近年来，中国农业面临土地资源紧缺、生态环境压力增加、劳动力缺乏与老龄化等发展痛点，以农业4.0为发展趋势的农业数字化升级与转型成为当务之急。农业4.0运用物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，力求构建高度智能、高度协同、高度精准的农业生态体系，使农业实现更低的生产所带来的成本、更合理的资源结构、更高效的流通渠道，同时兼具环保与可持续发展的重任。

  1990年，中国科技部出台“863”计划，内容有推动计算机研究“农业智能应用系统”，涵盖鱼病防治、苹果生产管理专家系统等5个专家项目研究平台，合计研发超过200个实用专家系统，并应用在中国境内22个示范区。1998年，“数字中国”战略提出，涵盖了数字农业、数字城市等领域。这一时期，农业数字化在中国市场仍处于探索、研究、试验阶段，政策的支持极大地促进了农业数字化技术的研发与应用，为中国农业数字化的发展奠定了基础。

  2000年前后，全球网络技术的突飞猛进带动了一系列相关领域的革新，“互联网+农业”的发展形态逐步成形。2003年，中国“863”计划将“大规模现代化农业数字化技术应用研究与开发”列为重大科学技术专项，之后该项目取得阶段性成果。随着21世纪初互联网时代的到来，农业数字化迈入了启动期，互联网与各项传感技术的迭代为农业数字化创造了条件。作为传统农业大国的中国对农业数字化的需求快速上升。

  2013年,中国农业部在天津、上海、安徽等地展开物联网区域试验工程，目的为采集各项农业实时数据，并对物联网在农业领域的应用进行探索与试验。2015年，《农业部关于推进农业农村大数据发展的实施建议》发布，为“农业+大数据”的发展指明方向。2020年，《数字农业农村发展规划（2019—2025年）》出台，为今后数年农业数字化的发展奠定了政策基础。2013年来，数智化技术（云计算、物联网、人工智能、区块链）的快速的提升为农业数字化打下了坚实的技术底层基础，数智化技术在工业、零售等领域的应用为农业数字化应用提供了学习与模仿的先例，将农业生态体系与数智化技术相融合也成为目前农业数字化发展的重点环节。

  这个阶段的突破主要在于“营养液栽培技术”和“人工模拟与控制环境技术”。1957年，世界上第一座植物工厂在丹麦约克里斯顿农场落成，这座1000㎡的植物工厂实现了从播种到收获的全自动传送带流水作业。

  这个阶段的显著标志是水培和人工光源技术的突破。荧光灯逐渐取代高压钠灯，红光LED开始投入到正常的使用中，人工光源的能耗有所降低。1971年，丹麦建成了绿叶菜工厂，可以快速生产独行菜、鸭儿芹、莴苣等。1974年，日本建成了一座由电子计算机调控的花卉蔬菜工厂。

  进入21世纪，植物工厂技术获得了加快速度进行发展。目前，我国的智能植物工厂已超过220座，成为数量仅次于日本的植物工厂大国。