在人类文明的进步中，农业文明的发展和革命是一条不容忽视的主线。从农用畜力的使用到化肥的出现和推广，从中小型农机的应用到设施农业的普及，伴随着社会经济的快速发展，中国农业由1.0迅速挺进到3.0时代。而近年来，又有很多专家学者将目光投向了更为理想化、集约化、现代化的农业4.0。什么是农业4.0？农业4.0对中国农业有何增益又如何实现？为此，记者特邀中国工程院金涌院士为行业揭开农业4.0的神秘面纱。
　　定义农业4.0： “农业-工业-信息业的高度融合”
　　中国经济进入新常态，各产业均面临着结构转型升级、培养增长核心动力、实现稳定增长和进一步适应市场活力的挑战。对一般人来说，“农业4.0”的概念还不清楚，它从何而来，又将向何去值得认真推敲。
　　在金涌院士看来，了解“农业4.0”必须对人类农业发展的变迁有全局意识。他认为，“农业1.0”的开端是畜力和畜力农器具的使用以及人畜粪便的使用；从“农业2.0”开始，杂交育种和农药开始使用，化肥出现并推广，中小型农机、灌溉水渠系统应用于农业。而目前我们正处于广泛实践、不断深化的“农业3.0”时代：大型农机、生物治虫、除草剂广泛运用，无土栽培，喷灌、滴灌，设施农业大面积推广，微量元素、CO2施肥以及新型育种技术、缓释化肥使用、农畜业联合循环体系，测土配方施肥走向系统化。
　　“实现‘农业4.0’则需要农业-工业-信息业的高度融合。其主要表现形式包括GPS定位大田耕耘、土壤信息收集、管理、收获系统；农业机器人、“互联网+购买”、销售、追溯；全生命周期智能水肥一体化管理；生物肥利用，分子生物学育种，改善作物品种和品质、抗病基因片段植入作物，借以抗病乃至于降低农药需求。”
　　综合而言，“农业4.0”既是生态农业，也是智能农业。它涉及植物学、土壤学、栽培学、分子生物学、化学工程学、机械工程学、信息工程学、工程管理学等多学科的交叉，是循环经济、低碳经济、生态保护的主战场之一，是国家经济战略发展新的着力点，加速迈进“农业4.0”是人口多、耕地少、水资源缺乏的中国的必然选择。
　　生态农业是“农业4.0”的重要内涵
　　2013年中国人口约为13.61亿，而预测显示，2030年这一数字将达到14.5亿以上。金涌介绍说：“我国粮食需求的峰值约为6.5亿吨/年，而我国2015年粮食产量为6.2亿吨/年，其中仍存在一定差距。英国经济学人智库报告，我国粮食安全指数在接受调查的107个国家中排在42位。”
　　从人均资源角度分析，中国农业的发展条件明显低于欧美发达国家。人均耕地面积小，而且国内土壤贫瘠（多红壤、黄土地），为保证粮食产量，国内单位耕地面积施肥量远超发达国家安全上限，但使用效率偏低。我国水稻、小麦、玉米三大粮食作物的化肥利用率为35.2%，农药利用率为36.6%，利用率远低于发达国家。
　　金涌表示：“化肥的过度施放，累加效应导致土地不堪重负，不仅污染土壤、水体、空气，而且危及生物多样性，导致农产品中化学品成分含量增多而殃及人体健康安全。随着农业面源污染不断加重，土壤结构变差，农民盲目增加化肥农药获取掠夺式产量。如此循环的结果是耕地有效耕层普遍变浅、板结，生产能力下降，植株容易招致病虫危害，农药施放次数和施放量也相应增多。如此发展将成为恶性循环。”
　　土壤对粮食安全、水安全、能源安全、减缓生物多样性丧失及气候变化，有重要作用。在此基础上，金涌认为，“农业4.0”时代首先要紧抓生态农业理念，减少面源污染，保护耕地土壤，利用绿色生态的农业投入品以及科学合理的施肥施药手段实现农业的可持续发展。特别是环保部最近颁布了《土壤污染防治行动计划》：开展土壤污染调查，掌握土壤环境质量状况；推进土壤污染防治立法，建立健全法规标准体系；实施农用地分类管理，保障农业生产环境安全；强化未污染土壤保护，严控新增土壤污染；实施建设用地准入管理，防范人居环境风险；开展污染治理与修复，改善区域土壤环境质量；加大科技研发力度，推动环境保护产业发展；加强污染源监管，做好土壤污染预防工作；发挥政府主导作用，构建土壤环境治理体系；加强目标考核，严格责任追究，必须认真执行。生态农业是国家需求，有重大战略价值。从经济角度分析，生态农业有巨大投资容量和空间，规模可大可小，有巨大社会效益和经济效益。技术方面，也有巨大发展空间，没有尚需突破的技术制约，没有重大资源、能源、环境的制约。“所以它是继房地产投资，一带一路，对外技术投资和产能转移之后，最具现实意义的发展机遇之一。”