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コラム:精密農業(スマート農業)とは?

【澁澤栄・東京農工大学特任教授】

2019.08.06 
【澁澤栄・精密農業とは】環境保全と収益向上を同時にかなえる一覧へ

 近代農業が環境と生態系の破壊者になったことを描いた、レイチョル・カーソンの小説「沈黙の春」に啓発され、「有機」農法や「無農薬」農法の運動が世界中で広まった。しかし、これらは技術として洗練されておらず、販売農家は困ってしまった。そこに登場したのが、環境保全と収益向上を同時に狙うことができる精密農業だ。

◆「作物の言葉」を理解する

 寓話作家アンデルセンを生んだデンマーク・オーデンス島の農場主ランゲ・キルデの経験を紹介しよう。
 1991年、ファーガソン社のGPS・収量メータ付きコンバインが世界で初めてデンマークに導入された。ランゲ・キルデは、95年にそのコンバインを導入してほ場350haの収量マップを作成した。経営ほ場は、1775年では22区画、1875年には5つの区画に統合、1975年には一つに統合された歴史をもつ。
 1999年にデンマークのオーデンス島で開催された第2回精密農業ヨーロッパ会議で、ランゲ・ギルデは次のように語った。
 「ほ場マップを基礎にして異なるレベルの管理領域に分割すると200~2000の管理単位が構成できる。かつ、投入量の自動制御による場所ごとの適正値に合わせた可変作業を実行することにより、350haの全体を一つのほ場として管理することができる」
 そして、このような作物状態に応じた適正値による農作業を経験して、「精密農業とは作物の言葉を理解することである(understand the language of plants)」と、感想を述べた。
 また、ISO14001の認証も受け、環境保全と収益向上およびリスク管理をめざす営農を実行していた。
 近年では作物のほ場計測法が発達し、遺伝的特性の表現型をほ場現場で見分けることが課題になっている。このような技術をフェノタイピング(Phenotyping)と呼び、「作物の言葉を理解する」技術が発達しつつある。

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◆環境負荷マップをつくる

 土壌マップと収量マップを用いると、仮想の環境負荷マップという新しいほ場情報を創造することができる。
 図1は、2005年から2006年にかけての群馬県農業研究センターの小麦ほ場における試験結果。小麦の播種前と収穫後に土壌センサSAS1000を走らせ、複数の土壌成分マップを得た。また、収量メータ付きコンバインにより、籾質量、水分、タンパク含量などの詳細な収量マップを得た。
 全窒素に着目し、入力として施肥量と播種前土壌窒素、出力として作物吸収窒素と収穫後の土壌残留窒素を計算した。
 作物吸収窒素は、麦株サンプルの分解調査により、籾質量と作物体窒素の関係を推定した。ほ場内の10mグリッドごとに観測値数十点の平均値と分散を求め、図のようにグリッドマップで表現した。
 入力と出力の差がほ場から環境中に流亡した窒素になる。注目すべきは、施肥量より多くの流亡窒素が得られたグリッド。計算上は施肥がすべて流亡したことになり、環境負荷の危険性が高くなる。
 実際、図中の赤く示したグリッドでは、作物が枯死してしまったか、あるいは倒伏して収量が極端に低い場所であった。
 この試験では、収量マップ、タンパク含量マップ、環境負荷マップおよび土壌全窒素マップを用いて、適正な土壌窒素のレベルを推定した。
 限られたデータの範囲だが、収量増には土壌窒素が高い方がよく、タンパク含量向上(高品質化)には土壌窒素が低い方がよい。また、環境負荷減少には土壌窒素が低い方がよかった。
 したがって、トレードオフ問題に対するバランス解を求めることが、処方箋の作成作業となる。農家と産地の意思を抜きにしては、処方箋が定まらないことになる。


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