说到农业数字化与信息化的区别，许多人无法分辨其中的差异。这里将深入的介绍并探讨其中的微妙差别，同时从内容区别上做初步探讨。仅仅在概念和内容上去区分，不解决实际问题，意义也不是很大。诸如农业信息化和农业数据化，应该如何去区分它们的边界和内涵意义不是很大。但是在一个点上，农业信息化和农业数字化区别就很大，就是它们的应用目标是什么，它们在多大程度上有助力于农业生产，提高农业的产量或者农业的生产效率。

发展农业的目的是让农业生产得到增长，农户增加收益。数字农业就得为农业生产的产量增加和效益增加而作出贡献。不涉及到农业生产和为农业生产服务的数字农业，是一个不全面的数字农业，更谈不上什么智慧农业了。

最近人社部提出农业数字化技术员的职业标准，在参与到制定标准时才意识了解到农业机械化、信息化和数字化的区别，并不仅仅是概念区别那么简单，有必要拿出来进行讨论。

1. 发展阶段划分

根据中国农业大学李道亮教授提出来的以体力和畜力劳动为主的农业1.0，到以农业机械为主要生产工具的农业2.0，再到以农业生产全程自动化装备支撑下的农业3.0，最后达到以物联网、大数据、云计算和人工智能为主要技术支撑的全要素、全产业链、全产业、全区域的以无人化为主要特征的智能农业，即农业4.0。农业4.0阶段应该是数字化农业的对应阶段。但数字农业涉及更广泛的内涵，更深的内容。数字农业全面应用遥感、地理信息系统、全球定位系统、云计算技术、通讯和网络技术、大数据分析技术、人工智能、图像识别和自动驾驶等高新技术于农业生产的各个领域。

具体地说，李道亮教授的“农业 1.0 ”阶段以体力劳动为主的小农经济阶段，生产依靠经验，农业用具较为简单，生产模式主要为小规模分散生产，农业生产技术水平较低，农业生态系统功效较低，商品经济属性较弱。

到了“农业 2.0 ”阶段，即进入机械化农业阶段。随着机械化生产的普及，种植大户逐渐出现，先进的农业机械逐步代替传统的人力和畜力生产工具，大规模生产方式大幅提高了农业生产力效率和农业生产力水平。

进入“农业 3.0 ”阶段，农业发展到的自动化机械设备应用阶段。随着采用信息技术装备起来的自动化装备在农业中的应用，农业以广泛应用信息技术和局部生产作业自动化为主要特征。与机械化农业相比，自动化程度更高，资源利用率、土地产出率和劳动生产率更高。

“农业 4.0 ”阶段是指已经到来或即将出现的智慧农业。互联网阶段农业通过网络、信息等进行资源软整合，在大数据、云计算、互联网、传感器的基础之上形成智慧农业。“农业 4.0 ”是利用农业标准化体系的系统方法对农业生产进行统一管理，所有全过程均是数字化可控的、高效的。

目前我国农村“农业 1.0 ”还长期存在、“农业 2.0 ”正在不断普及推广、“农业 3.0 ”成熟度有待提升、“农业 4.0 ”处在研究和示范应用，并推进的时期。

农业信息化带来了农业生产的提质增效，经历了30~40年的发展，大家对农业信息化已经有了固定的认识。由于许多人的思维停留在信息化阶段，不免对刚刚才出现的数字化为特征的数字农业产生一些误区。

2. 信息化和数字化

意识影响行动，错误的意识必然导致错误的行动。因此有必要进行一系列的讨论。为了能够清晰理解二者的差别，下面以传统的农业种植生产为例。

无论从农业生产领域还是农业管理组织结构来看，往往被分为种植生产领域的产前、产中和产后数字化和生产管理和服务领域的数字化。在过去的几十年里，信息化或数字化二者有着各自的发展路径。即使IT技术相对成熟之后，两者的区别依然存在。

农业信息化对应的是“农业 3.0 ”阶段，农业发展到机械设备结合信息处理自动化阶段。随着现代信息技术以及自动化装备在农业中的应用，农业生产中广泛应用信息技术，与机械化农业相比，自动化程度更高，农业生产要素资源利用率、土地产出率和劳动生产率更高。

农业数字化对应的是“农业 4.0 ”阶段，它是指已经到来或即将出现的智慧农业阶段。互联网和物联网阶段的出现，农业通过网络、云服务、数字技术等进行资源整合，在大数据，人工智能、云计算、互联网、传感器的基础之上形成数字农业。农业数字化就是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机技术、通讯和网络技术、大数据分析技术、图像识别、自动驾驶等技术用于建立农业标准化生产体系，用数字技术和大数据整合农业生产系统，对农业生产过程进行数字模拟，建构对应的数字孪生模型，保证所有生产过程均是经过数字化的、可控的、高效的运行。农业服务者与农业生产者之间的信息通道，通过农业标准化平台实现对等连接，并采用数字技术进行统一管理，使整个过程中的决策更科学，实用性和交动性更强。

农业机械化到农业自动化升级过程中，机械化与自动化互相渗透、交替提升，以信息为媒介的方式形成两个阶段的交互连接，这两个阶段在一定程度上是融合协作、相伴同行的。早期的机械化没有信息化的支撑，只是用机器代替人工操作。后期机械化和信息化融合，在机械的使用中开始转向机器操作自动化，劳动力在一定程度上被释放出来。然而，自动化的内涵和外延要远高于机械化，除了支撑机械化，信息化驱动下的农业还在向更高的智能化阶段跃进。由于信息化的支撑，为机械赋能自动化，农业机械化阶段得以延长。同样由于机械化的光芒，农业信息化的到来显得隐约。目前农业信息化阶段并未完全实现，还处于加速发展的成熟期，预计20年后，农业信息化的才能达到70%普及率。

农业4.0是数字技术为王的数字农业阶段，显著特点是信息流全面数字化，设备运行无人化，农业生产的数字孪生模型普及，人工智能大量应用，它是对数字技术的高度集成，生产力的高度提升。数字农业的发展以遥感技术、互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能技术为关键，适应现代农业的发展需求，为农业服务，提高农业投入产出比是农业数字化走向现实的必经之路。从农业信息化到农业数字化的跨越在时间维度上很难分清界限，农业信息化的后期与农业数字化的初期几乎是重叠的。然而，农业数字化与农业信息化有着本质的差别，从农业信息化到数字化的跃进对技术进步的要求更高，既要求物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术的协同，还要求数据信息与动植物生长模拟，全产业孪生数字模型等能够精准匹配现实动植物的生物学特征，农业生产完全实现数字驱动的，自主决策的农业生产现代化，这将是一个数字技术为王的终极农业阶段，数字农业阶段的实现即达到数字化技术70%普及率，预计将要到50年以后。

3. 农业自动化

农业领域的自动化技术发展远远早于信息化。农业自动化就是应用自动控制和电子计算机等技术手段实现农业生产和管理的自动化，是农业现代化的重要标志之一。农业的机械化实现了用机械动力和电力代替人力和畜力，以机械设备代替人的劳动工具。70年代以来，农业逐渐推广应用自动控制、电子计算机、系统工程、遥感等技术，实现部分生产作业和管理自动化，取得了提高作业质量、效率、同时安全和省力效果。农业自动化已经应用于耕耘、栽培、收割、运输、排灌、作物管理、禽畜饲养等过程和温室的自动控制和最优管理方面。

例如：耕耘、栽培、收割和运输自动化。在这方面主要是采用高速、宽幅和自走式农具，利用液压控制、自动快速挂接、自动监视和自动显示故障。

在农业自动控制系统中，除了以机械、流体为主的执行机构外，传感器和自动化仪表起着决定性作用。简单来讲，自动化传感器或仪表的职能是负责测量农业现场的各种参数，例如温度、压力、电流等等。并作为反馈信号来调整输入，完成自动闭环控制。

随着自动化技术的发展，自动化仪表所测量的信号也由以前的模拟信号转换为数字信号。接下来就是计算机技术在传统的农业机械自动化系统中得到更多地普及。

以作物灌溉系统为例，灌溉计划主要涉及到何时灌溉和灌多少水的决策问题。目前，大多数灌溉调度系统及其相应的自动化控制都是固定时间进行灌溉。自动灌溉系统（定流量或变流量）的核心是它的执行单元实现控制灌溉时间和流量，大多数灌溉系统使用开/关控制器。对于作物生长要求的变时及滞后和变系统参数的灌溉情况，这些控制器不能给出最优结果。

农业自动化技术。利用计算机技术，现代控制理论，现代通讯技术，电子技术以及工程理论等，主要包括农业综合自动化管理系统。此外，还有综合应用机电一体化技术以及微机控制技术，研究农业机械和农产品加工企业的自动化节能与降耗技术。

早期的农业机械化没有信息化的支撑，只是用农机及其机器设备代替人工操作。出现了机械化和信息化融合，在农业机械的使用中开始转向操作自动化，劳动力在一定程度上被释放出来。然而，自动化的内涵和外延要远高于机械化，除了支撑机械化，信息化驱动下的农业还有更高的智能阶段需要跃进，后来发展到在农业机械上加装信息通讯和处理系统。

4. 农业信息化

农业信息化是指利用信息技术对农业生产、经营管理、战略决策过程中的自然、经济和社会信息进行采集、存储、传递、处理和分析。信息化原来的本意是将农业生产单元（企业或农户）生产过程中，一开始是把原来记录在以纸为主的介质上的信息，有选择性的存储到计算机系统中。早期的管理系统名称叫管理信息系统（MIS）。在农业领域应用是AMIS，即农业管理信息系统的缩写，是收集和加工农业生产管理过程中的有关信息，为管理决策过程提供帮助的管理信息系统（MIS），可根据管理的项目而建立，在数据库支持下进行与农业相关的事务处理、信息服务和辅助决策管理，提高农村政务运行水平和管理能力的水平。信息化进一步发展成为农业研究者、生产者、经营者和管理者提供资料查询、技术咨询、辅助决策和自动调控等多项服务的技术的总称，它是利用现代高新技术改造传统农业的重要途径。

4.1. 生产过程的信息化

农业生产过程的信息化，包括农业基础设施装备信息化和农业技术操作全面自动化。

农业基础设施装备信息化：如农田灌溉工程中，水泵抽水和沟渠灌溉排水的时间、流量全部通过信息自动传输和计算机自动控制。农产品的仓储内部因素变化的监测、调节和控制完全使用计算机信息系统运行。畜禽棚舍饲养环境的测控和动作完全可以实行自动控制或遥控。

4.2. 流通过程的信息化

农产品流通过程的信息化是指农产品批发市场的信息网络和电子结算等现代交易方式试点。对农产品产后加工、贮藏、保鲜技术的开发和推广，开发农产品加工技术和农业节本增效技术，发展优质高产高效农业。

利用信息技术建立可以提供政策、市场、资源、技术、生活等信息的网络体系，及时准确地向农民提供政策信息、技术信息、价格信息、生产信息、库存信息以及气象信息，提供中长期的市场预测分析，帮助农民按照市场需求安排生产和经营，解决分散的小农生产和统一的大市场之间的矛盾；利用信息技术还可以把农业融入到经济全球化的竞争中发展；把强优农业企业联合起来，形成跨国竞争的巨大优势；可以进行网上贸易，直接建立农产品和农业服务贸易的快速交易通道。

通过网上信息分析和专家的科学预测，农民在网上获得市场行情和发展预测分析，在网上获得农业生产订单，减少了农业生产的盲目性；利用计算机网络技术，农业生产者可以与不同产业结盟，共同经营，共同管理，共同打造品牌，稳定市场并不断拓展新的市场。

4.3. 管理过程的信息化

农业经营管理信息化是建立适合农场自身具体情况的计算机决策支持系统，进行模拟决策。通过进入乡、县、省、甚致全国和全球的信息网络，及时了解市场信息、政策信息，按照市场需求选择生产和合理销售自己的产品，以发挥自己的优势，取得最佳的经济效益。

农业管理服务系统，主要是适应国家信息化发展和电子政务建设要求，实施农业电子政务建设，建立开放的农业政务管理数据库，实现农业部门行政审批和市场监督管理等事项的网络化，增强政务管理透明度，方便农民群众，提高政府部门办事效率。

4.4. 社会服务的信息化

农村社会服务的信息化，利用现代信息技术提供的生活消费领域。县级文化娱乐媒体，实现电视网、广播网和计算机互联网的三网合一，农民群众利用这些媒体，了解国内外社会、经济和科学技术动态，了解国内外农业、农民和农村生活的发展动态，丰富农民的文化娱乐生活，为农村儿童的学习生活提供了条件。

总之，目前农业信息化的主要内涵有六个方面。

(1) 农业生产管理信息化。包括农田基本建设、农作物栽培管理、农作物病虫害防治、畜禽饲养管理等。目的是及时收集信息，帮助农户解决生产管理问题。

(2) 农业经营管理信息化。及时准确向广大农民提供与农业经营有关的经济形势、固定资产投资、物价变动、资金流向等各种信息，指导他们的生产经营活动。

(3) 农业科学技术信息化。收集并传递与农业生产、加工等领域有关的技术进步信息，包括农业栽培技术、畜禽养殖技术、农副产品加工技术以及农业科研动态。

(4) 农业市场流通信息化。提供农业生产资料供求信息和农副产品流通、收益成本等方面信息。

(5) 农业资源环境信息化。发布与农业生产经营有关的资源和环境信息。如耕地、水资源和生态环境、气象环境等信息。

(6) 农民生活消费信息化。向广大农民提供生活消费方面的信息服务，介绍主要消费品的性能、价格和供求趋势等。

但是，这些系统还不是数字化系统，还没有改变信息使用和处理过程的本质，只是把原来的IT技术转化为农业领域服务而已，它还是属于信息业务范围的内容。

5. 农业数字化

数字农业是1997年由美国科学院、工程院两院院士正式提出。它是指在地学空间和信息技术支撑下的集约化和数字化的农业技术。它是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、云计算技术、通讯和网络技术、大数据技术等高新技术与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现在农业生产过程中对农作物、土壤从宏观到微观的实时监测，以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境进行定期数据获取，生成动态空间感知数据，对农业生产中的现象、过程进行数字模拟。

数字农业是将数据作为农业生产要素，用数字化技术对农业对象、环境和全过程进行可视化表达、数字化设计、大数据分析管理的现代农业。

数字农业包括数字化技术在农业的生产，流通，运营环节的融合，实现合理利用农业资源，降低生产成本，改善生态环境，提高农作物产品和质量，提升农产品的附加值和市场品牌影响力，通过数字化技术拓展农产品的营销能力，降低市场运营成本，提升农产品的溢价能力，利用数字化方式提升农业产品的竞争力。

农业数字化绝对不仅仅只是计算机技术的升级。而首先要做的是对农业机械的自动化和信息化融合。数字化不仅仅只是计算机技术在信息处理上的应用，它是把计算机技术应用渗透到农业生产各个领域，其中也包括农业机械的领域中的无人驾驶拖拉机和遥控机组。其次是生产领域全面数字化，要求全面采用遥感、地理GIS系统、全球定位系统、云计算技术、通讯和网络技术、物联网、大数据、云计算、人工智能等数字技术，还要求数据技术和动植物生长模拟的孪生数字模型等能够精准匹配现实动植物的生物学特征，它完全是数字驱动的，自主决策的。数字农业是农业数字化在生产领域和管理领域的全面融合。

5.1. 农业生产数字化

农业生产操作全面数字化。一是农作物栽培管理的数字化，现在国内研制的多媒体小麦管理系统(WMS)和棉花生产管理系统(COTMAS)都可以应用于生产。如农作物施肥，可以在田间设置自动养分测试仪或设置各种探针定时获取数据，在室内自动测定或自动进行数据分析，通过分析数据，确定施肥时间、施肥量、施肥方法，使用田间遥控的自动施肥机或与灌溉系统结合实现自动施肥灌溉。二是农作物病虫防治数字化，在田间设置监测信息系统，通过信息网发出预测预报，利用数值模型分析，确定防治时间和方法，采用自控机具或生物防治方法或综合防治方法，对病虫害实行有效的控制。三是畜禽饲养管理的数字化，可以通过埋置于家畜体内的微型电脑及时发出家畜新陈代谢状况，通过数学模型模拟运算，判断家畜对于饲养条件的要求，及时自动输送饲喂配方饲料，实现科学饲养。

5.2. 数字农业生产体系

数字化农业需要形成产前、产中、产后紧密衔接的农业生产体系，包括农业生产资料的生产和供应，以及农产品的收获后的储藏、运输、加工和销售等部门。专业分工明确，高效协作，在相关数字化赋能体系的支撑下，农业生产体系运行有序而高效。

5.3. 数字农业科研和推广

农业种植业是以土地为基本生产资料，利用植物自身的光合作用能力和当地的光、热、水资源，从事生物生产的产业。由于中国幅员辽阔，自然条件复杂，气象和生物性灾害频繁，农户规模小而且分散，再加上农业传统的经验作业方式，呈现出生产的分散性，很强的地域性、时变性，很低的可控性和稳定性。造成农业生产是以及经验性强，但量化、规范、集成程度差的行业特点和弱势。先进的数据收集、处理和传递技术将有效地克服农业生产的分散化和小型化的行业弱势；强大的云计算能力、智能化技术，使农业生产中极其复杂和多变的生产要素定量化、规范化和集成化，改善了农业生产时空变化大和经验性强的弱点；将信息技术与遥感技术(RS)、农业地理信息系统技术(AGIS)以及全球定位系统(GPS)等相结合，大大加强了对影响农业资源、生态环境、生产条件、气象、生物灾变和生产状况的宏观监测和预警预报，提高了农业生产的可控性、稳定性和精确性，并能对农业生产全过程实行科学、有效的宏观管理掌控。

5.4. 农业灌溉上的应用

以灌溉工程上常见的“智能”灌溉控制器来说，它是已经出现在市场上用于农业和园林灌溉的控制器。灌溉协会(www.irrigation.org)将“智能控制器”定义为：通过监测和使用现场条件(如土壤湿度、雨水、风），以及坡度、土壤、植物类型等信息，根据环境因素施用适当的水，减少灌溉用水的控制器。因此，这些灌溉控制器可以从系统或接收传感器反馈或该地区天气数据的控制器，并相应地安排或调整灌溉时间和/或周期。例如，它们会减少在凉爽的月份的灌水，而在炎热和干燥的月份增加灌水。通常有两种类型的智能控制器：基于气象数据的控制器和基于土壤水分的控制器。就这样，所谓“智能”的灌溉控制器还是不能满足在农业种植生产领域的数字化应用要求。

因为“智能”灌溉控制的水量决策依据只来自作物耗水量。但是，作物的耗水量并非是需要灌水的唯一依据，某种情况下，当作物缺水时，由于提高作物产量或品质的需要（节水灌溉需要），农艺人员并不主张灌水。由于作物耗水量监测传感器精度不足，或传感器信号数据滞后。当收到土壤缺少水信号时作物已经缺水多时。基于工业自动化模式的灌溉控制器无法真正的考虑水分胁迫问题。如调亏灌溉，根据作物遗传和生态特性 ,在作物生长某一适当阶段 , 主动地对其施加水分胁迫 ,以影响作物的生理和生化过程 ,提高作物产品品质，或提高作物的后期抗旱能力 ,即通过作物自身变化提高水分利用率。又如旱区的水源供水不足。因来水量有限，需要根据来水量适当减少作物灌水量，同时如何保证产量不致于降低过多，用调亏灌溉以维持或提高作物产量。

以上介绍的，根据提高作物生产量和品质要求的，变化的灌溉用水量不仅对提高灌溉系统运行效率、降低灌溉成本、提高作物产量具有重要意义。未来提出的，基于人工神经网络的大数据控制器将会更加有利于灌溉调度。根据对模型输入参数如气温、土壤湿度、辐射和湿度建立的作物生长需水模型，针对实际作物生长的孪生数字模型才是估算灌溉需水量，并对相关结果进行模拟的终极灌溉数学模型。它是基于智能控制决策逻辑的灌溉，是实现灌溉效率和作物产量及品质最大化的必要条件。

当然，信息融合与数字化之间不能完全划上等号。不过，先撇开数字化技术不谈，机械化和信息化的两者融合的思路是充分发挥数字化技术优势的起点。农业现场控制和信息系统的数据都来源于现实世界。信息化和数字化，二者并不是有着天然的界限，更多的是由于技术发展与管理需要的产物。因此，随着技术的进步，数字化进程也有必要做出相应的调整。数字化并不是终点。农业现场控制与服务及管理领域的数字化融合后，逐步丰富的数据量将进一步推动数字农业的发展。

6. 信息化和数字化的异同

把信息化当成数字化，把自动化当成智能化。把工业自动化在农业生产上的应用当成智慧农业！常见的农业资源管理、农业应急指挥、农业行政审批和农业综合执法等实现在线化、信息化只是计算机信息技术在农业领域的应用，它们还不能算农业数字化或智能化的全部。

农业数字化并不是通过把农业相关的环境数据以及农业的生产要素进行展示就可以叫智慧农业，或者就能够实现智慧农业了的。

农业数字化也不是把农业机械变成了自动化机器就能够实现的。

把在工业领域已经成熟的工业自动化方法照搬到农业温室种植上，就认为实现了所谓的数字化那是不对的。

更进一步的说，以计算机网络技术和信息化支撑的电子商务，特别是农业电商也不是农业数字化的全部，它只是一个信息技术在农业流通领域中的应用之一。农业电商的技术外延不是智慧农业的目标方向。发展农业的目标是让现代农业的生产得到增长，农户增加收益。数字农业就得为农业生产的产量增加和效益增加而作出贡献。不涉及到农业生产和为农业生产服务的数字农业，是一个伪的数字农业，更谈不上智慧农业。

7. 总结

农业数字化需要大力发展农业生产信息化，但不是简简单单的信息化。是否实现了农业数字化判断的唯一标准是它必须应用了成套的数字技术，能够使农业生产提质增效，能够利用数字技术为农业生产进行全过程的无缝对连和提供全方位的、没有死角的服务。

数字农业是指将遥感、地理信息系统、全球定位系统、云计算技术、通讯和网络技术、自动化技术等高新技术与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现在农业生产过程中对农作物、土壤从宏观到微观的实时监测，以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境进行定期信息获取，生成动态空间信息系统，对农业生产中的现象、过程进行模拟，并进行自主决策控制，最终达到合理利用农业资源，降低生产成本，改善生态环境，提高农作物产品和质量的目的。

数字化需要大力推进遥感技术、农业物联网、大数据、人工智能技术在农业生产经营中的应用。农业数字化需要建设智能化的大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖物联网生产基地和家庭农场，实现生产技术集约高效；需要有农业物联网关键数字技术和配套的数字化设备生产厂家；农业数字化需要发展农业生产全过程，全产业链和全要素的孪生数字模型，从而实现农业行业管理精细化和管理决策科学化。

农业数字化强调的是必须要为农业生产服务。不为农业生产服务，不能提高农业生产效率的，所谓数字化农业或智慧农业都不是真正的农业数字化或者智慧化系统。