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正规的农业气象观测是在新中国成立后于1953年首先在原华北农业科学研究所开始进行的，气象部门的农业气象观测始于1954年。当年原中央气象局编发了《物候观测简要》(草案)在全国12个站试行，它是有组织的农业气象观测工作的开始，也是我国第一本农作物物候观测方法，1955年原中央气象局下发了《土壤湿度测定方法暂行规定》， 同年还确定了全国9个气象站使用波波夫蒸发器进行土壤蒸发测定。1956年下发了《目测土壤湿度方法说明》，1957年在对以前观测方法修改总汇的基础上下发了《农业气象观测方法》和《关于审核农业气象观测记录的意见》，并确定在9个农业气象试验站进行土壤农业水文特性和农田小气候的观测试点工作。1962年中国科学院地理所在北京颐和园建立了物候观测点，次年由中国科学院地理所等单位发起建立全国物候观测网，进行常年物候观测和研究。为了适应农业气象观测的需要，60年代后还开展了农业气象仪器的研制。

经过多年实践，1981年原国家气象局制定了《农业气象规章制度》，(试行)，对岗位责任制、观测质量、考核办法以及观测记录报表审核办法等作了具体规定，进一步推动了中国农业气象观测工作健康发展。1986年着手进行农业气象观测方法的修改，此后又根据中国农业气象、站网建立的基本原则，即考虑与全国农业分布相协调，以农区为主兼顾林区和牧区；考虑气候差异明显和农业生产特点以及保证完成农业气象观测工作的具体条件等通过对站网酌调整基本上实现了农业气象观测站网化。