本書從資源約束、環境壓力、勞力老齡化、農產品國際競爭力缺失等我國的基本國情分析入手，系統論述了我國農業4.0發展的必然性和緊迫性；從傳統農業、機械化農業、自動化農業和智能化農業（無人化農業）給出了農業1.0到農業4.0的基本定義、本質特征、技術支撐，并指出了農業1.0到農業4.0演變躍升的基本規律以及階段躍升的大致年代；從種植業、畜牧業、漁業、市場、旅游、管理、農民生活等方面系統分析了農業4.0的基本內涵、技術體系和基本特征；后提出了我國農業到2050年全面實現農業3.0的目標，到2070年前后全面實現農業4.0的發展目標和主要戰略措施。本書的很多內容很大程度上是大膽的理論推算和預測，希望本書能對農業領域的同行有所借鑒。
適讀人群：農業領域的各級管理者及相關人員，農業信息化相關專業的在校師生
1）本書全面闡述了農業4.0的內涵特征，深度洞察了農業4.0的商業模式，深入解讀了農業4.0的發展戰略，這是一本深刻影響中國未來農業發展的書。
2）本書為推進信息化與農業現代化深度融合，推動中國農業轉型升級提供助力。
3）本書作者李道亮，是中國農業大學教授、博士生導師，教育部長江學者特聘教授，擔任中歐農業信息技術研究中心、中國農業信息化評價中心、北京市農業物聯網工程技術研究中心主任，國際信息處理聯合會農業信息處理分會主席等職。李教授還是農業部“十二五”“十三五”全國農業信息化規劃負責人。
2013年，德國政府提出“工業4.0”的概念在國際社會引起很大反響。工業技術和生產模式，從機械化生產、電氣化生產、自動化和信息化生產，到網絡化和智能化生產，德國人把它們形象地稱為現代工業模式的四級演變，即“工業4.0”。新一輪的工業化帶來的重要變革就是智能制造，而農業作為工業生產原材料的提供行業和工業制成品的使用行業，必將融入這場時代的變革中，也在向智能化時代發展。從第一次聽到“工業4.0”，筆者就開始思考農業是不是也有類似工業發展的一般規律，有沒有類似“工業4.0”的發展經歷，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，發展規律是什么，我們國家現代農業應該推進的路徑是什么，要注意哪些問題和關鍵要素等一系列問題。
2015年，國務院出臺了《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，把“互聯網+”現代農業作為第三大行動領域，筆者有幸受農業部委托，牽頭起草《“互聯網+”現代農業三年行動實施方案》。在該方案起草的過程中，本人及所帶領的團隊針對“互聯網+”農業，從物聯網、大數據、云計算、移動互聯網、空間信息技術、人工智能及智能裝備等新一代信息技術與農業資源、勞動力、農業裝備、市場、信息等要素融合，糧經飼作物種植、設施園藝、畜禽和水產養殖業態躍升，農業生產、加工、流通、市場、經營、管理、服務一體化演進，生產體系、經營體系、產業體系、科技支撐體系、市場體系構建和運營等方面開展了大量的地方調研，多次與政府、企業和高校科研院所的專家進行探討，力圖把“互聯網+”對農業轉型升級的動力、步驟、過程搞清楚。這一系統的調研，對形成農業4.0的基本思路起到了關鍵的助推作用，也基本形成了“互聯網+”農業頂級階段也就是農業4.0的基本結論。
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、花卉設施農場，大麥、玉米、甜菜、菜花等大田種植農場進行了系統深入的現場參觀考察，從生產體系、經營體系、產業體系、市場體系、科技體系進行了詳盡、系統、深入、全面的考察研究，對歐洲典型的農業生產模式、經營模式、支撐體系和發展歷程等方面與農場主進行了深入訪談。總的結論就是歐洲農業已經歷了傳統農業、機械化農業和自動化農業這三個階段，現在基本已經實現現代化。對于現代化農業而言，農業規模化和集約化是前提，設施化和裝備化是支撐，在線化和數據化是特征，市場化和信用化是本質，產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業發展的引擎，通過信息化和智能化使農業更加精準、更加高效、更加安全。這些考察活動和系統的分析與思考對從全球的視野、前瞻的視角系統地分析農業4.0的基本特征、發展階段、演變條件和支撐體系起到了根本的保障作用。
通過對歐洲和國內農業的調研可看出，世界各國農業的發展歷程基本是：從以體力和畜力勞動為主的農業1.0階段，到以農業機械為主要生產工具的農業2.0階段，再到以農業生產全程自動化裝備支撐的農業3.0階段，最后達到以無人化為主要特征，以物聯網、大數據、云計算和人工智能為主要技術支撐的全要素、全鏈條、全產業、全區域的智能農業階段，即農業4.0階段。
隨著物聯網等信息技術的強力滲透，信息流的“無孔不入”以及智能化的快速發展，農業逐漸轉變為以物聯網、大數據、云計算、人工智能等技術為支撐和手段的一種現代農業形態，是繼傳統農業、機械化農業、信息化農業之后的更高階段的農業發展階段，即智能農業階段，將農業多功能性所內含的教育文化、歷史傳承等非經濟功能彰顯出來，帶動農業生產回嵌資源環境，達到“人類回嵌自然”的生態文明新時代。在農業4.0階段，人們充分運用物聯網、大數據、云計算、移動互聯網、空間信息技術、人工智能(以機器人為代表)等新一代信息技術，對土地、勞動力、資金、技術、市場、信息等各種農業要素進行重新配置與優化，實現對大田種植、設施園藝、畜禽養殖、水產養殖、農產品物流等農業行業的數字化設計、在線化處理、智能化控制、精準化運行、無人化作業和科學化管理，使農業實現大區域范圍內整體優化配置，使農業的生產方式、經營方式、管理方式和服務方式躍升到一種新的形態。在這種形態下，農業高產、高效、優質、生態、安全、智能，這也代表了農業發展的方向。
2015年7月筆者撰寫了《“互聯網+”農業導論》一書，開始了“互聯網+”農業的理論體系、生產體系、技術體系、產業體系、運營體系的梳理工作，從那時開始就在思考的生產、流通、消費三大領域將相互銜接，而勞動者、勞動工具和勞動對象這生產力的三要素也將發生本質性變化。2015年12月機械工業出版社特邀筆者撰寫《農業4.0———即將來臨的智能農業時代》，從那時起，我就一直在思考“互聯網+”農業與農業4.0是什么關系，它們之間能畫等號嗎？隨著《“互聯網+”農業導論》的成稿，《農業4.0———即將來臨的智能農業時代》也逐漸清晰，農業4.0是“互聯網+”農業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 我國農業發展的必由之路 / 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踽踽前行的農業之路 / 9
2.1 從社會發展階段來看農業1.0~農業4.0 / 9
2.1.1 農業1.0是農業社會的產物 / 10
2.1.2 農業2.0是工業社會的產物 / 10
2.1.3 農業3.0是信息社會的產物 / 11
2.1.4 農業4.0是智能社會的產物 / 11
2.2 農業1.0———人力與畜力為主的傳統農業 / 11
2.3 農業2.0———隆隆作響的機械化農業 / 13
2.4 農業3.0———高速發展的自動化農業 / 16
2.5 農業4.0———即將來臨的智能農業時代 / 19
第3章 前路漫漫———農業4.0的發展路線圖 / 25
3.1 農業代際演進的基本規律 / 25
3.1.1 農業代際演進的基本動因 / 25
3.1.2 農業代際演進的主要特征 / 27
3.1.3 農業代際演進的狀態分布 / 28
3.2 農業代際演進的技術依賴 / 30
3.2.1 技術成熟度曲線的基本原理 / 30
3.2.2 農業代際演進的技術發展趨勢 / 32
3.3 農業代際演進的動態躍遷 / 36
3.3.1 從農業1.0到2.0:蟲蠕龜行 / 36
3.3.2 從農業2.0到3.0:隨風潛入 / 37
3.3.3 從農業3.0到4.0:巔峰一躍 / 38
參考文獻 / 40
第4章 農業4.0的六個維度 / 41
4.1 構成農業4.0的六個維度 / 41
4.1.1 農業資源要素———農業4.0要優化配置哪些資源? / 42
4.1.2 信息技術———農業4.0的核心技術有哪些? / 44
4.1.3 產業鏈———農業4.0由哪些產業環節構成? / 50
4.1.4 行業領域———農業4.0能給哪些行業帶來改變? / 55
4.1.5 支撐體系———農業4.0建設需要哪些支撐條件? / 58
4.1.6 運行機制———農業4.0如何實現可持續發展? / 60
4.2 從六個視角談農業4.0的先進性 / 60
4.2.1 資源高效利用 / 60
4.2.2 信息技術深度應用 / 61
4.2.3 各行業高度發達 / 62
4.2.4 全產業鏈高度智能化 / 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 / 65
4.3 從六個維度構建農業4.0理論體系 / 65
參考文獻 / 67
第5章 種植業4.0 / 69
5.1 種植業1.0 / 69
5.2 種植業2.0 / 71
5.2.1 蒸汽拖拉機的發明與應用 / 72
5.2.2 內燃機拖拉機的發明與應用 / 73
5.2.3 各種農具的發展與應用 / 74
5.3 種植業3.0 / 75
5.3.1 高度發展的農業機械化 / 76
5.3.2 精準農業 / 77
5.3.3 工廠化農業 / 79
5.4 種植業4.0 / 81
5.4.1 種植業農情自動獲取及智能處理 / 81
5.4.2 農機自動作業及調度 / 82
5.4.3 智能植物工廠 / 85
5.4.4 全自動無人農場 / 88
參考文獻 / 91
第6章 畜牧業4.0 / 92
6.1 畜牧業1.0 / 92
6.2 畜牧業2.0 / 94
6.3 畜牧業3.0 / 97
6.4 畜牧業4.0 / 103
6.4.1 智能牧場養殖信息系統 / 104
6.4.2 互聯網+畜牧業 / 105
6.4.3 牧場的無人值守化 / 106
6.4.4 畜牧業的智能化 / 109
6.4.5 畜牧業的多元協同化 / 110
參考文獻 / 111
第7章 水產養殖4.0 / 113
7.1 水產養殖1.0———粗放的養殖時代 / 113
7.2 水產養殖2.0———設施化養殖時代 / 115
7.3 水產養殖3.0———開啟自動化養殖新篇章 / 118
7.3.1 工程化池塘精準養殖 / 118
7.3.2 陸基工廠循環水精準養殖 / 120
7.3.3 網箱精準自動化養殖 / 123
7.4 漁業4.0———跨入無人系統時代 / 125
7.4.1 智能生態養殖是池塘養殖未來發展之路 / 125
7.4.2 智能化陸基工廠養殖 / 126
7.4.3 智能網箱養殖 / 127
參考文獻 / 129
第8章 農業市場4.0———農業的“e”化經營時代 / 130
8.1 農業市場1.0 / 130
8.1.1 地攤式集貿市場成為農業市場主場所 / 130
8.1.2 地攤式集貿市場逐漸走向農業市場配角 / 131
8.2 農業市場2.0 / 133
8.2.1 批發市場作為中間商業組織成為交易平臺 / 133
8.2.2 批發市場為電子商務時代的到來奠定了基礎 / 134
8.3 農業市場3.0 / 136
8.3.1 農村電子商務走向時代舞臺 / 136
8.3.2 農村電子商務異軍突起 / 137
8.4 農業市場4.0 / 140
參考文獻 / 141
第9章 農業休閑旅游4.0 / 142
9.1 農業旅游1.0———農業旅游的早期形態 / 143
9.2 農業旅游2.0———以農家樂為主的鄉村休閑 / 144
9.3 農業旅游3.0———“互聯網+”農業旅游 / 148
9.4 農業旅游4.0———多功能休閑智慧的鄉村生活 / 151
參考文獻 / 153
第10章 農業管理與服務4.0———新時代下的管理與服務革命 / 155
10.1 農業管理與服務的基本內涵 / 155
10.1.1 農業行業管理 / 157
10.1.2 企業信息服務 / 157
10.1.3 面向農民的公共信息服務 / 158
10.2 農業管理與服務1.0———傳統的農民管理和服務 / 158
10.3 農業管理與服務2.0———基于電子政務的農業管理 / 159
10.4 農業管理與服務3.0———基于大數據的農業管理 / 162
10.5 農業管理與服務4.0———基于智能決策的超高效農業管理 / 163
參考文獻 / 164
第11章 農民生活4.0 / 166
11.1 農民成為令人向往的職業 / 166
11.1.1 農民生活1.0———農民是一種身份的象征 / 166
11.1.2 農民生活2.0~3.0———完成身份向職業的轉變 / 167
11.1.3 農民生活4.0———農民成為令人羨慕的職業 / 169
11.2 農村將變為美麗幸福的智能家園 / 169
11.2.1 農村狀態1.0———城鄉鴻溝巨大 / 169
11.2.2 農村狀態2.0———城鄉差距逐步縮小 / 170
11.2.3 農村狀態3.0———城鄉實現一體化 / 171
11.2.4 農村狀態4.0———農村是美麗幸福的智能家園 / 174
11.3 農業4.0時期的農民智慧生活 / 175
11.3.1 智慧家居 / 175
11.3.2 智慧醫療 / 177
11.3.3 電子商務 / 178
11.3.4 智慧養老 / 179
11.3.5 智慧娛樂 / 180
參考文獻 / 182
第12章 放眼未來———農業4.0發展的戰略與對策 / 183
12.1 總體目標及發展思路 / 183
12.1.1 總體目標 / 183
12.1.2 發展思路 / 184
12.2 主要技術路線 / 185
12.3 對策與措施 / 187
12.3.1 組織與機制創新 / 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
新書資訊