Ⅱ

みどりの⾷料システムのKPIに係る技術の国内外の最新動向調査
Ⅱ- ２. 研究内容に関する調査
b. 化学農薬使⽤量の低減© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（1）技術概要

⽶国における総合的病害⾍管理 （IPM）の助成プログラム
 ⽶国NIFAは、州、地域、国レベルでのIPM戦略を利⽤した、昆⾍・線⾍・病原体・雑草管理に関する問題に対処するため研究開発を⽀援。
 2021年は、作物保護及び害⾍管理（CPPM）関連の73プログラムに対して合計1,560万ドルの⽀援。2022年
は24のプログラムを採択、合計900万ドルの⽀援。2023年のCPPMプログラムの予算は約490万ドル。
機関

2022年度に採択された研究プログラム
タイトル

ハンボルト州⽴⼤学

ワイン⽤ブドウ園におけるげっ⻭類駆除のためのメンフクロウ巣箱の利⽤の最適化

カリフォルニア⼤学デービス校

野菜作物における雑草と病害防除のためのバンドスチームの適⽤

コロラド州⽴⼤学

古いウイルス、新しい宿主:⽶国⻄部の⿇の新興ベクター媒介ウイルスであるビートカーリートップウイルスの疫
学と管理

フロリダ⼤学ゲインズビル校

AIマシンビジョンとジオリファレンス雑草マッピングを⽤いた除草剤削減のためのトマトの統合雑草管理プログラム

フロリダ⼤学ゲインズビル校

ウリ科植物感染性ウイルスのフィールド検出のためのリコンビナーゼポリメラーゼ増幅ツール

アイオワ州⽴⼤学

⽶国⼤⾖⽣産における除草剤耐性ブタクサ管理のための⽣態学的戦術としての籾殻ライニングの統合

ルイジアナ州⽴⼤学

⽶国中南部の溝灌漑稲作における昆⾍管理の持続可能性の向上

メリーランド⼤学

野菜⽣産におけるIPMツールとしてのリビングマルチによる節減耕起の評価

ミシガン州⽴⼤学

クロルピリホス喪失後の核果におけるホウキムシの代替管理戦略の開発

ニューハンプシャー⼤学

無⼟壌培地における業界の課題への対応:⽊材基材における病気の脅威とバイオ殺菌剤の有効性評価
出典:NIFA WEBサイト
https://www.nifa.usda.gov/about-nifa/announcements/nifa-invests-9m-crop-protection-pest-management© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（1）技術概要

⽶国における総合的病害⾍管理 （IPM）の助成プログラム
2022年度に採択された研究プログラム（続き）

機関
コーネル⼤学タイトル
アオドウガネのスカウトアプリの有⽤性をより多くの⼈に広めるために

ノースカロライナ州⽴⼤学ローリー校

べと病原菌に対する殺菌剤使⽤を最適化する意思決定⽀援ツールの開発

オレゴン州⽴⼤学

ホップにおけるフザリウムの脅威の軽減

ペンシルベニア州⽴⼤学 ⾷⽤キノコの真菌病原菌・害⾍防除のための植物化合物
⽶国南部の野菜⽣産における節⾜動物害⾍管理のためのインセクタリープランツの統合
テネシー州⽴⼤学
強化
テネシー⼤学
⽜のマダニ検出のためのコンピュータイメージングの開発・検証・評価
持続的トウモロコシ⽣産における統合病害管理のための野⽣近縁種の在来抵抗性の活
テキサスA&M⼤学
⽤バージニア⼯科⼤学

銅、PGR-S、植物活性剤、抗バイオフィルム酵素を⽤いた⽕傷病、花茎枯病の次世代防除

ワシントン州⽴⼤学

X病管理の最適化のためのベクターと病原体のフェノロジーの統合

ワシントン州⽴⼤学

統合的害⾍管理アプローチとしてのミツバチコロニーの屋内保存のための意思決定⽀援
ツールの情報提供と開発
出典:NIFA WEBサイト
https://www.nifa.usda.gov/about-nifa/announcements/nifa-invests-9m-crop-protection-pest-management© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（1）技術概要

農業⽣態学の10の要素︓FAO

 IPMは、⽣態学を基礎とする総合的防除技術。農業⽣態学は、⽣物多様性を管理することにより、受粉や害⾍・病害防除に対する⽣物学的調節に寄与。
 FAOは、農業⽣態学のフレームワークの10要素を2018年に発表。環境的、社会的、経済的に持続可能な農業及び⾷料システムの変⾰に向けたガイダンスを提供。
農業⽣態学の10要素の相互作⽤（https://www.fao.org/3/i9037en/i9037en.pdf）

農業⽣態学の10の要素
1. 多様性
2. 共創と知識の共有
3. 相乗効果
4. 効率性5. リサイクル
6. レジリエンス
7. ⼈間的・社会的価値
8. ⽂化と⾷の伝統
9. 責任ある統治
10. 循環連帯経済

出典:FAO WEBサイト
https://www.fao.org/agroecology/overview/overview10elements/en/© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（1）技術概要

農業⽣態学的作物保護の概念提案︓フランス農業開発研究国際協⼒センターCIRAD
 CIRADのDeguineらは、IPMの中で⽣物多様性と⼟壌の健康の維持改善に焦点を当て、これにより作物保護を⽬指す農業⽣態学的作物保護（ACP）の概念を提案。
 同論⽂ではGoogle⽤語出現頻度において、1990年代半ば以降はIPMが減少、2000年代初頭以降はアグロエコロジー（農業⽣態学）が増加していることから、ACPが拡⼤し、パラダイムシフトが起こっていると推察。
各⽤語の出現頻度の推移（Google Books Ngram Viewer）
Agroecology（農業⽣態学）
Integrated Pest Management（総合的病害⾍管理）
Biopesticide（⽣物農薬）
Biological Pest Control（⽣物的防除）

出典:Deguine JP, et al. Agron.Sustain.Dev. (2021)
出典:シュプリンガーネイチャースイスAG WEBサイトト
https://link.springer.com/article/10.1007/s13593-021-00689-w© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

National IPM Database

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

 南部IPMセンター（⽶国）がUSDA-NIFA助成⾦を受けて全国IPMデータベースを開発、2018年に公開。
 作物プロファイル（CP: Crop Profile）と害⾍管理戦略計画（PMSP: Pest Management Strategic Plan）を作成、検索するためのオンラインプラットフォームを提供。
 各地域（カナダ、北中部、北東部、南部、⽶国、⻄部）における約1,000のCP、PMSP資料を掲載。
National IPM Databaseウェブサイト

4地域のIPM促進センター

⻄部IPMセンター
北中部IPMセンター
北東部IPMセンター
南部IPMセンター

出典:National IPM Database , Southern IPM Center WEBサイト© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

IPMソリューションのプラットフォーム

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

 SMARTPROTECTプロジェクト（ベルギー）でIPMに関するナレッジを収集、電⼦共有するプラットフォーム開発。
 EU、National Rural NetworksやEIP-AGRIなどの国や地域のイニシアチブと連携して、オンラインプラットフォームを通じて提供。
SmartProtectウェブサイト

• オープンフィールドと温室⽣産システム向けのIPM技術とメソッドを⾒つけることが可能。
• 技術タイプ(アプリケーション技術、意思決定⽀援技術、診断及び検出技術、モニタリング技術)と 、適⽤範囲からアクセス可能。
予算規模2百万ユーロ／EU負担2百万ユーロ
Horizon 2020（2020年1⽉-2023年6⽉）

出典:スマートプロテクト H2020 – IPMテーマ別ネットワーク (smartprotect-h2020.eu)
https://platform.smartprotect-h2020.eu/© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

ブドウとオリーブの持続可能な害⾍管理

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

 NOVATERRAプロジェクト（スペイン）でブドウとオリーブに対するIPMのデータベースを作成。
 化学農薬削減のための代替技術（天然由来の抵抗性誘導剤、フェロモン、ロボット、カバークロップ等）の有効性検証の他、農家の受容性についても分析。
NOVATERRAプロジェクト概要• 分析階層プロセス(AHP)
を⽤いて、4つのケース
スタディにおけるブドウ・オリーブ農家で新技術が採⽤された主な要因を特定し、分類。

予算規模550万ユーロ／EU負担490万ユーロ
Horizon 2020
（2020年10⽉-2024年9⽉）

出典:NOVATERRA WEBサイト

The NOVATERRA project has received funding
from the European Commissionʼs Horizon 2020
grant agreement number 101000554.

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製品化・サービス化段階

b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

ミツバチを⽤いた製剤送達システム

 Bee Vectoring Technologies社（カナダ）がミツバチを使⽤してバイオ農薬やバイオスティミュラントを対象作物へ送達するシステムを提供。
 微量の製剤を直接花に送達するため、従来の散布⽅法よりも使⽤量を削減することが可能。
ディスペンサーシステム
天然素材由来Vectorite粉末と有効成分の混合物• Vectorite粉末はミツバチに付着することで、添加された有効成分を運搬。
• ブルーベリー、イチゴなどの花や果実に⽣じる真菌病や害⾍が標的。
• 従来のスプレー⽅式では農薬2 kgと数百リットルの⽔が必要であるのに対し、BVTシステム
では5 gの農薬のみで⽔を必要としない。

出典:Bee Vectoring Technologies WEBサイト
https://www.beevt.com/
出展:worldfoodinnovations WEBサイト
https://www.worldfoodinnovations.com/innovation/bee© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

発酵技術を⽤いたフェロモンベース農薬の⼤量⽣産製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

 BioPhero社（デンマーク）は、フェロモン製剤を低価格で量産化できる発酵技術を開発。
製造プロセス• フェロモンはこれまで化学合成により⽣産されてきたが、複雑でコストのかかるプロセスであったため、⼤規模農場での使⽤に適さなかった。
• 植物由来のグリセロールから、酵⺟を⽤いて発酵⽣産を⾏う。フェロモンを精製した後、製剤化。
• オオタバコガ、コナガ、ニカメイチュウ、ツマジロクサヨトウを対象としたフェロモンを提供。
予算規模850万ユーロ／EU負担640万ユーロ
Horizon 2020
（2020年３⽉-2023年8⽉）
出典:BioPhero WEBサイト

https://biophero.com© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

蛾の監視システムと⾃律⼩型ドローンによる駆除製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

 PATS社（オランダ）は、害⾍のリアルタイム監視システムのPATS-Cと、⾃律⼩型ドローンPATS-Xからなる駆除システムを開発。
 温室内で⾶んでいる蛾を検知すると、カメラに導かれた⼩型⾃律型ドローンを使⽤して、ローターブレードを使⽤して蛾を殺す。IPMプロセスの⼀部を⾃動化し、農作物被害リスクの軽減に寄与。
監視システムPAT-Cと⼩型ドローンPATS-X• IPMのモニタリングや防⾍作業にかかるコストを低減。
• 現在対象としている蛾は、• Tomato looper(Chrysodeixis chalcites)• European pepper

moth(Duponchelia fovealis)• Banana moth(Opogona sacchari)• Tomato leafminer(Tuta absoluta)

出典:PATS WEBサイト

https://pats-drones.com/© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

害⾍監視ロボットトラップ︓PestNu（ギリシャ）

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

 AIロボットトラップにより、リアルタイムの害⾍監視を⾏う。Copernicusのデータを⽤いて、⼟壌及び植物の栄養素と害⾍のついた植物をマッピング。すべてのデータは農場管理システムのクラウドに相互接続。
オープンフィールド及びアクアポニックスの実証実験• 殺⾍剤と肥料の使⽤と栄養素の損失を減らすために、デジタル及び宇宙ベースの技術 (DST)を⽤いて、オープンフィールドとアクアポニックスの2種類の実証実験を実施• リアルタイムでの害⾍監視のための AIロボット
トラップ及び農薬の監視と3Dスポット散布⽤の⾃律移動ロボットを活⽤• コペルニクスのデータを使⽤し、⼟壌/植物の栄養素と害⾍植物の⼊⼒をマッピングするためのAgroradar AIアルゴリズムを使⽤
予算規模740万ユーロ／EU負担600万ユーロ
Horizon 2020（2021年10⽉-2024年9⽉）
出典:PestNu WEBサイト

https://pestnu.eu/mission/© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

保全的⽣物的防除で⽤いるSecondary plants※ ※主要作物と⼀緒に栽培する植物 保全的⽣物的防除には、天敵の働きを妨げる要因の除去（保護）と、天敵の働きを⾼めること（強化）が必要。
 インセクタリープランツは天敵の成⾍の寿命を延ばす効果、バンカー植物は、植物上で天敵の個体群を維持する役割を果たす効果を所有。これらに厳密な区別はなく、まとめて天敵温存植物と呼ぶことが多い。
保全的⽣物的防除の分類と主な効果(companion plant)(repellent plant)(barrier plant)(indicator plant)(trap plant)(insectary plant)(banker plant)

出典:京都⼤学 ⽇本典秀教授 ヒアリング資料
Parolin P, et al., International Journal of Pest Management(2012)より 和訳・改変© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

天敵の多様性と害⾍防除効果

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

 保全的⽣物的防除には、天敵の働きを妨げる要因の除去（保護）と天敵の働きを⾼めること（強化）が必要。
 ヴュルツブルク⼤学（ドイツ）のMartinらは、野外実験において、3つの天敵（⿃、⾶翔昆⾍、地上節⾜動物）を排除し、天敵間の⽣物学的害⾍防除に対する相互作⽤を検証。
 ⽣物多様性が⾼いほど、害⾍防除効果が⾼いことを⽰した。⽣態系バランスの維持が、農業⽣産の持続可能性を⾼めるために重要であることを⽰唆。
天敵排除による防除効果の影響(A)害⾍幼⾍密度、(B)植物の被⾷率(%)、(C)植物のバイオマス(g)

出典:Martin et al. PNAS (2013)https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1215725110© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 1．総合的病害⾍管理（2）事例

DNAマーカーによる天敵の移動分散評価

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

 京都⼤学の⽇本典秀教授は、圃場内の効率的な天敵温存植物の密度を決定するため、チャ園でのケナガカブリダニ個体群構造を評価。
 半径約50m内のケナガガブリダニの遺伝⼦構成は似ていたが、約100m離れた場所のケナガガブリダニの遺伝⼦構成は似ていなかったことから、植⽣管理は半径50m程度の範囲を単位に考えると、効率よく⼟着カブリダニを保全することが可能になると期待。
天敵の移動分散評価の例

出典:京都⼤学 ⽇本典秀教授 ヒアリング資料© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 2．ＡＩ・ＩＣＴ技術を活⽤した病害⾍発⽣予察（1）技術概要

農業におけるAI活⽤に関する研究開発は、近年急速に拡⼤

 持続可能な農業を可能にする上でのAIの役割の分野で発表された学術研究の数は、2018年から⼤幅に増加。
 論⽂の約54.8%が中国であり、次いで⽶国、インド、イラン、フランス。⽇本は20位以内にない。
持続可能な農業におけるAIの使⽤に関する論⽂数（2000年-2021年）

出典:Bhagat PR, et al., PLoS ONE (2022)
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0268989© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 2．ＡＩ・ＩＣＴ技術を活⽤した病害⾍発⽣予察（2）事例

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

オープンビッグデータや機械学習を活⽤した害⾍拡散予測

 ノースカロライナ州⽴⼤学（⽶国）は、⽶国USDAと共同で、害⾍や病原体の蔓延を予測するシステムPoPSを開発。ユーザーフレンドリーなインターフェースとあらゆる種に使⽤できる柔軟な拡散モデルを提供。
Spotted lanternflyのモデル構造及び予防管理しない場合の時間経過に伴う拡散確率• プロジェクト内容は以下の4点1. 果物やナッツ類に対する主要な害⾍の脅威を特定
2. 宿主種のマップとモデル予測の反復開発及び検証
3. ユーザーフレンドリーな予測
プラットフォーム及び意思決定⽀援ツールPoPSの共同開発
4. 予測とシミュレーションを作物保護のための実⽤的な予察に変換するアラートシステムの追加
AFRI競合助成⾦65万ドル（2022年1⽉-2027年1⽉）
出典:Jones C, et al., Commun Biol.(2022) 改変
https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/fee.2357
出典:PoPS WEBサイト https://popsmodel.org/
出典:nature briefing WEBサイト
https://ecoevocommunity.nature.com/posts/forecasting-the-arrival-of-an-insect-pest© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 2．ＡＩ・ＩＣＴ技術を活⽤した病害⾍発⽣予察（2）事例

５G・AIを活⽤したリアルタイムでの害⾍検出

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術開発段階

 ファーウェイ社（中国）は農業⽤ドローンの活⽤に向けた取組を進めており、2021年からDronetech社（オーストリア）と協業。これまでも５Gを活⽤してデータ伝送して画像解析などを実施。
 2022年からはファーウェイ社が５Gを活⽤したクラウドサービスを提供し、クラウドサービス上にAIを搭載することで、リアルタイムの分析を実現。
5G スマート ファーミング

 農場における⼩さな昆⾍の検出、作物の状態の監視、等を⾏うことにより、⽔、化学薬品、殺⾍剤の使⽤を正確に最適化。
 ドローンのシェアリングにも取り組み、農業分野だけではなく、様々な分野のユーザーが、ソーラーパネルの検査、交通管理、電⼒線の摩耗検出など、幅広い⽤途にドローンとそのAIソリューションを活⽤できるサービスを構築。

出典:ファーウェイ ニュースリリース
https://www.huawei.com/en/news/2022/10/5g-smart-farming-austria-dronetech
出典:⽇経BP WEBサイト https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/news/18/13933/© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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b. 化学農薬使⽤量の低減 2．ＡＩ・ＩＣＴ技術を活⽤した病害⾍発⽣予察（2）事例

製品化・サービス化段階

実証段階

基礎研究・技術
開発段階

フロリダ州とカリブ海の潜在的な侵⼊性害⾍予測

 フロリダ州⽴⼤学（⽶国）は、機械学習等を⽤いて害⾍の経路、拡⼤の特定や、気候変動予測から害⾍の分布予測を実証中。本プロジェクトの⽬標は、栽培者、産業、消費者を⽀援するために、特殊作物の重要性を持つ潜在的な侵襲性害⾍昆⾍に関するWebサイトを開発。
（先⾏研究） 2つの予測モデルを⽤いた中央アジアのツマジロクサヨトウの潜在的分布予測• ブドウ、オリーブ、クリ、ブルーベリー、トマト、ピーマン、キャベツ、マンゴー、アボカド、イチゴなどが対象。
• 鞘翅⽬、半翅⽬、鱗翅⽬、双翅⽬の15の潜在的な侵⼊性害⾍について、トラップ、⾃動真空吸引機などを⽤いて監視。
USDA-NIFA助成⾦50万ドル（2022年5⽉-2025年5⽉）
出典:Baloch MN, et al., Insects.(2020)
出典:lMDPI WEBサイト https://www.mdpi.com/2075-4450/11/3/172© 2023 NTT DATA INSTITUTE OF MANAGEMENT CONSULTING, Inc.

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