スマート⽣産技術の導⼊による次世代イチゴ⽣産モデルの構築(国研)農研機構九州沖縄農業研究センター

曽根 ⼀純「阿蘇イチゴスマート農業実証コンソーシアム」（施H6,R1-R2)「阿蘇イチゴ輸出スマート農業実証コンソーシアム」(施3H6輸､R3-4)
本研究は農林⽔産省「スマート農業技術の開発・実証プロジェクト」により実施中の課題である。

実証試験地︓熊本県JA阿蘇管内
60a〜1ha規模の中・⼤規模営経営体【背景・課題】○ＪＡ阿蘇イチゴ部会は、雇⽤労働⼒を有効活⽤した⾼収益中・⼤規模⽣産者により営農され、全量共同選果による有利販売の実現と⽣産者の負担軽減を進めた先進産地。
○更なるイチゴ⽣産拡⼤と収益⼒向上を図るため、中・⼤規模栽培での環境制御技術を導⼊した⾼設栽培と共同選果施設を活⽤した⾼収益⽣産システムの構築が切望されている。
○スマート農業技術の導⼊による⽣産基盤の強化と輸出需要に対応した販売体制を構築し、新たな販路拡⼤による収益⼒拡⼤を図りたい。

実証の背景・課題
・⽇本産イチゴの輸出量は、この10年で約14倍に急増。
そのうち、98％が⾹港、台湾を含む東アジア向け。
・2018年以降は輸出量、輸出⾦額とも伸び悩み。
・2025年度 輸出⽬標額86億円が⽰されている。

⽇本産イチゴ輸出数量及び⾦額の推移
出展︓農林⽔産省｢農林⽔産物輸出⼊概況｣

実証の背景・課題
更なる需要拡⼤には、韓国産等が主体の中価格帯での商品の充実が必要。
 輸出⽬標(2025年86億円）実現には、出荷量2.7%を輸出に。
（2019年 0.6%）
 ⾼級価格帯の充実とともに、相⼿国ニーズにあった中価格帯輸出対応規格品を提供し、輸出競争⼒を強化、収益⼒向上。
 現地バイヤーからの聞き取り
では、中価格帯売価の希望として韓国産の1.5倍以内に。

⽇本産イチゴの強みを活かした、スマート農業技術を活⽤した輸出対応型栽培体系モデルの構築が必要。

JTERO資料（2017）一部改編

実証する作業の概略
8

環境負荷軽減型

低コスト
安定⽣産体系(恋みのり他
２品種35a)

出荷調製作
業省⼒化・⾼適果選別（共同選果施設7.8ha）
低コスト
⾼品質
輸出体系

9101112123456

CO2貯留型局所適時CO2施⽤（無駄炊きを防ぎ、イチゴ群落内へ効率的にCO2施⽤）・ハウス内環境情報提供システム
・果実熟度別着果量、収量予測
・遠隔業務⽀援システムの活⽤で、栽培指導の効率化
販売戦略策定⽀援、GAP取得コスト低減

情報共有
⾮破壊果実品質評価(果⽪⾊、果実損傷、糖度）
⾃動選別パック詰めロボットによる省⼒化
輸出適果実の提供
輸出試験（低コスト⾼鮮度輸送技術、嗜好性評価）

経営評価（収益性の検証、輸出対応型⽣産モデル提⽰）

7イチゴ⽣産におけるCO2施⽤のスマート化
・近年、九州でもCO2施⽤（濃度制御，タイマー制御）の導⼊が増加
・施⽤の濃度や時間帯についての改良が進みつつある。
しかし、環境条件（⽇射量や温度等）によって動的に変化する光合成に関係なく⻑時間の連続的なCO2施⽤が⾏われている。
エネルギーや資源の過剰投⼊
スマ－トCO2施⽤技術

局所CO2施用技術

光合成 CO2受光量と連動したCO2施⽤
受光量センサ
CO2ガス

株元のみに⾼濃度CO2施⽤

糖

CO2施⽤

・５〜８％の増収・20％の省エネ（省資源）転流スマートCO2施用技術による多収安定生産技術

適時CO2施用 (日射量にあわせてCO2施用）技術によるハウス内CO２濃度

通常施用と局所CO2施用下のCO2濃度分布(10分後）

同一濃度での施用時、灯油使用量18%減

排液に着目した潅水＆肥培管理
最新農業技術2021採択技術・開発した排液量センサ(特許第62916699)と市販ECセンサで排液情報を収集し、潅⽔量＆肥効を⾒える化。
・メーカー（IT⼯房Z、ホーリー・アンド・カンパニー）へ技術移転後、2018年から市販。
全国で100台以上が稼働し、イチゴ、きゅうり、ナス、トマトの養液栽培で活⽤。

イチゴ⾼設栽培における液肥の給排システム
資料提供︓⼤分県産業科学技術センター

■ 生産現場での活用例
・潅⽔を改善した実証圃Aで出荷量が10%UP・排液EC計測によって肥培管理を改善した実証圃Bで出荷量が20%UP
・⼤分県作成の「イチゴ⾼設栽培における排液計測を活⽤したかん⽔・肥培管理マニュアル」

改善潅⽔改善事例(排液量[L/day])

肥培管理改善事例(排液EC[mS/cm])
資料提供︓⼤分県産業科学技術センター

ハウス内環境モニタリングシステム概要
収穫台⾞を⽤いた
環境モニタリング

全協⼒農家に情報提供

定点モニタリング①収穫期 ④廃液量

①温度
⑤時刻
②湿度
⑥場所
③⼆酸化炭素 ⑦画像④照度②収穫量 ⑤EC

可視化③画像⑥気温、湿度等

圃場内環境モニタリングインフラの構築[表⽰デバイス]・ スマートフォン[表⽰情報]
・ グラフ (時系列変化)
・ 画像 (視覚情報)
ヒートマップグラフ

画像・ ヒートマップ (空間分布)

イチゴ⽣育画像解析システムの概要
⾼精細カメラとAIによるイチゴの⽣育画像解析システム（AGRI-VISION）を⽤いて、イチゴの花数、果実数、熟度、葉⾯積等の⽣育量を計測・収集するとともに、得られた情報から収穫期・収量予測を実証する。
達成⽬標︓⽣育特徴量計測精度90％、収量予測精度85％以上

イチゴ⽣育画像解析システム（AGRI-VISION）①イチゴ⽣育画像の収集
・スマートフォンで撮影
・撮影⽀援機能（撮影ガイドによる定点撮影）②イチゴ⽣育画像解析の実⾏・評価・⽣育画像の蓄積・画像解析・収量予測の⽇次処理③解析データの提供
・⽣育画像推移の提供
・⽣育状況の数値化
・2週間後の収量予測値

スマートフォン画像を活用したAGRI-VISIONを⽤いた
果実熟度の自動計測精度
品種検出精度

恋みのり

0.950

さがほのか

0.938

全体平均0.943

AGRI-VISION を⽤いた花数及び出荷時期の推定
AGRI-VISION を⽤いた⽣育特徴量（花数、熟度､葉⾯積）の推定

AGRI-VISION（果数、熟度情報）とハウス内環境情報を活⽤した収量予測

圃場管理、パッケージセンターにおける作業員の配置に活⽤
収穫時期、他品種での予測精度確認と年次間の安定性を検証中

スマート⽣産技術の導⼊による収量の伸びの変化
ゆうべにさがほのか

出荷量の増加中休みの軽減

恋みのり

出荷量の増加・CO2施用の最適化
・AGRI‐VISIONによる熟度別果数推定
・ハウス内栽培環境情報の有効活用
排液量EC管理の徹底（施肥の最適化）､摘果の徹底

収穫の谷の軽減による収穫増、安定性が向上。

昨年比、同等～７割増で推移

遠隔地からの果実着荷状況等の確認や生産者への遠隔指導に活用

JA／研究センター

⽣産者A

映像・⾳声

⽣産者B

映像表⽰アプリ普及員

・⽣産者の映像を確認して、アドバイス指導・1対1でも、複数⼈でも会話可能
・研究センターのイチゴの映像を使った学習会といった使い⽅も可能

⽣産者C

・⽣産者が⾃分のスマホを使⽤・⽣産者同⼠のコミュニティーとしても活⽤可能
資料提供︓キヤノンＩＴＳ(株)スマートフォン､収穫台車等から得た画像情報とハウス内環境情報を用いて、果数、熟度、葉面積の自動計測と収穫期・収量予測技術の高精度化
イチゴ栽培
ハウス

• クラウドに画像を保管。
• 定点画像で⽣育解析・収量予測を実⾏。

3

2

1

撮影

⽣産者

JA／集荷場
撮影＆環境計測

解析結果表⽰アプリ

環境計測

1

あぐりログ
(環境計測機器)

イチゴ収穫台⾞• ⽣産者がスマホでイチゴを撮影。
• スマホが撮影地点の情報と映像をセットでクラウドに送信。
• 収穫台⾞やあぐりログとのデータ連携に対応

2

3

撮影地点の映像

出荷担当者

生育特徴量

収量予測

• 現地の映像や解析結果をWebから閲覧可能。
• 将来の収穫時期・収穫量を把握し、需給の動向に合わせた出荷量の調整や計画を⽴てられる。

資料提供︓キヤノンＩＴＳ(株)自動選別パック詰め装置概要
⾃動選別パック詰めゾーン
パック or 粗選別（１）

⼈による選果ゾーン

パック or 粗選別（２）
トレイ分岐

作業者

フリートレイロボットアームフリートレー

AIによる画像処理

全幅4.3m全長8.5m全高1.9m
4ラインに分ける→果実を8段階に分類
供給

パック供給装置

達成⽬標︓・慣⾏４⼈での作業を１台で・⽣産コスト10％程度削減

自動選別パック詰め装置の概要

自動選果パック詰めロボット
による選果した果実・ 粗選別作業により最大8種類に分類可能
・ １個あたり調製時間は約4秒
・ 画像処理による質量測定、標準誤差は3ｇ弱
・ 課題点；更なる処理能力向上、果実の損傷評価のため、検品が必要

輸出に適した果実の選果の徹底
非破壊品質評価システムの導入

LED光源
多波長の光を照射

多波⻑画像解析による品質評価
損傷果

着色不良果

低糖度

過熟果

イチゴトレイ
移動
カラー
画像

損傷評価
画像

糖度評価
画像

収穫箱の最適化、⾮破壊品質評価機能付き⾃動選別パック詰め装置の導⼊で、低品質果実(低糖度、損傷果）を80％除去、慣⾏⽐15％損傷率軽減。
事前選別により、熟練作業員不在でも⾼精度・⾼能率で作業可能

自動選別パック詰め装置の機能向上


現状機の機能を粗選機能を残し、２レーン＋選別外の収穫箱に分ける
フリートレーレーンを撤去し、果実選別機を２台設置し、処理能力の拡充
非破壊検査装置による事前選別を行い、粗選と直接パック詰め機能を付与 果実品質評価機能付与（糖度、損傷評価等）を画像処理､選別連携
 重量推定精度：±2g（慣行： ± 3g）
 処理コンテナ数（粗選別）：10コンテナ/h（慣行：5コンテナ/h）

非破壊果実品質検査装置

果実選別機
（２台）

自動選別パック詰め装置

事前選果および収穫箱の形状の違いがパック詰め作業の効率化に及ぼす効果
慣行比

作業時間の変動係数(%)

41.8 az

10033－

パック詰め作業後半で、該当する果実を探すのに手間が必要。

1132.4 ab

7717○

大きさを揃える手間は大幅に軽減。果実の形状が分かりずらい。

1028.2 b6816◎

大きさ、形状も分かりやすく詰めやすい。積載効率向上を希望。

収穫箱形態

平トレー
出来数

従来型

10

縦置き
横置き

パック当り作業時間(s)効率化の評価講 評z

平トレー(270g)、Tukey-Kramer多重比較(n=10～11)z○：優れる、◎：極めて優れる

慣行収穫箱比で、事前選別することで23～32％の効率化。
事前選別区ではパック詰め作業時間の変動係数が小さく、安定して作業が可能。
横置きの方が縦置きより作業効率が高い。

非破壊品質評価システム
自動選別ロボットを用いて検証
作業効率慣⾏⽐30％向上
⼈との協働作業の実現を⽬標に

縦置き

横置き

輸出時に導⼊するスマート技術とその効果
栽培

出荷調製

輸出

従来の課題

・輸出拡⼤には、需要量が多い中価格帯向けの商品を拡充し、輸出相⼿国の嗜好にあった商品提供と低コスト⽣産流通システムの構築が必要。
・世界的な商流ではGAP取得を推奨（取得件数︓全⽣産者の1％）

スマート技術による解決

 ⾮破壊品質評価技術の活⽤で、低品質果実を80％除去、輸出に適した果実を供給。
損傷軽減容器の活用

 電場冷蔵コンテナ船便輸送技術の最適化、損傷軽減資材の活⽤で、着荷時の減損率を20％軽減。品質保持期間を4⽇程度に延⻑。
 遠隔指導システムの活⽤で、GAP取得コスト低減（旅費50％削減）。

中価格帯の売価を韓国産イチゴの1.5倍以内に抑え、売上向上。

輸出需要を取り込んだスマート⽣産技術導⼊効果の試算

慣⾏売上⾼: 5,440万円／84a

全出荷量の5％を輸出に振り向けた場合を想定
局所適時CO2施⽤による収量増及び輸出で 売上増

600

イチゴ
売上
231

売上︓慣⾏⽐20％向上

550

収⽀（万円）

500
450
400

従来利益
381

300
0

利益︓
慣⾏⽐1.５倍スマート化による装置費増（慣⾏CO2施⽤が局所適時に移⾏）

燃料費17350-48
装置償却費

-8
労働費

スマート利益
573

収量の増加

省エネ

ＪＡ阿蘇いちご部会の協力により、スマート農業技術を活用し、輸出需要に対応した高品質イチゴの低コスト生産流通体系を構築【実 証 目 標】○慣行区比５％増収と25％の省エネ（省資源）化、20%以上の着色向上により商品性の向上を実現。
○生育特徴量計測精度90％以上、収量予測精度85％以上達成とスマートフォン等を活用した情報提供を実現。
○共同選果施設での自動選別ロボットの活用で、低品質果実を80％除去、パック詰め作業効率を30％向上。
○着荷時の減損率を20％軽減し、品質保持期間を４日程度に延長させ、韓国産比売価1.5倍以内を目指す。

栽培管理のスマート化
多収安定生産技術

生育モニタリング
生育量・収量予測

経営管理
サポート

出荷調製の省力化・高品質化

長期間鮮度保持輸送技術

スマート農業技術を生産、出荷調製、流通に活用し、シームレスな輸出対応型生産体系を検証

達成⽬標• 多収省エネ技術の導⼊により、５%増収、燃料コスト25%削減。
• 圃場内環境情報提供システムを導⼊し、果実熟度計測精度90％以上、収量予測精度85％以上の達成。
スマホ等を活⽤した遠隔指導、労務管理、販売戦略策定に貢献。
• 選別ロボットを導⼊し、パック詰め作業効率30％向上。
• ⾮破壊選果技術と⻑期間鮮度保持技術を活⽤し、着荷時の減損率を20％軽減させ、品質保持期間を４⽇程度に延⻑。
• 中価格帯の⽇本産イチゴ売価を韓国産の1.5倍以内に抑える。

・⽣産者の農業所得20％向上
・輸出対応型の中・⼤規模経営のモデル提⽰・2025年度輸出⽬標額86億円達成に貢献