本书从资源约束、环境压力、劳力老龄化、农产品国际竞争力缺失等我国的基本国情分析入手，系统论述了我国农业4.0发展的必然性和紧迫性；从传统农业、机械化农业、自动化农业和智能化农业（无人化农业）给出了农业1.0到农业4.0的基本定义、本质特征、技术支撑，并指出了农业1.0到农业4.0演变跃升的基本规律以及阶段跃升的大致年代；从种植业、畜牧业、渔业、市场、旅游、管理、农民生活等方面系统分析了农业4.0的基本内涵、技术体系和基本特征；后提出了我国农业到2050年全面实现农业3.0的目标，到2070年前后全面实现农业4.0的发展目标和主要战略措施。本书的很多内容很大程度上是大胆的理论推算和预测，希望本书能对农业领域的同行有所借鉴。
适读人群：农业领域的各级管理者及相关人员，农业信息化相关专业的在校师生
1）本书全面阐述了农业4.0的内涵特征，深度洞察了农业4.0的商业模式，深入解读了农业4.0的发展战略，这是一本深刻影响中国未来农业发展的书。
2）本书为推进信息化与农业现代化深度融合，推动中国农业转型升级提供助力。
3）本书作者李道亮，是中国农业大学教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授，担任中欧农业信息技术研究中心、中国农业信息化评价中心、北京市农业物联网工程技术研究中心主任，国际信息处理联合会农业信息处理分会主席等职。李教授还是农业部“十二五”“十三五”全国农业信息化规划负责人。
2013年，德国政府提出“工业4.0”的概念在国际社会引起很大反响。工业技术和生产模式，从机械化生产、电气化生产、自动化和信息化生产，到网络化和智能化生产，德国人把它们形象地称为现代工业模式的四级演变，即“工业4.0”。新一轮的工业化带来的重要变革就是智能制造，而农业作为工业生产原材料的提供行业和工业制成品的使用行业，必将融入这场时代的变革中，也在向智能化时代发展。从第一次听到“工业4.0”，笔者就开始思考农业是不是也有类似工业发展的一般规律，有没有类似“工业4.0”的发展经历，如果有，应如何划分？每一个阶段的特征是什么，每个阶段跃升的条件是什么，发展规律是什么，我们国家现代农业应该推进的路径是什么，要注意哪些问题和关键要素等一系列问题。
2015年，国务院出台了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，把“互联网+”现代农业作为第三大行动领域，笔者有幸受农业部委托，牵头起草《“互联网+”现代农业三年行动实施方案》。在该方案起草的过程中，本人及所带领的团队针对“互联网+”农业，从物联网、大数据、云计算、移动互联网、空间信息技术、人工智能及智能装备等新一代信息技术与农业资源、劳动力、农业装备、市场、信息等要素融合，粮经饲作物种植、设施园艺、畜禽和水产养殖业态跃升，农业生产、加工、流通、市场、经营、管理、服务一体化演进，生产体系、经营体系、产业体系、科技支撑体系、市场体系构建和运营等方面开展了大量的地方调研，多次与政府、企业和高校科研院所的专家进行探讨，力图把“互联网+”对农业转型升级的动力、步骤、过程搞清楚。这一系统的调研，对形成农业4.0的基本思路起到了关键的助推作用，也基本形成了“互联网+”农业顶级阶段也就是农业4.0的基本结论。
从2010年开始，充分利用笔者主持的3个欧盟第七框架项目和德国科学基金、国家留学基金等资助，有幸对德国、比利时、荷兰、挪威、丹麦的猪场、牛场、渔场、鸡场，蔬菜、花卉设施农场，大麦、玉米、甜菜、菜花等大田种植农场进行了系统深入的现场参观考察，从生产体系、经营体系、产业体系、市场体系、科技体系进行了详尽、系统、深入、全面的考察研究，对欧洲典型的农业生产模式、经营模式、支撑体系和发展历程等方面与农场主进行了深入访谈。总的结论就是欧洲农业已经历了传统农业、机械化农业和自动化农业这三个阶段，现在基本已经实现现代化。对于现代化农业而言，农业规模化和集约化是前提，设施化和装备化是支撑，在线化和数据化是特征，市场化和信用化是本质，产供销一体化和标准化是保障。信息化和智能化是目前欧洲农业发展的引擎，通过信息化和智能化使农业更加精准、更加高效、更加安全。这些考察活动和系统的分析与思考对从全球的视野、前瞻的视角系统地分析农业4.0的基本特征、发展阶段、演变条件和支撑体系起到了根本的保障作用。
通过对欧洲和国内农业的调研可看出，世界各国农业的发展历程基本是：从以体力和畜力劳动为主的农业1.0阶段，到以农业机械为主要生产工具的农业2.0阶段，再到以农业生产全程自动化装备支撑的农业3.0阶段，最后达到以无人化为主要特征，以物联网、大数据、云计算和人工智能为主要技术支撑的全要素、全链条、全产业、全区域的智能农业阶段，即农业4.0阶段。
随着物联网等信息技术的强力渗透，信息流的“无孔不入”以及智能化的快速发展，农业逐渐转变为以物联网、大数据、云计算、人工智能等技术为支撑和手段的一种现代农业形态，是继传统农业、机械化农业、信息化农业之后的更高阶段的农业发展阶段，即智能农业阶段，将农业多功能性所内含的教育文化、历史传承等非经济功能彰显出来，带动农业生产回嵌资源环境，达到“人类回嵌自然”的生态文明新时代。在农业4.0阶段，人们充分运用物联网、大数据、云计算、移动互联网、空间信息技术、人工智能(以机器人为代表)等新一代信息技术，对土地、劳动力、资金、技术、市场、信息等各种农业要素进行重新配置与优化，实现对大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖、农产品物流等农业行业的数字化设计、在线化处理、智能化控制、精准化运行、无人化作业和科学化管理，使农业实现大区域范围内整体优化配置，使农业的生产方式、经营方式、管理方式和服务方式跃升到一种新的形态。在这种形态下，农业高产、高效、优质、生态、安全、智能，这也代表了农业发展的方向。
2015年7月笔者撰写了《“互联网+”农业导论》一书，开始了“互联网+”农业的理论体系、生产体系、技术体系、产业体系、运营体系的梳理工作，从那时开始就在思考的生产、流通、消费三大领域将相互衔接，而劳动者、劳动工具和劳动对象这生产力的三要素也将发生本质性变化。2015年12月机械工业出版社特邀笔者撰写《农业4.0———即将来临的智能农业时代》，从那时起，我就一直在思考“互联网+”农业与农业4.0是什么关系，它们之间能画等号吗？随着《“互联网+”农业导论》的成稿，《农业4.0———即将来临的智能农业时代》也逐渐清晰，农业4.0是“互联网+”农业的顶级阶段或高级阶段的基本定位决定了两者
前 言
第1章 我国农业发展的必由之路 / 1
1.1 耕地资源约束 / 1
1.2 劳动力约束 / 3
1.3 环境约束 / 4
1.4 敢问路在何方 / 6
参考文献 / 7
第2章 1.0~4.0踽踽前行的农业之路 / 9
2.1 从社会发展阶段来看农业1.0~农业4.0 / 9
2.1.1 农业1.0是农业社会的产物 / 10
2.1.2 农业2.0是工业社会的产物 / 10
2.1.3 农业3.0是信息社会的产物 / 11
2.1.4 农业4.0是智能社会的产物 / 11
2.2 农业1.0———人力与畜力为主的传统农业 / 11
2.3 农业2.0———隆隆作响的机械化农业 / 13
2.4 农业3.0———高速发展的自动化农业 / 16
2.5 农业4.0———即将来临的智能农业时代 / 19
第3章 前路漫漫———农业4.0的发展路线图 / 25
3.1 农业代际演进的基本规律 / 25
3.1.1 农业代际演进的基本动因 / 25
3.1.2 农业代际演进的主要特征 / 27
3.1.3 农业代际演进的状态分布 / 28
3.2 农业代际演进的技术依赖 / 30
3.2.1 技术成熟度曲线的基本原理 / 30
3.2.2 农业代际演进的技术发展趋势 / 32
3.3 农业代际演进的动态跃迁 / 36
3.3.1 从农业1.0到2.0:虫蠕龟行 / 36
3.3.2 从农业2.0到3.0:随风潜入 / 37
3.3.3 从农业3.0到4.0:巅峰一跃 / 38
参考文献 / 40
第4章 农业4.0的六个维度 / 41
4.1 构成农业4.0的六个维度 / 41
4.1.1 农业资源要素———农业4.0要优化配置哪些资源? / 42
4.1.2 信息技术———农业4.0的核心技术有哪些? / 44
4.1.3 产业链———农业4.0由哪些产业环节构成? / 50
4.1.4 行业领域———农业4.0能给哪些行业带来改变? / 55
4.1.5 支撑体系———农业4.0建设需要哪些支撑条件? / 58
4.1.6 运行机制———农业4.0如何实现可持续发展? / 60
4.2 从六个视角谈农业4.0的先进性 / 60
4.2.1 资源高效利用 / 60
4.2.2 信息技术深度应用 / 61
4.2.3 各行业高度发达 / 62
4.2.4 全产业链高度智能化 / 62
4.2.5 外部支撑条件强劲有力 / 64
4.2.6 运行机制良性可持续 / 65
4.3 从六个维度构建农业4.0理论体系 / 65
参考文献 / 67
第5章 种植业4.0 / 69
5.1 种植业1.0 / 69
5.2 种植业2.0 / 71
5.2.1 蒸汽拖拉机的发明与应用 / 72
5.2.2 内燃机拖拉机的发明与应用 / 73
5.2.3 各种农具的发展与应用 / 74
5.3 种植业3.0 / 75
5.3.1 高度发展的农业机械化 / 76
5.3.2 精准农业 / 77
5.3.3 工厂化农业 / 79
5.4 种植业4.0 / 81
5.4.1 种植业农情自动获取及智能处理 / 81
5.4.2 农机自动作业及调度 / 82
5.4.3 智能植物工厂 / 85
5.4.4 全自动无人农场 / 88
参考文献 / 91
第6章 畜牧业4.0 / 92
6.1 畜牧业1.0 / 92
6.2 畜牧业2.0 / 94
6.3 畜牧业3.0 / 97
6.4 畜牧业4.0 / 103
6.4.1 智能牧场养殖信息系统 / 104
6.4.2 互联网+畜牧业 / 105
6.4.3 牧场的无人值守化 / 106
6.4.4 畜牧业的智能化 / 109
6.4.5 畜牧业的多元协同化 / 110
参考文献 / 111
第7章 水产养殖4.0 / 113
7.1 水产养殖1.0———粗放的养殖时代 / 113
7.2 水产养殖2.0———设施化养殖时代 / 115
7.3 水产养殖3.0———开启自动化养殖新篇章 / 118
7.3.1 工程化池塘精准养殖 / 118
7.3.2 陆基工厂循环水精准养殖 / 120
7.3.3 网箱精准自动化养殖 / 123
7.4 渔业4.0———跨入无人系统时代 / 125
7.4.1 智能生态养殖是池塘养殖未来发展之路 / 125
7.4.2 智能化陆基工厂养殖 / 126
7.4.3 智能网箱养殖 / 127
参考文献 / 129
第8章 农业市场4.0———农业的“e”化经营时代 / 130
8.1 农业市场1.0 / 130
8.1.1 地摊式集贸市场成为农业市场主场所 / 130
8.1.2 地摊式集贸市场逐渐走向农业市场配角 / 131
8.2 农业市场2.0 / 133
8.2.1 批发市场作为中间商业组织成为交易平台 / 133
8.2.2 批发市场为电子商务时代的到来奠定了基础 / 134
8.3 农业市场3.0 / 136
8.3.1 农村电子商务走向时代舞台 / 136
8.3.2 农村电子商务异军突起 / 137
8.4 农业市场4.0 / 140
参考文献 / 141
第9章 农业休闲旅游4.0 / 142
9.1 农业旅游1.0———农业旅游的早期形态 / 143
9.2 农业旅游2.0———以农家乐为主的乡村休闲 / 144
9.3 农业旅游3.0———“互联网+”农业旅游 / 148
9.4 农业旅游4.0———多功能休闲智慧的乡村生活 / 151
参考文献 / 153
第10章 农业管理与服务4.0———新时代下的管理与服务革命 / 155
10.1 农业管理与服务的基本内涵 / 155
10.1.1 农业行业管理 / 157
10.1.2 企业信息服务 / 157
10.1.3 面向农民的公共信息服务 / 158
10.2 农业管理与服务1.0———传统的农民管理和服务 / 158
10.3 农业管理与服务2.0———基于电子政务的农业管理 / 159
10.4 农业管理与服务3.0———基于大数据的农业管理 / 162
10.5 农业管理与服务4.0———基于智能决策的超高效农业管理 / 163
参考文献 / 164
第11章 农民生活4.0 / 166
11.1 农民成为令人向往的职业 / 166
11.1.1 农民生活1.0———农民是一种身份的象征 / 166
11.1.2 农民生活2.0~3.0———完成身份向职业的转变 / 167
11.1.3 农民生活4.0———农民成为令人羡慕的职业 / 169
11.2 农村将变为美丽幸福的智能家园 / 169
11.2.1 农村状态1.0———城乡鸿沟巨大 / 169
11.2.2 农村状态2.0———城乡差距逐步缩小 / 170
11.2.3 农村状态3.0———城乡实现一体化 / 171
11.2.4 农村状态4.0———农村是美丽幸福的智能家园 / 174
11.3 农业4.0时期的农民智慧生活 / 175
11.3.1 智慧家居 / 175
11.3.2 智慧医疗 / 177
11.3.3 电子商务 / 178
11.3.4 智慧养老 / 179
11.3.5 智慧娱乐 / 180
参考文献 / 182
第12章 放眼未来———农业4.0发展的战略与对策 / 183
12.1 总体目标及发展思路 / 183
12.1.1 总体目标 / 183
12.1.2 发展思路 / 184
12.2 主要技术路线 / 185
12.3 对策与措施 / 187
12.3.1 组织与机制创新 / 187
12.3.2 强化支撑与完善保障 / 189
12.3.3 加大投入与政策集成 / 192
参考文献 / 193
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