农业4.0 即将来临的智能农业时代

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。

李道亮，中国农业大学教授，博士生导师，教育部长江学者特聘教授。研究方向为农业先进传感与智能信息处理。北京市农业物联网工程技术研究中心、中欧农业信息技术研究中心、中国农业信息化评价中心主任，入选国家万人计划、科技部中青年科技领军人才、农业部杰出科研人才、教育部新世纪人才，中国青年科技奖、全国优秀科技工作者获得者。国际信息处理联合会农业信息处理分会主席，国际杂志information processing in aqriculture主编，国家农村信息化指导组专家，中国渔业物联网与大数据产业技术创新联盟常务副理事长兼秘书长，中国科协农业物联网技术学科首席科普专家，农业部十二五、十三五全国农业信息化规划起草牵头人、第一完成人，获省部级科技进步一等奖3项、二等奖4项，授权国家发明专利27项，出版专著《农业物联网导论》《零公里探索》等6部，发表SCI/EI论文200余篇，制定国家标准4项，行业标准6项。带领的团队入选农业部水产养殖物联网技术创新团队、中国科协农业物联网科普团队。

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