日本在農(nóng)業(yè)方面，正面臨著如勞動者老年化、后繼無人、TPP（跨太平洋戰(zhàn)略經(jīng)濟伙伴協(xié)定）導致的貿(mào)易自由化等諸多非常棘手的問題。為了化解這些問題，圍繞農(nóng)業(yè)最佳化和自動化的研究也開展的如火如荼。

由東京大學大學院工學系研究科的三宅亮教授、秋天縣立大學生物資源科學部的小川敦史教授、廣島大學納米材料與生物結(jié)合科學研究所的小出哲士準教授等組成的研究團隊，在科學技術(shù)振興機構(gòu)戰(zhàn)略的基礎研究（JST CREST）方面，以“針對建立在農(nóng)田用耐用儀器與農(nóng)作物循環(huán)系統(tǒng)流體回路模型基礎上的性狀改變推測技術(shù)的研究”為研究課題進行了大量的科研工作。

廣島大學納米材料與生物結(jié)合科學研究所（RNBS）的小出哲士準教授研究團隊，擔任的是對農(nóng)作物栽培過程中的各種數(shù)據(jù)進行采集和分析這部分的科研工作。使用紅外熱成像攝像機FLIR AX8獲取的農(nóng)作物栽培過程的溫度圖像，使得至今為止無法看到的以時間為序列的農(nóng)作物表面溫度實現(xiàn)了“可視化”，對農(nóng)業(yè)的最佳化和自動化研究起到了非常重要的作用。

農(nóng)業(yè)人口老年化與生產(chǎn)經(jīng)驗

按照廣島大學納米材料與生物結(jié)合科學研究所小出哲士準教授的話來說，“要想真正繼承到農(nóng)家老把式的經(jīng)驗和技巧，首先就必須對各種數(shù)據(jù)進行必要的采集”。

日本在農(nóng)業(yè)方面，針對勞動者老年化、后繼無人等現(xiàn)象，以從多種角度實現(xiàn)自動化為目標的科研活動正在不斷擴大。日本現(xiàn)在仍然是位列世界第五的農(nóng)業(yè)大國。但可惜的是，現(xiàn)實情況其農(nóng)業(yè)人口的百分之六十以上為65歲以上的老年者，35歲以下的強壯勞動力僅占5%，這已經(jīng)形成了非常嚴重的問題。

繼承農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗和技巧，對于生產(chǎn)農(nóng)作物而言是最為重要的一件事，近些年來，由于后繼人員匱乏，所以科研人員正不斷通過各種渠道對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗進行數(shù)據(jù)化處理。現(xiàn)在變得越來越重要的一點是，上述這些數(shù)據(jù)如何能夠在實際生產(chǎn)中得到充分的利用。而重中之重又是，對肥料和養(yǎng)分的調(diào)整。小出哲士準教授這樣說到，“日本各地的氣候基本上都不相同，而且即使在日本國內(nèi)，由于存在各種各樣的因素，所以氣候環(huán)境也始終處于變化之中。

以去年為例，東北地區(qū)與常年相比，就發(fā)生了日照不足的情況。 但是由于使用了FLIR AX8，使得對農(nóng)作物表面溫度數(shù)據(jù)的積累工作成為可能。現(xiàn)在所推進的研究，不僅僅是通過對溫度數(shù)據(jù)的積累可以測量到整體的溫度分布，還希望能夠?qū)崿F(xiàn)僅針對特定區(qū)域的日照時間長短等農(nóng)作物信息的“可視化”。

在氣候環(huán)境變化方面，往往會根據(jù)常年情況進行預測，但現(xiàn)實情況是常常會與預測發(fā)生很大偏差。但人們期待著，如果通過長期安裝固定式攝像頭，能夠?qū)崟r且定期地同時采集到溫度數(shù)據(jù)、熱成像以及可視圖像的話，則今后就有可能實現(xiàn)更加有的放矢，即以完全順應環(huán)境變化的形式、根據(jù)不同環(huán)境情況來施投肥料或養(yǎng)分。

決定大米等級命運的育種工作

日本在農(nóng)業(yè)方面，雖然如上所述存在著后繼無人的現(xiàn)象，但與之相反的是，農(nóng)作物的品種改良（=育種）卻非常盛行，這其中大米的品種每年都在不斷增加。目前，就日本的大米品種數(shù)量而言，僅僅是在國內(nèi)進行過品種注冊的就有800種以上，品種改良的速度可謂非常之快。

在品種改良方面，紅外熱成像攝像機可以起到非常大的幫助作用。

近些年來，日本的高溫化趨勢變得越來越明顯，已經(jīng)到了可以稱之為氣候異常的程度。受到這種高溫化現(xiàn)象影響的不僅僅是人類或動物，農(nóng)作物也同樣深受其擾。以大米為例，如果在大米成熟階段遇到持續(xù)高溫天氣，會發(fā)生所謂的“高溫障礙”，也就是會形成大量的未成熟白色米。而發(fā)生這種情況也不僅僅全部是由于氣溫高所導致的，農(nóng)業(yè)人員的澆水或施肥管理沒有跟上也是原因之一。

大米如果發(fā)生這樣的“高溫障礙”，其本身的等級將受到很大的影響。

而針對這種情況，如果通過導入紅外熱成像攝像機，實時獲取到溫度分布或熱成像數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)大米成長與“高溫障礙”發(fā)生趨勢的關(guān)聯(lián)性的話，則有可能通過盡早地采取對策，營造出適合大米成長的環(huán)境，將大米所受的損失控制在最小的限度之內(nèi)。另外，通過對溫度數(shù)據(jù)的積累，可以了解到禾苗或稻葉的日照時間及溫度分布情況，進而通過提供與其相對應的灌水量，也可以減輕大米所受到的損失。更進一步的話，人們期待著數(shù)據(jù)積累還可以成為在明年、后年是否提早或推遲進行育苗的判斷依據(jù)，也就是可以對僅僅靠人類生產(chǎn)經(jīng)驗所無法對應的部分進行有數(shù)據(jù)依據(jù)的補足。

利用溫度數(shù)據(jù)對葉子的日照時間及溫度分布進行確認的情形

紅外熱成像攝像機特別有效果的理由，在于它可以實時對稻葉的溫度狀況進行監(jiān)視。傳統(tǒng)的方法是通過將稻葉置于測量儀腔體內(nèi)，對其光合成狀態(tài)進行測量，而使用紅外熱成像攝像機，是在稻葉不受任何干擾的情況下測量稻葉溫度，因此有可能了解到稻葉溫度與蒸騰作用的關(guān)系。人們期待著以這樣的狀態(tài)觀測為切入口，可以通過改善對稻田的管理來提升水稻品質(zhì)，防止發(fā)生以往的那種由于“高溫障礙”所導致的等級下降情況。小出哲士準教授這樣說到，“我們將進一步深化研究，并希望我們的研究成果今后可以應用到廣島縣特產(chǎn)的農(nóng)作物生產(chǎn)上”。

針對未來農(nóng)業(yè)的愿景

針對科研目標方面小出哲士準教授這樣說到，“作為針對未來的愿景，我們追求的最大目標是，使下一代栽培技術(shù)實現(xiàn)實用化，推廣圖像傳感技術(shù)，使得農(nóng)業(yè)人員都能夠使用它，并且該技術(shù)還應該是簡便易行的”。傳統(tǒng)的農(nóng)耕方法，是根據(jù)農(nóng)家老把式的經(jīng)驗和技巧等農(nóng)業(yè)知識為依據(jù)進行育苗，而通過定期的實時獲取溫度數(shù)據(jù)來得出稻子或稻葉的溫度趨勢曲線的做法，至今為止是沒有人嘗試過的，所以它是初次試水。而通過這樣的記錄溫度趨勢，非常有可能可以測量出水稻的光合成狀態(tài)。而針對高溫障礙的趨勢可以實現(xiàn)可視化的FLIR AX8，在這方面發(fā)揮著非常大的作用。

當前，針對JST CREST科研項目各個大學在使用著各種各樣的傳感器件，同時各大學都在努力設法從眾多傳感器件中篩選出對下一代栽培技術(shù)有幫助作用的傳感器及傳感信息。我們FLIR公司的紅外熱成像攝像機，由于采取的是溫度數(shù)據(jù)與圖像相疊加的結(jié)合型技術(shù)，所以我們非常自信，它一定會對農(nóng)業(yè)發(fā)展作出極大的貢獻。

我們期待著，以紅外熱成像攝像機為首的圖像傳感技術(shù)，能夠為提升日本農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率、發(fā)展下一代栽培技術(shù)作出積極的貢獻。