本書從資源約束、環(huán)境壓力、勞力老齡化、農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力缺失等我國的基本國情分析入手，系統(tǒng)論述了我國農(nóng)業(yè)4.0發(fā)展的必然性和緊迫性；從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、機械化農(nóng)業(yè)、自動化農(nóng)業(yè)和智能化農(nóng)業(yè)（無人化農(nóng)業(yè)）給出了農(nóng)業(yè)1.0到農(nóng)業(yè)4.0的基本定義、本質(zhì)特征、技術(shù)支撐，并指出了農(nóng)業(yè)1.0到農(nóng)業(yè)4.0演變躍升的基本規(guī)律以及階段躍升的大致年代；從種植業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、市場、旅游、管理、農(nóng)民生活等方面系統(tǒng)分析了農(nóng)業(yè)4.0的基本內(nèi)涵、技術(shù)體系和基本特征；后提出了我國農(nóng)業(yè)到2050年全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)3.0的目標，到2070年前后全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)4.0的發(fā)展目標和主要戰(zhàn)略措施。本書的很多內(nèi)容很大程度上是大膽的理論推算和預測，希望本書能對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的同行有所借鑒。
適讀人群：農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的各級管理者及相關(guān)人員，農(nóng)業(yè)信息化相關(guān)專業(yè)的在校師生
1）本書全面闡述了農(nóng)業(yè)4.0的內(nèi)涵特征，深度洞察了農(nóng)業(yè)4.0的商業(yè)模式，深入解讀了農(nóng)業(yè)4.0的發(fā)展戰(zhàn)略，這是一本深刻影響中國未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的書。
2）本書為推進信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化深度融合，推動中國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供助力。
3）本書作者李道亮，是中國農(nóng)業(yè)大學教授、博士生導師，教育部長江學者特聘教授，擔任中歐農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心、中國農(nóng)業(yè)信息化評價中心、北京市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)研究中心主任，國際信息處理聯(lián)合會農(nóng)業(yè)信息處理分會主席等職。李教授還是農(nóng)業(yè)部“十二五”“十三五”全國農(nóng)業(yè)信息化規(guī)劃負責人。
2013年，德國政府提出“工業(yè)4.0”的概念在國際社會引起很大反響。工業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)模式，從機械化生產(chǎn)、電氣化生產(chǎn)、自動化和信息化生產(chǎn)，到網(wǎng)絡(luò)化和智能化生產(chǎn)，德國人把它們形象地稱為現(xiàn)代工業(yè)模式的四級演變，即“工業(yè)4.0”。新一輪的工業(yè)化帶來的重要變革就是智能制造，而農(nóng)業(yè)作為工業(yè)生產(chǎn)原材料的提供行業(yè)和工業(yè)制成品的使用行業(yè)，必將融入這場時代的變革中，也在向智能化時代發(fā)展。從第一次聽到“工業(yè)4.0”，筆者就開始思考農(nóng)業(yè)是不是也有類似工業(yè)發(fā)展的一般規(guī)律，有沒有類似“工業(yè)4.0”的發(fā)展經(jīng)歷，如果有，應如何劃分？每一個階段的特征是什么，每個階段躍升的條件是什么，發(fā)展規(guī)律是什么，我們國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應該推進的路徑是什么，要注意哪些問題和關(guān)鍵要素等一系列問題。
2015年，國務院出臺了《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》，把“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)作為第三大行動領(lǐng)域，筆者有幸受農(nóng)業(yè)部委托，牽頭起草《“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)三年行動實施方案》。在該方案起草的過程中，本人及所帶領(lǐng)的團隊針對“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)，從物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、空間信息技術(shù)、人工智能及智能裝備等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)資源、勞動力、農(nóng)業(yè)裝備、市場、信息等要素融合，糧經(jīng)飼作物種植、設(shè)施園藝、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)態(tài)躍升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、流通、市場、經(jīng)營、管理、服務一體化演進，生產(chǎn)體系、經(jīng)營體系、產(chǎn)業(yè)體系、科技支撐體系、市場體系構(gòu)建和運營等方面開展了大量的地方調(diào)研，多次與政府、企業(yè)和高校科研院所的專家進行探討，力圖把“互聯(lián)網(wǎng)+”對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的動力、步驟、過程搞清楚。這一系統(tǒng)的調(diào)研，對形成農(nóng)業(yè)4.0的基本思路起到了關(guān)鍵的助推作用，也基本形成了“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)頂級階段也就是農(nóng)業(yè)4.0的基本結(jié)論。
從2010年開始，充分利用筆者主持的3個歐盟第七框架項目和德國科學基金、國家留學基金等資助，有幸對德國、比利時、荷蘭、挪威、丹麥的豬場、牛場、漁場、雞場，蔬菜、花卉設(shè)施農(nóng)場，大麥、玉米、甜菜、菜花等大田種植農(nóng)場進行了系統(tǒng)深入的現(xiàn)場參觀考察，從生產(chǎn)體系、經(jīng)營體系、產(chǎn)業(yè)體系、市場體系、科技體系進行了詳盡、系統(tǒng)、深入、全面的考察研究，對歐洲典型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式、經(jīng)營模式、支撐體系和發(fā)展歷程等方面與農(nóng)場主進行了深入訪談。總的結(jié)論就是歐洲農(nóng)業(yè)已經(jīng)歷了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、機械化農(nóng)業(yè)和自動化農(nóng)業(yè)這三個階段，現(xiàn)在基本已經(jīng)實現(xiàn)現(xiàn)代化。對于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)而言，農(nóng)業(yè)規(guī)�；图s化是前提，設(shè)施化和裝備化是支撐，在線化和數(shù)據(jù)化是特征，市場化和信用化是本質(zhì)，產(chǎn)供銷一體化和標準化是保障。信息化和智能化是目前歐洲農(nóng)業(yè)發(fā)展的引擎，通過信息化和智能化使農(nóng)業(yè)更加精準、更加高效、更加安全。這些考察活動和系統(tǒng)的分析與思考對從全球的視野、前瞻的視角系統(tǒng)地分析農(nóng)業(yè)4.0的基本特征、發(fā)展階段、演變條件和支撐體系起到了根本的保障作用。
通過對歐洲和國內(nèi)農(nóng)業(yè)的調(diào)研可看出，世界各國農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程基本是：從以體力和畜力勞動為主的農(nóng)業(yè)1.0階段，到以農(nóng)業(yè)機械為主要生產(chǎn)工具的農(nóng)業(yè)2.0階段，再到以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程自動化裝備支撐的農(nóng)業(yè)3.0階段，最后達到以無人化為主要特征，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能為主要技術(shù)支撐的全要素、全鏈條、全產(chǎn)業(yè)、全區(qū)域的智能農(nóng)業(yè)階段，即農(nóng)業(yè)4.0階段。
隨著物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的強力滲透，信息流的“無孔不入”以及智能化的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕锫?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)為支撐和手段的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形態(tài)，是繼傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、機械化農(nóng)業(yè)、信息化農(nóng)業(yè)之后的更高階段的農(nóng)業(yè)發(fā)展階段，即智能農(nóng)業(yè)階段，將農(nóng)業(yè)多功能性所內(nèi)含的教育文化、歷史傳承等非經(jīng)濟功能彰顯出來，帶動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)回嵌資源環(huán)境，達到“人類回嵌自然”的生態(tài)文明新時代。在農(nóng)業(yè)4.0階段，人們充分運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、空間信息技術(shù)、人工智能(以機器人為代表)等新一代信息技術(shù)，對土地、勞動力、資金、技術(shù)、市場、信息等各種農(nóng)業(yè)要素進行重新配置與優(yōu)化，實現(xiàn)對大田種植、設(shè)施園藝、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品物流等農(nóng)業(yè)行業(yè)的數(shù)字化設(shè)計、在線化處理、智能化控制、精準化運行、無人化作業(yè)和科學化管理，使農(nóng)業(yè)實現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)整體優(yōu)化配置，使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式、經(jīng)營方式、管理方式和服務方式躍升到一種新的形態(tài)。在這種形態(tài)下，農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)、安全、智能，這也代表了農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。
2015年7月筆者撰寫了《“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)導論》一書，開始了“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)的理論體系、生產(chǎn)體系、技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)體系、運營體系的梳理工作，從那時開始就在思考的生產(chǎn)、流通、消費三大領(lǐng)域?qū)⑾嗷ャ暯�，而勞動者、勞動工具和勞動對象這生產(chǎn)力的三要素也將發(fā)生本質(zhì)性變化。2015年12月機械工業(yè)出版社特邀筆者撰寫《農(nóng)業(yè)4.0———即將來臨的智能農(nóng)業(yè)時代》，從那時起，我就一直在思考“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)4.0是什么關(guān)系，它們之間能畫等號嗎？隨著《“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)導論》的成稿，《農(nóng)業(yè)4.0———即將來臨的智能農(nóng)業(yè)時代》也逐漸清晰，農(nóng)業(yè)4.0是“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)的頂級階段或高級階段的基本定位決定了兩者
前 言
第1章 我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路 / 1
1.1 耕地資源約束 / 1
1.2 勞動力約束 / 3
1.3 環(huán)境約束 / 4
1.4 敢問路在何方 / 6
參考文獻 / 7
第2章 1.0~4.0踽踽前行的農(nóng)業(yè)之路 / 9
2.1 從社會發(fā)展階段來看農(nóng)業(yè)1.0~農(nóng)業(yè)4.0 / 9
2.1.1 農(nóng)業(yè)1.0是農(nóng)業(yè)社會的產(chǎn)物 / 10
2.1.2 農(nóng)業(yè)2.0是工業(yè)社會的產(chǎn)物 / 10
2.1.3 農(nóng)業(yè)3.0是信息社會的產(chǎn)物 / 11
2.1.4 農(nóng)業(yè)4.0是智能社會的產(chǎn)物 / 11
2.2 農(nóng)業(yè)1.0———人力與畜力為主的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè) / 11
2.3 農(nóng)業(yè)2.0———隆隆作響的機械化農(nóng)業(yè) / 13
2.4 農(nóng)業(yè)3.0———高速發(fā)展的自動化農(nóng)業(yè) / 16
2.5 農(nóng)業(yè)4.0———即將來臨的智能農(nóng)業(yè)時代 / 19
第3章 前路漫漫———農(nóng)業(yè)4.0的發(fā)展路線圖 / 25
3.1 農(nóng)業(yè)代際演進的基本規(guī)律 / 25
3.1.1 農(nóng)業(yè)代際演進的基本動因 / 25
3.1.2 農(nóng)業(yè)代際演進的主要特征 / 27
3.1.3 農(nóng)業(yè)代際演進的狀態(tài)分布 / 28
3.2 農(nóng)業(yè)代際演進的技術(shù)依賴 / 30
3.2.1 技術(shù)成熟度曲線的基本原理 / 30
3.2.2 農(nóng)業(yè)代際演進的技術(shù)發(fā)展趨勢 / 32
3.3 農(nóng)業(yè)代際演進的動態(tài)躍遷 / 36
3.3.1 從農(nóng)業(yè)1.0到2.0:蟲蠕龜行 / 36
3.3.2 從農(nóng)業(yè)2.0到3.0:隨風潛入 / 37
3.3.3 從農(nóng)業(yè)3.0到4.0:巔峰一躍 / 38
參考文獻 / 40
第4章 農(nóng)業(yè)4.0的六個維度 / 41
4.1 構(gòu)成農(nóng)業(yè)4.0的六個維度 / 41
4.1.1 農(nóng)業(yè)資源要素———農(nóng)業(yè)4.0要優(yōu)化配置哪些資源? / 42
4.1.2 信息技術(shù)———農(nóng)業(yè)4.0的核心技術(shù)有哪些? / 44
4.1.3 產(chǎn)業(yè)鏈———農(nóng)業(yè)4.0由哪些產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)構(gòu)成? / 50
4.1.4 行業(yè)領(lǐng)域———農(nóng)業(yè)4.0能給哪些行業(yè)帶來改變? / 55
4.1.5 支撐體系———農(nóng)業(yè)4.0建設(shè)需要哪些支撐條件? / 58
4.1.6 運行機制———農(nóng)業(yè)4.0如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展? / 60
4.2 從六個視角談農(nóng)業(yè)4.0的先進性 / 60
4.2.1 資源高效利用 / 60
4.2.2 信息技術(shù)深度應用 / 61
4.2.3 各行業(yè)高度發(fā)達 / 62
4.2.4 全產(chǎn)業(yè)鏈高度智能化 / 62
4.2.5 外部支撐條件強勁有力 / 64
4.2.6 運行機制良性可持續(xù) / 65
4.3 從六個維度構(gòu)建農(nóng)業(yè)4.0理論體系 / 65
參考文獻 / 67
第5章 種植業(yè)4.0 / 69
5.1 種植業(yè)1.0 / 69
5.2 種植業(yè)2.0 / 71
5.2.1 蒸汽拖拉機的發(fā)明與應用 / 72
5.2.2 內(nèi)燃機拖拉機的發(fā)明與應用 / 73
5.2.3 各種農(nóng)具的發(fā)展與應用 / 74
5.3 種植業(yè)3.0 / 75
5.3.1 高度發(fā)展的農(nóng)業(yè)機械化 / 76
5.3.2 精準農(nóng)業(yè) / 77
5.3.3 工廠化農(nóng)業(yè) / 79
5.4 種植業(yè)4.0 / 81
5.4.1 種植業(yè)農(nóng)情自動獲取及智能處理 / 81
5.4.2 農(nóng)機自動作業(yè)及調(diào)度 / 82
5.4.3 智能植物工廠 / 85
5.4.4 全自動無人農(nóng)場 / 88
參考文獻 / 91
第6章 畜牧業(yè)4.0 / 92
6.1 畜牧業(yè)1.0 / 92
6.2 畜牧業(yè)2.0 / 94
6.3 畜牧業(yè)3.0 / 97
6.4 畜牧業(yè)4.0 / 103
6.4.1 智能牧場養(yǎng)殖信息系統(tǒng) / 104
6.4.2 互聯(lián)網(wǎng)+畜牧業(yè) / 105
6.4.3 牧場的無人值守化 / 106
6.4.4 畜牧業(yè)的智能化 / 109
6.4.5 畜牧業(yè)的多元協(xié)同化 / 110
參考文獻 / 111
第7章 水產(chǎn)養(yǎng)殖4.0 / 113
7.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖1.0———粗放的養(yǎng)殖時代 / 113
7.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖2.0———設(shè)施化養(yǎng)殖時代 / 115
7.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖3.0———開啟自動化養(yǎng)殖新篇章 / 118
7.3.1 工程化池塘精準養(yǎng)殖 / 118
7.3.2 陸基工廠循環(huán)水精準養(yǎng)殖 / 120
7.3.3 網(wǎng)箱精準自動化養(yǎng)殖 / 123
7.4 漁業(yè)4.0———跨入無人系統(tǒng)時代 / 125
7.4.1 智能生態(tài)養(yǎng)殖是池塘養(yǎng)殖未來發(fā)展之路 / 125
7.4.2 智能化陸基工廠養(yǎng)殖 / 126
7.4.3 智能網(wǎng)箱養(yǎng)殖 / 127
參考文獻 / 129
第8章 農(nóng)業(yè)市場4.0———農(nóng)業(yè)的“e”化經(jīng)營時代 / 130
8.1 農(nóng)業(yè)市場1.0 / 130
8.1.1 地攤式集貿(mào)市場成為農(nóng)業(yè)市場主場所 / 130
8.1.2 地攤式集貿(mào)市場逐漸走向農(nóng)業(yè)市場配角 / 131
8.2 農(nóng)業(yè)市場2.0 / 133
8.2.1 批發(fā)市場作為中間商業(yè)組織成為交易平臺 / 133
8.2.2 批發(fā)市場為電子商務時代的到來奠定了基礎(chǔ) / 134
8.3 農(nóng)業(yè)市場3.0 / 136
8.3.1 農(nóng)村電子商務走向時代舞臺 / 136
8.3.2 農(nóng)村電子商務異軍突起 / 137
8.4 農(nóng)業(yè)市場4.0 / 140
參考文獻 / 141
第9章 農(nóng)業(yè)休閑旅游4.0 / 142
9.1 農(nóng)業(yè)旅游1.0———農(nóng)業(yè)旅游的早期形態(tài) / 143
9.2 農(nóng)業(yè)旅游2.0———以農(nóng)家樂為主的鄉(xiāng)村休閑 / 144
9.3 農(nóng)業(yè)旅游3.0———“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)旅游 / 148
9.4 農(nóng)業(yè)旅游4.0———多功能休閑智慧的鄉(xiāng)村生活 / 151
參考文獻 / 153
第10章 農(nóng)業(yè)管理與服務4.0———新時代下的管理與服務革命 / 155
10.1 農(nóng)業(yè)管理與服務的基本內(nèi)涵 / 155
10.1.1 農(nóng)業(yè)行業(yè)管理 / 157
10.1.2 企業(yè)信息服務 / 157
10.1.3 面向農(nóng)民的公共信息服務 / 158
10.2 農(nóng)業(yè)管理與服務1.0———傳統(tǒng)的農(nóng)民管理和服務 / 158
10.3 農(nóng)業(yè)管理與服務2.0———基于電子政務的農(nóng)業(yè)管理 / 159
10.4 農(nóng)業(yè)管理與服務3.0———基于大數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)管理 / 162
10.5 農(nóng)業(yè)管理與服務4.0———基于智能決策的超高效農(nóng)業(yè)管理 / 163
參考文獻 / 164
第11章 農(nóng)民生活4.0 / 166
11.1 農(nóng)民成為令人向往的職業(yè) / 166
11.1.1 農(nóng)民生活1.0———農(nóng)民是一種身份的象征 / 166
11.1.2 農(nóng)民生活2.0~3.0———完成身份向職業(yè)的轉(zhuǎn)變 / 167
11.1.3 農(nóng)民生活4.0———農(nóng)民成為令人羨慕的職業(yè) / 169
11.2 農(nóng)村將變?yōu)槊利愋腋５闹悄芗覉@ / 169
11.2.1 農(nóng)村狀態(tài)1.0———城鄉(xiāng)鴻溝巨大 / 169
11.2.2 農(nóng)村狀態(tài)2.0———城鄉(xiāng)差距逐步縮小 / 170
11.2.3 農(nóng)村狀態(tài)3.0———城鄉(xiāng)實現(xiàn)一體化 / 171
11.2.4 農(nóng)村狀態(tài)4.0———農(nóng)村是美麗幸福的智能家園 / 174
11.3 農(nóng)業(yè)4.0時期的農(nóng)民智慧生活 / 175
11.3.1 智慧家居 / 175
11.3.2 智慧醫(yī)療 / 177
11.3.3 電子商務 / 178
11.3.4 智慧養(yǎng)老 / 179
11.3.5 智慧娛樂 / 180
參考文獻 / 182
第12章 放眼未來———農(nóng)業(yè)4.0發(fā)展的戰(zhàn)略與對策 / 183
12.1 總體目標及發(fā)展思路 / 183
12.1.1 總體目標 / 183
12.1.2 發(fā)展思路 / 184
12.2 主要技術(shù)路線 / 185
12.3 對策與措施 / 187
12.3.1 組織與機制創(chuàng)新 / 187
12.3.2 強化支撐與完善保障 / 189
12.3.3 加大投入與政策集成 / 192
參考文獻 / 193
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