2019年度「高冷地先端農業特別演習」を実施しました

1.演習名
「高冷地先端農業特別演習」

2.演習目的
小型無人ヘリ（ドローン）は，任意の時期や高度から鮮明な空撮画像を取得でき，大規模農地の観測に活用できる。空撮画像の解析によって，大規模農地を対象にした効率的な生産情報の収集・評価を行うための基本技術を習得する。ドローンの仕組み，撮影方法，画像解析，現地調査を行い，画像から読み取れる情報の精度を評価する。

3.実施日
2019年8月22日（木）～8月24日（土）　2泊3日

4.実施場所
農学部附属アルプス圏フィールド科学教育研究センター（AFC）
野辺山ステーション

5.担当教員
渡邉　修准教授，鈴木香奈子助教，関沼幹夫助手

6.参加人数
13名（農学専攻6名、工学専攻4名、経済・社会政策科学研究科1名、筑波大学2名）

8.概要および成果

【1日目】
午後：ガイダンス（演習内容の説明），ImageJを利用した空撮画像を利用したキャベツの計測

【2日目】
午前：ドローンによる圃場撮影，画像処理
午後：ImegaJを利用した画像解析

【3日目】
午前：データ解析
午後：グループごとの課題発表，解散

9.演習の結果等

(1)ドローン空撮画像を利用したキャベツ球形サイズの計測
野辺山ステーションの調査地1（生産圃場）には出荷用のキャベツが栽培されており（写真1），市販品として経済連に出荷する「商品」で，箱に詰めるサイズで階級が異なる。野辺山ステーションのキャベツはL，LL，LLLが多く，MやSは少ない傾向がある。商品のため多数のサンプリングは難しいが，空撮画像を利用して非破壊でキャベツ球形サイズを推定し，実際に計測したサイズと一致するか検定した。キャベツ玉の外周を専用メジャーを用い，50個測定した。対応のあるの検定（t-test, Paired=T）を実施した結果，実際の測定値は58.4cm，画像による推定値は57.9cmで，誤差は約1cm　2群以内，2群の平均値に差は認められなかった。このことから，空撮画像のみで，ある程度キャベツのサイズを推定できることが示された。

写真1　空撮画像によるキャベツ個体とサイズ測定

(2)クロロフィル蛍光測定による根こぶ病発生個体の生育診断
2019年8月24日に，「根こぶ病」に疾患した圃場および生産圃場にてMultispeQを用いてクロロフィル蛍光を測定した。根こぶ病汚染圃場の個体を32サンプル，無発生圃場の個体を31サンプル取得した。病気群の外葉は日に当たると萎れていることが観察された。クロロフィル含量を計測した結果，根こぶ病に罹患した個体のクロロフィル含量は，やや低くなった（図1）。

図1．Relative Chlorophyllのヒストグラム

野外において異なる光強度（PAR）で，LEF（光化学系ⅡからⅠへの電子の流れる速度）を測定した結果，同じ光強度において根こぶ病圃場の個体はLEF値がやや低いものが認められた（図2），根こぶ病罹病個体と非罹病個体を比較した結果，健全個体との差はほとんど見られなかった。測定時間が1時間程度で，日射もそれほど強くないこともあり，実際には数日間測定すると差がみられた可能性もあった。罹病個体の一部はクロロフィル蛍光パラメータのPhiNOの値が非常に大きく、光エネルギーを光化学系Ⅱにうまく回すことができていないと判断された（図3）。

図2.　異なる光強度で測定した電子伝達速度（LEF）の比較

図3.　クロロフィル蛍光パラメータのPhiNOとPhi2のプロット図

10.まとめ
2018年度から「高冷地先端農業特別演習」を実施し，同時に山岳科学教育プログラムの科目「山岳フィールド実習」の一つとして開講した。4大学合同の山岳科学教育プログラムの科目であるため，他キャンパスや他大学の受講生への周知が進みつつある。

受講生から演習後の感想を集めた結果，クロロフィル蛍光測定，ドローンによる空撮，ImageJによる画像処理はどれも初めての経験とのことであり，役に立つという意見が多かった。単にキャベツを収穫するだけでなく，非破壊で広範囲にデータを取得することで，生育診断に活用できる技術を示すことができた。この技術は他の地域や他の作物への応用も可能である。

特別演習の実施時には天候不順で実施できないプログラムもあり，室内での実験を含めた提供メニューの準備が必要と考えられた。この科目は病理，害虫など植物保護科学分野，蔬菜分野の教員との連携を進めることで，今後はより充実すると思われる。