日本作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)的代表國(guó)家，在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域頗有投入。由于日本是島國(guó)，土地資源不足、自然災(zāi)害頻發(fā)，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展受到了一定的制約。然而自然環(huán)境只阻礙了日本農(nóng)民橫向擴(kuò)展農(nóng)耕面積，卻沒(méi)有限制日本在農(nóng)業(yè)技術(shù)上的縱深發(fā)展。
2019年，日本農(nóng)產(chǎn)品出口年產(chǎn)值超過(guò)9000億日元，日本政府希望通過(guò)智慧農(nóng)業(yè)促進(jìn)農(nóng)林牧漁的整體生產(chǎn)水平，加快農(nóng)業(yè)出口增長(zhǎng)，提振地方經(jīng)濟(jì)。日本農(nóng)林水產(chǎn)部計(jì)劃在2025年將農(nóng)產(chǎn)品出口總額提升至2萬(wàn)億日元，到2030年達(dá)到5萬(wàn)億日元。
登米的無(wú)公害大米
宮城縣是日本東北部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化中心，肥沃平原也為發(fā)展農(nóng)業(yè)提供了得天獨(dú)厚的條件，宮城縣北部的登米市（Tome），以稻米聞名，是日本大米的主要原產(chǎn)地之一。然而隨著日本飲食文化的多樣化發(fā)展，大米在國(guó)內(nèi)的銷(xiāo)量持續(xù)下降。
面對(duì)這一趨勢(shì)，登米的稻農(nóng)認(rèn)為，提升稻米的品質(zhì)，打造無(wú)公害的優(yōu)良有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品，將成為登米農(nóng)業(yè)的新出路。
2003年，日本農(nóng)業(yè)合作社（JA）的當(dāng)?shù)胤种C(jī)構(gòu)JA Miyagi Tome率先減少了稻田中農(nóng)藥和化肥的使用。環(huán)保、有機(jī)、無(wú)公害成為了登米大米的標(biāo)志，經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，目前80%的登米稻米都嚴(yán)格按照無(wú)公害環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)種植。
種植無(wú)公害水稻會(huì)在許多方面增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)和勞動(dòng)力負(fù)擔(dān)，然而，與日本很多其他農(nóng)村地區(qū)一樣，隨著人口的老齡化和年輕人流向城市，登米遇到了勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題。在過(guò)去的二十年中，該地區(qū)的農(nóng)場(chǎng)數(shù)量減少了一半。
無(wú)人機(jī)改變傳統(tǒng)農(nóng)耕方式
為了解決勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，并提高稻田產(chǎn)量，登米稻農(nóng)引進(jìn)了無(wú)人機(jī)和傳感器等智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，利用無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的精確噴灑，利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大片農(nóng)田的水位變化，使農(nóng)民能夠以最少的勞動(dòng)力來(lái)管理稻田。登米「無(wú)人機(jī)」稻農(nóng)
登米的新一代農(nóng)民千葉正太（Chiba Shota）介紹說(shuō)，技術(shù)還有助于消除天氣對(duì)農(nóng)業(yè)影響的不可預(yù)測(cè)性。「利用無(wú)人機(jī)噴藥，可以幫我們節(jié)省一半的勞動(dòng)力，即便遇到突發(fā)天氣狀況，我們也能在不增加人手的情況下迅速完成工作。」
此外，登米的智慧農(nóng)業(yè)還將農(nóng)耕經(jīng)驗(yàn)科學(xué)地固化為KnowHow和分析模型，在農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)上裝備了可以測(cè)量水稻植株顏色和高度變化的攝像機(jī)，通過(guò)分析農(nóng)作物生長(zhǎng)的定量數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確低判斷何時(shí)需要施肥、何時(shí)需要打藥，并計(jì)算出精確的用量，擺脫了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)+直覺(jué)的農(nóng)耕模式。
千葉還說(shuō)，效率并不是技術(shù)給他帶來(lái)的唯一優(yōu)勢(shì)。例如，農(nóng)藥必須在水中稀釋后才能?chē)姙ⅰ５孛嫒斯娝幮枰?,000：1的比例進(jìn)行稀釋?zhuān)臅r(shí)費(fèi)力，而無(wú)人機(jī)噴藥則只需10：1的稀釋液即可完成。無(wú)人機(jī)的高精度噴藥，可以降低稀釋比例，使用高濃度農(nóng)藥完成作業(yè)，不僅提高了效率，還實(shí)現(xiàn)了100倍的節(jié)水效果。
千葉說(shuō)：「我認(rèn)為我們正處在我父母一代無(wú)法想象的，向新農(nóng)業(yè)方式過(guò)渡的過(guò)程中。像無(wú)人機(jī)這樣的技術(shù)正在引領(lǐng)我們前進(jìn)。」
智慧農(nóng)業(yè)升級(jí)環(huán)境友好型稻田
鹿兒島縣的Horiguchi Seicha是日本最大的茶廠之一，至今已有70多年的歷史。為了提升茶葉的品質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，Horiguchi Seicha正在使用新技術(shù)改造傳統(tǒng)茶園，通過(guò)機(jī)器人提高生產(chǎn)力，并種植無(wú)農(nóng)藥和其他化學(xué)物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物。
「每個(gè)出口市場(chǎng)對(duì)可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)藥和化肥類(lèi)型都有不同的規(guī)定。」Horiguchi Seicha公司的副總裁兼代表董事堀口大輔（Horiguchi Daisuke）說(shuō)「為了確保我們可以將茶賣(mài)給任何國(guó)家，我們需要在保持競(jìng)爭(zhēng)力并生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，尋找不依賴(lài)化學(xué)物質(zhì)的種植方法。」機(jī)器人「颶風(fēng)之王（Hurricane King）」正在利用高壓水和強(qiáng)風(fēng)清除有害生物
自動(dòng)化智能化的農(nóng)耕新模式
Horiguchi Seicha一直以環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)為發(fā)展方向，并率先嘗試采用病蟲(chóng)害綜合治理（Integrated Pest Management，IPM），嘗試全新的耕作方法。而由于IPM需要大量技術(shù)工人，因此鹿兒島Horiguchi Seicha在技術(shù)研究方面不斷創(chuàng)新，將IPM農(nóng)業(yè)與機(jī)器人技術(shù)、信息通信技術(shù)（ICT）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化驅(qū)動(dòng)的無(wú)公害防蟲(chóng)。
Horiguchi Seicha是日本最早實(shí)施智慧農(nóng)業(yè)的農(nóng)耕企業(yè)之一。他們的第一個(gè)IPM創(chuàng)新可以追溯到上一代的Horiguchi Daisuke，他注意到臺(tái)風(fēng)過(guò)后昆蟲(chóng)會(huì)大幅減少，受此啟發(fā)，他研發(fā)了一種名為「颶風(fēng)之王（Hurricane King）」的機(jī)器人，這種機(jī)器人可以以高壓將風(fēng)和水吹過(guò)茶樹(shù)，從而消除蟲(chóng)害。
Horiguchi Seicha的智慧農(nóng)業(yè)研發(fā)并不止步于防治蟲(chóng)害，「最近，我們正在對(duì)一種采摘機(jī)器人的原型機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。我們還引進(jìn)了一種能夠自動(dòng)部署覆蓋茶樹(shù)的機(jī)器「Baron Screens」，他可以自動(dòng)深處遮蔽的黑屏保護(hù)茶葉免受風(fēng)和強(qiáng)烈陽(yáng)光照射的危害。」堀口大輔介紹說(shuō)。
全面創(chuàng)新的企業(yè)文化
這種將「智慧農(nóng)業(yè)」和「IPM農(nóng)業(yè)」相結(jié)合的方法，可以節(jié)省農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力，解決勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題，同時(shí)構(gòu)建綠色無(wú)污染的生態(tài)友好型茶園。Horiguchi Seicha將先進(jìn)的，無(wú)化學(xué)污染的種植技術(shù)視為增長(zhǎng)的關(guān)鍵，并持續(xù)研發(fā)尖端技術(shù)，例如利用5G的無(wú)線(xiàn)傳感器來(lái)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)條件或引導(dǎo)自動(dòng)機(jī)器人。
堀口認(rèn)為保持積極創(chuàng)新的態(tài)度確保了他的家族企業(yè)長(zhǎng)盛不衰。他說(shuō)：「我的祖父和父親兩代人都始終致力于開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的農(nóng)耕模式，這種態(tài)度已根植于我們的企業(yè)文化中。」
三
利用「Field servers」實(shí)時(shí)管控農(nóng)田狀態(tài)
日本中部的信州高山酒莊（Shinshu Takayama Winery）于2016年開(kāi)業(yè)，是由13位當(dāng)?shù)剞r(nóng)民創(chuàng)建的創(chuàng)業(yè)公司，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，信州高山酒莊逐漸壯大，并在當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)了包括葡萄種植、葡萄酒釀造，以及酒莊旅游等一系列與葡萄酒相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈。
信州高山酒莊一直在利用新型智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)對(duì)葡萄園進(jìn)行監(jiān)控管理，以此提高葡萄種植的水平，以及葡萄酒的質(zhì)量。農(nóng)民們利用有關(guān)氣候和土壤狀況的科學(xué)數(shù)據(jù)，并依據(jù)不同品種葡萄的特性確定何時(shí)施肥、何時(shí)收獲。「農(nóng)田服務(wù)器（Field servers）」監(jiān)視葡萄園的狀況。
信州高山酒莊與東京的農(nóng)業(yè)科技初創(chuàng)公司「Vegetalia」合作，在整個(gè)農(nóng)場(chǎng)中安裝了為「農(nóng)田服務(wù)器（Field servers）」遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備。它可以記錄了農(nóng)場(chǎng)中的各種信息，包括太陽(yáng)輻射、溫度和濕度等。
以前，農(nóng)民只能從天氣預(yù)報(bào)里獲得的信息，現(xiàn)在可以從安裝在農(nóng)田現(xiàn)場(chǎng)直接采集，對(duì)環(huán)境的判斷也不再只依靠經(jīng)驗(yàn)。「借助這項(xiàng)新技術(shù)，農(nóng)民們還可以監(jiān)控土壤的實(shí)際狀況。通過(guò)密切跟蹤不斷變化的天氣狀況，可以更輕松地確定最佳的施肥和收獲時(shí)間」 Vegetalia的總裁兼CEO小池聡（SATOSHI KOIKE）介紹說(shuō)，「我們甚至在樹(shù)葉上都裝有傳感器，可以通過(guò)算法檢測(cè)水分并預(yù)測(cè)疾病，例如霜霉病。」
散布在農(nóng)場(chǎng)各地的傳感器，可以收集到人類(lèi)手工無(wú)法收集的詳細(xì)耕種數(shù)據(jù)。它帶來(lái)的直接好處是使耕種效率更高，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，可以幫助農(nóng)場(chǎng)更好地分析葡萄的生長(zhǎng)規(guī)律，從而進(jìn)一步提高葡萄的種植水平和葡萄酒的釀造品質(zhì)。
信州高山酒莊常務(wù)董事兼釀酒師高野榮一說(shuō)：「智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)可以幫助我們管理農(nóng)場(chǎng)，并更快、更準(zhǔn)確地制定決策。這是我們可以傳給子孫后代的東西。」
