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对自然环境中随季节变化所发生的物候现象(如动、植物的生命活动，某些水文、气象现象)进行观察叫做自然物候观测。通常在固定观测地点对当地常见的能反映季节特点，的木本植物和野生草本植物为主的观测对象，采用目测方法记录某物候现象的始期和盛期。对木本植物(乔木、灌木、果树等)观测项目有芽膨大、芽开放、展叶、开花、第二次开花、果实或种子成熟、果实或种子脱落、叶变色、落叶；对草本植物观测项目有萌芽 (返青)、展叶、开花、果实或种子成熟，果实脱落或种子散落。对候鸟、昆虫、两栖类动物如家燕、豆雁观测和记录始见和飞离日期，对杜鹃、布谷鸟、蚱蝉、蟋蟀、蛙等观测它们的始鸣和终鸣期。对水文气象现象雪、霜、闪电、雷鸣、虹、结冰、土壤表面冻结、土壤表面解冻、河流春季解冻、河流春季流冰等的始期和终期以及其它有关项目。

根据物候观测可以在一定程度上估计一个地方的气候条件，这是由于物候现象与气候等环境条件密切相关。如利用历史物候观测数据可以研究气候变迁，又如看到山桃花开放，即知道春季来到，—所以说生物的物候现象可作为气候的一种指标。由于物候现象是环境条件的综合反映，从这些物候现象就可以了解一地综合气象条件对生物生育的影响。

根据多年物候观测记录可以制定出当地的物候历(自然历)，可用来预报当地的农时，有计划地适时安排农业生产活动。

通过物候观测可以了解不同地区甚至同一地区由于地形、土壤、植被不同而形成的气候差异，为农业生产规划、山区资源开发利用提供参考依据。

通过物候观测还可以了解到作物各发育期出现时间、外部形态特点、对气象因子的要求，与当地气象条件的变化进行对比分析，则可了解作物在当地的适应程度，从而提出调整耕作制度、合理种植的物候依据。

此外，根据物候观测可以确定主要农事活动如作物播种、移栽、灌水、收获等的适宜日期；林木的育苗、造林以及确定观赏植物的发叶、开花、结实和秋季叶变色时间、为城市绿化选择优良品种等。果树不同发育期喷洒不同药品也要参考物候记录，各地不同的植物开花期和不同开花树种均影响蜜蜂采蜜的适宜时期和蜂蜜质量。所以自然物候观测与农业的关系是十分密切的。