日本作為現代化農業技術的代表國家，在智慧農業領域頗有投入。由于日本是島國，土地資源不足、自然災害頻發，農業經濟整體發展受到了一定的制約。然而自然環境只阻礙了日本農民橫向擴展農耕面積，卻沒有限制日本在農業技術上的縱深發展。
2019年，日本農產品出口年產值超過9000億日元，日本政府希望通過智慧農業促進農林牧漁的整體生產水平，加快農業出口增長，提振地方經濟。日本農林水產部計劃在2025年將農產品出口總額提升至2萬億日元，到2030年達到5萬億日元。
登米的無公害大米
宮城縣是日本東北部地區的經濟文化中心，肥沃平原也為發展農業提供了得天獨厚的條件，宮城縣北部的登米市（Tome），以稻米聞名，是日本大米的主要原產地之一。然而隨著日本飲食文化的多樣化發展，大米在國內的銷量持續下降。
面對這一趨勢，登米的稻農認為，提升稻米的品質，打造無公害的優良有機農產品，將成為登米農業的新出路。
2003年，日本農業合作社（JA）的當地分支機構JA Miyagi Tome率先減少了稻田中農藥和化肥的使用。環保、有機、無公害成為了登米大米的標志，經過近20年的發展，目前80%的登米稻米都嚴格按照無公害環境標準種植。
種植無公害水稻會在許多方面增加農民的經濟和勞動力負擔，然而，與日本很多其他農村地區一樣，隨著人口的老齡化和年輕人流向城市，登米遇到了勞動力短缺的問題。在過去的二十年中，該地區的農場數量減少了一半。
無人機改變傳統農耕方式
為了解決勞動力短缺問題，并提高稻田產量，登米稻農引進了無人機和傳感器等智慧農業技術，利用無人機實現農藥的精確噴灑，利用傳感器實時監測大片農田的水位變化，使農民能夠以最少的勞動力來管理稻田。登米「無人機」稻農
登米的新一代農民千葉正太（Chiba Shota）介紹說，技術還有助于消除天氣對農業影響的不可預測性。「利用無人機噴藥，可以幫我們節省一半的勞動力，即便遇到突發天氣狀況，我們也能在不增加人手的情況下迅速完成工作。」
此外，登米的智慧農業還將農耕經驗科學地固化為KnowHow和分析模型，在農業無人機上裝備了可以測量水稻植株顏色和高度變化的攝像機，通過分析農作物生長的定量數據快速準確低判斷何時需要施肥、何時需要打藥，并計算出精確的用量，擺脫了傳統的經驗+直覺的農耕模式。
千葉還說，效率并不是技術給他帶來的唯一優勢。例如，農藥必須在水中稀釋后才能噴灑。地面人工噴藥需要以1,000：1的比例進行稀釋，耗時費力，而無人機噴藥則只需10：1的稀釋液即可完成。無人機的高精度噴藥，可以降低稀釋比例，使用高濃度農藥完成作業，不僅提高了效率，還實現了100倍的節水效果。
千葉說：「我認為我們正處在我父母一代無法想象的，向新農業方式過渡的過程中。像無人機這樣的技術正在引領我們前進。」
智慧農業升級環境友好型稻田
鹿兒島縣的Horiguchi Seicha是日本最大的茶廠之一，至今已有70多年的歷史。為了提升茶葉的品質和競爭優勢，Horiguchi Seicha正在使用新技術改造傳統茶園，通過機器人提高生產力，并種植無農藥和其他化學物質的優質農作物。
「每個出口市場對可用于農業生產的農藥和化肥類型都有不同的規定。」Horiguchi Seicha公司的副總裁兼代表董事堀口大輔（Horiguchi Daisuke）說「為了確保我們可以將茶賣給任何國家，我們需要在保持競爭力并生產高質量產品的同時，尋找不依賴化學物質的種植方法。」機器人「颶風之王（Hurricane King）」正在利用高壓水和強風清除有害生物
自動化智能化的農耕新模式
Horiguchi Seicha一直以環境友好型農業為發展方向，并率先嘗試采用病蟲害綜合治理（Integrated Pest Management，IPM），嘗試全新的耕作方法。而由于IPM需要大量技術工人，因此鹿兒島Horiguchi Seicha在技術研究方面不斷創新，將IPM農業與機器人技術、信息通信技術（ICT）相結合，實現智能化驅動的無公害防蟲。
Horiguchi Seicha是日本最早實施智慧農業的農耕企業之一。他們的第一個IPM創新可以追溯到上一代的Horiguchi Daisuke，他注意到臺風過后昆蟲會大幅減少，受此啟發，他研發了一種名為「颶風之王（Hurricane King）」的機器人，這種機器人可以以高壓將風和水吹過茶樹，從而消除蟲害。
Horiguchi Seicha的智慧農業研發并不止步于防治蟲害，「最近，我們正在對一種采摘機器人的原型機進行實驗。我們還引進了一種能夠自動部署覆蓋茶樹的機器「Baron Screens」，他可以自動深處遮蔽的黑屏保護茶葉免受風和強烈陽光照射的危害。」堀口大輔介紹說。
全面創新的企業文化
這種將「智慧農業」和「IPM農業」相結合的方法，可以節省農業勞動力，解決勞動力短缺的問題，同時構建綠色無污染的生態友好型茶園。Horiguchi Seicha將先進的，無化學污染的種植技術視為增長的關鍵，并持續研發尖端技術，例如利用5G的無線傳感器來監控現場條件或引導自動機器人。
堀口認為保持積極創新的態度確保了他的家族企業長盛不衰。他說：「我的祖父和父親兩代人都始終致力于開發創新的農耕模式，這種態度已根植于我們的企業文化中。」
三
利用「Field servers」實時管控農田狀態
日本中部的信州高山酒莊（Shinshu Takayama Winery）于2016年開業，是由13位當地農民創建的創業公司，經過幾年的發展，信州高山酒莊逐漸壯大，并在當地開發了包括葡萄種植、葡萄酒釀造，以及酒莊旅游等一系列與葡萄酒相關的產業鏈。
信州高山酒莊一直在利用新型智慧農業技術對葡萄園進行監控管理，以此提高葡萄種植的水平，以及葡萄酒的質量。農民們利用有關氣候和土壤狀況的科學數據，并依據不同品種葡萄的特性確定何時施肥、何時收獲。「農田服務器（Field servers）」監視葡萄園的狀況。
信州高山酒莊與東京的農業科技初創公司「Vegetalia」合作，在整個農場中安裝了為「農田服務器（Field servers）」遠程監控設備。它可以記錄了農場中的各種信息，包括太陽輻射、溫度和濕度等。
以前，農民只能從天氣預報里獲得的信息，現在可以從安裝在農田現場直接采集，對環境的判斷也不再只依靠經驗。「借助這項新技術，農民們還可以監控土壤的實際狀況。通過密切跟蹤不斷變化的天氣狀況，可以更輕松地確定最佳的施肥和收獲時間」 Vegetalia的總裁兼CEO小池聡（SATOSHI KOIKE）介紹說，「我們甚至在樹葉上都裝有傳感器，可以通過算法檢測水分并預測疾病，例如霜霉病。」
散布在農場各地的傳感器，可以收集到人類手工無法收集的詳細耕種數據。它帶來的直接好處是使耕種效率更高，從長遠來看，隨著數據的不斷積累，可以幫助農場更好地分析葡萄的生長規律，從而進一步提高葡萄的種植水平和葡萄酒的釀造品質。
信州高山酒莊常務董事兼釀酒師高野榮一說：「智慧農業技術可以幫助我們管理農場，并更快、更準確地制定決策。這是我們可以傳給子孫后代的東西。」