農業機械

産業革命の到来とより複雑な機械の開発により、農業方法は大きく進歩した。^{[ 2 ]}鋭い刃で手作業で穀物を収穫する 代わりに、車輪付きの機械が連続した刈り取り幅で穀物を刈り取るようになった。棒で穀物を叩いて脱穀する代わりに、脱穀機が種子を穂や茎から分離した。最初のトラクターは19世紀後半に登場した。^{[ 3 ]}

農業機械の動力源は、もともと牛などの家畜によって供給されていました。蒸気機関の発明により、可搬式エンジン、そして後に牽引エンジンが登場しました。牽引エンジンは、蒸気機関車の地上走行版とも言える、多目的移動式動力源でした。農業用蒸気機関は、牛の重労働である牽引作業を引き継ぎ、長いベルトを使って固定式の機械を動かすための滑車も備えていました。蒸気機関は現代の基準からすると出力は低いものの、その大きさや低いギア比のおかげで、大きな牽引力を発揮することができました。蒸気機関の速度が遅いことから、農家はトラクターの速度を「遅い」と「とてつもなく遅い」の2段階と評していました。

内燃機関、すなわちガソリンエンジン、そして後にディーゼルエンジンは、次世代トラクターの主要な動力源となった。これらのエンジンは、自走式コンバインハーベスター（コンバインハーベスターとも略される）の開発にも貢献した。穀物の茎を刈り取って固定式の脱穀機に運ぶ代わりに、これらのコンバインは畑を連続的に移動しながら、穀物の刈り取り、脱穀、選別を行った。

現代の農場では、トラクターが作業の大部分を担っています。トラクターは、耕うん、種まき、その他の作業を行う農具（農具）を押したり引いたりするために使用されます。耕うん機は、土をほぐし、雑草や競合する植物を枯らすことで、植え付けに適した土壌を準備します。最もよく知られているのは、1838年にジョン・ディアによって改良された古代の農具であるプラウです。現在、米国ではプラウの使用頻度は以前よりも減り、代わりにオフセットディスクが土をひっくり返すのに使用され、チゼルが水分を保持するために必要な深さを確保するために使用されます。

コンバインは、さまざまな穀物作物を効率的に収穫するために設計された機械です。その名前は、刈り取り、脱穀、集積、選別という4つの別々の収穫作業を1つのプロセスに組み合わせることに由来しています。コンバインで収穫される作物には、小麦、米、オート麦、ライ麦、大麦、トウモロコシ、ソルガム、大豆、亜麻、ヒマワリ、菜種などがあります。^{[ 4 ]}

最も一般的な播種機はプランターと呼ばれ、通常2～3フィート間隔の長い列に種子を均等に播種します。一部の作物はドリルで播種され、1フィート未満の間隔でより多くの種子を播種し、畑を作物で覆います。移植機は、苗を畑に移植する作業を自動化します。プラスチックマルチが広く使用されるようになったため、プラスチックマルチ敷設機、移植機、播種機は長い列のプラスチックを敷き、その中を自動的に播種します。

植え付け後、自走式噴霧器などの他の農業機械を使用して肥料や農薬を散布することができます。農業用噴霧器による散布は、除草剤、殺菌剤、殺虫剤を使用して作物を雑草から守る方法です。散布または被覆作物の植え付けは、雑草の生育を混ぜる方法です。^{[ 5 ]}

植え付け作物の干し草ベーラーは、牧草やアルファルファを冬の間保存できる形にしっかりと梱包するために使用できます。現代の灌漑は機械に依存しています。エンジン、ポンプ、その他の特殊な装置により、広い土地に迅速かつ大量の水が供給されます。農業用噴霧器などの同様の機器は、肥料や農薬を散布するために使用できます。

トラクター以外にも、トラック、飛行機、ヘリコプターなど、様々な車両が農業用途に転用されており、作物の輸送や農機具の移動、空中散布、家畜の管理などに利用されている。

国連食糧農業機関（FAO）は、農業自動化を、農業作業における診断、意思決定、またはパフォーマンスを向上させ、農業作業の重労働を軽減し、農業作業の適時性、そして場合によっては精度を向上させるために、農業作業で機械や設備を使用することと定義しています。^{[ 1 ] [ 6 ]}

農業における技術の進化は、手作業の道具から動物の牽引、そして電動機械化、さらにデジタル機器へと至る道のりでした。この進歩は、人工知能（AI）を備えたロボットの使用で頂点に達しました。たとえば、電動機械化は、耕起、種まき、施肥、搾乳、給餌、灌漑などの作業を自動化し、それによって手作業を大幅に削減します。^{[ 7 ]}デジタル自動化技術の出現により、診断と意思決定の自動化が可能になりました。たとえば、自律型作物ロボットは作物の収穫と種まきを行うことができ、ドローンは投入物の自動化に役立つ情報を収集できます。 ^{[ 1 ] [ 6 ]}一方、トラクターは、畑を独立して播種できる自動車両に改造できます。^{[ 1 ]}

米国農務省（USDA）の2023年の報告書によると、米国ではトウモロコシ、綿花、米、ソルガム、大豆、冬小麦の50%以上が自動誘導システムを使用して植え付けられていることが明らかになった。これらのシステムは、農業機械を自律的に操縦する技術を利用しており、農家による監視のみが必要である。これは、農業の自動化が実際の農業現場でどのように導入されているかの明確な例である。^{[ 8 ]}

多くの農家は、新しいタイプのハイテク農業機械を修理できないことに不満を抱いている。^{[ 9 ]}これは主に、企業が知的財産法を利用して、農家が機器を修理する法的権利（または修理に必要な情報へのアクセス）を持てないようにしていることが原因である。^{[ 10 ]} 2015年10月、自動車や農業機械を含むその他の車両のソフトウェアの検査と変更を許可する例外がDMCAに追加された。^{[ 11 ]}

オープンソース農業運動には、ヨーロッパのネットワークである Farm Labs ^{[ 12 ]} 、フランスの農家に道具の製作と修理方法を教える協同組合である l'Atelier Paysan [ 13 ] [ 14 ]、フランスの農家に農業経営を管理するためのオープンソース ソフトウェア (SaaS) を提供するオープンソース企業である Ekylibre [ 14 ] [ 15 ] など、^さまざまなイニシアチブや組織が含まれています。米国^{では、MITメディアラボのオープン農業イニシアチブ}が、「透明性、ネットワーク^化された実験、教育、超ローカルな生産を可能にし、促進する技術のオープンソース エコシステムの構築」を促進することを目指しています。^{[ 16 ]}同イニシアチブは、特殊な栽培チャンバー内で気候、エネルギー、植物の成長をロボット システムを使用して制御および監視する「制御環境農業技術プラットフォーム」を作成する教育プロジェクトであるPersonal Food Computerを開発しています。これには、植物の表現型反応（味、栄養）を栽培に必要な環境変数、生物学的、遺伝的、資源関連の要素（入力）にリンクする気候レシピのオープンデータセットを備えたオープンソースライブラリである Open Phenom [ 17 ] の開発が含まれます。^{[ 18} ]^{同じ遺伝子を持つ}植物でも、生育環境条件に応じて、色、大きさ、質感、成長速度、収量、風味、栄養密度が自然に変化する可能性があります。