JP7442873B2 - 営農システム、営農サーバ及び営農方法 - Google Patents

Description

本発明は、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農システム、営農サーバ及び営農方法に関する。

特許文献１では、各圃場における水門の管理を省力化すること及び各圃場に最適となる水の管理をすることができる水位情報管理システムを提供すること等を目的にしている（［０００８］、要約）。当該目的を達するため、特許文献１（要約）では、圃場に給水用水門１ａ及び排水用水門１ｂ並びに水位計測用指標を設置し、所定の空路を飛行する無人飛行体２７から圃場又は水位計測指標を撮影する工程と、撮影された画像を無人飛行体から送信する工程と、送信された画像を解析して水位を算出する工程と、所定の基準水位と無人飛行体から送信され解析された水位情報とを比較し、無線モジュールを有した給水用水門又は排水用水門に対して開閉指示を送信する。

特許文献２では、従来よりも容易に圃場内の窒素施用量を決定することができる施肥設計方法を提供すること等を目的としている（要約、［０００９］）。当該目的を達成するため、特許文献２（要約）では、今期生育中の作物の葉色及び茎数を測定し（Ｓ３１）、測定した葉色及び茎数から作物の吸収窒素量を求める段階（Ｓ３２）と、吸収窒素量から今期投入済み窒素施用量（Ｓ３３）を減算することで、現在の地力窒素量を求める段階（Ｓ３４）と、地力窒素量と作物を生育させるための適正窒素量から次期の作物を生育させるために必要な次期生育用窒素施用量を求める段階（Ｓ３５）とを有する。

特開２０１６－２２０６８１号公報 特開２０１８－０８２６４８号

上記のように、特許文献１（要約）では、無人飛行体２７が撮影した画像に基づいて、圃場の水位を算出し、給水用水門１ａ及び排水用水門１ｂを開閉する。また、上記のように、特許文献２（要約）では、次期生育用窒素施用量を求める生育診断モデルを用いる。しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、圃場又は作物の状態を踏まえた水管理又は施肥の点で改善の余地がある。

本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、圃場又は作物の状態に応じてより好適に水管理又は施肥を行うことが可能な営農システム、営農サーバ及び営農方法を提供することを目的とする。

本発明に係る営農システムは、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御するものであって、
前記営農システムは、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
前記作物の将来の生育フェーズにおける気象の予測情報を取得する予測情報取得手段と、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定手段と、
前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
を備え、
出穂前の幼穂の数が増加する生育フェーズを幼穂発育期と、
出穂後の籾にデンプンが蓄積される生育フェーズを登熟期と
定義するとき、
前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが前記幼穂発育期である場合、
前記予測情報取得手段は、将来の前記登熟期における予測日射量に関する情報を取得し、
前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量に関する情報に基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定し、
前記出力手段は、前記目標水温設定手段が設定した前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
ことを特徴とする。

本発明によれば、将来の登熟期における予測日射量に関する情報に基づいて、現在の幼穂発育期における目標水温を設定する。そして、設定した目標水温に対応する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する。これにより、将来の登熟期における予測日射量を考慮して、現在の幼穂発育期における作物に対する水管理又は施肥を行うことが可能となる。従って、将来の圃場又は作物の状態を踏まえた水管理又は施肥を行うことで、作物をより好適に生育することができる。

前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量が、前記登熟期における基準日射量よりも多い場合、前記幼穂発育期における前記目標水温を基準水温よりも高くなるように前記目標水温を設定してもよい。

これにより、幼穂発育期における籾数の増加を促進することで収量を増加させることが可能となる。すなわち、幼穂発育期において、昼間水温が高くなると、ショ糖の生成速度が上がる。また、幼穂発育期において、夜間水温が高くなると、ショ糖を使った籾の生成速度が上がる。さらに、籾の生成速度を上げて籾数を増やしても、登熟期には基準日射量（デフォルト値）よりも多くの日射量が予測されているため、各籾に十分なデンプンが蓄えられることが期待される。そのため、幼穂発育期においてショ糖の生成及び籾数の増加を促進することで、登熟期における収量を増加させることが可能となる。

前記目標水温は、目標夜間水温を含んでもよい。前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量が、前記登熟期における前記基準日射量よりも多い場合、前記幼穂発育期における前記目標夜間水温を基準夜間水温よりも高くなるように前記目標夜間水温を設定してもよい。

前記目標水温は、目標昼間水温を含んでもよい。前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量が、前記登熟期における前記基準日射量よりも多い場合、前記幼穂発育期における前記目標昼間水温を基準昼間水温よりも高くなるように前記目標昼間水温を設定してもよい。

前記営農システムは、前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の土壌における目標窒素濃度を設定する目標窒素濃度設定手段をさらに備えてもよい。前記目標窒素濃度設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量が、前記登熟期における前記基準日射量よりも多い場合、前記幼穂発育期における前記目標窒素濃度を基準窒素濃度よりも高くなるように前記目標窒素濃度を設定してもよい。

これにより、幼穂発育期における籾数の増加を促進することで収量を増加させることが可能となる。すなわち、幼穂発育期において、土壌の窒素濃度が高くなると、グルタミンの生成が促進される結果、籾の生成速度が上がる。また、籾の生成速度を上げて籾数を増やしても、登熟期には基準日射量（デフォルト値）よりも多くの日射量が予測されているため、各籾に十分なデンプンが蓄えられることが期待される。そのため、幼穂発育期においてグルタミンの生成及び籾数の増加を促進することで、登熟期における収量を増加させることが可能となる。

前記目標窒素濃度設定手段が、前記幼穂発育期における前記目標窒素濃度を前記基準窒素濃度よりも高くなるように前記目標窒素濃度を設定した場合、前記出力手段は、窒素肥料の施肥又は水田としての前記圃場の土壌の露出制限に関する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御してもよい。これにより、籾数の増加を促進するために必要な窒素濃度の上昇を確保することが可能となる。

前記作物の茎数が増加する生育フェーズを分げつ期と定義するとき、前記目標水温設定手段は、将来の前記登熟期における前記予測日射量と、過去の前記分げつ期における過去日射量とに基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定してもよい。これにより、将来の登熟期における予測日射量（将来のデンプン量に影響する）のみならず、過去の分げつ期における過去日射量（現在のデンプン量に影響する）に基づいて、幼穂発育期における目標水温を設定する。従って、より精度良く目標水温を設定することが可能となる。

また、前記目標窒素濃度設定手段は、将来の前記登熟期における前記予測日射量と、過去の前記分げつ期における前記過去日射量とに基づいて、前記幼穂発育期における前記目標窒素濃度を設定してもよい。さらに、前記出力手段は、前記目標水温設定手段が設定した前記目標水温及び前記目標窒素濃度設定手段が設定した前記目標窒素濃度に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御してもよい。

これにより、将来の登熟期における予測日射量のみならず、過去の分げつ期における過去日射量に基づいて、幼穂発育期における目標水温及び目標窒素濃度を設定する。従って、より精度良く目標水温及び目標窒素濃度を設定することが可能となる。

本発明に係る営農システムは、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御するものであって、
前記営農システムは、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定手段と、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水深を設定する目標水深設定手段と、
前記目標水深に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
を備え、
前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、出穂後の籾にデンプンが蓄積される登熟期である場合、
前記生育状態判定手段は、前記作物の粒重量を判定し、
前記目標水深設定手段は、前記粒重量が目標重量を超えた場合、水田としての前記圃場の土壌を露出させるように前記目標水深を設定する
ことを特徴とする。

本発明によれば、登熟期において、粒重量が目標重量を超えた場合、水田としての圃場の土壌を露出させる。これにより、空気中の酸素を土壌に触れさせることで土壌中の好気性細菌が活性化し、土壌中の窒素濃度を低下させ、作物によるタンパク質の生成を抑制させる。この際、作物の粒重量は既に目標重量を超えている。従って、籾が十分に大きくなった状態で、作物の食味を向上することが可能となる。

前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが前記登熟期であり且つ前記生育状態判定手段が判定した前記粒重量が前記目標重量を超えていない場合、前記目標水深設定手段は、水田としての前記圃場の土壌の露出を制限するように前記目標水深を設定してもよい。

これにより、登熟期における籾の成長を促進することが可能となる。すなわち、水田としての圃場の土壌を露出させると、空気中の酸素を土壌に触れさせることで土壌中の好気性細菌が活性化し、土壌中の窒素濃度を低下させ、クロロフィルの量を抑制させ、光合成が弱まってしまう。そのため、本発明では、登熟期における粒重量が目標重量を超えていない場合、土壌の露出を制限するように目標水深を設定する。従って、クロロフィルの量を抑制することなく、クロロフィルに伴う光合成を促進し、籾の成長（デンプンの蓄積）を促すことが可能となる。

前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが前記登熟期であり、且つ前記生育状態判定手段が判定した前記粒重量が前記目標重量を超えていない場合、前記出力手段は、窒素肥料の施肥に関する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御してもよい。これにより、窒素肥料の施肥によるクロロフィルの増加を促すことで、登熟期における籾の成長を促進することが可能となる。

本発明に係る営農システムは、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御するものであって、
前記営農システムは、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定手段と、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定手段と、
前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
を備え、
前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、前記作物の茎数が増加する分げつ期である場合、
前記生育状態判定手段は、前記作物の大きさを判定し、
前記目標水温設定手段は、前記作物の大きさが大きさ閾値を超えた後の目標夜間水温を、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超える前の前記目標夜間水温よりも低く設定する
ことを特徴とする。

本発明によれば、分げつ期において、作物の大きさが大きさ閾値を超える前の目標夜間水温を相対的に高く設定する。これにより、夜間における作物の成長を促進し、大きさ閾値までの移行期間を短縮することが可能となる。また、分げつ期において、作物の大きさが大きさ閾値を超えた後の目標夜間水温を相対的に低く設定する。これにより、夜間における葉鞘へのショ糖の蓄積量を増加させ、将来の登熟期における籾の成長に備えることが可能となる。

前記営農システムは、前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標窒素濃度を設定する目標窒素濃度設定手段をさらに備えてもよい。前記出力手段は、前記目標窒素濃度に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御してもよい。前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、前記分げつ期である場合、前記目標窒素濃度設定手段は、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超えた後の前記目標窒素濃度を、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超える前の前記目標窒素濃度よりも高く設定してもよい。

本発明によれば、分げつ期において、作物の大きさが大きさ閾値を超える前の目標窒素濃度を相対的に低く設定する。これにより、夜間における作物の根の成長を促進し、大きさ閾値までの移行期間を短縮することが可能となる。また、分げつ期において、作物の大きさが大きさ閾値を超えた後の目標窒素濃度を相対的に高く設定する。これにより、作物による窒素同化量を増加させることで、タンパク質の生成を促進することが可能となる。

前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、前記分げつ期であり、且つ前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超えた場合、前記出力手段は、窒素肥料の施肥に関する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御してもよい。これにより、施肥を介することで、実際の窒素濃度が目標窒素濃度を実現し易くなる。

本発明に係る営農サーバは、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御するものであって、
前記営農サーバは、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
前記作物の将来の生育フェーズにおける気象の予測情報を取得する予測情報取得手段と、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定手段と、
前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
を備え、
出穂前の幼穂の数が増加する生育フェーズを幼穂発育期と、
出穂後の籾にデンプンが蓄積される生育フェーズを登熟期と
定義するとき、
前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが前記幼穂発育期である場合、
前記予測情報取得手段は、将来の前記登熟期における予測日射量に関する情報を取得し、
前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量に関する情報に基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定し、
前記出力手段は、前記目標水温設定手段が設定した前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
ことを特徴とする。

本発明に係る営農サーバは、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御するものであって、
前記営農サーバは、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定手段と、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水深を設定する目標水深設定手段と、
前記目標水深に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
を備え、
前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、出穂後の籾にデンプンが蓄積される登熟期である場合、
前記生育状態判定手段は、前記作物の粒重量を判定し、
前記目標水深設定手段は、前記粒重量が目標重量を超えた場合、水田としての前記圃場の土壌を露出させるように前記目標水深を設定する
ことを特徴とする。

本発明に係る営農サーバは、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御するものであって、
前記営農サーバは、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定手段と、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定手段と、
前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
を備え、
前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、前記作物の茎数が増加する分げつ期である場合、
前記生育状態判定手段は、前記作物の大きさを判定し、
前記目標水温設定手段は、前記作物の大きさが大きさ閾値を超えた後の目標夜間水温を、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超える前の前記目標夜間水温よりも低く設定する
ことを特徴とする。

本発明に係る営農方法は、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する方法であって、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定ステップと、
前記作物の将来の生育フェーズにおける気象の予測情報を取得する予測情報取得ステップと、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定ステップと、
前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力ステップと
を備え、
出穂前の幼穂の数が増加する生育フェーズを幼穂発育期と、
出穂後の籾にデンプンが蓄積される生育フェーズを登熟期と
定義するとき、
前記フェーズ判定ステップが判定した前記現在の生育フェーズが前記幼穂発育期である場合、
前記予測情報取得ステップでは、将来の前記登熟期における予測日射量に関する情報を取得し、
前記目標水温設定ステップでは、前記登熟期における前記予測日射量に関する情報に基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定し、
前記出力ステップでは、前記目標水温設定ステップにおいて設定した前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
ことを特徴とする。

本発明に係る営農方法は、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する方法であって、
前記営農方法は、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定ステップと、
前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定ステップと、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水深を設定する目標水深設定ステップと、
前記目標水深に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力ステップと
を備え、
前記フェーズ判定ステップで判定した前記現在の生育フェーズが、出穂後の籾にデンプンが蓄積される登熟期である場合、
前記生育状態判定ステップは、前記作物の粒重量を判定し、
前記目標水深設定ステップは、前記粒重量が目標重量を超えた場合、水田としての前記圃場の土壌を露出させるように前記目標水深を設定する
ことを特徴とする。

本発明に係る営農方法は、作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する方法であって、
前記営農方法は、
前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定ステップと、
前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定ステップと、
前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定ステップと、
前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力ステップと
を備え、
前記フェーズ判定ステップで判定した前記現在の生育フェーズが、前記作物の茎数が増加する分げつ期である場合、
前記生育状態判定ステップでは、前記作物の大きさを判定し、
前記目標水温設定ステップでは、前記作物の大きさが大きさ閾値を超えた後の目標夜間水温を、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超える前の前記目標夜間水温よりも低く設定する
ことを特徴とする。

本発明によれば、圃場又は作物の状態に応じてより好適に水管理又は施肥を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る営農システムの概要を示す全体構成図である。 前記実施形態の圃場センサ群及びドローンの構成を簡略的に示す構成図である。 前記実施形態の生育診断サーバの構成を簡略的に示す構成図である。 前記実施形態における生育診断管理部の構成の詳細を示す構成図である。 前記実施形態における現在生育状態推定部の構成の詳細を示す構成図である。 前記実施形態における将来生育状態推定部の構成の詳細を示す構成図である。 前記実施形態における目標値設定部の構成の詳細を示す構成図である。 前記実施形態の水・肥料管理制御のフローチャートである。 図９（Ａ）は、前記実施形態の分げつ期制御における制御対象と制御内容を簡潔に示す図である。図９（Ｂ）は、前記実施形態の幼穂発育期制御における制御対象と制御内容を簡潔に示す図である。図９（Ｃ）は、前記実施形態の登熟期制御における制御対象と制御内容を簡潔に示す図である。 前記実施形態の分げつ期制御のフローチャートである。 前記実施形態の幼穂発育期制御のフローチャートである。 前記実施形態の登熟期制御のフローチャートである。 変形例に係る営農システムの概要を示す全体構成図である。

Ａ．一実施形態
＜Ａ－１．構成＞
［Ａ－１－１．全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る営農システム１０の概要を示す全体構成図である。営農システム１０（以下「システム１０」ともいう）は、圃場５００に生育する作物５０２（水稲）の生育診断を行うと共に、作物５０２に薬剤を散布することができる。また、システム１０は、圃場５００の水管理及び施肥管理も行う。

図１に示すように、システム１０は、圃場センサ群２０と、生育診断サーバ２２と、ドローン２４と、第１ユーザ端末２６と、第２ユーザ端末２８と、第３ユーザ端末３０と、上流側水門３２と、下流側水門３４とを有する。圃場センサ群２０、ドローン２４、第１ユーザ端末２６及び第２ユーザ端末２８は、通信ネットワーク３６（無線基地局３８を含む。）を介して互いに無線通信が可能であると共に、生育診断サーバ２２と通信可能である。無線通信としては、無線基地局３８を介さない通信（例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＷｉＦｉ等）を用いることができる。生育診断サーバ２２は、通信ネットワーク３６を介して情報提供サーバ４０と通信可能である。

［Ａ－１－２．圃場センサ群２０］
図２は、本実施形態の圃場センサ群２０及びドローン２４の構成を簡略的に示す構成図である。圃場センサ群２０は、水田としての圃場５００及びその周辺に設置されて圃場５００及びその周辺における各種データを検出して生育診断サーバ２２等に提供する。

図２に示すように、圃場センサ群２０には、例えば、水源水温センサ５０、圃場水温センサ５２、気温センサ５４、水深センサ５６、土壌温度センサ５８、土壌窒素濃度センサ６０、上流側流量センサ６２、下流側流量センサ６４及び照度センサ６６が含まれる。

水源水温センサ５０は、圃場５００に水を供給する水源５０４（図１）の水温（以下「水源水温Ｔｓｗ」又は「水温Ｔｓｗ」ともいう。）を検出する。水源５０４は、圃場５００の周りを流れる用水やため池が想定されており、基本的には外気の影響を受けて水温Ｔｓｗの値が一定しない。圃場水温センサ５２は、水田である圃場５００に貯められた水（以下「貯留水」ともいう。）の水温（以下「圃場水温Ｔｆｗ」又は「水温Ｔｆｗ」ともいう。）を検出する。気温センサ５４は、圃場５００の気温（以下「圃場気温Ｔｆａ」又は「気温Ｔｆａ」ともいう。）を検出する。

水深センサ５６は、圃場５００の貯留水の水深（以下「水深Ｈ」ともいう。）を検出する。水深Ｈは、圃場５００における貯留水の深さ（底から表面までの距離）であるが、貯留水の水位（表面の高さ）を代わりに用いてもよい。換言すると、水位は、水深Ｈと実質的に同義のものとして用いることができる。

土壌温度センサ５８は、圃場５００の土壌の温度（以下「土壌温度Ｔｅ」ともいう。）を検出するものであり、例えばその検出素子を土壌中に埋没させて値を検出する。土壌窒素濃度センサ６０は、圃場５００の土壌の窒素濃度（以下「土壌窒素濃度Ｒｎ」ともいう。）を検出するものであり、例えばその検出素子を土壌中に埋没させて値を検出する。上流側流量センサ６２は、水源５０４からの水が圃場５００に流入する給水路５０６（図１）に配設され、給水路５０６における流量（以下「流量Ｑ１」ともいう。）検出する。下流側流量センサ６４は、圃場５００から水を排出する排水路５０８（図１）に配設され、排水路５０８における流量（以下［流量Ｑ２］ともいう。）を検出する。照度センサ６６は、圃場５００の日射量（以下「日射量Ｘ」ともいう。）を検出する。

さらに、圃場センサ群２０には、降水量センサ、風速計、気圧計又は湿度計が含まれてもよい。降水量センサは、圃場５００の降水量を検出する。風速計は、圃場５００の風速を検出する。気圧計は、圃場５００の気圧を検出する。湿度計は、圃場５００の湿度を検出する。

［Ａ－１－３．生育診断サーバ２２］
（Ａ－１－３－１．概要）
図３は、本実施形態の生育診断サーバ２２の構成を簡略的に示す構成図である。生育診断サーバ２２（以下「診断サーバ２２」ともいう。）は、生育診断モデルを用いた生育診断を行い、診断結果に基づいてユーザ６００、６０２（図１）等に作業指示を行う生育診断装置である。作業指示には、施肥のタイミング、肥料の種類・量、農薬の散布タイミング、農薬の種類・量、圃場５００の水管理等が含まれる。

図３に示すように、診断サーバ２２は、入出力部７０と、通信部７２と、演算部７４と、記憶部７６とを有する。入出力部７０は、圃場センサ群２０、ドローン２４等との信号の入出力を行う。通信部７２は、図示しないモデム等を有する。通信部７２は、通信ネットワーク３６を介することで、圃場センサ群２０、ドローン２４、第１ユーザ端末２６、第２ユーザ端末２８、第３ユーザ端末３０、情報提供サーバ４０等との通信が可能である。

演算部７４は、中央演算装置（ＣＰＵ）を含み、記憶部７６に記憶されているプログラムを実行することにより動作する。演算部７４が実行する機能の一部は、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）を用いて実現することもできる。演算部７４は、前記プログラムの一部をハードウェア（回路部品）で構成することもできる。後述するドローン２４の演算部等も同様である。

記憶部７６は、演算部７４が用いるプログラム及びデータを記憶するものであり、ランダム・アクセス・メモリ（以下「ＲＡＭ」という。）を備える。ＲＡＭとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部７６は、ＲＡＭに加え、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）を有してもよい。後述するドローン２４の記憶部等も同様である。

（Ａ－１－３－２．演算部７４）
（Ａ－１－３－２－１．概要）
図３に示すように、演算部７４は、生育診断管理部８０と、ドローン飛行管理部８２と、画像処理部８４とを有する。生育診断管理部８０は、生育診断モデルを用いた生育診断を行うと共に、生育診断の結果に基づく作業指示を行う。ドローン飛行管理部８２は、ドローン２４の飛行（経路等）を管理する。画像処理部８４は、ドローン２４が撮影した画像を処理して作物５０２の生育状態値Ｖ（検出生育状態値Ｖｄ）を算出する。

生育診断管理部８０は、生育診断部９０と、目標値設定部９２と、作業指示部９４とを有する。生育診断部９０は、生育診断モデルを用いた生育診断を実行する。目標値設定部９２は、生育診断部９０が実行した生育診断の結果に基づいて、ユーザ６００等が実現すべき目標値を設定する。作業指示部９４は、目標値設定部９２が設定した目標値に基づいて、ユーザ６００等への作業指示を生成し、第１ユーザ端末２６等に表示させる。

（Ａ－１－３－２－２．生育診断部９０）
（Ａ－１－３－２－２－１．概要）
図４は、本実施形態における生育診断管理部８０の構成の詳細を示す構成図である。上記のように、生育診断管理部８０は、生育診断部９０と、目標値設定部９２と、作業指示部９４とを有する。図４に示すように、生育診断部９０は、フェーズ判定部１１０と、現在生育状態推定部１１２と、将来生育状態推定部１１４とを有する。フェーズ判定部１１０は、作物５０２の現在の生育フェーズを判定する。例えば、フェーズ判定部１１０は、現在生育状態値推定部１１２が推定した現在生育状態Ｓｇｃｕｒ（後述）に基づいて現在の生育フェーズを判定する。或いは、フェーズ判定部１１０は、田植えからの日数をカウントして現在の生育フェーズを判定してもよい。いずれの場合も、ユーザ６００等の入力により、現在の生育フェーズを修正してもよい。

（Ａ－１－３－２－２－２．現在生育状態推定部１１２）
図５は、本実施形態における現在生育状態推定部１１２の構成の詳細を示す構成図である。現在生育状態推定部１１２は、診断モデルを用いて作物５０２の現在生育状態Ｓｇｃｕｒを判定する。図４及び図５に示すように、現在生育状態推定部１１２は、光合成推定部１２０と、窒素同化推定部１２２と、現在生育状態値推定部１２４とを有する。

光合成推定部１２０は、前回の演算周期からの光合成に伴う変化（換言すると、太陽エネルギーの取込量）を算出する。具体的には、直前の生育状態（前回の現在生育状態Ｓｇｃｕｒ）及び前回の演算周期から今回の演算周期までの気象の変化に基づいて、光合成に伴うショ糖及びデンプンの生成量を算出する。前回の演算周期から今回の演算周期までの気象の変化は、例えば、圃場センサ群２０からの検出値、情報提供サーバ４０からの気象情報（過去及び現在の気象に関するもの）を用いて判定してもよい。

その際、前回の演算周期で現在生育状態値推定部１２４が算出した推定生育状態値Ｖｅ（葉の面積、数、赤色光吸収率、有効受光面積率等）を前提とする。或いは、ドローン２４の画像に基づいて画像処理部８４が算出した検出生育状態値Ｖｄ（赤色光吸収率、有効受光面積率等）が入力された場合、当該検出生育状態値Ｖｄを前提として、ショ糖及びデンプンの生成量を算出してもよい。

窒素同化推定部１２２は、前回の演算周期からの窒素同化に伴う変化（換言すると、根からの養分吸収量）を算出する。具体的には、直前の生育状態（前回の現在生育状態Ｓｇｃｕｒ）及び前回の演算周期から今回の演算周期までの気象の変化に基づいて、窒素同化量を算出する。

前回の演算周期から今回の演算周期までの気象の変化は、例えば、圃場センサ群２０からの検出値、情報提供サーバ４０からの気象情報（過去及び現在の気象に関するもの）を用いて判定してもよい。ここで、窒素同化量は現在の推定窒素濃度Ｒｎｅを考慮して算出することができる。この推定窒素濃度Ｒｎｅは、圃場５００の有機物量と水管理の履歴情報から演算により推定することができるが、圃場センサ群２０に含まれる土壌窒素濃度センサ６０を用いて直接計測することも可能である。

窒素同化量を算出する際、前回の演算周期で現在生育状態値推定部１２４が算出した推定生育状態値Ｖｅ（根の重量等）を前提とする。ここで、根の重量は、図示しない土壌窒素濃度判定部で推定又は計測される土壌窒素濃度Ｒｎに基づいて推定される。土壌窒素濃度判定部は、例えば、土壌の有機物量と水管理履歴（水深Ｈ、水温Ｔｆｗ等）の情報に基づき土壌中の窒素濃度Ｒｎを判定してもよい。或いは、土壌窒素濃度センサ６０により直接土壌窒素濃度Ｒｎを計測してもよい。

現在生育状態値推定部１２４は、光合成推定部１２０及び窒素同化推定部１２２の演算結果並びに前回の演算周期から今回の演算周期までの気象の変化に基づいて、作物５０２の生育状態値Ｖ（推定生育状態値Ｖｅ）を算出する。具体的には、直前の生育状態（前回の現在生育状態Ｓｇｃｕｒ）並びにショ糖及びデンプンの生成量及び窒素同化量に基づいて、根の重量、葉の重量、籾数Ｎｃ（現在籾数Ｎｃｃｕｒ）等を算出する。また、既に作物５０２が蓄えていたショ糖やデンプンが作物５０２において消費された量（消費エネルギー量）や、葉鞘に蓄積されたデンプン量、及び蓄積されたデンプンが籾に転流される量（転流量）等を算出する。上記のように、現在生育状態値推定部１２４が算出する推定生育状態値Ｖｅの一部は、ドローン２４の画像に基づく検出生育状態値Ｖｄで置換又は補正してもよい。

図５に示すように、現在生育状態値推定部１２４は、根重量推定部３００と、葉鞘デンプン量推定部３０２と、葉身重量推定部３０４と、胚乳ショ糖転流量推定部３０６と、籾数推定部３０８とを有する。根重量推定部３００は、作物５０２の根の重量を推定する。葉鞘デンプン量推定部３０２は、作物５０２の葉鞘のデンプン量を推定する。葉身重量推定部３０４は、作物５０２の葉身重量を推定する。胚乳ショ糖転流量推定部３０６は、作物５０２の胚乳におけるショ糖（デンプン）の転流量を推定する。籾数推定部３０８は、作物５０２の現在籾数Ｎｃｃｕｒを推定する。

（Ａ－１－３－２－２－３．将来生育状態推定部１１４）
図６は、本実施形態における将来生育状態推定部１１４の構成の詳細を示す構成図である。将来生育状態推定部１１４は、生育診断モデルを用いて作物５０２の将来生育状態Ｓｇｆｔｒを判定する。図４及び図６に示すように、将来生育状態推定部１１４は、将来籾数推定部１３０と、収量推定部１３２と、食味推定部１３４とを有する。

将来籾数推定部１３０は、診断モデルにおいて、現在生育状態値推定部１２４が推定した現在籾数Ｎｃｃｕｒ、情報提供サーバ４０から取得した気象予報情報Ｉｃｅ等に基づいて将来籾数Ｎｃｆｔｒを算出する。作物５０２の籾数Ｎｃは、幼穂発育期に決定するものであり、圃場５００の水温Ｔｆｗ等に応じて変化する。将来籾数推定部１３０は、この点をモデル化して将来籾数Ｎｃｆｔｒを算出する。

収量推定部１３２は、現在生育状態値推定部１２４が推定した推定生育状態値Ｖｅ、情報提供サーバ４０から取得した気象予報情報Ｉｃｅ等に基づいて作物５０２の推定収量を算出する。推定収量として、例えば粗玄米重、精玄米重、クズ米率等が算出される。くず米率は、単位量当たりの作物５０２に含まれる未熟米（例えば、網目幅１．７ｍｍの篩いを通過する米）の割合である。くず米率は、例えば、推定生育状態値Ｖｅとして生成される葉鞘に蓄積されたデンプンが籾に転流される量の情報と、気象予報情報Ｉｃｅに基づいて推定される。推定収量は、籾数Ｎｃ、将来的な光合成の状態等に応じて変化する。図６に示すように、収量推定部１３２は、現在のくず米率を推定するくず米率推定部３２０を有する。

食味推定部１３４は、収穫後の作物５０２の食味を推定する。食味は、収穫時における作物５０２における背白米比率、アミロースとアミロペクチンの含有比率、胚乳タンパク質含有量等に応じて変化する。例えば、背白米比率（背白米の発生比率）は、登熟期の胚乳へのショ糖転流量の時系列変化から推定することができる。なお、背白米は、デンプンの蓄積不良のため、白色不透明で止まり外観上玄米の背側稜線に沿って白色の筋があるものをいう。

また、胚乳のアミロースとアミロペクチンの含有比率（アミロース／アミロペクチン比率）は、登熟期における温度変化と胚乳へのショ糖転流量から推定することができる。さらに、胚乳のタンパク質含有量は、赤色光吸収率の時系列変化の情報から推定することができる。

図６に示すように、食味推定部１３４は、背白米比率推定部３３０と、アミロース／アミノペクチン比率推定部３３２と、胚乳タンパク質含有率推定部３３４とを有する。背白米比率推定部３３０は、背白米の比率を推定する。アミロース／アミノペクチン比率推定部３３２は、アミロースとアミロペクチンの含有比率を推定する。胚乳タンパク質含有率推定部３３４は、胚乳におけるタンパク質含有率を推定する。

（Ａ－１－３－２－３．目標値設定部９２）
図７は、本実施形態における目標値設定部９２の構成の詳細を示す構成図である。目標値設定部９２は、ユーザ６００等に対する作業指示のための各種の目標値を設定する。図４及び図７に示すように、目標値設定部９２は、目標将来生育状態設定部１５０と、目標水温設定部１５２と、目標窒素濃度設定部１５４と、目標水深設定部１５６とを有する。

目標将来生育状態設定部１５０は、将来（収穫時）の生育状態値Ｖの目標値（目標生育状態値Ｖｔａｒ）を設定する。図７に示すように、目標将来生育状態設定部１５０は、目標背白米比率設定部３５０と、目標アミロース／アミノペクチン比率決定部３５２と、目標くず米率設定部３５４と、目標籾数設定部３５６と、目標胚乳タンパク質含有率設定部３５８とを有する。

目標背白米比率設定部３５０は、背白米比率の目標値（目標背白米比率）を設定する。目標アミロース／アミノペクチン比率設定部３５２は、アミロース／アミノペクチン比率の目標値（目標アミロース／アミノペクチン比率）を設定する。目標くず米率設定部３５４は、くず米率の目標値（目標くず米率）を設定する。目標籾数設定部３５６は、籾数の目標値（目標籾数）を設定する。目標胚乳タンパク質含有率設定部３５８は、胚乳タンパク質含有率の目標値（目標胚乳タンパク質含有率）を設定する。

将来生育状態目標設定部１５６の各部で設定される各目標値は、作物５０２の作付け前に予め設定された固定の目標値としてもよいし、作物５０２の生育状態に応じて生育途中に変更してもよい。

目標水温設定部１５２、目標窒素濃度設定部１５４及び目標水深設定部１５６は、目標将来生育状態設定部１５０で設定された目標将来生育状態（各種パラメータの目標値）に基づいて各種の目標値を設定する。具体的には、目標水温設定部１５２は、圃場５００の目標水温Ｔｆｗｔａｒ（圃場水温Ｔｆｗの目標値）を設定する。目標水温Ｔｆｗｔａｒには、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ及び目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒが含まれる。目標窒素濃度設定部１５４は、圃場５００における土壌の目標窒素濃度Ｒｎｔａｒ（窒素濃度Ｒｎの目標値）を設定する。ここにいう窒素濃度Ｒｎは、土壌に含まれて作物５０２（水稲）が吸収可能な窒化物（アンモニウムイオン等）の濃度を意味する。目標水深設定部１５６は、圃場５００の目標水深Ｈｔａｒ（水深Ｈの目標値）を設定する。

（Ａ－１－３－２－４．作業指示部９４）
作業指示部９４は、目標値設定部９２で設定された各種の目標値に基づいて、ユーザ６００等に対する作業指示を行う（詳細は後述する。）。

（Ａ－１－３－３．記憶部７６）
記憶部７６（図３）は、生育診断管理部８０、ドローン飛行管理部８２等を実現するために演算部７４が用いるプログラム及びデータを記憶すると共に、圃場データベース１６０（以下「圃場ＤＢ１６０」という。）と、生育診断データベース１６２（以下「生育診断ＤＢ１６２」という。）とを有する。圃場ＤＢ１６０は、ドローン２４の飛行管理に必要な圃場５００毎の情報（飛行用圃場情報）を蓄積する。飛行用圃場情報には、例えば、圃場５００の位置情報が含まれる。

生育診断ＤＢ１６２は、生育診断に関する各種情報（生育診断情報）を蓄積する。生育診断情報には、例えば、生育診断のスケジュール、過去の診断結果（過去に栽培された作物５０２の種類、収量、くず米率を含む。）、生育診断モデル（係数、初期値を含むパラメータ等）、施肥状態、撮影データ（圃場５００の画像）が含まれる。施肥状態には、既に散布した肥料の種類、量及び散布タイミングが含まれる。施肥状態には、これから散布する肥料の種類、量及び散布タイミングが含まれてもよい。

［Ａ－１－４．ドローン２４］
本実施形態において、ドローン２４（図１、図２）は、圃場５００（作物５０２）の画像を取得する手段として機能すると共に、作物５０２に対する薬剤（液体肥料を含む。）を散布する手段としても機能する。ドローン２４は、発着地点５１０（図１）において離着陸する。

図２に示すように、ドローン２４は、ドローンセンサ群１８０と、通信部１８２と、飛行機構１８４と、撮影機構１８６と、散布機構１８８と、ドローン制御部１９０とを有する。

ドローンセンサ群１８０は、準天頂衛星システムセンサ又はグローバル・ポジショニング・システム・センサ（以下「ＧＰＳセンサ」という。）、速度計、高度計、ジャイロセンサ、液量センサ（いずれも図示せず）等を有する。準天頂衛星システムセンサ又はＧＰＳセンサは、ドローン２４の現在位置情報を出力する。速度計は、ドローン２４の飛行速度を検出する。高度計は、ドローン２４下方の地面に対する距離としての対地高度を検出する。ジャイロセンサは、ドローン２４の角速度を検出する。液量センサは、散布機構１８８のタンク内の液量を検出する。

通信部１８２は、通信ネットワーク３６を介しての電波通信が可能であり、例えば、電波通信モジュールを含む。通信部１８２は、通信ネットワーク３６（無線基地局３８を含む。）を介することで、生育診断サーバ２２、第１ユーザ端末２６、第２ユーザ端末２８等との通信が可能である。

飛行機構１８４は、ドローン２４を飛行させる機構であり、複数のプロペラと、複数のプロペラアクチュエータとを有する。プロペラアクチュエータは、例えば電動モータを有する。

撮影機構１８６は、圃場５００又は作物５０２の画像を撮影する機構であり、カメラ２００を有する。本実施形態のカメラ２００は、マルチスペクトルカメラであり、特に作物５０２の生育状況を分析できる画像を取得する。撮影機構１８６は、圃場５００に対して特定の波長の光線を照射する照射部をさらに備え、当該光線に対する圃場５００からの反射光を受光可能になっていてもよい。特定の波長の光線は、例えば赤色光（波長約６５０ｎｍ）と近赤外光（波長約７７４ｎｍ）であってもよい。当該光線の反射光を分析することで、作物５０２の窒素吸収量を推定し、推定した窒素吸収量に基づいて作物５０２の生育状況を分析することができる。

カメラ２００は、ドローン２４の本体の下部に配置され、ドローン２４の周辺を撮影した周辺画像に関する画像データを出力する。カメラ２００は、動画を撮影するビデオカメラである。或いは、カメラ２００は、動画及び静止画の両方又は静止画のみを撮影可能としてもよい。

カメラ２００は、図示しないカメラアクチュエータにより向き（ドローン２４の本体に対するカメラ２００の姿勢）を調整可能である。或いは、カメラ２００は、ドローン２４の本体に対する位置が固定されてもよい。

散布機構１８８は、薬剤（液体肥料を含む。）を散布する機構であり、例えば、薬剤タンク、ポンプ、流量調整弁及び薬剤ノズルを有する。

ドローン制御部１９０は、ドローン２４の飛行、撮影、薬剤の散布等、ドローン２４全体を制御する。ドローン制御部１９０は、図示しない入出力部、演算部及び記憶部を含む。ドローン制御部１９０は、飛行制御部２１０、撮影制御部２１２及び散布制御部２１４を有する。飛行制御部２１０は、飛行機構１８４を介してドローン２４の飛行を制御する。撮影制御部２１２は、撮影機構１８６を介してドローン２４による撮影を制御する。散布制御部２１４は、散布機構１８８を介してドローン２４による薬剤散布を制御する。

［Ａ－１－５．第１ユーザ端末２６］
第１ユーザ端末２６（図１）は、圃場５００において、操作者としてのユーザ６００（図１）の操作によりドローン２４を制御すると共に、ドローン２４から受信した情報（例えば、位置、薬剤量、電池残量、カメラ映像等）を表示する携帯情報端末である。なお、本実施形態では、ドローン２４の飛行状態（高度、姿勢等）は、第１ユーザ端末２６が遠隔制御するのではなく、ドローン２４が自律的に制御する。従って、第１ユーザ端末２６を介してユーザ６００からドローン２４に飛行指令が送信されると、ドローン２４は自律飛行を行う。但し、離陸や帰還等の基本操作時、及び緊急時にはマニュアル操作が行なえるようになっていてもよい。第１ユーザ端末２６は、図示しない入出力部（タッチパネル等を含む。）、通信部、演算部及び記憶部を備え、例えば、一般的なタブレット端末により構成される。

また、本実施形態の第１ユーザ端末２６は、生育診断サーバ２２からの作業指示等を受信して表示する。

［Ａ－１－６．第２ユーザ端末２８］
第２ユーザ端末２８（図１）は、圃場５００において、操作者以外のユーザ６０２（図１）が用いる携帯情報端末であり、ドローン２４の飛行情報（現在の飛行状況、飛行終了予定時刻等）、ユーザ６０２に対する作業指示、生育診断の情報等を、診断サーバ２２又はドローン２４から受信して表示する。第２ユーザ端末２８は、図示しない入出力部（タッチパネル等を含む。）、通信部、演算部及び記憶部を備え、例えば、一般的なスマートホンにより構成される。

［Ａ－１－７．第３ユーザ端末３０］
第３ユーザ端末３０は、圃場５００以外の場所（例えば、ユーザ６００、６０２が所属する会社）において、生育診断サーバ２２による生育診断を利用するためにユーザ６００、６０２等が用いる端末である。第３ユーザ端末３０は、図示しない入出力部（例えばキーボード及び表示部を含む。）、通信部、演算部及び記憶部を備え、例えば、デスクトップ型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）又はノート型ＰＣにより構成される。

［Ａ－１－８．上流側水門３２及び下流側水門３４］
図１に示すように、上流側水門３２（以下「水門３２」ともいう。）は、圃場５００への給水路５０６に設けられる。下流側水門３４（以下「水門３４」ともいう。）は、圃場５００からの排水路５０８に設けられる。水門３２、３４の開閉は、図示しない第１・第２開閉機構を介してユーザ６００、６０２等が行う。第１・第２開閉機構は、ユーザ６００等が手動で操作するハンドル、バルブ等により構成される。或いは、第１・第２開閉機構は、ユーザ６００等の操作によりオンオフされて水門３２、３４を開閉する電動アクチュエータ（電動モータ等）を有してもよい。

［Ａ－１－９．情報提供サーバ４０］
情報提供サーバ４０は、気象衛星等により得られた圃場５００に関する情報（圃場情報）を生育診断サーバ２２に提供する。ここにいう圃場情報には、例えば、圃場５００の気温Ｔｆａ、降水量、天気予報等（過去、現在、未来の気象情報）が含まれる。

＜Ａ－２．本実施形態の制御＞
［Ａ－２－１．概要］
本実施形態の営農システム１０では、生育診断制御、ドローン飛行管理制御、生育状態検出制御及び薬剤散布制御が行われる。生育診断制御は、圃場センサ群２０からの各種検出値及び情報提供サーバ４０からの気象情報Ｉｃ（気象予報情報Ｉｃｅを含む。）に基づいて、作物５０２の生育診断を行う制御である。生育診断制御では、ユーザ６００等に対する作業指示も行われる。ドローン飛行管理制御は、生育診断制御等のため圃場５００においてドローン２４の飛行を管理する制御である。生育状態検出制御は、ドローン２４のカメラ２００により圃場５００（又は作物５０２）の画像を取得し、この画像を処理して作物５０２の生育状態を検出する制御である。薬剤散布制御は、ドローン２４を用いて薬剤（液体肥料を含む。）を散布する制御である。

ドローン飛行管理制御、生育状態検出制御及び薬剤散布制御は、いずれも生育診断制御における作業指示に基づいて行われる。以下では、まず生育診断制御、ドローン飛行管理制御、生育状態検出制御及び薬剤散布制御の概要について先に説明する。その後、生育診断制御の一部としての生育状態判定制御及び水・施肥管理制御について説明する。

［Ａ－２－２．生育診断制御］
上記のように、生育診断制御は、生育診断モデルを用いて、作物５０２の生育診断を行う制御であり、主として生育診断サーバ２２（特に生育診断管理部８０の生育診断部９０）が実行する。ここに言う生育診断には、例えば、圃場５００毎の収量の推定値（推定収量）が含まれる。また、生育診断制御では、水田としての圃場５００の水管理、施肥、薬剤散布等に関する作業指示も行われる。作業指示は、例えば、第１ユーザ端末２６、第２ユーザ端末２８又は第３ユーザ端末３０の表示部に表示される。

生育診断モデルでは、作物５０２（水稲）の収量、赤色光吸収率、籾数Ｎｃ、有効受光面積率、籾内の蓄積デンプン量及び籾内のタンパク質含有率を算出することができる。生育診断モデルとしては、例えば、特開２０１５－００００４９号又は特許文献２に記載のものを用いることができる。

本実施形態の生育診断制御は、圃場５００の水管理を行う水・肥料管理制御を含む。水・肥料管理制御については、図８～図１２を参照して後述する。

［Ａ－２－３．ドローン飛行管理制御］
上記のように、ドローン飛行管理制御は、生育診断制御等のため圃場５００においてドローン２４の飛行を管理する制御であり、主として生育診断サーバ２２（特にドローン飛行管理部８２）が実行する。具体的には、ドローン飛行管理制御では、圃場５００を撮影する際の飛行経路、目標速度、目標高度等が指令される。

［Ａ－２－４．生育状態値検出制御］
生育状態値検出制御は、ドローン２４のカメラ２００の画像に基づいて、圃場５００に生育する作物５０２の生育状態値Ｖを検出する制御である。生育状態値検出制御では、ドローン２４のカメラ２００により圃場５００（作物５０２）の画像を取得して診断サーバ２２に送信し、診断サーバ２２（画像処理部８４）において、画像を処理して作物５０２の生育状態値Ｖ（検出生育状態値Ｖｄ）を算出する。

例えば、作物５０２としての水稲の近赤外光（ＮＩＲ）及び赤外光（ＩＲ）を撮影した場合、カメラ２００で受光した近赤外光と赤外光の光量の差が全体光量に占める割合である赤色光吸収率（つまり、作物５０２に吸収されている赤色光の割合）に基づいて、水稲の成長度合いを判定可能である。ここで算出する検出生育状態値Ｖｄは、作物５０２の生育フェーズに合わせて選択することができる。

生育フェーズは、分げつ期と、幼穂発育期と、登熟期とを含む。分げつ期は、作物の茎数が増加する期間である。幼穂発育期は、出穂前の幼穂の数が増加する期間である。登熟期は、出穂・開花から成熟までの期間であり、出穂後の籾にデンプンが蓄積される。

分げつ期では、例えば、作物５０２の高さ、葉の数、赤色光吸収率、有効受光面積率（圃場面積において光合成を行うことができる葉の面積率）、ＮＤＶＩ（Normalized Difference Vegetation Index）、分けつ数、葉身長、作物５０２の密度（土と作物５０２の面積割合）を用いることができる。幼穂発育期では、例えば、作物５０２の高さ、葉の数、有効受光面積率、ＮＤＶＩを用いることができる。登熟期では、例えば、籾数、ＮＤＶＩを用いることができる。

［Ａ－２－５．薬剤散布管理制御］
薬剤散布制御は、生育診断制御により提示された作業指示に基づいて、圃場５００におけるドローン２４の薬剤散布（液体肥料の散布を含む。）を管理する制御であり、主として生育診断サーバ２２が実行する。

［Ａ－２－６．生育状態判定制御］
生育状態判定制御は、生育診断部９０において作物５０２の現在及び将来の生育状態を判定する制御である。上記のように、生育状態判定制御では、フェーズ判定部１１０が、現在の生育フェーズを判定する。また、現在生育状態推定部１１２が、光合成推定部１２０、窒素同化推定部１２２及び現在生育状態値推定部１２４を用いて現在生育状態Ｓｇｃｕｒ（現在生育状態値Ｖｃｕｒ）を算出する。さらに、生育状態判定制御では、将来生育状態推定部１１４が、将来籾数推定部１３０、収量推定部１３２及び食味推定部１３４を用いて将来生育状態Ｓｇｆｔｒ（将来生育状態値Ｖｆｔｒ）を算出する。

［Ａ－２－７．水・肥料管理制御］
（Ａ－２－７－１．概要）
上記のように、水・肥料管理制御は、圃場５００の水管理及び肥料管理（施肥管理）を行う制御であり、生育診断制御の一部である。本実施形態の水・肥料管理制御において、診断サーバ２２は、圃場５００の水管理及び肥料管理（施肥）に関する作業指示をユーザ６００等に提示する。具体的には、水管理に関し、圃場５００に配置された水門３２、３４に関する作業指示を第１ユーザ端末２６等に提示する。ユーザ６００等は、この作業指示に従って水門３２、３４を操作することで、圃場５００の水管理を行う。

ユーザ６００等（農家）が、１日中水門３２、３４を操作し続けることは現実的でない。また、稲作は比較的暑い時期に行われ、日中の暑い時間帯に水門３２、３４を操作することもユーザ６００等にとって作業負荷が大きい。そこで、本実施形態では、水門３２、３４を朝及び夕方に操作することを前提として作業指示を行う。

また、肥料管理（施肥管理）に関し、診断サーバ２２は、施肥のタイミング、肥料の種類・量に関する作業指示を第１ユーザ端末２６等に提示する。ユーザ６００等は、この作業指示に従ってドローン２４を操作して圃場５００に薬剤を散布することで、圃場５００の肥料管理を行う。

（Ａ－２－７－２．具体的な流れ）
（Ａ－２－７－２－１．全体的な流れ）
図８は、本実施形態の水・肥料管理制御のフローチャートである。本実施形態の水・肥料管理制御は、基本的に、診断サーバ２２（特に生育診断管理部８０の目標値設定部９２及び作業指示部９４）が実行する。図８に示す水・肥料管理制御の一部は、生育診断制御における他の制御と重複し得ることに留意されたい。

図８のステップＳ１１において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、作物５０２の生育フェーズを判定する。具体的には、フェーズ判定部１１０から現在の生育フェーズの情報を取得する。

ステップＳ１２において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、現在の生育フェーズに応じて目標水温Ｔｆｗｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを設定する。現在の生育フェーズが分げつ期である場合、分げつ期制御（図８のＳ２１、図９（Ａ）、図１０）を実行する。現在の生育フェーズが幼穂発育期である場合、幼穂発育期制御（図８のＳ２２、図９（Ｂ）、図１１）を実行する。現在の生育フェーズが登熟期である場合、登熟期制御（図８のＳ２３、図９（Ｃ）、図１２）を実行する。登熟期制御（図８のＳ２３）の場合、目標水温Ｔｆｗｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒのみならず、目標水深Ｈｔａｒを設定する場合がある。

図９（Ａ）は、本実施形態の分げつ期制御における制御対象と制御内容を簡潔に示す図である。図９（Ｂ）は、本実施形態の幼穂発育期制御における制御対象と制御内容を簡潔に示す図である。図９（Ｃ）は、本実施形態の登熟期制御における制御対象と制御内容を簡潔に示す図である。分げつ期制御、幼穂発育期制御及び登熟期制御の詳細は、図１０～図１２を参照して後述する。

図８に戻り、ステップＳ１３において、診断サーバ２２は、情報提供サーバ４０から圃場５００に関する気象予報情報Ｉｃｅを取得する。気象予報情報Ｉｃｅには、圃場５００の気温Ｔｆａの推定値（以下「推定気温Ｔｆａｅ」ともいう。）が含まれる。なお、気象予報情報Ｉｃｅの一部は、ステップＳ１２でも用いられるため、ステップＳ１３は、ステップＳ１２の前に行ってもよい。

ステップＳ１４において、診断サーバ２２は、目標水温Ｔｆｗｔａｒ、現在水温Ｔｆｗ、現在気温Ｔｆａ及び推定気温Ｔｆａｅに基づいて圃場５００の目標水深Ｈｔａｒを算出する。目標水深Ｈｔａｒには、入水時刻又は目標水深Ｈｔａｒを維持する期間の情報が含まれてもよい。上記のように、本実施形態では、ユーザ６００等（農家）の利便性を考慮して、水門３２、３４の操作を朝と夕方に行うことを前提としている。そこで、例えば、朝に水門３２、３４を操作することにより、例えば日中最も暑い時間帯（例えば１４時頃）の推定水温Ｔｆｗｅが目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒに近付くように、目標水深Ｈｔａｒを設定する。

例えば、昼間の推定気温Ｔｆａｅが比較的高く、現在の水深Ｈ及び現在の水温Ｔｆｗでは推定水温Ｔｆｗｅが目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒを上回ることが想定される場合、目標昼間水深Ｈｄｔａｒを深くして、水温Ｔｆｗの上昇を抑制する（但し、現在の水温Ｔｆｗが目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒを上回っている場合はこの限りでない。）。反対に、昼間の推定気温Ｔｆａｅが比較的低く、現在の水深Ｈ及び現在の水温Ｔｆｗでは推定水温Ｔｆｗｅが目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒを下回ることが想定される場合、目標水深Ｈｔａｒを浅くして、水温Ｔｆｗの上昇を促進する（但し、現在の水温Ｔｆｗが目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒを上回っている場合はこの限りでない。）。

同様に、夕方に水門３２、３４を操作することにより、例えば夜間最も寒い時間帯（例えば翌日の４時頃）の推定水温Ｔｆｗｎｅが目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒに近付くように、目標夜間水深Ｈｎｔａｒを設定する。

例えば、夜間の推定気温Ｔｆａｅが比較的高く、現在の水深Ｈ及び現在の水温Ｔｆｗでは推定水温Ｔｆｗｅが目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを上回ることが想定される場合、目標水深Ｈｔａｒを浅くして、水温Ｔｆｗの下降を促進する（但し、現在の水温Ｔｆｗが目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを下回っている場合はこの限りでない。）。反対に、夜間の推定気温Ｔｆａｅが比較的低く、現在の水深Ｈ及び現在の水温Ｔｆｗでは推定水温Ｔｆｗｅが目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを下回ることが想定される場合、目標水深Ｈｔａｒを深くして、水温Ｔｆｗの下降を促進する（但し、現在の水温Ｔｆｗが目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを大幅に上回っている場合はこの限りでない。）。

ステップＳ１５において、診断サーバ２２は、施肥の必要性を判定する。具体的には、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒと現在の推定窒素濃度Ｒｎｅとを比較し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒの方が高い場合、施肥が必要であると判定する。上記のようにで、現在の推定窒素濃度Ｒｎｅは、土壌窒素濃度センサ６０により直接計測するか、又は土壌の有機物量と水管理履歴の情報から推定することにより得ることができる。

ステップＳ１６において、診断サーバ２２は、目標水深Ｈｔａｒ及び必要な施肥を実現するためのユーザへの作業指示を算出する。具体的には、診断サーバ２２は、ユーザ６００等が水門３２、３４を操作する想定時刻における水門３２、３４の操作方法（開度、開時間等）を特定する。換言すると、診断サーバ２２は、上流側水門３２による給水タイミング及び給水量、下流側水門３４による排水タイミング及び排水量、並びに圃場５００の水深Ｈを目標値として算出する。

上記の処理を経ることで、例えば、将来における（例えば当日から翌日にかけての）推定夜間水温Ｔｆｗｎｅが目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒよりも高い場合、その前（例えば当日）における圃場５００の昼間水深Ｈｄを目標昼間水深Ｈｄｔａｒよりも浅くするように給水量及び排水量を設定する。また、将来における推定夜間水温Ｔｆｗｎｅが目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒよりも低い場合、その前における圃場５００の水深Ｈを目標昼間水深Ｈｄｔａｒよりも深くするように給水量及び排水量を設定する。さらに、将来（例えば当日）における推定昼間水温Ｔｆｗｄｅが目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒよりも低い場合、その前（例えば当日）における圃場５００の昼間水深Ｈｄを目標昼間水深Ｈｄｔａｒよりも浅くするように給水量及び排水量を設定してもよい。さらにまた、将来における推定昼間水温Ｔｆｗｄｅが目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒよりも高い場合、その前における圃場５００の昼間水深Ｈｄを目標昼間水深Ｈｄｔａｒよりも深くするように給水量及び排水量を設定してもよい。

また、ステップＳ１５において施肥が必要であると判定した場合、ステップＳ１６において、診断サーバ２２は、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒと現在の推定窒素濃度Ｒｎｅの差分に応じた肥料の種類、量及びタイミング等を設定する。

ステップＳ１７において、診断サーバ２２は、ステップＳ１６で特定した水門３２、３４の操作方法を、第１ユーザ端末２６等を介してユーザ６００等に提示する。また、診断サーバ２２は、必要な肥料の種類、量及びタイミング等を第１ユーザ端末２６等を介してユーザ６００等に提示する。

（Ａ－２－７－２－２．分げつ期制御）
図１０は、本実施形態の分げつ期制御のフローチャートである。分げつ期制御では、現在の作物５０２の大きさＺに応じて、圃場５００の水温Ｔｆｗ及び窒素濃度Ｒｎを制御する。ステップＳ３１において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、生育診断部９０から現在生育状態Ｓｇｃｕｒを取得する。ここでの現在生育状態Ｓｇｃｕｒには、作物５０２の大きさＺが含まれる。ここでの大きさＺは、分げつ期における作物５０２の成長度合いを計る指標であり、例えば、根重量、葉重量、作物５０２全体の重量又は葉面積を用いることができる。

ステップＳ３２において、診断サーバ２２は、作物５０２が分げつ期目標生育状態に未達であるか否かを判定する。具体的には、診断サーバ２２は、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超えていないか否かを判定する。大きさ閾値ＴＨｚは、作物５０２の生育状態を判定する閾値である。作物５０２が分げつ期目標生育状態に未達である場合（Ｓ３２：真）、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒを高く設定し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを高く設定し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを低く設定する。より具体的には、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒに、相対的に高い基準昼間水温Ｔｆｗｄｒｅｆ１を代入し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒに、相対的に高い基準夜間水温Ｔｆｗｎｒｅｆ１を代入し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒに、相対的に低い基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆ１を代入する。

作物５０２が分げつ期目標生育状態に到達済である場合（Ｓ３２：偽）、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒを高く設定し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを低く設定し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを高く設定する。より具体的には、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒに、相対的に高い基準昼間水温Ｔｆｗｄｒｅｆ２を代入し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒに、相対的に低い基準夜間水温Ｔｆｗｎｒｅｆ２を代入し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒに、相対的に高い基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆ２を代入する。なお、基準昼間水温Ｔｆｗｄｒｅｆ１、Ｔｆｗｄｒｅｆ２は同一の値としてもよい。

なお、分げつ期制御においては、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒが土壌窒素濃度推定部による推定値窒素濃度又は土壌窒素濃度センサ６０で計測された計測窒素濃度を超えた場合、作業指示部９４（出力手段）は、窒素肥料の施肥に関する作業指示を出力してもよい（図８のＳ１７）。

（Ａ－２－７－２－３．幼穂発育期制御）
図１１は、本実施形態の幼穂発育期制御のフローチャートである。幼穂発育期制御では、登熟期の将来生育状態Ｓｇｆｔｒ（換言すると、将来籾数Ｎｃｆｔｒ）に応じて、圃場５００の水温Ｔｆｗ及び窒素濃度Ｒｎを制御する。ステップＳ５１において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、生育診断部９０から将来生育状態Ｓｇｆｔｒ（登熟期の将来生育状態Ｓｇｆｔｒ）を取得する。ここでの将来生育状態Ｓｇｆｔｒには、登熟期の将来籾数Ｎｃｆｔｒが含まれる。

ステップＳ５２において、診断サーバ２２は、登熟期の将来籾数Ｎｃｆｔｒと気象予報情報Ｉｃｅに基づいて将来籾数Ｎｃｆｔｒに増加余地があるか否かを判定する。例えば、気象予報情報Ｉｃｅに含まれる予測日射量Ｘｆｔｒが基準日射量Ｘｒｅｆよりも多い場合、基準よりも活発に光合成が行われる。そのため、将来籾数Ｎｃｆｔｒが増加しても、各籾は、十分に成長できる（くず米とならない）ことが期待される。

なお、ここでの予測日射量Ｘｆｔｒは、上記のように、登熟期における籾の成長度合いの推定に用いられるものである。そのため、予測日射量Ｘｆｔｒは、登熟期における日射量Ｘを用いることができる。或いは、予測日射量Ｘｆｔｒは、現在（幼穂発育期）から登熟期にかけての日射量Ｘであってもよい。後述するステップＳ５４についても同様である。

そこで、将来籾数Ｎｃｆｔｒに増加余地がある場合（Ｓ５２：真）、ステップＳ５３において、将来籾数Ｎｃｆｔｒの増加を促進させるように目標値を設定する。具体的には、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒを高く設定し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを高く設定し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを高く設定する。より具体的には、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒに、相対的に高い基準昼間水温Ｔｆｗｄｒｅｆ３を代入し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒに、相対的に高い基準夜間水温Ｔｆｗｎｒｅｆ３を代入し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒに、相対的に高い基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆ３を代入する。

将来籾数Ｎｃｆｔｒに増加余地がない場合（Ｓ５２：偽）、ステップＳ５４に進む。ステップＳ５４において、診断サーバ２２は、登熟期の将来籾数Ｎｃｆｔｒと気象予報情報Ｉｃｅに基づいて将来籾数Ｎｃｆｔｒを減少させる必要があるか否かを判定する。例えば、気象予報情報Ｉｃｅに含まれる予測日射量Ｘｆｔｒが基準日射量Ｘｒｅｆよりも少ない場合、基準よりも光合成が弱くなる。そのため、将来籾数Ｎｃｆｔｒを維持すると、くず米率が増加するおそれがある。

そこで、将来籾数Ｎｃｆｔｒを減少させる必要がある場合（Ｓ５４：真）、ステップＳ５５において、将来籾数Ｎｃｆｔｒの増加を抑制させるように目標値を設定する。具体的には、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒを低く設定し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを低く設定し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを低く設定する。より具体的には、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒに、相対的に低い基準昼間水温Ｔｆｗｄｒｅｆ４を代入し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒに、相対的に低い基準夜間水温Ｔｆｗｎｒｅｆ４を代入し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒに、相対的に低い基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆ４を代入する。

将来籾数Ｎｃｆｔｒの減少が必要でない場合（Ｓ５４：偽）、ステップＳ５６に進む。ステップＳ５６において、診断サーバ２２は、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒをデフォルト値（中間値）に設定する。具体的には、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒに、デフォルト値の基準昼間水温Ｔｆｗｄｒｅｆ５を代入し、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒに、デフォルト値の基準夜間水温Ｔｆｗｎｒｅｆ５を代入し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒに、デフォルト値の基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆ５を代入する。

なお、幼穂発育期制御においては、目標窒素濃度設定部１５２が設定した目標窒素濃度Ｒｎｔａｒが現在の推定窒素濃度Ｒｎｅよりも高い場合、施肥が必要であると判定してもよい。上記のように、現在の推定窒素濃度Ｒｎｅは、土壌窒素濃度センサ６０により直接計測するか、又は土壌の有機物量と水管理履歴の情報から推定することにより得ることができる。

（Ａ－２－７－２－４．登熟期制御）
図１２は、本実施形態の登熟期制御のフローチャートである。登熟期制御では、籾の粒重量Ｗ（又は籾容積）に応じて、圃場５００の水温Ｔｆｗ、水深Ｈ及び窒素濃度Ｒｎを制御する。ステップＳ６１において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、生育診断部９０から現在生育状態Ｓｇｃｕｒを取得する。ここでの現在生育状態Ｓｇｃｕｒには、籾の粒重量Ｗ（又は籾容積）が含まれる。また、現在生育状態Ｓｇｃｕｒには、ドローン２４により撮影された籾の画像に基づいて計測された籾の粒容積が含まれてもよい。

ステップＳ６２において、診断サーバ２２は、籾が十分成長したか否かを判定する。具体的には、診断サーバ２２は、籾の粒重量Ｗが粒重量閾値ＴＨｗ以上であるか否かを判定する。粒重量閾値ＴＨｗは、籾の生育状態を判定する閾値である。籾が十分成長している場合（Ｓ６２：真）、ステップＳ６３に進む。

ステップＳ６３において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、目標水深Ｈｔａｒをゼロとし、水田としての圃場５００の土壌を露出させる。また、診断サーバ２２は、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを低く設定する。より具体的には、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒに、相対的に低い基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆ６を代入する。なお、ここでは、目標水深Ｈｔａｒをゼロにするため、目標水温Ｔｆｗｔａｒの設定は行わない。

籾が十分成長していない場合（Ｓ６２：偽）、ステップＳ６４に進む。ステップＳ６４において、診断サーバ２２（目標値設定部９２）は、目標水温Ｔｆｗｔａｒを高く設定し、目標水深Ｈｔａｒをゼロより大きくして土壌の露出を禁止し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを高く設定する。より具体的には、目標水温Ｔｆｗｔａｒに、相対的に高い基準昼間水温Ｔｆｗｄｒｅｆ６を代入し、目標窒素濃度Ｒｎｔａｒに、相対的に高い基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆ７を代入する。

以上のように、図１２のフローチャートでは、籾の大きさに応じて目標値を２段階に分けた。しかしながら、これに限らず、例えば、図９（Ｃ）に示すように、現在の日射量及び籾容積（又は籾の粒重量Ｗ）に応じて目標値を４段階に設定してもよい。

＜Ａ－３．本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、将来の登熟期における予測日射量Ｘｆｔｒに基づいて、現在の幼穂発育期における目標水温Ｔｆｗｔａｒを設定する（図１１）。そして、設定した目標水温Ｔｆｗｔａｒに対応する作業指示を出力する（図８のＳ１７）。これにより、将来の登熟期における将来生育状態Ｓｇｆｔｒを考慮して、現在の幼穂発育期における作物５０２に対する水管理又は施肥を行うことが可能となる。従って、将来の圃場５００又は作物５０２の状態を踏まえた水管理又は施肥を行うことで、作物５０２をより好適に生育することができる。

本実施形態において、目標水温設定部１５２（目標水温設定手段）は、登熟期における予測日射量Ｘｆｔｒが、登熟期における基準日射量Ｘｒｅｆよりも多い場合（図１１のＳ５２：真）、幼穂発育期における目標水温Ｔｆｗｔａｒを基準水温Ｔｆｗｒｅｆよりも高くなるように目標水温Ｔｆｗｔａｒを設定する（Ｓ５３）。

これにより、幼穂発育期における籾数Ｎｃの増加を促進することで収量を増加させることが可能となる。すなわち、幼穂発育期において、昼間水温Ｔｆｗｄが高くなると、ショ糖の生成速度が上がる。また、幼穂発育期において、夜間水温Ｔｆｗｎが高くなると、ショ糖を使った籾の生成速度が上がる。さらに、籾の生成速度を上げて籾数Ｎｃを増やしても、登熟期には基準日射量Ｘｒｅｆよりも多くの日射量Ｘが予測されているため、各籾に十分なデンプンが蓄えられることが期待される。そのため、幼穂発育期においてショ糖の生成及び籾数Ｎｃの増加を促進することで、登熟期に生成されるデンプンを漏れなく籾に蓄えることができ、収量を増加させることが可能となる。

本実施形態において、営農システム１０は、現在の生育フェーズに応じた圃場５００の土壌における目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを設定する目標窒素濃度設定部１５４（目標窒素濃度設定手段）を備える（図４）。目標窒素濃度設定部１５４は、登熟期における予測日射量Ｘｆｔｒが、登熟期における基準日射量Ｘｒｅｆよりも多い場合（図１１のＳ５２：真）、幼穂発育期における目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆよりも高くなるように目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを設定する（Ｓ５３）。

これにより、幼穂発育期における籾数Ｎｃの増加を促進することで収量を増加させることが可能となる。すなわち、幼穂発育期において、土壌の窒素濃度Ｒｎが高くなると、グルタミンの生成が促進される結果、籾の生成速度が上がる。また、籾の生成速度を上げて籾数Ｎｃを増やしても、登熟期には基準日射量Ｘｒｅｆよりも多くの日射量Ｘが予測されているため、各籾に十分なデンプンが蓄えられることが期待される。そのため、幼穂発育期においてグルタミンの生成及び籾数Ｎｃの増加を促進することで、登熟期における収量を増加させることが可能となる。

本実施形態において、目標窒素濃度設定部１５４（目標窒素濃度設定手段）が、幼穂発育期における目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを基準窒素濃度Ｒｎｒｅｆよりも高くなるように目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを設定した場合（図１１のＳ５３）、作業指示部９４（出力手段）は、窒素肥料の施肥に関する作業指示を出力する（図８のＳ１７）。これにより、籾数Ｎｃの増加を促進するために必要な窒素濃度Ｒｎの上昇を確保することが可能となる。

本実施形態において、目標窒素濃度設定部１５２（目標窒素濃度設定手段）が設定した幼穂発育期における目標窒素濃度Ｒｎｔａｒが現在の推定窒素濃度Ｒｎｅよりも高い場合、施肥が必要であると判定してもよい（図８のＳ１６）。これにより、籾数Ｎｃの増加を促進するために必要な窒素濃度Ｒｎの上昇を確保することが可能となる。

本実施形態において、将来籾数Ｎｃｆｔｒは、予測日射量Ｘｆｔｒのみならず、現在生育状態Ｓｇｃｕｒ（過去日射量Ｘｐを反映する）を用いる。換言すると、目標水温設定部１５２（目標水温設定手段）は、将来の登熟期における予測日射量Ｘｆｔｒと、過去の分げつ期における過去日射量Ｘｐとに基づいて、幼穂発育期における目標水温Ｔｆｗｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを設定する（図４）。これにより、将来の登熟期における予測日射量Ｘｆｔｒ（将来生成されるデンプン量に影響する）のみならず、過去の分げつ期における過去日射量Ｘｐ（現在の作物５０２の体内に蓄積されたデンプン量に影響する）に基づいて、幼穂発育期における目標水温Ｔｆｗｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを設定する。従って、より精度良く目標水温Ｔｆｗｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを設定することが可能となる。

本実施形態では、登熟期において粒重量Ｗが粒重量閾値ＴＨｗ（目標重量）を超えた場合（図１２のＳ６２:真）、水田としての圃場５００の土壌を露出させる（Ｓ６３）。これにより、空気中の酸素を土壌に触れさせることで土壌中の好気性細菌が活性化し、土壌中の窒素濃度Ｒｎを低下させ、作物５０２によるタンパク質の生成を抑制させる。この際、作物５０２の粒重量Ｗは既に粒重量閾値ＴＨｗを超えている。従って、籾が十分に大きくなった状態で、作物５０２の食味を向上することが可能となる。

本実施形態において、現在の生育フェーズが登熟期であり且つ現在生育状態推定部１１２（生育状態判定手段）が判定した粒重量Ｗが粒重量閾値ＴＨｗ（目標重量）を超えていない場合（図１２のＳ６２：偽）、目標水深設定部１５６（目標水深設定手段）は、水田としての圃場５００の土壌の露出を制限するように目標水深Ｈｔａｒを設定する（Ｓ６４）。これにより、登熟期における籾の成長を促進することが可能となる。すなわち、水田としての圃場５００の土壌を露出させると、空気中の酸素を土壌に触れさせることで土壌中の好気性細菌が活性化し、土壌中の窒素濃度Ｒｎを低下させ、クロロフィルの量を抑制させ、光合成の活動が弱まってしまう。そのため、本実施形態では、登熟期における粒重量Ｗが粒重量閾値ＴＨｗを超えていない場合、土壌の露出を制限するように目標水深Ｈｔａｒを設定する。従って、クロロフィルの量を抑制することなく、クロロフィルに伴う光合成を促進し、籾の成長（デンプンの蓄積）を促すことが可能となる。

現在の生育フェーズが登熟期であり、且つ現在生育状態値推定部１１２（生育状態判定手段）が判定した粒重量Ｗが粒重量閾値ＴＨｗ（目標重量）を超えていない場合（図１２のＳ６２：偽）、作業指示部９４（出力手段）は、窒素肥料の施肥に関する作業指示を出力する（図８のＳ１７）。これにより、窒素肥料の施肥によるクロロフィルの増加を促すことで、登熟期における籾の成長を促進することが可能となる。

本実施形態において、現在の生育フェーズが分げつ期である場合、現在生育状態値推定部１１２（生育状態判定手段）は、作物５０２の大きさＺを判定する（図４）。また、目標水温設定部１５２（目標水温設定手段）は、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超えた（図１０のＳ３２：偽）後の目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超える前（図１０のＳ３２：真）の目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒよりも低く設定する（Ｓ３３、Ｓ３４）。

本実施形態によれば、分げつ期において、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超える前の目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを相対的に高く設定する。これにより、夜間における作物５０２の成長を促進し、大きさ閾値ＴＨｚまでの移行期間を短縮することが可能となる。また、分げつ期において、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超えた後の目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒを相対的に低く設定する。これにより、夜間における葉鞘へのショ糖の蓄積量を増加させ、将来の登熟期における籾の成長に備えることが可能となる。

本実施形態において、現在の生育フェーズが分げつ期である場合、目標窒素濃度設定部１５４（目標窒素濃度設定手段）は、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超えた後の目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超える前の目標窒素濃度Ｒｎｔａｒよりも高く設定する（図１０のＳ３３、Ｓ３４）。本実施形態によれば、分げつ期において、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超える前の目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを相対的に低く設定する。これにより、夜間における作物５０２の根の成長を促進し、大きさ閾値ＴＨｚまでの移行期間を短縮することが可能となる。また、分げつ期において、作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超えた後の目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを相対的に高く設定する。これにより、作物５０２による窒素同化量を増加させることで、タンパク質の生成を促進することが可能となる。

本実施形態において、現在の生育フェーズが分げつ期であり、且つ作物５０２の大きさＺが大きさ閾値ＴＨｚを超えた場合（図１０のＳ３２：偽）、作業指示部９４（出力手段）は、窒素肥料の施肥に関する作業指示を出力する（図８のＳ１７）。これにより、施肥を介することで、実際の窒素濃度Ｒｎが目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを実現し易くなる。

本実施形態において、現在の生育フェーズが分げつ期であり、且つ目標窒素濃度Ｒｎｔａｒが土壌窒素濃度推定部による推定値窒素濃度又は土壌窒素濃度センサ６０で計測された計測窒素濃度を超えた場合、作業指示部９４（出力手段）は、窒素肥料の施肥に関する作業指示を出力してもよい（図８のＳ１７）。これにより、施肥を介することで、実際の窒素濃度Ｒｎが目標窒素濃度Ｒｎｔａｒを実現し易くなる。

Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

＜Ｂ－１．構成＞
上記実施形態の営農システム１０は、図１に示すような構成要素を有していた。しかしながら、例えば、将来生育情報Ｓｇｆｔｒを用いて現在の目標値（目標水温Ｔｆｗｔａｒ等）を設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、営農システム１０は、ドローン２４、第１ユーザ端末２６、第２ユーザ端末２８、第３ユーザ端末３０、水門３２、３４及び情報提供サーバ４０の１つ又は複数を省略することも可能である。

上記実施形態では、生育診断の機能（生育診断管理部８０）を生育診断サーバ２２に設けた（図３）。しかしながら、例えば、将来生育情報Ｓｇｆｔｒを用いて現在の目標値（目標水温Ｔｆｗｔａｒ等）を設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、生育診断の機能をドローン２４に持たせることも可能である。

上記実施形態では、作物５０２として水稲を用いた。しかしながら、例えば、将来生育情報Ｓｇｆｔｒを用いて現在の目標値（目標水温Ｔｆｗｔａｒ等）を設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、作物５０２は、小麦、大麦、大豆等であってもよい。

上記実施形態では、水源５０４から圃場５００に水を供給する給水装置として、上流側水門３２を用いた（図１）。しかしながら、例えば、水源５０４から圃場５００に水を供給する観点からすれば、これに限らない。例えば、水門３２に加えて又はこれに替えて、バルブ又はポンプを用いてもよい。また、例えば、圃場５００の水深Ｈを制御する観点からすれば、下流側水門３４等の排水装置が存在すれば、上流側の給水装置は省略することも可能である。

上記実施形態では、圃場５００から水を排出する排水装置として、下流側水門３４を用いた（図１）。しかしながら、例えば、圃場５００から水を排出する観点からすれば、これに限らない。例えば、水門３４に加えて又はこれに替えて、バルブ又はポンプを用いてもよい。また、例えば、圃場５００の水深Ｈを制御する観点からすれば、上流側水門３２等の給水装置が存在すれば、下流側の排水装置は省略することも可能である。

上記実施形態では、診断サーバ２２からの作業指示に基づいて、ユーザ６００等が水門３２、３４を操作した（図８のＳ１７）。しかしながら、例えば、将来生育情報Ｓｇｆｔｒを用いて現在の目標値（目標水温Ｔｆｗｔａｒ等）を設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、診断サーバ２２が水門３２、３４の動作を制御してもよい。

図１３は、変形例に係る営農システム１０Ａの概要を示す全体構成図である。図１３に示すように、営農システム１０Ａは、水門３２、３４の開閉を行う水門アクチュエータ４００、４０２を有する。水門アクチュエータ４００、４０２は、通信ネットワーク３６（無線基地局３８を含む。）を介して診断サーバ２２と通信可能であり、診断サーバ２２からの制御信号に基づいて水門３２、３４の開度を制御する。水門３２、３４の開度は、全閉及び全開に加えて、半開等を調節することができる。或いは、水門３２、３４の開度は、全閉及び全開のみ調整可能としてもよい。

上記実施形態の水・肥料管理制御（図８～図１２）では、診断サーバ２２からの作業指示に基づいて、ユーザ６００等が水門３２、３４を操作するものであった。そのため、ユーザ６００等の利便性を考慮して、水門３２、３４の操作は、朝及び夕方に行うものとして作業指示が行われた。これに対し、図１３の変形例に係る営農システム１０Ａでは、診断サーバ２２が水門３２、３４の動作を制御する。そのため、上記実施形態と比較して、水門３２、３４の制御は、時間的制約が少ないため、リアルタイムに行うことができる。但し、騒音等を考慮して、水門３２、３４の開閉を制限する時間帯を設けてもよい。

図１３の例では、診断サーバ２２は、目標水深Ｈｔａｒに基づいて水門アクチュエータ４００、４０２それぞれの目標開度Ｏｔａｒを算出する。そして、診断サーバ２２は、目標開度Ｏｔａｒに基づいて水門アクチュエータ４００、４０２を遠隔制御する。

＜Ｂ－２．制御＞
上記実施形態では、水・肥料管理制御は生育診断モデルの利用を前提としていた（図４等）。しかしながら、例えば、将来生育情報Ｓｇｆｔｒを用いて現在の目標水温Ｔｆｗｔａｒ等を設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、生育診断モデルを用いずに、気象状態又は施肥状態を入力として、これらの状態に対応する出力を記憶したテーブルを設けておくことで、水管理を行うことも可能である。

上記実施形態では、図９（Ａ）に示す考え方及び図１０のフローチャートで分げつ期制御を行った。しかしながら、例えば、分げつ期における作物５０２の成長状態に応じて目標値（目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒ等）を設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、分げつ期制御では、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒのいずれかのみを目標値として用いてもよい。また、図９（Ａ）に示す考え方並びに図１０のフローチャートでは、目標値を２段階としたが、これに限らず、３段階以上としてもよい。さらに、例えば、幼穂発育期制御又は登熟期制御に焦点を当てれば、分げつ期制御は、分げつ期における作物５０２の成長状態に応じて目標値（目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒ等）を設定しなくてもよい。

上記実施形態では、図９（Ｂ）に示す考え方及び図１１のフローチャートで幼穂発育期制御を行った。しかしながら、例えば、登熟期に予想される気象条件に応じて幼穂発育期の目標値（目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒ等）を設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、幼穂発育期制御では、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒのいずれかのみを目標値として用いてもよい。また、図９（Ｂ）に示す考え方並びに図１１のフローチャートでは、目標値を３段階としたが、これに限らず、２段階又は４段階以上としてもよい。例えば、２段階の場合、予測日射量Ｘｆｔｒが多い場合と少ない場合とに分けて各目標値を制御してもよい。さらに、例えば、分げつ期制御又は登熟期制御に焦点を当てれば、幼穂発育期制御は、登熟期に予想される気象条件に応じて幼穂発育期の目標値を設定しなくてもよい。

上記実施形態の幼穂発育期制御（図１１）では、予測日射量Ｘｆｔｒ自体を用いて目標値を制御した。しかしながら、例えば、予測日射量Ｘｆｔｒに関する情報を用いて幼穂発育期制御の目標値を制御する観点からすれば、これに限らない。例えば、登熟期に予想される晴れ間の時間又は天気の傾向（晴れの日が多い等）を用いて幼穂発育期制御の目標値を制御してもよい。

上記実施形態では、図９（Ｃ）に示す考え方及び図１２のフローチャートで登熟期制御を行った。しかしながら、例えば、籾の大きさ（籾の粒重量Ｗ、容積等）に応じて登熟期の目標値（目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒ等）を設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、登熟期制御では、目標昼間水温Ｔｆｗｄｔａｒ、目標夜間水温Ｔｆｗｎｔａｒ及び目標窒素濃度Ｒｎｔａｒのいずれかのみを目標値として用いてもよい。また、図１２のフローチャートでは、目標値を２段階としたが、これに限らず、３段階以上としてもよい。その場合、図９（Ｃ）に示すように、現在の日射量及び籾容積に応じて４段階に分けてもよい。さらに、例えば、分げつ期制御又は幼穂発育期制御に焦点を当てれば、登熟期制御は、籾の大きさに応じて幼穂発育期の目標値を設定しなくてもよい。

＜Ｂ－３．その他＞
上記実施形態では、図８、図１０～図１２に示すフローを用いた。しかしながら、例えば、本発明の効果を得られる場合、フローの内容（各ステップの順番）は、これに限らない。例えば、図８のステップＳ１４とＳ１５との順番を入れ替えることが可能である。

１０、１０Ａ…営農システム
２２…生育診断サーバ（営農サーバ）
３２…上流側水門（被制御対象）
３４…下流側水門（被制御対象）
７２…通信部（予測情報取得手段） ９４…作業指示部（出力手段）
１１０…フェーズ判定部（フェーズ判定手段）
１１２…現在生育状態推定部（生育状態判定手段）
１５２…目標水温設定部（目標水温設定手段）
１５４…目標窒素濃度設定部（目標窒素濃度設定手段）
１５６…目標水深設定部（目標水深設定手段）
５００…圃場 ５０２…作物
Ｈ…圃場の水深 Ｈｔａｒ…目標水深
Ｎｃ…籾数 Ｎｃｆｔｒ…将来籾数
Ｒｎ…窒素濃度 Ｒｎｔａｒ…目標窒素濃度
Ｓｇｃｕｒ…現在生育状態 Ｓｇｆｔｒ…将来生育状態
Ｔｆｗｄｔａｒ…圃場の目標昼間水温
Ｔｆｗｎｔａｒ…圃場の目標夜間水温 Ｔｆｗｔａｒ…圃場の目標水温
Ｔｆｗｒｅｆ…圃場の基準水温 ＴＨｗ…粒重量閾値（目標重量）
ＴＨｚ…大きさ閾値 Ｗ…粒重量
Ｘ…日射量 Ｘｆｔｒ…予測日射量
Ｘｐ…過去日射量 Ｘｒｅｆ…基準日射量
Ｚ…作物の大きさ

Claims (20)

1. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農システムであって、
   前記営農システムは、
   前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
   前記作物の将来の生育フェーズにおける気象の予測情報を取得する予測情報取得手段と、
   前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定手段と、
   前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
   を備え、
   出穂前の幼穂の数が増加する生育フェーズを幼穂発育期と、
   出穂後の籾にデンプンが蓄積される生育フェーズを登熟期と
   定義するとき、
   前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが前記幼穂発育期である場合、
   前記予測情報取得手段は、将来の前記登熟期における予測日射量に関する情報を取得し、
   前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量に関する情報に基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定し、
   前記出力手段は、前記目標水温設定手段が設定した前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
   ことを特徴とする営農システム。
2. 請求項１に記載の営農システムにおいて、
   前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量が、前記登熟期における基準日射量よりも多い場合、前記幼穂発育期における前記目標水温を基準水温よりも高くなるように前記目標水温を設定する
   ことを特徴とする営農システム。
3. 請求項１に記載の営農システムにおいて、
   前記目標水温は、目標夜間水温を含み、
   前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量が、前記登熟期における基準日射量よりも多い場合、前記幼穂発育期における前記目標夜間水温を基準夜間水温よりも高くなるように前記目標夜間水温を設定する
   ことを特徴とする営農システム。
4. 請求項１に記載の営農システムにおいて、
   前記目標水温は、目標昼間水温を含み、
   前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量が、前記登熟期における基準日射量よりも多い場合、前記幼穂発育期における前記目標昼間水温を基準昼間水温よりも高くなるように前記目標昼間水温を設定する
   ことを特徴とする営農システム。
5. 請求項１に記載の営農システムにおいて、
   前記営農システムは、前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の土壌における目標窒素濃度を設定する目標窒素濃度設定手段をさらに備え、
   前記目標窒素濃度設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量が、前記登熟期における基準日射量よりも多い場合、前記幼穂発育期における前記目標窒素濃度を基準窒素濃度よりも高くなるように前記目標窒素濃度を設定する
   ことを特徴とする営農システム。
6. 請求項５に記載の営農システムにおいて、
   前記目標窒素濃度設定手段が、前記幼穂発育期における前記目標窒素濃度を前記基準窒素濃度よりも高くなるように前記目標窒素濃度を設定した場合、前記出力手段は、窒素肥料の施肥又は水田としての前記圃場の土壌の露出制限に関する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
   ことを特徴とする営農システム。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の営農システムにおいて、
   前記作物の茎数が増加する生育フェーズを分げつ期と定義するとき、
   前記目標水温設定手段は、将来の前記登熟期における予測日射量と、過去の前記分げつ期における過去日射量とに基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定する
   ことを特徴とする営農システム。
8. 請求項１～４のいずれか１項に記載の営農システムにおいて、
   前記営農システムは、前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の土壌における目標窒素濃度を設定する目標窒素濃度設定手段をさらに備え、
   前記作物の茎数が増加する生育フェーズを分げつ期と定義するとき、
   前記目標水温設定手段は、将来の前記登熟期における前記予測日射量と、過去の前記分げつ期における過去日射量とに基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定し、
   前記目標窒素濃度設定手段は、将来の前記登熟期における前記予測日射量と、過去の前記分げつ期における前記過去日射量とに基づいて、前記幼穂発育期における前記目標窒素濃度を設定し、
   前記出力手段は、前記目標水温設定手段が設定した前記目標水温及び前記目標窒素濃度設定手段が設定した前記目標窒素濃度に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
   ことを特徴とする営農システム。
9. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農システムであって、
   前記営農システムは、
   前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
   前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定手段と、
   前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水深を設定する目標水深設定手段と、
   前記目標水深に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
   を備え、
   前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、出穂後の籾にデンプンが蓄積される登熟期である場合、
   前記生育状態判定手段は、前記作物の粒重量を判定し、
   前記目標水深設定手段は、前記粒重量が目標重量を超えた場合、水田としての前記圃場の土壌を露出させるように前記目標水深を設定する
   ことを特徴とする営農システム。
10. 請求項９に記載の営農システムにおいて、
    前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが前記登熟期であり且つ前記生育状態判定手段が判定した前記粒重量が前記目標重量を超えていない場合、前記目標水深設定手段は、水田としての前記圃場の土壌の露出を制限するように前記目標水深を設定する
    ことを特徴とする営農システム。
11. 請求項９又は１０に記載の営農システムにおいて、
    前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが前記登熟期であり、且つ前記生育状態判定手段が判定した前記粒重量が前記目標重量を超えていない場合、前記出力手段は、窒素肥料の施肥に関する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
    ことを特徴とする営農システム。
12. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農システムであって、
    前記営農システムは、
    前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
    前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定手段と、
    前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定手段と、
    前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
    を備え、
    前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、前記作物の茎数が増加する分げつ期である場合、
    前記生育状態判定手段は、前記作物の大きさを判定し、
    前記目標水温設定手段は、前記作物の大きさが大きさ閾値を超えた後の目標夜間水温を、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超える前の前記目標夜間水温よりも低く設定する
    ことを特徴とする営農システム。
13. 請求項１２に記載の営農システムにおいて、
    前記営農システムは、前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標窒素濃度を設定する目標窒素濃度設定手段をさらに備え、
    前記出力手段は、前記目標窒素濃度に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御し、
    前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、前記分げつ期である場合、
    前記目標窒素濃度設定手段は、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超えた後の前記目標窒素濃度を、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超える前の前記目標窒素濃度よりも高く設定する
    ことを特徴とする営農システム。
14. 請求項１３に記載の営農システムにおいて、
    前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、前記分げつ期であり、且つ前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超えた場合、前記出力手段は、窒素肥料の施肥に関する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
    ことを特徴とする営農システム。
15. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農サーバであって、
    前記営農サーバは、
    前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
    前記作物の将来の生育フェーズにおける気象の予測情報を取得する予測情報取得手段と、
    前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定手段と、
    前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
    を備え、
    出穂前の幼穂の数が増加する生育フェーズを幼穂発育期と、
    出穂後の籾にデンプンが蓄積される生育フェーズを登熟期と
    定義するとき、
    前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが前記幼穂発育期である場合、
    前記予測情報取得手段は、将来の前記登熟期における予測日射量に関する情報を取得し、
    前記目標水温設定手段は、前記登熟期における前記予測日射量に関する情報に基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定し、
    前記出力手段は、前記目標水温設定手段が設定した前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
    ことを特徴とする営農サーバ。
16. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農サーバであって、
    前記営農サーバは、
    前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
    前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定手段と、
    前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水深を設定する目標水深設定手段と、
    前記目標水深に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
    を備え、
    前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、出穂後の籾にデンプンが蓄積される登熟期である場合、
    前記生育状態判定手段は、前記作物の粒重量を判定し、
    前記目標水深設定手段は、前記粒重量が目標重量を超えた場合、水田としての前記圃場の土壌を露出させるように前記目標水深を設定する
    ことを特徴とする営農サーバ。
17. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農サーバであって、
    前記営農サーバは、
    前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定手段と、
    前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定手段と、
    前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定手段と、
    前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力手段と
    を備え、
    前記フェーズ判定手段が判定した前記現在の生育フェーズが、前記作物の茎数が増加する分げつ期である場合、
    前記生育状態判定手段は、前記作物の大きさを判定し、
    前記目標水温設定手段は、前記作物の大きさが大きさ閾値を超えた後の目標夜間水温を、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超える前の前記目標夜間水温よりも低く設定する
    ことを特徴とする営農サーバ。
18. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農方法であって、
    前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定ステップと、
    前記作物の将来の生育フェーズにおける気象の予測情報を取得する予測情報取得ステップと、
    前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定ステップと、
    前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力ステップと
    を備え、
    出穂前の幼穂の数が増加する生育フェーズを幼穂発育期と、
    出穂後の籾にデンプンが蓄積される生育フェーズを登熟期と
    定義するとき、
    前記フェーズ判定ステップが判定した前記現在の生育フェーズが前記幼穂発育期である場合、
    前記予測情報取得ステップでは、将来の前記登熟期における予測日射量に関する情報を取得し、
    前記目標水温設定ステップでは、前記登熟期における前記予測日射量に関する情報に基づいて、前記幼穂発育期における前記目標水温を設定し、
    前記出力ステップでは、前記目標水温設定ステップにおいて設定した前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する
    ことを特徴とする営農方法。
19. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農方法であって、
    前記営農方法は、
    前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定ステップと、
    前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定ステップと、
    前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水深を設定する目標水深設定ステップと、
    前記目標水深に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力ステップと
    を備え、
    前記フェーズ判定ステップで判定した前記現在の生育フェーズが、出穂後の籾にデンプンが蓄積される登熟期である場合、
    前記生育状態判定ステップは、前記作物の粒重量を判定し、
    前記目標水深設定ステップは、前記粒重量が目標重量を超えた場合、水田としての前記圃場の土壌を露出させるように前記目標水深を設定する
    ことを特徴とする営農方法。
20. 作物を生育する圃場の水管理又は施肥に関する作業指示を出力する又は被制御対象の動作を制御する営農方法であって、
    前記営農方法は、
    前記作物の現在の生育フェーズを判定するフェーズ判定ステップと、
    前記作物の現在の生育状態を判定する生育状態判定ステップと、
    前記現在の生育フェーズに応じた前記圃場の目標水温を設定する目標水温設定ステップと、
    前記目標水温に対応する前記作業指示を出力する又は前記被制御対象の動作を制御する出力ステップと
    を備え、
    前記フェーズ判定ステップで判定した前記現在の生育フェーズが、前記作物の茎数が増加する分げつ期である場合、
    前記生育状態判定ステップでは、前記作物の大きさを判定し、
    前記目標水温設定ステップでは、前記作物の大きさが大きさ閾値を超えた後の目標夜間水温を、前記作物の大きさが前記大きさ閾値を超える前の前記目標夜間水温よりも低く設定する
    ことを特徴とする営農方法。
    

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