24℃線相吻合。喜溫的茶、柑橘等主要分佈在長江以南。喜涼的莜麥、馬鈴薯則多分佈於山西北部和內蒙古、黑龍江等地。抗旱的黍稷、粟可在半幹旱地區種植。喜濕的水稻則主要分佈在濕潤地帶。同一作物的不同品種類型分佈地區也不一致，如大豆感光性弱的品種，多分佈於高緯度地區，感光性強的品種多分佈在中緯度地區。寬皮類柑橘和甜橙類的受害溫度分別為-9℃和-7℃，故前者的分佈區域可比後者偏北一些。
氣象條件對作物分佈的制約，決定瞭引種和品種調配要充分註意其生物學特性和兩地的農業氣候特點。
氣象條件與作物生長發育 影響作物生長發育的氣象條件主要有太陽輻射、溫度、降水、濕度、風二氧化碳濃度等。各種作物由於起源、演化等的不同，其不同的生育期對農業氣象條件的要求和反應各異，並各有其最低點、最適點和最高點。當農業氣象條件處於最低點至最適點間，作物生長發育速度隨氣象條件的改善而加快。超過最適點以後，生長發育速度不但不再增加，甚至還會減慢；作物的農業氣象條件在一定時期內處於最低點以下或最高點之上時生長受到抑制，甚至產生各種農業氣象災害。太陽輻射是植物生命活動的能源。光質、光強影響作物生長的形態，如植株的高矮、莖桿的粗細、葉片的大小厚薄等。日照長短在一定階段對作物的發育，尤其是開花結實有決定性影響。長日照作物必須經歷日長大於某一時數的光周期才能開花結實。而短日照作物，則要求經歷日長小於某一時數的光周期才能完成其發育過程。溫度是制約作物發育速度的主要因子。一般作物苗期要求較低的溫度。特別是越冬作物，苗期要求有一定的低溫階段才能正常開花結實，即所謂春化現象。生殖生長期要求較高的溫度，溫度的影響表現為作物各發育期出現的早晚和持續時間的長短。發育期出現的季節不同，所遇到的綜合氣象條件也就不一，最終的產品質量亦有差異。在其他條件滿足作物需要的前提下，作物完成某個發育期或全生育期需要有一定的積溫。水分既是構成作物體的組成部分，也是其生長發育的重要環境因子。作物在整個生長發育的各個階段對水分的要求不同，在作物生殖生長期前後，對水分最為敏感，稱作物需水臨界期，此時缺水常造成大幅度減產。
氣象條件與作物的產量和品質 光強影響光合速率和幹物質的積累；這是中國的主要小麥高產區都分佈在全年太陽總輻射能較大地區的原因。生長季節的長短和積溫的多少決定作物的可能生育時期從而影響產量。氣溫變化的快慢對谷類作物的灌漿速度影響很大，變化緩慢時，灌漿延長，有利於增產。氣溫日較差大時，由於光合作用增強，夜間呼吸作用減弱，可使光合產物積累增多，產量增高。此外，水分也是光合作用不可或缺的重要原料和植物體內物質運輸的載體。
作物產品的品質與天氣氣候條件也有密切關系。濕潤地區水分供應充分，如配以其他適當的條件，作物形成的貯藏物質將以淀粉、糖分、纖維和脂肪占優勢；在幹燥氣候條件下則貯藏物質以蛋白質等占優勢。溫度是影響大豆含油量的主要環境因子之一，在大豆成熟前20～40天內的溫度與豆粒含油率的相關系數最大。果樹在果實成熟期間如紫外線減少，果實的含糖量就下降。纖維作物在紫外線照射下品質良好；高山雲霧環境中生長的茶葉的品質較佳。
氣象條件與作物栽培管理 氣象條件影響栽培管理措施的效果。如晴天時中耕除草效果好；大風天氣灌溉易引起作物倒伏；靜風逆溫條件適宜噴灑農藥；連陰雨天氣不利於收割、打場，還易造成收獲黴爛，等等。因此確定作物的栽培措施時既要考慮當時的天氣條件，又要顧及作物各生育期所處的氣象條件是否適宜。反之，耕作、灌水、行向、密度、間套復種等栽培措施也會影響局地小氣候環境，從而影響作物的生長發育和產量形成。如套種使作物生長發育交替延續，能充分利用季節與光熱水資源；間作對改善田間通風條件，調節CO2的供應有利等（見農田小氣候）。