2023.11.13 DX InfoCom T&S World Trend Report

柑橘分野におけるスマート農業の展開 ~柑橘栽培技術の高度化等に向けたIOWNへの期待

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1.はじめに

本稿は、我が国の温州みかんに代表される柑橘分野における、スマート農業[1]の動向を展望するとともに、今後の柑橘栽培技術の更なる高度化や、果実品質の向上等に向けたIOWN(Innovative Optical and Wireless Network)への期待について論じる。

2.我が国における柑橘生産額の現状

まず、我が国における柑橘生産額の現状を展望する。農林水産省「果樹をめぐる情勢」(令和5年5月公表)によれば、農業総産出額8兆8,384億円のうち、果実(果樹)の産出額は9,159億円(農業総産出額の約10%)となっている。同果実(果樹)産出額に含まれる「みかん」の産出額は1,651億円(果実産出額の18%)であり、我が国の柑橘市場の規模(産出額ベース)は約1,600億円の規模となっている(図1)。

【図1】我が国における柑橘の産出額

【図1】我が国における柑橘の産出額
(出典:農林水産省「果樹をめぐる情勢」(令和5年5月公表))

3.柑橘栽培の流れ(年間)

本節では、年間の柑橘栽培の流れ、および果樹農家が直面している諸課題について、筆者も携わっている「藍照果樹園」(静岡県富士市、須津地区)における温州みかんの栽培事例をもとに紹介する。

一般的に、温州みかんに代表される柑橘栽培においては、米(約30 時間)と比べて非常に多くの作業時間が必要となるが、温州みかんを栽培する際の年間の作業項目と、作業に要する時間(10a≒300坪当たり)は、おおよそ次のとおりである(表1)[2]

【表1】柑橘栽培に必要となる労働時間:「藍照果樹園」の事例(作業別/平地の場合、10a当たり)

【表1】柑橘栽培に必要となる労働時間:「藍照果樹園」の事例(作業別/平地の場合、10a当たり)
(出典:「藍照果樹園」の圃場管理データをもとに筆者作成)

まず、2~5月には、春肥の施肥と併せて、当年の新芽や花芽形成等を目的に、土壌改良や整枝・剪定作業を行う。整枝・剪定作業は、いわば樹の植物ホルモンをコントロールすることでもあり、その技術は極めて高度であるが、その後の果実品質に重要な影響を与える作業である。

その後の7~11月にかけては、樹に着果した果実の一部を落とす摘果作業を行う。摘果は葉に蓄積された養水分を果実に効率よく送り込むための作業であり、最終的には葉20~25枚に対し、果実1果程度が着果している状態になるまで、数カ月かけて(概ね、粗摘果1回、仕上げ摘果2回程度)作業を行う。摘果作業を行わないと、着果過多となり、樹勢低下や隔年結果(果実がなる年と、ならない年が交互に生じる現象)を招くこととなり、温州みかんの安定的な生産量の確保には必要不可欠である。

10月~翌1月にかけては、果実の収穫作業と、収穫した果実の選別・出荷、販売活動が行われる。

その他の定期作業としては、病害虫を予防するための防除(3~11月に毎月実施)や、草払機での除草作業(4~10月に毎月実施)を行う。なお、防除については、柑橘の場合、使用する薬剤や防除時期によって、薬剤を散布する場所が、樹の株元や内部、葉の裏、葉の表と異なるため、ドローンによる空中からの薬剤散布のみでは賄いきれず、手作業による散布が必要となる。

このように、温州みかんの栽培においては多大な労力を要するが、「藍照果樹園」における年間の総作業時間は221時間となっている。総作業時間のうち、防除や、摘果、収穫、選別・出荷作業に割く割合が大きい。

4.柑橘栽培におけるスマート農業の展開動向

前節では、柑橘栽培における年間の流れを紹介し、柑橘栽培には、多大な作業時間が必要となることを述べた。近年、他の農作物栽培と同様に、柑橘栽培においても、人手不足への対応や、省力化、単収増などが大きな課題となっており、ロボット技術や情報通信技術(ICT)を活用して、省力化・精密化や高品質生産を実現する、いわゆるスマート農業の実装に向けた取り組みが行われている。本節では、農林水産技術会議「『スマート農業実証プロジェクト』について」をもとに、柑橘栽培におけるスマート農業の展開について展望する。

同プロジェクトでは、柑橘に限らず、さまざまな農作物分野におけるスマート農業の実証実験プロジェクトが行われているが、その中から柑橘分野における主な実証実験プロジェクトを抽出したものが、表2である。

【表2】柑橘分野における主なスマート農業の実証実験

【表2】柑橘分野における主なスマート農業の実証実験
(出典:農林水産技術会議「『スマート農業実証プロジェクト』について」をもとに筆者作成)

柑橘分野におけるスマート農業に関し、近年のトレンドで注目すべきは、柑橘における栽培現場へのドローンや、除草ロボット、運搬補助ロボットなどの機材・ロボティクスの導入にとどまらず、AIやクラウド、データ等を活用した柑橘全体のフードチェーンの効率的マネジメントや、技術の伝承などを目標とし、推進していることである。

とりわけ、長崎県「with コロナ対応型地域内新流通の構築とカンキツの計画出荷によるスマートフードチェーンの実証」においては、ドローンやクラウド型かん水設備等のハード面に加え、生産・出荷・販売が連動するスマートフードチェーンの構築が目標とされており、柑橘バリューチェーンの全体視点からのスマート化の取り組みが推進されている(図2)。

【図2】カンキツの計画出荷によるスマートフードチェーンの実証

【図2】カンキツの計画出荷によるスマートフードチェーンの実証
(出典:長崎かんきつスマート農業実証コンソーシアム)

また、愛媛県「スマート技術導入による日本一の温州ミカン産地持続モデル実証」においては、地域トップリーダーが蓄積してきたノウハウをシェアリングするという取り組みが行われており、従来の農機等のハードウェアに加え、知見やノウハウといった無形資産・暗黙知のシェアリングにも取り組んでいる。

上述したように、柑橘分野におけるスマート農業に向けての取り組みは、従来の機器・ハードウェア活用型から、柑橘バリューチェーン全体を含めたデータ・ノウハウ活用型へと範囲が拡大している状況である。(現時点においては実証実験段階にとどまっているものの)このことは、単なる柑橘栽培作業そのもののDX(デジタル・トランスフォーメーション)ではなく、柑橘作経営・運営のDXが進行しているとも言えよう。

5.柑橘栽培技術の高度化等に向けたIOWNへの期待

本稿の最後に、1人の柑橘栽培者の立場から、柑橘栽培技術の更なる発展に向けたIOWNへの期待について、以下3点を提起したい。

(1)減肥料・減農薬栽培体系の確立

近年、柑橘分野においても肥料や農薬等の資材価格の高騰等や、地球環境問題等の社会的課題への対応を踏まえ、減肥料・減農薬栽培や、有機栽培への取り組みが進められている。

ところが、減肥料・減農薬栽培や、有機栽培は栽培者の「経験と勘」に頼る部分が多く、データや科学的知見を踏まえた栽培体系は確立されていないのが現状である。

減肥料・減農薬栽培や有機栽培体系の確立に向けては、「土壌環境」と「剪定」、「施肥量」といった各工程の調和をどのように図るのかが重要である。なぜならば、土壌環境が異なれば、剪定の仕方も異なるし、剪定の仕方が異なれば、必要とされる施肥量も可変となるからである。

したがって、今後は、「いかなる土壌で、いかなる剪定をし、どの程度の施肥量を施用すれば、どのような品質の柑橘が収穫できるのか」といったことについての科学的解明が必須である。これについては、本誌2022年9月号「萌芽期を迎えた『農業デジタルツイン』」にて紹介したとおり、NTT西日本など8組織(NTT西日本、理化学研究所、福島大学、北海道大学、東京大学、前川総合研究所、大阪環農水研、筑波大学)が、農場から土壌や微生物、作物に関するデータを収集・解析し、AIで分析するためのデジタルツインの構築に向けた取り組みを進めており、今後の展開に大いに期待したい。

(2)栽培シミュレーション

先述したとおり、柑橘栽培は、春先の剪定作業からはじまり、その後の摘果作業を経て、収穫を迎えるため、(露地栽培を前提とすれば)、柑橘栽培の経験は基本的に1年に1回に限定される。そのため、栽培技術の向上に向けた実験的試みを行う機会もそれほど多く確保できず、新規就農者が栽培経験を積み重ねるのには相当な年数が必要とされる<[3]

また、整枝・剪定技術の高度化における課題もある。先述したとおり、整枝・剪定によって樹の植物ホルモンをコントロールしたり、樹内部の日当たりを改善したりすることで、新梢や花芽形成を行うものであるが、現時点においては、どのように枝を切れば、どのような新梢が発現するのか、またそれが植物ホルモンとどのように関わっているのかについても解明されていない点も多い。

この点については、例えばIOWNのデジタルツイン上に仮想的な柑橘園地を構築し、仮想空間上に気象条件や土壌環境、剪定方法、収穫量、作物品質等のデータを蓄積し、それらを分析することで、仮想空間上で模擬栽培を実現し、シミュレーションを行えるようになれば、生産者の栽培体験機会は飛躍的に拡大するのではないだろうか。また、生産者に限らず、農業系の大学・高校等でも活用できれば、実際に収納する前に、さまざまな栽培経験を積むことが可能となり、柑橘分野における栽培技術の高度化や、後継者養成にも貢献し得るのではないだろうか。

(3)新たな物流・流通体系の構築

収穫された果実は、選果作業を経て、市場や消費者に出荷されるが、現状においては、出荷時に、市場での需給バランスが把握しにくいという課題も抱えており、生産者や出荷施設にとっては事前に出荷計画が立案しにくいという課題もある。また、物流業界の「2024年問題」にも代表されるように、柑橘の効率的な物流フローをいかに確立するかという課題も抱えており、今後は、柑橘の生産・出荷・物流といった全体マネジメントをいかに効率化していくかが重要となる。

この点については、NTTが取り組んでいるデジタルツインを活用した、仮想空間における農作物の「仮想市場」に期待したい(図3)。これは仮想市場における需給予測をもとにした仮想相対取引の実現により、農産物流通を最適化し、流通コストやフードロス等の低減を図ろうとするものだ。

仮想空間上で事前取引が可能となれば、生産者にとっては、収穫果実の計画出荷などがより行いやすくなり、柑橘の栽培から出荷・販売といった業務フロー全体の最適化が可能となるのではないだろうか。

【図3】農作物流通DX

【図3】農作物流通DX
(出典:NTT「農産物流通DXプレス発表」)

6.おわりに

本稿では、我が国の温州みかんに代表される柑橘分野における、スマート農業の動向を展望するとともに、今後の柑橘栽培技術の更なる高度化や、果実品質の向上等に向けたIOWN(Innovative Optical and Wireless Network)への期待について論じた。

柑橘におけるスマート農業は、ドローンやロボットといった従来型のハードウェアを中心としたものから、データやクラウド、AI(人工知能)を活用したデータ駆動型スマート農業へと、その取り組み領域の拡張が進められている。また、柑橘全体のフードチェーンの効率的マネジメントや、技術の伝承なども推進されている。

今後、そのような取り組みに加え、IOWN活用による栽培技術の高度化や、フードチェーン全体を通じた効率的マネジメント体系が構築されることを期待したい。

[1] 農林水産省は、スマート農業を「ロボット技術や情報通信技術(ICT)を活用して、省力化・精密化や高品質生産を実現する等を推進している新たな農業のこと」と定義している。https://www.maff.go.jp/j/ heya/sodan/17009/02.html

[2] 筆者の栽培園地は平地であるが、中山間地域や勾配がきつい園地の場合は、作業時間はさらに多くなる。

[3] またその年の気象条件や、圃場の土壌環境、剪定の仕方等により、枝・芽の出方や、隔年結果の傾向も異なるため、その年の状況が、翌年にも当てはまるとは限らない。

※この記事は会員サービス「InfoCom T&S」より一部抜粋して公開しているものです。

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