低濃度エタノールを用いた新規土壌消毒技術の開発

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るるみなみこし
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1 水田用小型除草ロボット ( アイガモロボット ) の除草効果 * 広瀬貴士久田浩志光井輝彰 The Effect of weeding by a Small Weeding Robot "AIGAMO ROBOT" for Paddy Fields Takashi Hirose, Hiroshi Hisada, Teruaki Mitsui summary As a result of verifying the weeding effect of the small weeding robot "AIGAMO ROBOT" for paddy fields, it turned out that a weeds number was stopped to percent, and a weeds dry weight was reduced to less than that.in the species of weed, A weeding effect was confirmed for Monochoria vaginalis, Scirpus juncoides and barnyardgrass. The weeding effect by a crawler was very high and there was also a certain degree of the weeding effect in the part which a crawler did not go. The grain yield had the large difference by a year and was also to be almost the same as those of the district that processed the herbicide. However the grain yield was 15% more than that of the district of herbicide-free and 11% less than that of the district that processed the herbicide on average. The weeding effect was the highest when the frequency of weeding out was 2 times per week. The weeding effect increased by equipping with the weeding-out equipment which acts on the interval between roots of a rice. Key Words: weeding the paddy fields, robot, weeds キーワード : 水田除草ロボット雑草緒言水稲作において有機栽培や無農薬栽培を行う上で除草剤を使用せずに除草を行うための様々な手法が試みられているが除草効果や費用労力の面で課題を残しているこのような現状を踏まえ岐阜県情報技術研究所が中心となって新たな水田用小型除草ロボット ( アイガモロボット ) の開発に取り組んできた 1) このロボットは小型軽量で稲列の間をクローラで繰り返し走行することにより除草効果を得ようというものであるそのため通常の機械除草のようにある程度生長した雑草を除草するというよりは雑草発生時から頻繁に除草作業を行うことで雑草の発生を抑制するような効果が期待できる 2) そこで当所ではアイガモロボットによる除草効果の検証実験を行ってきた今回 2006 年から 2010 年までのデータを用いロボットの除草効果について詳細な検討を行ったまた除草効果向上のためにクローラが通らないため雑草が残りやすい稲の株間の土壌に作用する除草機構を試作しその効果について検討した当研究は経済産業省地域イノベーション創出研究開発事業の委託を受けて実施したものである材料及び方法実験 1 除草効果の検討 (2006~2010 年 ) 中津川市 ( 当所中津川支所 ) の表層腐植質多湿黒ボク土の圃場と ( 当所本所 ) の中粗粒灰色低地土の圃場において品種はコシヒカリを用い表 1 の日程で除草作業を行った除草には図 1 のロボットを用い稲株をまたいで走行させた ( 図 2) ロボットの操作はコントローラによるマニュアル操作としたなお代かきから 3~5 日後に水稲稚苗を移植した水管理は試験区を波板で囲い移植直後から除草期間終了時まで常時 3~7cm 程度に湛水した残草調査は落水後一定の面積の雑草を数箇所からサンプリングし草種別にを測定したさらに 2007 年と年の中津川市ではクローラの通った条間とクローラが通っていない株間で分けてサンプリングしそれぞれの残草データも得た試験区は毎年圃場内での配置または圃場をかえて設置した * 岐阜県情報技術研究所 -17-

表 1 除草試験の日程と除草方法等試験場所中津川市 ( 中津川支所 ) ( 本所 ) 代かきからの日数試験代かき除草除草除草走行除草開残草調年次期期間頻度回数方法始まで査まで ( 月. 日 ) ( 日 ) ( 日 ) ( 日 ) ( 回 ) 2007 5.18 11 52 42 週 2 回 12 往復 2008 5.19 7 59 49 週 3 回 14 往復 5.

22 7 54 46 週 2 回 14 片道図 1 試験に用いたロボット ( 左 :2008 年まで使用 ( クローラ幅 9cm) 右 : 年から使用 ( 同幅 15cm)) 図 2 ロボットの走行方法 ( 左 : 片道右 : 往復 ) 図 3 試験に用いた株間除草機構 ( 左上 : 年中津川市左下 : 年右 :2010 年中津川市 ) 実験 2 玄米収量への影響の検討

それぞれ除草期間終了後に残草調査を行った実験 4 株間除草機構の検討 ( 年 2010 年 ) 表 1の日程と除草方法で年の中津川市とおよび 2010 年の中津川市で行ったロボットの走行時にクローラの間の土壌に作用するようなブラシやチェーン等をつけた除草機構 3) をロボットに装着した区を株間有装着していない区を株間無とし除草期間終了後と水稲収穫時に雑草調査を行った ( 図

2 表 1 除草試験の日程と除草方法等試験場所中津川市 ( 中津川支所 ) ( 本所 ) 代かきからの日数試験代かき除草除草除草走行除草開残草調年次期期間頻度回数方法始まで査まで ( 月. 日 ) ( 日 ) ( 日 ) ( 日 ) ( 回 ) 週 2 回 12 往復週 3 回 14 往復週 2 回 14 往復週 2 回 12 片道週 2 回 12 往復週 2 回 12 往復週 3 回 14 往復週 2 回 14 片道図 1 試験に用いたロボット ( 左 :2008 年まで使用 ( クローラ幅 9cm) 右 : 年から使用 ( 同幅 15cm)) 図 2 ロボットの走行方法 ( 左 : 片道右 : 往復 ) 図 3 試験に用いた株間除草機構 ( 左上 : 年中津川市左下 : 年右 :2010 年中津川市 ) 実験 2 玄米収量への影響の検討 (2007~2010 年 ) 中津川市において表 1 の日程で除草作業を行い成熟期に稈長穂長および穂数等を調査して坪刈を行い玄米収量の調査を行った実験 3 除草頻度の検討 (2007 年 ) 中津川市 ( 当所中津川支所 ) において除草頻度以外は実験 1と同様に行い除草頻度を週 1 回週 2 回週 3 回及び週 4 回の 4 水準としそれぞれ除草期間終了後に残草調査を行った実験 4 株間除草機構の検討 ( 年 2010 年 ) 表 1の日程と除草方法で年の中津川市とおよび 2010 年の中津川市で行ったロボットの走行時にクローラの間の土壌に作用するようなブラシやチェーン等をつけた除草機構 3) をロボットに装着した区を株間有装着していない区を株間無とし除草期間終了後と水稲収穫時に雑草調査を行った ( 図 3) また玄米収量の調査も行った結果実験 1 除草効果の検討 (2006~2010 年 ) 雑草の優占種はコナギとイヌホタルイで区によってはノビエが若干見られたその他の雑草はアゼナミゾハコベ等であり無除草区のは平均 243 本 / m2と多かったがでは 7g/ m2と非常に軽く水稲の生育に影響が出る程の雑草量ではなかったため今回の報告はコナギイヌホタルイ及びノビエの結果を主とした表 1の年次及び場所で行ったロボット除草区の雑草量は無除草区に対しで 33% では 21% となった ( 表 2) 雑草の無除草区に対する割合を個々で見ると無除草区の雑草が約 100~ 1000 本 / m2の条件下であったが多くが 2~4 割程度の間であった ( 表 2) また雑草 1 個体当りのは無除草区に対してが少ない場合は 100% 以上となることがあったが多くの場合 100% 以下となり雑草の個体の大きさも抑制されていることがわかった ( 図 4) 草種別で見るとコナギイヌホタルイではともに 4 割未満となった ( 表 3) ノビエはが少なくばらつきが多かったが平均するとともに減少したクローラが通る稲の条間と通らない稲の株間の除草効果は明らかに違いいずれの年次場所においても条間にはほとんど残草がなかったが株間に多く残った ( 図 5 表 4) しかし株間だけ見ても無除草区と比較するとで 40% 以下では 30% 以下の除草効果が確認できた ( 表 4) 実験 2 玄米収量への影響の検討 (2007~2010 年 ) 最終的な玄米収量は除草剤区に対してロボット除草区で 89% 無除草区では 77% であった ( 表 5) 稈長と穂長はロボット区と無除草区で若干短くなったが穂数は除草剤区に対してロボット除草区で 86% 無除草区では 76% であった千粒重に大きな差は見られなかった玄米収量を年次別で見ると年は無処理区より 3 割多かったものの除草剤区に比 -18-

3 べ 2 割以上の減収となったが 2007 年 2008 年では除草剤区とほぼ同等の収量であった ( 図 6) 除草期間終了後の残草と玄米収量を比較した場合ロボット除草区だけで見ると比較的残草が多い年次で減収となったが無除草区では残草が多い 2008 年でも大きく減収していなかった実験 3 除草頻度の検討 (2007 年 ) 週 2 回の除草で除草期間終了後の雑草が最も少なかった ( 表 6) 雑草は除草期間終了時はどの除草頻度も軽く大きな差はなかったが水稲収穫時では週 2 回区で最も軽く他の区との差も大きかったまた除草頻度が高くなる程株間に土が堆積していた ( 図 7) 実験 4 株間除草機構の検討 ( 年 2010 年 ) 無除草区の雑草が 94 本 / m2から 701 本 / m2の条件で行いロボット株間無区の雑草は無除草区の 3~4 割だったがロボット株間有区の雑草はさらにその半分程度に減少した ( 表 7) 雑草でもロボット株間有区はロボット株間無区に比べ減少したことから株間除草機構を装着することで除草効果が上がることが明らかとなった玄米収量については中津川市の年と 2010 年ともにロボット株間有区はロボット株間無区に比べ 1 割程度多く 2010 年では除草剤区に対する減収率が 5% 以内となった ( 表 8) 年の収量はどの区も多かったがロボット株間有区は無除草区より多かったもののロボット株間無区よりも少なくなった考クローラによる除草効果が非常に高かったのは除草後に多くの小さな雑草が濁った水面に浮いていたことからクローラで土と雑草を掻き出すことが表 2 雑草のと中津川市 ( 中津川支所 ) ( 本所 ) 平均察無除草区に無除草区に対する割合対する割合無除草ロボット無除草ロボット無除草ロボット無除草ロボット無除草ロボット無除草ロボット無除草ロボット無除草ロボット無除草ロボット有意差 ** ** 注 1) ともにコナギイヌホタルイノビエの合計とした注 2)** は t 検定により 1% 水準で有意差有り一つの大きな要因であると考えられるまたクローラが通らない稲の株間についても除草効果が確認でき雑草個体の大きさが抑えられていることからロボットが走行して水を濁らせ効果また巻き上げられた土が株間に堆積することによる効果があったと考えられる無除草区に対する雑草の割合が 2008 年の飛騨市において 62% であり最も高かった要因として代かきから除草開始まで 15 日間経過し除草開始のタイミングとして遅かったためと考えられるその試験を除くと無除草区に対する雑草の割合はほぼ一定の範囲内であったことから様々な雑草量の圃場において一定の割合の除草効果が得られることが明らかになったただし雑草が多い圃場では一定の割合に除草できても雑草の絶対量としては多くなるので雑草害に注意する必要がある無除草区ロボット除草区は穂数が少ないことが減収要因と考えられたが減収割合は年次変動が大きく水稲収穫時の雑草量については調査していないため今回のデータでは残草量と玄米収量との関係を明らかにすることはできなかった効果が高いと予想していた週 3~4 回の除草頻度では逆に雑草が多く発生したこの要因としては株間に巻上げられた土が堆積してできた培土の影響が大きくその株間部分の水深が浅くなったことで地温が他より上がりやすくなったか水の濁りによる遮光効果が低くなったことが考えられたしたがって水深 5cm 程度では週 2 回程度が適度であると思われたさらに水深を深くすれば除草頻度が高い程除草効果も高くなるかもしれないが作業労力等を考慮すると現実的でないと考えられたアイガモロボットを用いた除草法を実用的な除草技術として確立するため農林水産省新たな農林水産政策を推進する実用技術開発事業で研究中であるコナギイヌホタルイノビエ個 350 区体 300 に当対り 250 すのる乾 200 比物 150 率重 ( の 100 % 無除 50 ) 草ロボット区の ( 本 / m2 ) 図 4 雑草 1 個体当りの無除草比 -19-

表 3 雑草種別のとコナギイヌホタルイノビエ無除草比無除草比無除草 371 100 45 100 ロボット 125 34 7 16 有意差 * ** 無除草 163 100 24 100 ロボット 61 37 8 34 有意差 * * 無除草 8 100 2 100 ロボット 4 52 1 61 有意差 * 注 1)* は t 検定により 5% 水準で有意差有り注 2)** は t

注 ) ともにコナギイヌホタルイノビエの合計とした表 5 玄米収量等玄米収量千粒稈長穂長穂数収量比率重 (cm) (cm) ( 本 / m2 ) (kg/a) (%) (g) 除草剤 88.5 19.1 335 57.2 a 100 22.9 ロボット 87.2 18.7 288 50.8 ab 89 23.3 無除草 85.6 18.3 253 44.2 b 77 23.

除草期間終了時水稲収穫時 2007 2008 2010 ( 本 / m2 ) (g/ m2 ) (g/ m2 ) 年次図 6 年次別の玄米収量と除草期間終了後の雑草表 6 除草頻度別の雑草と無除草週 1 回週 2 回週 3 回週 4 回 155 43 32 49 78 21 5 2 2 5 235 123 86 127 165 注 1) 除草期間終了時はともにコナギイヌホタルイ

4 表 3 雑草種別のとコナギイヌホタルイノビエ無除草比無除草比無除草ロボット有意差 * ** 無除草ロボット有意差 * * 無除草ロボット有意差 * 注 1)* は t 検定により 5% 水準で有意差有り注 2)** は t 検定により 1% 水準で有意差有り図 5 除草期間終了後の稲の条間の様子 (2008 年右 : 無除草区左 : ロボット除草区 ) 表 4 株間と条間の除草効果無除草比無除草比無除草年株間ロボット条間無除草年株間ロボット条間注 ) ともにコナギイヌホタルイノビエの合計とした表 5 玄米収量等玄米収量千粒稈長穂長穂数収量比率重 (cm) (cm) ( 本 / m2 ) (kg/a) (%) (g) 除草剤 a ロボット ab 無除草 b 注 1) 異なるアルファベット間には Tukey の多重検定により 1% 水準で有意差あり注 2) 千粒重のデータは 2010 年の除草剤区のみ無し 100 収量 80 るの割除 60 合草 ( 剤 % 区 40 ) に対 20 す収量 ( 無除草 ) 収量 ( ロボット ) 雑草 ( 無除草 ) 雑草 ( ロボット ) 雑草 ( g / m2 ) 0 除草期間終了時水稲収穫時 ( 本 / m2 ) (g/ m2 ) (g/ m2 ) 年次図 6 年次別の玄米収量と除草期間終了後の雑草表 6 除草頻度別の雑草と無除草週 1 回週 2 回週 3 回週 4 回注 1) 除草期間終了時はともにコナギイヌホタルイノビエの合計とした注 2) 水稲収穫時のは全ての草種の合計とした 0 図 7 週 4 回の除草期間終了後の株間の土の状況表 7 株間除草機構の有無による除草効果無除草比無除草比 ( 本 / m2 ) (%) ( 本 / m2 ) (%) 無除草 352 A Aa 100 ロボット 118 B b 20 株間無ロボット 52 C 15 6 B 11 株間有注 1) ともにコナギイヌホタルイノビエの合計とした注 2) ともに対数変換を行い統計処理した注 3) 異なるアルファベット間には Tukey の多重検定により有意差あり ( 小文字 :5% 水準大文字 :1% 水準 ) -20-

5 表 8 株間除草機構の有無による玄米収量年次 2010 場所試験区玄米収量除草剤比 (kg/a) (%) 除草剤無除草中津川市ロボット株間無ロボット株間有除草剤無除草ロボット株間無ロボット株間有除草剤無除草中津川市ロボット株間無ロボット株間有摘要水田用小型除草ロボット ( アイガモロボット ) の除草効果を検証した結果雑草は 2~4 割雑草はそれ以下に抑えられることがわかった草種ではコナギイヌホタルイ及びノビエに対して除草効果が確認できたクローラによる除草効果が非常に高くクローラが通らない部分もある程度の除草効果があった玄米収量は年次変動が大きく除草剤区とほぼ同等の収量が得られた年もあったが平均して無除草区より 15% 多く除草剤区より 11% 少なかった除草頻度は週 2 回で最も除草効果が高く株間除草機構を装着することにより除草効果が高まった引用文献 1) 光井輝彰小林孝浩田畑克彦 (2005): アグリロボット要素技術の研究. 岐阜県生産情報技術研究所研究報告第 7 号 2) 光井輝彰小林孝浩鍵谷俊樹横山哲也稲葉昭夫 (2006): アグリロボット要素技術の研究 ( 第 2 報 ). 岐阜県生産情報研究所研究報告第 8 号 3) 光井輝彰広瀬貴士岩澤賢治久田浩志大場伸也稲葉昭夫 (): 水田用小型除草ロボット ( アイガモロボット ) の開発水稲とマコモ栽培ほ場での除草実験. 岐阜県生産情報研究所研究報告 11 号 -21-

日本作物学会紀事第77巻第1号

日本作物学会紀事第77巻第1号 Jpn. J. Crop Sci. 77 184 93 2008 群馬県東毛地域における水稲品種あさひの夢の施肥法に関する検討 1, 2 3 1 2 3 要旨 1993 2000 2000 2002 3 2 0.5 kg/a 20 0.2kg/a キーワード 19200 ha 45 8720 ha 2006 1993 1993, 1990 1998 1999 2 2000 2001 1999 11