日本作为现代化农业技术的代表国家，在智慧农业领域颇有投入。由于日本是岛国，土地资源不足、自然灾害频发，农业经济整体发展受到了一定的制约。然而自然环境只阻碍了日本农民横向扩展农耕面积，却没有限制日本在农业技术上的纵深发展。
2019年，日本农产品出口年产值超过9000亿日元，日本政府希望通过智慧农业促进农林牧渔的整体生产水平，加快农业出口增长，提振地方经济。日本农林水产部计划在2025年将农产品出口总额提升至2万亿日元，到2030年达到5万亿日元。
登米的无公害大米
宫城县是日本东北部地区的经济文化中心，肥沃平原也为发展农业提供了得天独厚的条件，宫城县北部的登米市（Tome），以稻米闻名，是日本大米的主要原产地之一。然而随着日本饮食文化的多样化发展，大米在国内的销量持续下降。
面对这一趋势，登米的稻农认为，提升稻米的品质，打造无公害的优良有机农产品，将成为登米农业的新出路。
2003年，日本农业合作社（JA）的当地分支机构JA Miyagi Tome率先减少了稻田中农药和化肥的使用。环保、有机、无公害成为了登米大米的标志，经过近20年的发展，目前80%的登米稻米都严格按照无公害环境标准种植。
种植无公害水稻会在许多方面增加农民的经济和劳动力负担，然而，与日本很多其他农村地区一样，随着人口的老龄化和年轻人流向城市，登米遇到了劳动力短缺的问题。在过去的二十年中，该地区的农场数量减少了一半。
无人机改变传统农耕方式
为了解决劳动力短缺问题，并提高稻田产量，登米稻农引进了无人机和传感器等智慧农业技术，利用无人机实现农药的精确喷洒，利用传感器实时监测大片农田的水位变化，使农民能够以最少的劳动力来管理稻田。登米「无人机」稻农
登米的新一代农民千叶正太（Chiba Shota）介绍说，技术还有助于消除天气对农业影响的不可预测性。「利用无人机喷药，可以帮我们节省一半的劳动力，即便遇到突发天气状况，我们也能在不增加人手的情况下迅速完成工作。」
此外，登米的智慧农业还将农耕经验科学地固化为KnowHow和分析模型，在农业无人机上装备了可以测量水稻植株颜色和高度变化的摄像机，通过分析农作物生长的定量数据快速准确低判断何时需要施肥、何时需要打药，并计算出精确的用量，摆脱了传统的经验+直觉的农耕模式。
千叶还说，效率并不是技术给他带来的唯一优势。例如，农药必须在水中稀释后才能喷洒。地面人工喷药需要以1,000：1的比例进行稀释，耗时费力，而无人机喷药则只需10：1的稀释液即可完成。无人机的高精度喷药，可以降低稀释比例，使用高浓度农药完成作业，不仅提高了效率，还实现了100倍的节水效果。
千叶说：「我认为我们正处在我父母一代无法想象的，向新农业方式过渡的过程中。像无人机这样的技术正在引领我们前进。」
智慧农业升级环境友好型稻田
鹿儿岛县的Horiguchi Seicha是日本最大的茶厂之一，至今已有70多年的历史。为了提升茶叶的品质和竞争优势，Horiguchi Seicha正在使用新技术改造传统茶园，通过机器人提高生产力，并种植无农药和其他化学物质的优质农作物。
「每个出口市场对可用于农业生产的农药和化肥类型都有不同的规定。」Horiguchi Seicha公司的副总裁兼代表董事堀口大辅（Horiguchi Daisuke）说「为了确保我们可以将茶卖给任何国家，我们需要在保持竞争力并生产高质量产品的同时，寻找不依赖化学物质的种植方法。」机器人「飓风之王（Hurricane King）」正在利用高压水和强风清除有害生物
自动化智能化的农耕新模式
Horiguchi Seicha一直以环境友好型农业为发展方向，并率先尝试采用病虫害综合治理（Integrated Pest Management，IPM），尝试全新的耕作方法。而由于IPM需要大量技术工人，因此鹿儿岛Horiguchi Seicha在技术研究方面不断创新，将IPM农业与机器人技术、信息通信技术（ICT）相结合，实现智能化驱动的无公害防虫。
Horiguchi Seicha是日本最早实施智慧农业的农耕企业之一。他们的第一个IPM创新可以追溯到上一代的Horiguchi Daisuke，他注意到台风过后昆虫会大幅减少，受此启发，他研发了一种名为「飓风之王（Hurricane King）」的机器人，这种机器人可以以高压将风和水吹过茶树，从而消除虫害。
Horiguchi Seicha的智慧农业研发并不止步于防治虫害，「最近，我们正在对一种采摘机器人的原型机进行实验。我们还引进了一种能够自动部署覆盖茶树的机器「Baron Screens」，他可以自动深处遮蔽的黑屏保护茶叶免受风和强烈阳光照射的危害。」堀口大辅介绍说。
全面创新的企业文化
这种将「智慧农业」和「IPM农业」相结合的方法，可以节省农业劳动力，解决劳动力短缺的问题，同时构建绿色无污染的生态友好型茶园。Horiguchi Seicha将先进的，无化学污染的种植技术视为增长的关键，并持续研发尖端技术，例如利用5G的无线传感器来监控现场条件或引导自动机器人。
堀口认为保持积极创新的态度确保了他的家族企业长盛不衰。他说：「我的祖父和父亲两代人都始终致力于开发创新的农耕模式，这种态度已根植于我们的企业文化中。」
三
利用「Field servers」实时管控农田状态
日本中部的信州高山酒庄（Shinshu Takayama Winery）于2016年开业，是由13位当地农民创建的创业公司，经过几年的发展，信州高山酒庄逐渐壮大，并在当地开发了包括葡萄种植、葡萄酒酿造，以及酒庄旅游等一系列与葡萄酒相关的产业链。
信州高山酒庄一直在利用新型智慧农业技术对葡萄园进行监控管理，以此提高葡萄种植的水平，以及葡萄酒的质量。农民们利用有关气候和土壤状况的科学数据，并依据不同品种葡萄的特性确定何时施肥、何时收获。「农田服务器（Field servers）」监视葡萄园的状况。
信州高山酒庄与东京的农业科技初创公司「Vegetalia」合作，在整个农场中安装了为「农田服务器（Field servers）」远程监控设备。它可以记录了农场中的各种信息，包括太阳辐射、温度和湿度等。
以前，农民只能从天气预报里获得的信息，现在可以从安装在农田现场直接采集，对环境的判断也不再只依靠经验。「借助这项新技术，农民们还可以监控土壤的实际状况。通过密切跟踪不断变化的天气状况，可以更轻松地确定最佳的施肥和收获时间」 Vegetalia的总裁兼CEO小池聡（SATOSHI KOIKE）介绍说，「我们甚至在树叶上都装有传感器，可以通过算法检测水分并预测疾病，例如霜霉病。」
散布在农场各地的传感器，可以收集到人类手工无法收集的详细耕种数据。它带来的直接好处是使耕种效率更高，从长远来看，随着数据的不断积累，可以帮助农场更好地分析葡萄的生长规律，从而进一步提高葡萄的种植水平和葡萄酒的酿造品质。
信州高山酒庄常务董事兼酿酒师高野荣一说：「智慧农业技术可以帮助我们管理农场，并更快、更准确地制定决策。这是我们可以传给子孙后代的东西。」
