农业的综合性特点，决定了它要借助于众多基础学科的发展。秦物候、气象、天文，历法、土坡、数学知识的积累与发展，为奏传统农业科技发展奠定了基础。
一、物候、气象学
物候可能是最古老的农时指示手段。在人类文明初期，天道相对而言是比较僻远的领域。而人类却对周围动植物的生命活动与自然环境的寒暑周期非常关注因为这与他们的生产、生活密切相关。秦是较早注意物候的部族之一，并且随时代进步而发展完善刀。至秦统一前夕，《吕氏春秋·十二纪》全面汇聚这一方面知识，逐月详记各种物候，集三代以来物候知识之大成。物候知识更广泛地用以指导农事。《吕氏春秋·审时》箱首即言“凡农之道，候之为宝”（依夏纬瑛说），把笃守物候看作是农作的重要原则。《任地》篇认为，百草的生死可作为农事活动的依据，“五时见生而树生，见死而获死”。井对应冬至后至秋分间的物候合理安排耕、种、获、藏诸事，贯穿农事活动始终。在《吕氏春秋·十二纪》中，某些具有突出特征的物候现象与天文观测相结合，逐渐固定为重要节气，构成了后来出现的二十四节气的基本内容。我们看到吕书所记节气中，除了立春、立夏、立秋、立冬等明确的节气外，同时还存在着，“蛰虫始振”、“始雨水”、“夜分”、“时雨将降”、“小署至”、“日长至”、“白露降”、“霜始降”，、“日短至”等既具物候特征。又含节气意味的名称。它们很可能是由物候向节气发展的过渡形态。
物候中的绝大部分内容进一步发展成为七十二候，它以五日为一候，物应表征更为细致，指导农时更为具体，使古代物候知识系统化，成为附属于国家历法的较为严格的物候历。
《吕氏春秋》中由于用大量物候现象表现气候而进一步增加了它在农业生产中的实用性。这是因为，“在历法上月份与节气的确定主要根据天文现象，而实际上每年气候都有所不同。这种气候差别从日期上是反映不出来的，但在物候上却可反映出来。故根据物候现象来掌握农时，就比较容易得时”。
吕书还通过十二纪形式确立了一年间的正常气候位相。但是气候年变经常会发生某些异常情形，出现“位相错位”。“《十二纪》对异常气候的概括，一律用季节差异的形式表示”，这样每季除了正常的气候现象之外，还会出现三种异常气候与之相对应。并且分别论述了异常气候对生态、农业、社会的灾害性影响。建立正常与异常气候的对比体系，在我国气候发展史上具有十分重要的意义，它是对多变的气候现象进行规律性认识的结果。吕书认为，在一个季节里出现其它季节的时令是形成气候异常的主要原因。它深刻地揭示了我国这样的季风地区气候异常的根本原因，至今仍在气候与农业科学研究方面具有重要指导意义。
屈原在《天问》中提出了“东流不滋，孰知其故”的问题，但未作解答。至《吕氏春秋》始用“圈道”（循环）理论予以正确阐释。吕书认为，云气西行，冬夏不止，水泉东流，日夜不休，源泉永不枯竭，大海永不满盈，小溪汇成大海，重水化作轻云，以此循环往复永无休止。这是对水汽循环现象的最早的最完满的认识之一。尤其是“重为轻”一环、解决了水化为汽这一关键过程，已在实质上接近于现代水汽循环理论。吕书对云状之观察，细致人微。《应同》篇曰：“山云草莽，水云鱼幼，早云烟火，雨云水波。”人们可以根据其赖以生成之物来作出相应的气候判断，以安排相应的农事活动。
二、天文、历法学
物候、气象的多样性变化，使它们很难成为单纯的时间观念。只有把它们与准确的天文观察结合起来，方能准确地掌握农时。在《吕氏春秋·十二纪》中，我们看到了二十四节气之滥筋，但是它最后确立为节气，则是视太阳在黄遭上所处位置而固定下来的。与《夏小正》相比，《十二纪》中的天文知识明显增加。《夏小正》时代人们所能观察的大约只限于参、辰、织女、北斗等少数几个星座，《＋二纪》则每月都记载了昏、旦中星，几乎涉及二十八宿的所有星座。
它还逐月记录了太阳、月亮所在位次。把自然界的物候特征、原始节气与天象运行对应、统一到一起，可以准确地反映由于地球公转而形成的日地关系，为掌握农时季节提供了更可靠的依据。
秦采用的撷项历，是当时世界上最先进的历法。它以回归年长度为3651/4日，并采用十九年七闰为闰周以调节与朔望月间的关系。这种阴阳合历依四季冷暖定年，日月合朔定月，太阳中天定时，在臼常生活中具有很强的实用性。由于散项历以立春为一年节气的计算起点，正与一年间的农事活动之兴相契。四立（春、夏、秋、冬）的气候过程反映了春种、夏长、秋收、冬藏的农业生产特点。颛顼历在古六历中相对疏阔较为微近，故能延用至汉武帝时代方被太初历所替代。
“二十四节气是中国传统历法的中心内容之一，中国传统的阴阳合历通过它而具有指导农业生产的作用”。在二十四节气的发展完善过程中，成书于秦的《吕氏春秋·十二纪》应予以充分重视口在《吕氏春秋·十二纪》中，除了小满、大雪二节气外，二十四节气中的其余诸节皆可找到其对应渊源关系。在这里，吕书物候顺序已经与二十四节气一致并且和逐月记载的天气现象相呼应。它标志着二十四节气开始由以物候为标准向以天文为标准过渡，并且逐渐进人齐备状态。二十四节气把一年平均分为别等分，它反映了太阳一年内在黄道上视运动的24个特定位置，所以它已经成为一种与农事物候密切相关的特殊的太阳历了。二十四节气所反映的一年中的气候季节变化，十分符合黄河中下游地区的实际情况。我国北方农时观念的较早完善，在很大程度上得力于二十四节气的发展。二十四节气名称的逐步完备，也为后世科学设置闰月、合理调整季节与月份关系，避免岁末置闰等奠定了基础秦天文、历法的进步，是与他们先进的天地自然观分不开的。
《吕氏春秋》认为天是自然之天，“民无道知天，民以四时、寒暑、日月、星辰之行知天”，“审天者，察列星而知四时”。由于突破了天神观念，肯定了天的自然属性，所以能够进一步认识天文，掌握天时。
三、土坡知识的发展
以《辩土》、《任地》为题专论土壤问题的学术论作，初见于吕书。在此之前的土壤知识似乎仍限于对山林、川泽、丘陵、坟衍、原隰的类型划分以及对白壤、黑坟、白坟、斥、赤填坟、徐泥、壤、坊、青黎、黄壤的形态认识。吕氏拦深刻认识土壤质地与耕性的基础上，主张通过耕作措施改良土壤以创造宜农的生产条件。它标志着我国传统土壤学已经摆脱了自然土壤范畴逐渐向耕作土壤领域深人发展。吕书根据土壤质地与耕性而确定的先沪后钠之耕序书获缺、耕坚、释钠诸耕法（依王毓瑚说）；“上田被其处，下田尽其污，之经验，后来经《祀胜之书》、《齐民要术》等重要农书发展、完善，一直是我国传统土壤耕作的必遵程序。《吕氏春秋·任地》篇总结的，“凡耕之大方。力者欲柔，柔者欲力；息者欲劳，劳者欲息；棘者欲肥，肥者欲棘急者欲缓，缓者欲急；湿者欲燥，燥者欲湿”，则确立了耕作土婚所要达到的理想镜界与规范指标，成为指导中国传统土坡学发展的基本理论与原则。
四、数学与农业科技的精确化
与农时密切相关的天文观察、历法创制都离不开数学知识先秦使用的古六历皆用四分术，其回归年与朔望月长度都不是整日数，奇零部分的调和涉及比较复杂的数学方法。秦选用相对比较准确的额项历，或与其数学计算相关。长沙马王堆出土帛书《五星占》，给出了从秦始皇元年（前246）至汉文帝三年（前177）凡七十年间，木、土、金星的位置表和它们在一个会合周期内的动态表。经研究，“与战国时代的秦国所行用的颛顼历关于行星的知识有密切的关系，这是在对这三颖行星的运动状况作出定量研究的基础上给出的。值得注意的是，它给出金星的会合周期为584.4日，比今测值只小0.48日。土星的会合日期为377日，比今测值仅小1.09日。天文学数量化是天文观察日臻精确的重要标志之一。学术界在探讨《九章算术》各算题所反映的时代内容时，已经注意到由秦人汉的“善算”之人张仓曾经“删补”《九章算术》这一事实。《九章算术》卷二《粟米章》46道算题，约有2／3涉及粮米、米食加工比率问题，与湖北云梦秦简《仓律》中记载的粟米、麦加工比率相契，“表现出《九章算术》中“粟米”，一章源流……可以追溯到战国至秦代官府对于粮米加工比率所做出的法律规定”。《九章算术》卷三《衰分章》中有三题涉及按照爵位高低配猎物。领取嫩粟，承担钱款。所述大失、不更、替裹、上造、公士等爵级，皆源于商鞍变法的二十等爵。按照爵级高低给受爵者享有不同权益的制度，流行于战国到秦代这一阶段，而与汉代阶级关系并不相符。因此也应看作是战国秦时期的社会现象。《九章算术》中有郡县向所属县乡征发摇役、摊派赋税的情况，其中皆以“算”数表示各地丁口多少。“算”（丁口）和“算赋”源丁公元前318年秦国的“初为斌”，这是中国历史上出观最早的人头税。战国后期秦昭王优宠巴郡夷人，“顷田不租、十妻不算”，又有《汉书·晃错传》所载秦卒“不得一算之复”为证，说明秦自商耿至始皇时代实行“算”及“算除”制度。九竟杜“算”题所反映的时代范围之上限可以前推至统一的秦朝乃至战国后期之秦。
《九章算术》里有相当多的算题（共35道）是关于如何侧量、计算各种形状的田地面积与边长，涉及方、矩、三角、梯、圆、弧、环诸田形。这些算题中各种形状田地的面积单位都是以240平方步为一亩，与《说文》“秦田二百四十步为亩”相符合。四川青川秦胰《为田津》以法律形式规定以二百四十步为亩，百亩为顷，井设“封”以标志田界。商秧之后，秦亩替代周亩成为定制，随着土地私有制发展，田块形状亦日呈零碎细散之势，《九章算术》中的亩积多样化倾向正反映了这一现实口《秦简·摇律》曰。“度攻（功）必令司空与匠度之，毋独令匠。其不审，以律论度者，而以其实为甄（摇）徒计”。大意是说，估算工程量，必须由专职人员和匠人一起估算，所估不实，依法论处，再按实际情况计算所需服役者数量。这一内容反映在《九章算术》中则有《商功》一章。以专门计算工程体积，安排劳工人数，规定工作定额等。这些算题所涉及之堤、沟、堑、渠、仓、窖、城、池工程大多皆有广、深、裹诸数据，由此可见当时工程设计情形。在工作量计算时，已能考虑到季节差别、种难易、往返距离、人负车挽诸情况，可谓周详。自战国末期始，秦以工程措施兴修水利、改善交通、巩固国防，其规模与气魄使山东六国难以望其项背。商功之术在秦这样的国度里具有厂泛的应用范围。而商功之术的发展也促进了秦农业工程技术的进步。
