スマート農業で作物の病害を制御する方法

農業システムは、人間と動物のための食料生産だけでなく、環境保護の問題にも直面しています。そのため、生産コストと環境負荷を軽減するために、農薬の使用量を削減しようとする圧力が高まっています。.

作物モニタリング これにより、潜在的にリスクの高い領域を特定し、個別に治療することが可能になり、結果として疾病管理の有効性が大幅に向上します。.

農地における植物病害の発生は、農家にとって多大な経済的損失となる。IRJETの研究によると、動物、病気、害虫、雑草による作物の損失は、世界の農業生産性全体の20～40％を占めている。.

葉の質感、色、形といった特定の側面を物理的に分析して病害を特定する従来の方法は、必ずしも効率的とは言えません。そのため、世界中の多くの農家は、大規模農場で栽培されている作物の病害診断を専門の農業技術者に依頼しています。しかし、これは時間と費用のかかる作業です。.

一部の農家の伝統的な農法には、植物病害の自動認識や分類のための最新技術が欠けている。大規模農場では、農家が植物病害を検知できないため、農産物の生産量と品質が著しく低下する。.

その結果、スマート農業は農家にとって不可欠なデジタル資産となり、特に遠隔地の農地において、多くの労力を必要とせずに植物の病害を継続的に監視することを可能にする。.

作物の病気とは何ですか？

一般的に、植物は特定の原因物質によって継続的に阻害されることで病気になり、その結果、植物の機能や成長などの正常な構造を阻害する生理学的プロセスの異常が生じる。.

病理学的状態や症状は、植物の重要な生化学的および生理学的システムの1つまたは複数が破壊されることによって生じる。.

作物の病害の発生と蔓延は、病原体の蔓延状況、環境条件、栽培されている作物や品種によって季節ごとに変動する。植物の品種によっては、他の品種よりも病害が発生しやすいものもある。.

植物病害の分類

植物病は、その主な原因物質の性質に基づいて遺伝学的に分類され、原因物質は非感染性または感染性である。ウイルス、ウイロイド、細菌、真菌、マイコプラズマ、寄生性顕花植物、線虫などの病原性生物は、感染性植物病を引き起こす。.

感染性のある病原体は、宿主植物の内部または表面で増殖し、脆弱な宿主から次の宿主へと広がる可能性があります。非悪性の植物病は、高温、酸素と水分の不均衡、大気や土壌中の有毒化学物質、栄養不足または過剰といった、生育に適さない環境によって引き起こされます。.

非感染性病原体は宿主内で増殖する能力を持たないため、伝染性はない。.

農業においては、植物は複数の病原体に同時に感染する可能性がある。栄養不足や土壌水分と酸素のバランスの崩れに苦しむ植物は、病原菌の感染を受けやすくなりがちであり、また、一つの病気に感染した植物は、二次的な病原菌の侵入に対して脆弱になることが多い。.

病害複合体とは、植物に被害を与えるすべての病原体の集合体である。病害を診断するには、植物の生育環境に関連した、典型的な生育習性、品種特性、および種内の植物の正常な変異性に関する知識が不可欠である。.

作物の病気の原因

作物の病害は、従来、非生物的（非感染性）病害と生物的（感染性）病害の2種類に分類されてきた。不利な環境条件は、非感染性病害を引き起こすことが多い。低温や高温、水分過多や水分不足などがその例である。.

感染症は、有害な大気汚染物質によっても引き起こされることが多い。近隣の化学工場や冶金工場では、これらの汚染物質が蓄積する可能性がある。また、この病気は通常、土壌の不健康な物理化学的組成によって引き起こされる。.

後者の要因は、多くの場合、畑への除草剤散布の質の低さに起因しています。これらの事例は、持続可能な農業が環境保護だけでなく、事業の収益性にとっても重要であることを示しています。.

不適切な光環境でさえ、特に温室栽培の植物に悪影響を及ぼす可能性があります。一部の胚植物（高等植物）や菌類が土壌中に放出する毒素も、作物の病気の原因となることがあります。.

感染症の原因となる病原体には以下のようなものがある。

• 細菌。.
• 寄生植物。.
• ウイルス。.
• 菌類。.
• 線虫。.

以下のセクションでは、関連する作物の病害とその兆候および症状について考察します。.  非生物的環境条件や不適切な農場管理は、非生物的、つまり非感染性の病原体の例です。これらは他の植物には伝染しません。世界的に認められている非生物的病原体には、以下のようなものがあります。

• 極端な気温。.
• 風。.
• 干ばつか洪水か。.
• 水分。.
• 頻繁かつ激しい雨。.
• 土壌の圧縮。.
• 栄養素の過剰または不足。.
• 不適切な水管理。.
• 農薬や塩類によって引き起こされる化学物質による損傷。.

生物学的病原体、または感染症病原体とも呼ばれる病原体は、ある宿主から別の宿主へと広がり、病気を伝染させる可能性のある生物病原体である。.
病原体は以下のカテゴリーに分類されます。

菌類：最も一般的な農業上の問題は、病原性菌類です。研究によると、この種の植物病害は毎年、食用作物の約3分の1を破壊しています。.

この点において、この問題は人道的観点と経済的観点の両方から見て深刻である。これらの感染症は、細菌性作物病害と同様に、主に傷口、水孔、気孔を通して植物に感染する。さらに、真菌の胞子は突風によって運ばれることが多い。.

ウイルス：ウイロイドとウイルスは、植物にとって最も軽微ながらも重大な敵（亜ウイルス性の伝染性病原体）です。植物が感染すると、それを救うことはほぼ不可能です。.

ほとんどの場合、感染は健康な植物と病気の植物の接触によって広がります。ウイルスは種子、花粉、昆虫などの栄養繁殖によっても広がりますが、最も一般的な感染経路は土壌です。.

細菌：細菌性作物病害は、通常細菌によって引き起こされ、農業において最も一般的な感染症の一つです。そのため、この種の病気の予防と防除は困難です。.

病原体が培養物の組織に侵入して感染を起こす必要がある。感染は主に、農具、昆虫（ノミなど）、あるいは単に好ましくない気象条件（塵、豪雨、強風など）によって引き起こされる損傷部位から発生する。.

一方、細菌は、植物の自然な穴や腺（例えば、蜜を分泌する腺）を通して植物に感染することがある。.

線虫：線虫は植物に寄生する線虫で、特殊な機器を用いなければ見ることができません。土壌中に生息するため、主に根、球根、塊茎に被害を与えます。これまでに4100種以上の危険な線虫が確認されています。.

寄生植物：作物を栄養源とし、宿主植物から葉緑素を得る。なぜなら、寄生植物自身は葉緑素を持たないからである。例えば、ヒメヤドリギは他の植物に寄生して生育し、そこから栄養分を吸収する。.
藻類：理論的には、藻類は重大な被害を引き起こすことはありませんが、特定の条件下では問題となる可能性があります。.

植物の病気の症状にはどのようなものがありますか？

植物の病気が植物に及ぼす目に見える影響を症状と呼びます。症状の一つとして、感染に対する植物の反応として、色、機能、形状などに明らかな変化が見られることがあります。.

バーティシリウム萎凋病は、Verticillium albo-atrium および Verticillium dahlias という真菌によって引き起こされる葉の萎凋を特徴とする病気です。インゲンマメによく見られる細菌性病害の症状としては、葉身または葉の中央に、明るい黄色の輪に囲まれた褐色の壊死病斑が現れることが挙げられます。.

病気の原因となる病原体そのものを観察するのではなく、感染によって引き起こされる症状を観察します。以下に、真菌性、細菌性、ウイルス性の植物病害によく見られる兆候と症状の例を示します。

真菌症の兆候：

真菌感染症は、局所的または全身的な壊死として現れることが多い。真菌によって引き起こされる作物の病気は、正常な生育を妨げたり、肥大と呼ばれる異常な成長を引き起こしたりすることもある。.

作物の病気のその他の症状には以下のようなものがあります。

• 葉の斑点。.
• 角質除去。.
• 腐敗。.
• 炭疽病。.
• 葉の潰瘍。.
• イボと葉っぱの巻き毛。.

真菌症の症状：

• 葉さび病（トウモロコシによく見られる病気）。.
• ベリー類に発生する鳥目斑点（炭疽病）。.
• 苗立枯病（フィトフトラ菌）。.
• 葉緑素欠乏症（葉が黄色くなる）。.
• 茎さび病（小麦茎さび病）。.
• 葉の斑点（セプトリア褐色斑点）。.
• 菌核（白カビ）。.
• うどんこ病。.

細菌性疾患の兆候（観察が難しいが、以下のようなものが含まれる可能性がある）：

前述のとおり、多数の細菌が原因で様々な種類の病気が発生します。最も一般的な作物病害は以下のとおりです。

• 細菌性滲出液。.
• 水浸状の病変。.
• 切断した茎から水の中に細菌が流れ出ている。.

細菌性疾患の症状：

• 果物の斑点。.
• 根頭がん。.
• 葉に黄色い縁取りのある斑点が見られる。.
• 潰瘍。.
• シェパードクルックの茎の先端は木質の植物に残る。.

ウイルス性疾患の兆候：

ウイルスによって引き起こされる作物の病害症状は、一般的に次の4種類に分類されます。異常な新芽の成長や葉や花の変形などの奇形。壊死、萎凋、環状の縞模様や斑点の出現。矮性化、個々の部位および植物全体の成長阻害。そして、黄化や葉脈の透明化などの変色。.

根菜類の病害は、腐敗という形で現れ、ウイルス感染の典型的な兆候です。しかし、中には症状を示さず、潜在的な病原体として潜伏している植物もあります。そのため、この種の感染症との闘いにおいては、極めて厳重な警戒が必要です。.

植物の生育阻害

ご覧のとおり、ウイルス性、細菌性、真菌性の病気の症状には多くの重複があります。植物に原因不明の問題が発生した場合は、除草剤による薬害、非生物的病害、線虫による被害など、あらゆる可能性を考慮する必要があります。.

スマート農業で収穫量を増やし、作物の病害を予測するにはどうすればよいでしょうか？

貯蓄は利益を生み出す 作物を病害から守ることは、最良の結果を目指すすべての農家にとって喫緊の課題です。作物保護における最初にして最も重要なステップは知識です。すべての農家は、作物が特定の病気にかかりやすいかどうか、また病害の発生を促進する非生物的要因について認識しておく必要があります。.

さらに重要なのは、最も効果的な対策の一つとして、以下のような予防策を講じることです。

• 耐病性または耐性のある品種を植える。.
• 最適な植え付け時期と収穫時期を管理する。.
• 植物の品質と健全な素材。.
• 機器の害虫駆除。.
• 輪作。.
• 作物のニーズに基づいた植物栄養管理。.

畑作物の病害とその管理に大きな影響を与える可能性のある要因は他にもいくつかあります。作物と圃場の定期的なモニタリングと迅速な対応は、あらゆる作物生産にとってまさに救世主となり得ます。スマート農業が作物の病害対策に役立つ3つの方法をご紹介します。.

24時間体制の作物監視

世界中の農家は、真菌、ウイルス、細菌などの病原体による作物の感染によって、深刻な食糧損失を被っている。.

農家は、高度な病害検出・識別ソリューションを活用することで、作物の被害を軽減できます。葉の水分量、温度、湿度を調べることで、栄養不足や病害感染を検出でき、これらの病害は作物に蔓延して収量を減少させる可能性があります。.

高度な肥料計算機

肥料計算機能を備えたスマートなソリューションは、適切な肥料量を計算するのに役立ちます。これにより、農薬の費用を節約できるだけでなく、農薬による環境汚染からも環境を守ることができます。.

栽培者は、農場内で病害発生のリスクが高い地域を特定することで、収穫量の損失を避けるための予防措置を事前に講じることもできる。.

効果的な植物の健康状態のモニタリング

大規模農場では、植物の病害感染を目視検査だけで判断すると、誤診につながる可能性があります。そこで、AIを活用したスマート農業ソリューションが役立ちます。.

このスマート農業ソリューションは、葉の画像を撮影することで、栽培者が植物に病気が残っているかどうかを判断するのに役立ちます。この技術は作物の病害予測に用いられ、撮影した画像に基づいて、肥料、誘因、症状などを考慮した、個々の植物病害に合わせた治療法を提案できます。.

総括する

植物病害は作物全体に深刻な脅威をもたらします。そのため、農家は病害に効果的に対処し、適切な予防策を講じることが極めて重要です。特に、有害な作物病害の種類が非常に多いため、農地の規模によっては、この作業は困難を極める可能性があります。しかし、農家は最新技術を活用することで恩恵を受けることができます。作物モニタリングによってリスクの高い地域を特定し、作物ごとに個別に対策を講じることで、病害防除の効果を大幅に高めることができます。.