2025年10月10日

提言者

日本蕎麦街道株式会社

本木拓也

蕎麦の垂直型スマート農場システムの提案：完全環境制御による食料安全保障と産業構造変革へのアプローチ

要旨 (Abstract)

本稿は、日本の食料安全保障上の課題である蕎麦の高い輸入依存度（約8割）と、気候変動に伴う露地栽培の不安定性を解決するため、完全閉鎖型の垂直型スマート農場システムを提案する。本システムは、蕎麦特有の栽培課題（湿害感受性、他家受粉性）を工学的に克服し、高品質品種「にじゆたか」を年間6期作で連続生産することを目指す。太陽光発電を活用したDC（直流）電源主体のエネルギー戦略、精密な環境制御、及び独自の人工受粉技術を統合する。試算では、本システムの生産効率は露地栽培比で約11倍〜15倍（むき身ベース）に達し、製造原価は輸入価格を大幅に下回ることが示唆された。さらに、生産から加工・流通までを統合したビジネスモデルがもたらす、食料自給率の向上、グルテンフリー食文化（十割蕎麦）の推進、及び輸出産業化の可能性について考察する。

1. 緒言 (Introduction)

蕎麦は日本の食文化に不可欠な日常食であるが、その供給構造は極めて脆弱である。国内消費量の約8割を輸入に依存しており、国際情勢や為替変動、輸出国における気候変動が国内供給の不安定化リスクとなっている。一方、国内の露地栽培は、蕎麦が湿害に極めて弱く、高温多湿な日本の気候条件下では収量が安定しないという根本的な課題を抱えている。

従来の植物工場は主に葉物野菜を中心に発展してきたが、食料安全保障への貢献度は限定的であった。日常食であり、かつ輸入依存度が高い穀物への適用こそが、真の課題解決に繋がる。本研究は、蕎麦に特化した完全閉鎖型の垂直栽培システムを構築し、農業を工業的生産プロセスへと変革することで、これらの課題を根本的に解決することを目的とする。

2. 提案システム：蕎麦の垂直型スマート農場 (Proposed System)

提案するシステムは、外部環境から完全に隔離された軽量鉄骨の建物内において、蕎麦の生育環境を最適化し、全工程を自動化するものである。

2.1. インフラストラクチャとエネルギー戦略

持続可能性と運用コスト削減のため、ハイブリッド型のエネルギーシステムを採用する。

• DC電源主体の運用: 建物屋根の太陽光パネルと蓄電池システムを連携させ、LED照明や制御装置をDCで直接駆動する。これによりAC/DC変換ロスを最小化する。
• ハイブリッド電源: 空調設備等の高出力機器には商用AC電源を併用し、安定性と効率性を両立させる。
• 水資源管理: 複数の水源（井戸水、市水道等）を活用し、浄水システムを経てミスト状で供給する。循環システムにより水使用効率を高める。

2.2. 栽培環境制御

高品質品種「にじゆたか」を選定し、遺伝的ポテンシャルを最大限に引き出す環境を構築する。

• 温湿度管理: 蕎麦の最適生育温度である20℃前後を常時維持し、高温障害と湿害を完全に排除する。
• 光環境: LED照明による24時間照射を行い、光合成を最大化し、栽培期間を60日に短縮する。
• 栄養供給: 硝酸態窒素を主成分とする液体肥料を、成長ステージに合わせて精密に自動投与する。

2.3. 自動化技術と栽培装置

• 可動式ローラー栽培装置: 栽培層を垂直に積層し、ローラーで回転させる機構により、空間利用効率を飛躍的に向上させる。
• 完全自動化: 種まきから収穫、乾燥（水分率14〜15%調整）、選別までの全工程を自動化し、人件費を極小化する。

3. 技術的課題と解決策：人工受粉 (Technical Challenges: Artificial Pollination)

閉鎖空間における最大の技術的課題は、蕎麦の受粉である。蕎麦は異形花柱性（長花柱花と短花柱花）を示し、異なる型の花の間でのみ効率的に結実する（他家受粉性）。

本システムでは、昆虫媒介に代わる工学的解決策として、「高度な気流制御」と「物理的振動」を組み合わせた複合型人工受粉システムを提案する。

• 気流制御（乱流の生成）: 複数のファンを用いて意図的に乱流を生成し、空間全体で花粉を攪拌・循環させる。
• 物理的振動: 栽培装置に微振動を与え、花粉の放出を促進する。
• シナジー効果: 振動による花粉放出と直後の乱流拡散を連動制御し、受粉効率の最大化を図る。

4. 生産性および経済性の評価 (Productivity and Economic Evaluation)

4.1. 収量シミュレーションと比較

本システム（年間6期作）の生産効率を、日本の露地栽培の平均データ（10aあたり年間収量約60kg）と比較する。

項目	露地栽培（平均）	提案システム（目標）	比較倍率
1期作あたり収量 (原蕎麦/10a)	60 kg	90 kg	1.5倍
年間作回数	1回	6回	6倍
年間総収量 (原蕎麦/10a)	60 kg	540 kg	9倍
歩留まり（むき身率）*	30%〜40%	50%（安定）	–
年間むき身収量 (/10a)	18 kg〜24 kg	270 kg	約11倍〜15倍

*品質の安定化により、本システムでは高い歩留まりが期待される。

評価の結果、提案システムは最終製品ベースで露地栽培の約11倍〜15倍という圧倒的な生産効率を達成することが示唆される。

4.2. コスト分析と投資回収可能性

1ヘクタールあたりの初期投資額は、約10億円規模と試算される。これは高額であるが、以下の要因により早期回収が可能と予測される。

• 製造原価の劇的低減: 人件費の極小化、エネルギー効率化、収穫ロスの排除により、現在の輸入価格（中国産むき身約200円/kg）を大幅に下回る製造原価が実現可能である。
• 高収益性: 圧倒的な生産効率と価格競争力により、高い収益性が確保される。

5. ビジネスモデルと戦略的意義 (Business Model and Strategic Implications)

5.1. サプライチェーン統合モデル

本構想は、生産法人、国内大手製粉企業、及び製麺機メーカー（日本蕎麦街道）が連携する統合型エコシステムを構築する。生産から製粉、加工（製麺）の各段階を最適化し、サプライチェーン全体で付加価値を最大化する。特定のパートナー企業が持つ既存の需要（例：年間数百トン規模）を満たすことを第一段階とし、その後全国展開を目指す。

5.2. 食料安全保障と輸出戦略

国内需要（約10万トン/年）を国産で代替することは、食料自給率の向上に直結する。さらに、低コストと高品質（Made in Japanブランド）を武器に、日本を蕎麦輸入国から輸出国へと転換させることが可能である。

5.3. 食文化への影響と健康増進

本システムは、グルテンフリー食品への需要増加に応えるものである。高品質な蕎麦粉と高性能な製麺機の組み合わせにより、これまで製麺が困難であった「十割蕎麦」の普及を促進し、従来の二八蕎麦文化に変革をもたらす。これは国民の健康増進に寄与する。また、通年で最高品質の蕎麦が供給されるため、「新蕎麦」という季節的な概念も変容する可能性がある。

6. 今後の課題と展望 (Challenges and Future Work)

本構想の実現に向けた最大の技術的課題は、提案した人工受粉システムが安定して高い結実率を達成できるかの実証である。パイロットプラント（小規模実証施設）を構築し、詳細なデータ収集と最適化（PoC: Proof of Concept）を行うことが不可欠である。この過程で得られる独自の栽培ノウハウとシステム設計を確立することが、本ビジネスモデルの競争優位性の源泉となる。

7. 結論 (Conclusion)

本稿で提案した「蕎麦の垂直型スマート農場システム」は、技術的・経済的に高い実現可能性を持ち、日本の蕎麦産業が直面する根本的な課題を解決しうる革新的なモデルである。環境制御と自動化技術を駆使することで、食料安全保障の強化、国際競争力の獲得、そして新たな食文化の創造に貢献することが期待される。今後は、実証実験を通じて技術的課題を克服し、社会実装に向けた取り組みを加速させることが求められる。