JPH11171679A - 配合肥料設計システム、配合肥料設計方法、及び、配合肥料設計プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 農作物の経時的必要肥料量にきめ細かく適合
した配合肥料を構成できる配合肥料設計システムを提供
する。 【解決手段】 配合肥料設計システム１０の記憶装置２
６には、配合肥料設計プログラム３０、作物情報ファイ
ル３２、地力情報ファイル３４、肥料情報ファイル３６
及び気象情報ファイル３８が格納されている。配合肥料
設計プログラム３０は、作物の生育に必要な経時的必要
肥料量を計算する必要肥料量計算ルーチン４２、周囲温
度の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出量を計算する溶
出量計算ルーチン４４、肥料群の中から選択された２種
類以上の肥料を配合してなる配合肥料の経時的溶出量が
経時的必要肥料量と一致ないし近似するように、２種類
以上の肥料を選択し、かつ、選択された各肥料の配合量
を決定する配合肥料設計ルーチン４６とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配合肥料の設計シ
ステム、配合肥料設計方法、及び、配合肥料設計プログ
ラムを記録した記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、農作物に対する施肥は、農作
物を肥培する地域、農作物の栽培方法、農作物の品種等
に関する長年の経験や勘に基づいて行われていた。その
ため、適切な施肥管理がなされることなく、農作物が必
要とする養分量に対して施肥量の過不足が生じ、生産性
を低下させていた。また、適切な施肥管理がなされてい
ないため、肥培の途中で、数回にわたり生育診断を行な
うことによって施肥量の過不足を判断し、その都度、経
験や勘に基づいて施肥を行う必要があり、農業の省力
化、低コスト化を妨げていた。

【０００３】かかる問題に対し、例えば特開昭５０−８
７８６２号公報に記載されているように、水溶性肥料の
表面を樹脂等で被覆して肥料分の溶出を制御する被覆肥
料が提案されている。また、例えば、特開平５−１０５
５６９号公報に記載されているように、必要肥料養分量
の経時パターンに一致ないし近似する肥効特性を有する
ように、２種類以上の被覆肥料を組み合わせた配合肥料
を用いることにより、１度の施肥によって適正量の養分
を農作物に供給することが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記配合肥料
は、特開平５−１０５５６９号公報に記載されているよ
うに、あらかじめ定められた２種類の肥料の配合量を決
定するものであって、当該２種類の肥料の選択には、依
然として経験や勘の要素を排除できない。従って、適切
な肥料の組み合わせを選択することは困難であり、農作
物の経時的必要肥料量にきめ細かく適合した配合肥料を
構成することは難しいという問題点がある。一方、使用
しうる全ての種類の肥料を配合することとすれば、肥料
の選択を考慮する必要が無くなるため、農作物の経時的
必要肥料量にきめ細かく適合した配合肥料を構成できる
と考えられるが、設計計算上の制約、配合設備上の制約
等から、配合できる肥料の数の上限は自ずと決定され、
使用しうる全ての種類の肥料を配合することは現実的に
は不可能に近い。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決し、農作物の
経時的必要肥料量にきめ細かく適合した配合肥料を構成
するために、肥料群の中から２種類以上の適切な肥料を
選択し、かつ、選択された各肥料の適切な配合量を決定
することができる配合肥料設計システム、配合肥料設計
方法、及び、配合肥料設計プログラムを記録した記録媒
体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の配合肥料設計システムは、作物の生育に必
要な経時的必要肥料量を計算する第１の手段と、周囲温
度の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出量を計算する第
２の手段と、肥料群の中から選択された２種類以上の肥
料を配合してなる配合肥料の経時的溶出量が経時的必要
肥料量と一致ないし近似するように、２種類以上の肥料
を選択し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する
第３の手段と、選択された各肥料の配合量を表示する表
示手段とを備えたことを特徴としている。

【０００７】肥料群の中から選択された２種類以上の肥
料を配合してなる配合肥料の経時的溶出量が経時的必要
肥料量と一致ないし近似するように、２種類以上の肥料
を選択し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する
手段を有することで、肥料群の中から２種類以上の適切
な肥料を選択し、かつ、選択された各肥料の適切な配合
量を決定することができる。その結果、農作物の経時的
必要肥料量にきめ細かく適合した配合肥料を構成するこ
とが可能となる。

【０００８】また、本発明の配合肥料設計システムは、
第１の手段が、作物の経時的要求養分量と、生産地の経
時的土壌供給養分量とを用いて、作物の生育に必要な経
時的必要肥料量を計算することを特徴とすることが好適
である。

【０００９】作物の経時的要求養分量と、生産地の経時
的土壌供給養分量とを用いて、作物の生育に必要な経時
的必要肥料量を計算することにより、各生産地の地力を
考慮した経時的必要肥料量を計算することができる。

【００１０】また、本発明の配合肥料設計システムは、
記憶手段をさらに有し、記憶手段は、作物の経時的要求
養分量が格納された作物情報ファイルと、生産地の経時
的土壌供給養分量が格納された地力情報ファイルとを備
えたことを特徴とすることが好適である。

【００１１】上記各ファイルを有することで、作物の生
育に必要な経時的必要肥料量を計算するために必要な情
報を、各ファイルから効率よく取り出すことができる。

【００１２】また、本発明の配合肥料設計システムは、
第２の手段が、一定温度下での肥料群を構成する各肥料
の経時的溶出量と、生産地の地温の経時的変化とを用い
て、周囲温度の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥
料の経時的溶出量を計算することを特徴とすることが好
適である。

【００１３】一定温度下での肥料群を構成する各肥料の
経時的溶出量と、生産地の地温の経時的変化とを用い
て、周囲温度の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥
料の経時的溶出量を計算することにより、生産地の地温
を考慮した経時的必要肥料量を計算することができる。

【００１４】また、本発明の配合肥料設計システムは、
記憶手段をさらに有し、記憶手段は、一定温度下での肥
料群を構成する各肥料の経時的溶出量が格納された肥料
情報ファイルと、生産地の地温の経時的変化が格納され
た気象情報ファイルとを備えたことを特徴とすることが
好適である。

【００１５】上記各ファイルを有することで、周囲温度
の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥料の経時的溶
出量を計算するために必要な情報を、各ファイルから効
率よく取り出すことができる。

【００１６】また、本発明の配合肥料設計システムは、
第３の手段が、２種類以上の肥料の組み合わせの候補を
決定する第４の手段と、第４の手段によって決定された
肥料の組み合わせにおける各肥料の配合量の候補を決定
する第５の手段と、肥料の組み合わせの候補、および、
配合量の候補からなる配合肥料の経時的溶出量と経時的
必要肥料量との一致度を計算する第６の手段と、肥料群
を構成する各肥料に遺伝子を対応させた染色体を用いた
遺伝的アルゴリズムを用いて、一致度を、肥料の組み合
わせの他の候補の決定に反映させる第７の手段と、肥料
の組み合わせの候補、および、各肥料の配合量の候補の
中から最適な肥料の組み合わせ、および、各肥料の配合
量を決定する第８の手段とを有することを特徴とするこ
とが好適である。

【００１７】肥料群を構成する各肥料に遺伝子を対応さ
せた染色体を用いた遺伝的アルゴリズムを用いて、一致
度を肥料の組み合わせの候補の決定に反映させることに
よって、上記の肥料群を構成する肥料の数が多くても、
効率よく、上記２種類以上の肥料を選択することができ
る。

【００１８】また、本発明の配合肥料設計システムは、
第３の手段が、選択可能な２種類以上の肥料の組み合わ
せの候補を順次選択する第９の手段と、第９の手段によ
って選択された肥料の組み合わせにおける各肥料の配合
量の候補を決定する第１０の手段と、肥料の組み合わせ
の候補、および、配合量の候補からなる配合肥料の経時
的溶出量と経時的必要肥料量との一致度を計算する第６
の手段と、肥料の組み合わせの候補、および、各肥料の
配合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、およ
び、各肥料の配合量を決定する第８の手段とを有するこ
とを特徴としてもよい。

【００１９】選択可能な２種類以上の肥料の組み合わせ
の候補を、肥料群から順次選択することで、あらゆる肥
料の組み合わせについて最適解の探索が可能となる。

【００２０】また、本発明の配合肥料設計システムは、
第３の手段が、配合する肥料数に関する制約条件の下で
発生させた乱数に基づいて、２種類以上の肥料の組み合
わせの候補を決定する第１１の手段と、第１１の手段に
よって選択された肥料の組み合わせにおける各肥料の配
合量の候補を決定する第１２の手段と、肥料の組み合わ
せの候補、および、配合量の候補からなる配合肥料の経
時的溶出量と経時的必要肥料量との一致度を計算する第
６の手段と、肥料の組み合わせの候補、および、各肥料
の配合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、およ
び、各肥料の配合量を決定する第８の手段とを有するこ
とを特徴としてもよい。

【００２１】２種類以上の肥料を、配合する肥料数に関
する制約条件の下で発生させた乱数に基づいて選択する
ことにより、複雑な最適化プログラム等を設計すること
なく、容易に上記２種類以上の肥料を選択することがで
きる。

【００２２】また、本発明の配合肥料設計システムは、
選択された各肥料の配合量が、経時的必要肥料量と選択
された各肥料からなる配合肥料の経時的溶出量に基づく
評価関数の最適化により決定することを特徴とすること
が好適である。

【００２３】選択された各肥料の配合量を、経時的必要
肥料量と選択された各肥料からなる配合肥料の経時的溶
出量に基づく評価関数の最適化により決定することによ
り、選択された各肥料の適切な配合量を決定することが
できる。

【００２４】また、本発明の配合肥料設計システムは、
評価関数が、作物に肥料が必要とされる全期間を微小期
間に分割し、各微小期間における必要肥料量と選択され
た各肥料からなる配合肥料の溶出量の差の２乗を全期間
にわたって加算したものであることを特徴とすることが
好適である。

【００２５】作物に肥料が必要とされる全期間を微小期
間に分割し、各微小期間における必要肥料量と選択され
た各肥料からなる配合肥料の溶出量の差の２乗を全期間
にわたって加算したものを評価関数として用いることに
より、全期間にわたって必要肥料量と配合肥料の溶出量
との誤差を小さくすることができる。

【００２６】また、本発明の配合肥料設計システムは、
選択された各肥料の配合量が、乱数により決定されるこ
とを特徴としてもよい。

【００２７】乱数を用いることで、選択された各肥料の
配合量を容易に決定することができる。

【００２８】上記課題を解決するために、本発明の配合
肥料設計方法は、作物の生育に必要な経時的必要肥料量
を計算する第１の工程と、周囲温度の経時的変化に伴う
肥料の経時的溶出量を計算する第２の工程と、肥料群の
中から選択された２種類以上の肥料を配合してなる配合
肥料の経時的溶出量が経時的必要肥料量と一致ないし近
似するように、２種類以上の肥料を選択し、かつ、選択
された各肥料の配合量を決定する第３の工程とを備えた
ことを特徴としている。

【００２９】肥料群の中から選択された２種類以上の肥
料を配合してなる配合肥料の経時的溶出量が経時的必要
肥料量と一致ないし近似するように、２種類以上の肥料
を選択し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する
手段を有することで、肥料群の中から２種類以上の適切
な肥料を選択し、かつ、選択された各肥料の適切な配合
量を決定することができる。その結果、農作物の経時的
必要肥料量にきめ細かく適合した配合肥料を構成するこ
とが可能となる。

【００３０】また、本発明の配合肥料設計方法は、第１
の工程が、作物の経時的要求養分量と、生産地の経時的
土壌供給養分量とを用いて、作物の生育に必要な経時的
必要肥料量を計算することを特徴とすることが好適であ
る。

【００３１】作物の経時的要求養分量と、生産地の経時
的土壌供給養分量とを用いて、作物の生育に必要な経時
的必要肥料量を計算することにより、各生産地の地力を
考慮した経時的必要肥料量を計算することができる。

【００３２】また、本発明の配合肥料設計方法は、記憶
手段を有する情報処理装置を用いて実施され、記憶手段
は、作物の経時的要求養分量が格納された作物情報ファ
イルと、生産地の経時的土壌供給養分量が格納された地
力情報ファイルとを備えたことを特徴とすることが好適
である。

【００３３】上記各ファイルを有することで、作物の生
育に必要な経時的必要肥料量を計算するために必要な情
報を、各ファイルから効率よく取り出すことができる。

【００３４】また、本発明の配合肥料設計方法は、第２
の工程が、一定温度下での肥料群を構成する各肥料の経
時的溶出量と、生産地の地温の経時的変化とを用いて、
周囲温度の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥料の
経時的溶出量を計算することを特徴とすることが好適で
ある。

【００３５】一定温度下での肥料群を構成する各肥料の
経時的溶出量と、生産地の地温の経時的変化とを用い
て、周囲温度の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥
料の経時的溶出量を計算することにより、生産地の地温
を考慮した経時的必要肥料量を計算することができる。

【００３６】また、本発明の配合肥料設計方法は、記憶
手段を有する情報処理装置を用いて実施され、記憶手段
は、一定温度下での肥料群を構成する各肥料の経時的溶
出量が格納された肥料情報ファイルと、生産地の地温の
経時的変化が格納された気象情報ファイルとを備えたこ
とを特徴とすることが好適である。

【００３７】上記各ファイルを有することで、周囲温度
の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥料の経時的溶
出量を計算するために必要な情報を、各ファイルから効
率よく取り出すことができる。

【００３８】また、本発明の配合肥料設計方法は、第３
の工程が、２種類以上の肥料の組み合わせの候補を決定
する第４の工程と、第４の工程によって決定された肥料
の組み合わせにおける各肥料の配合量の候補を決定する
第５の工程と、肥料の組み合わせの候補、および、配合
量の候補からなる配合肥料の経時的溶出量と経時的必要
肥料量との一致度を計算する第６の工程と、肥料群を構
成する各肥料に遺伝子を対応させた染色体を用いた遺伝
的アルゴリズムを用いて、一致度を、肥料の組み合わせ
の他の候補の決定に反映させる第７の工程と、肥料の組
み合わせの候補、および、各肥料の配合量の候補の中か
ら最適な肥料の組み合わせ、および、各肥料の配合量を
決定する第８の工程とを有することを特徴とすることが
好適である。

【００３９】肥料群を構成する各肥料に遺伝子を対応さ
せた染色体を用いた遺伝的アルゴリズムを用いて、一致
度を肥料の組み合わせの候補の決定に反映させることに
よって、上記の肥料群を構成する肥料の数が多くても、
効率よく、上記２種類以上の肥料を選択することができ
る。

【００４０】また、本発明の配合肥料設計方法は、第３
の工程が、選択可能な２種類以上の肥料の組み合わせの
候補を順次選択する第９の工程と、第９の工程によって
選択された肥料の組み合わせにおける各肥料の配合量の
候補を決定する第１０の工程と、肥料の組み合わせの候
補、および、配合量の候補からなる配合肥料の経時的溶
出量と経時的必要肥料量との一致度を計算する第６の工
程と、肥料の組み合わせの候補、および、各肥料の配合
量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、各
肥料の配合量を決定する第８の工程とを有することを特
徴としてもよい。

【００４１】選択可能な２種類以上の肥料の組み合わせ
の候補を、肥料群から順次選択することで、あらゆる肥
料の組み合わせについて最適解の探索が可能となる。

【００４２】また、本発明の配合肥料設計方法は、第３
の工程が、配合する肥料数に関する制約条件の下で発生
させた乱数に基づいて、２種類以上の肥料の組み合わせ
の候補を決定する第１１の工程と、第１１の工程によっ
て選択された肥料の組み合わせにおける各肥料の配合量
の候補を決定する第１２の工程と、肥料の組み合わせの
候補、および、配合量の候補からなる配合肥料の経時的
溶出量と経時的必要肥料量との一致度を計算する第６の
工程と、肥料の組み合わせの候補、および、各肥料の配
合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
各肥料の配合量を決定する第８の工程とを有することを
特徴としてもよい。

【００４３】２種類以上の肥料を、配合する肥料数に関
する制約条件の下で発生させた乱数に基づいて選択する
ことにより、複雑な最適化プログラム等を設計すること
なく、容易に上記２種類以上の肥料を選択することがで
きる。

【００４４】また、本発明の配合肥料設計方法は、選択
された各肥料の配合量が、経時的必要肥料量と選択され
た各肥料からなる配合肥料の経時的溶出量に基づく評価
関数の最適化により決定することを特徴とすることが好
適である。

【００４５】選択された各肥料の配合量を、経時的必要
肥料量と選択された各肥料からなる配合肥料の経時的溶
出量に基づく評価関数の最適化により決定することによ
り、選択された各肥料の適切な配合量を決定することが
できる。

【００４６】また、本発明の配合肥料設計方法は、評価
関数が、作物に肥料が必要とされる全期間を微小期間に
分割し、各微小期間における必要肥料量と選択された各
肥料からなる配合肥料の溶出量の差の２乗を全期間にわ
たって加算したものであることを特徴とすることが好適
である。

【００４７】作物に肥料が必要とされる全期間を微小期
間に分割し、各微小期間における必要肥料量と選択され
た各肥料からなる配合肥料の溶出量の差の２乗を全期間
にわたって加算したものを評価関数として用いることに
より、全期間にわたって必要肥料量と配合肥料の溶出量
との誤差を小さくすることができる。

【００４８】また、本発明の配合肥料設計方法は、選択
された各肥料の配合量が、乱数により決定されることを
特徴としてもよい。

【００４９】乱数を用いることで、選択された各肥料の
配合量を容易に決定することができる。

【００５０】上記課題を解決するために、本発明の配合
肥料設計プログラムを記録した記録媒体は、入力手段
と、表示手段と、情報を読み出す読み出し手段と、を備
える情報処理装置で用いられ、かつ、記録された情報が
読み出し手段によって読み出される記録媒体において、
記録媒体は、プログラムを記録するプログラム領域を有
し、プログラム領域には、混合肥料設計プログラムが記
録されており、混合肥料設計プログラムは、作物の生育
に必要な経時的必要肥料量を計算する第１のルーチン
と、周囲温度の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出量を
計算する第２のルーチンと、肥料群の中から選択された
２種類以上の肥料を配合してなる配合肥料の経時的溶出
量が経時的必要肥料量と一致ないし近似するように、２
種類以上の肥料を選択し、かつ、選択された各肥料の配
合量を決定する第３のルーチンとを備えたことを特徴と
している。

【００５１】肥料群の中から選択された２種類以上の肥
料を配合してなる配合肥料の経時的溶出量が経時的必要
肥料量と一致ないし近似するように、２種類以上の肥料
を選択し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する
手段を有することで、肥料群の中から２種類以上の適切
な肥料を選択し、かつ、選択された各肥料の適切な配合
量を決定することができる。その結果、農作物の経時的
必要肥料量にきめ細かく適合した配合肥料を構成するこ
とが可能となる。

【００５２】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、第１のルーチンが、作物の経時的
要求養分量と、生産地の経時的土壌供給養分量とを用い
て、作物の生育に必要な経時的必要肥料量を計算するこ
とを特徴とすることが好適である。

【００５３】作物の経時的要求養分量と、生産地の経時
的土壌供給養分量とを用いて、作物の生育に必要な経時
的必要肥料量を計算することにより、各生産地の地力を
考慮した経時的必要肥料量を計算することができる。

【００５４】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、ファイルを記録するファイル領域
をさらに有し、ファイル領域には、作物の経時的要求養
分量が格納された作物情報ファイルと、生産地の経時的
土壌供給養分量が格納された地力情報ファイルとを備え
たことを特徴とすることが好適である。

【００５５】上記各ファイルを有することで、作物の生
育に必要な経時的必要肥料量を計算するために必要な情
報を、各ファイルから効率よく取り出すことができる。

【００５６】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、第２のルーチンは、一定温度下で
の肥料群を構成する各肥料の経時的溶出量と、生産地の
地温の経時的変化とを用いて、周囲温度の経時的変化に
伴う肥料群を構成する各肥料の経時的溶出量を計算する
ことを特徴とすることが好適である。

【００５７】一定温度下での肥料群を構成する各肥料の
経時的溶出量と、生産地の地温の経時的変化とを用い
て、周囲温度の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥
料の経時的溶出量を計算することにより、生産地の地温
を考慮した経時的必要肥料量を計算することができる。

【００５８】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、ファイルを記録するファイル領域
をさらに有し、ファイル領域には、一定温度下での肥料
群を構成する各肥料の経時的溶出量が格納された肥料情
報ファイルと、生産地の地温の経時的変化が格納された
気象情報ファイルとを備えたことを特徴とすることが好
適である。

【００５９】上記各ファイルを有することで、周囲温度
の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥料の経時的溶
出量を計算するために必要な情報を、各ファイルから効
率よく取り出すことができる。

【００６０】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、第３のルーチンが、２種類以上の
肥料の組み合わせの候補を決定する第１の処理部と、
第１の処理部によって決定された肥料の組み合わせにお
ける各肥料の配合量の候補を決定する第２の処理部と、
肥料の組み合わせの候補、および、配合量の候補からな
る配合肥料の経時的溶出量と経時的必要肥料量との一致
度を計算する第３の処理部と、肥料群を構成する各肥料
に遺伝子を対応させた染色体を用いた遺伝的アルゴリズ
ムを用いて、一致度を、肥料の組み合わせの他の候補の
決定に反映させる第４の処理部と、肥料の組み合わせの
候補、および、各肥料の配合量の候補の中から最適な肥
料の組み合わせ、および、各肥料の配合量を決定する第
５の処理部とを有することを特徴とすることが好適であ
る。

【００６１】肥料群を構成する各肥料に遺伝子を対応さ
せた染色体を用いた遺伝的アルゴリズムを用いて、一致
度を肥料の組み合わせの候補の決定に反映させることに
よって、上記の肥料群を構成する肥料の数が多くても、
効率よく、上記２種類以上の肥料を選択することができ
る。

【００６２】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、第３のルーチンは、選択可能な２
種類以上の肥料の組み合わせの候補を順次選択する第６
の処理部と、第６の処理部によって選択された肥料の組
み合わせにおける各肥料の配合量の候補を決定する第７
の処理部と、肥料の組み合わせの候補、および、配合量
の候補からなる配合肥料の経時的溶出量と経時的必要肥
料量との一致度を計算する第３の処理部と、肥料の組み
合わせの候補、および、各肥料の配合量の候補の中から
最適な肥料の組み合わせ、および、各肥料の配合量を決
定する第５の処理部とを有することを特徴としてもよ
い。

【００６３】選択可能な２種類以上の肥料の組み合わせ
の候補を、肥料群から順次選択することで、あらゆる肥
料の組み合わせについて最適解の探索が可能となる。

【００６４】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、第３のルーチンが、配合する肥料
数に関する制約条件の下で発生させた乱数に基づいて、
２種類以上の肥料の組み合わせの候補を決定する第８の
処理部と、第８の処理部によって選択された肥料の組み
合わせにおける各肥料の配合量の候補を決定する第９の
処理部と、肥料の組み合わせの候補、および、配合量の
候補からなる配合肥料の経時的溶出量と経時的必要肥料
量との一致度を計算する第３の処理部と、肥料の組み合
わせの候補、および、各肥料の配合量の候補の中から最
適な肥料の組み合わせ、および、各肥料の配合量を決定
する第５の処理部とを有することを特徴としてもよい。

【００６５】２種類以上の肥料を、配合する肥料数に関
する制約条件の下で発生させた乱数に基づいて選択する
ことにより、複雑な最適化プログラム等を設計すること
なく、容易に上記２種類以上の肥料を選択することがで
きる。

【００６６】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、選択された各肥料の配合量が、経
時的必要肥料量と選択された各肥料からなる配合肥料の
経時的溶出量に基づく評価関数の最適化により決定する
ことを特徴とすることが好適である。

【００６７】選択された各肥料の配合量を、経時的必要
肥料量と選択された各肥料からなる配合肥料の経時的溶
出量に基づく評価関数の最適化により決定することによ
り、選択された各肥料の適切な配合量を決定することが
できる。

【００６８】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、評価関数は、作物に肥料が必要と
される全期間を微小期間に分割し、各微小期間における
必要肥料量と選択された各肥料からなる配合肥料の溶出
量の差の２乗を全期間にわたって加算したものであるこ
とを特徴とすることが好適である。

【００６９】作物に肥料が必要とされる全期間を微小期
間に分割し、各微小期間における必要肥料量と選択され
た各肥料からなる配合肥料の溶出量の差の２乗を全期間
にわたって加算したものを評価関数として用いることに
より、全期間にわたって必要肥料量と配合肥料の溶出量
との誤差を小さくすることができる。

【００７０】また、本発明の配合肥料設計プログラムを
記録した記録媒体は、 選択された各肥料の配合量は、
乱数により決定されることを特徴としてもよい。

【００７１】乱数を用いることで、選択された各肥料の
配合量を容易に決定することができる。

【００７２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態にかかる配合肥
料設計システムについて説明する。本実施形態で用いる
肥料は、日本国内においては、主として肥料取締法に記
載された肥料である。図１は、本発明の実施形態にかか
る配合肥料設計システムの構成図である。配合肥料設計
システム１０は、システム全体の制御をつかさどるＣＰ
Ｕ１２、配合肥料設計のための必要情報等を入力するマ
ウス１４及びキーボード１６からなる入力装置１８、各
肥料の配合量等を表示するディスプレイ２０、画像メモ
リ２２、作業用メモリ２４、プリンタ２５、及び、記憶
装置２６とから主に構成される。

【００７３】記憶装置２６には、ソフトウェアの動作の
基盤となるＯＳ２８、配合肥料を設計するための配合肥
料設計プログラム３０、作物の経時的要求養分量が格納
された作物情報ファイル３２、生産地の経時的土壌供給
養分量が格納された地力情報ファイル３４、一定温度下
での肥料群を構成する各肥料の経時的溶出量が格納され
た肥料情報ファイル３６と、生産地の地温の経時的変化
が格納された気象情報ファイル３８が格納されている。

【００７４】また、配合肥料設計プログラム３０は、プ
ログラム全体を統合するメインルーチン４０、作物の生
育に必要な経時的必要肥料量を計算する必要肥料量計算
ルーチン４２、周囲温度の経時的変化に伴う肥料群を構
成する各肥料の経時的溶出量を計算する溶出量計算ルー
チン、肥料群の中から選択された２種類以上の肥料を配
合してなる配合肥料の経時的溶出量が経時的必要肥料量
と一致ないし近似するように、２種類以上の肥料を選択
し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する配合肥
料設計ルーチン４６とを有している。

【００７５】さらに、配合肥料設計ルーチン４６は、肥
料の組み合わせの候補を決定する組み合わせ決定部４
８、選択された肥料の組み合わせにおける各肥料の配合
量の候補を決定する配合量決定部５０、選択された肥料
及び決定された配合量によって構成された配合肥料の経
時的溶出量と経時的必要肥料量との一致度を計算する一
致度計算部５２、肥料の組み合わせ及び各肥料の配合量
の候補の中から最適な候補を選択する最適解決定部５４
を含んでいる。

【００７６】以下、本発明の実施形態にかかる配合肥料
設計方法を説明するとともに、上記配合肥料設計システ
ム１０の記憶装置２６に格納された各ファイルの内容、
及び、配合肥料設計プログラム３０の各ルーチンの機能
を詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態にかかる
配合肥料設計方法（以下、本配合肥料設計方法という）
のフローチャートである。本配合肥料設計方法は、必要
情報を設定する工程（Ｓ１００）、経時的必要肥料量を
計算する工程（Ｓ２００）、地温の経時的変化に伴う肥
料の経時的溶出量を計算する工程（Ｓ３００）、最適な
肥料の組み合わせ及び各肥料の配合量を決定する工程
（Ｓ４００）、及び、結果を表示する工程（Ｓ５００）
からなる。また、本配合肥料設計方法は、記憶装置を有
する情報処理装置を用いて実施され、この記憶装置に
は、作物情報ファイル、地力情報ファイル、肥料情報フ
ァイル、気象情報ファイルが含まれている。以下、各工
程を詳細に説明する。

【００７７】必要情報を設定する工程（Ｓ１００）で
は、作物の生産地、配合肥料の施肥時期、選択しうる肥
料（以下、肥料群という）の設定を行う。

【００７８】作物の生産地の設定は、地力情報ファイル
３２、気象情報ファイル３８に地力情報及び気象情報が
格納されている地域の中から、作物の栽培地を選択す
る。作物の生産地の選択は、列挙された全国の地名の中
から生産地を選択する方法、表示された全国若しくは各
地域の地図上から生産地を選択する方法、又は両者を併
用する方法によって行われる。ここで、作物の生産地の
気象情報が気象情報ファイル３８に格納されていない場
合は、気象情報ファイル３８に気象情報が格納されてい
る地域の中から、作物の生産地に近隣する地域を選択す
ればよい。また、作物の生産地の地力情報が地力情報フ
ァイル３２に格納されていない場合は、地力情報ファイ
ル３２に地力情報が格納されている地域の中から、作物
の生産地と類似した土壌を有する地域を選択すればよ
い。

【００７９】配合肥料の施肥時期の設定は、混合肥料を
施肥する月日を指定することによって行う。

【００８０】肥料群の設定は、肥料情報ファイル３６に
肥料情報が格納されている肥料の中から、実際に選択し
うる複数種類の肥料を指定することによって行う。ここ
でいう複数種類の肥料とは、経時的肥効特性の異なる複
数種類の肥料を言う。また、この肥料群を構成する肥料
の数をＫとする。

【００８１】経時的必要肥料量を計算する工程（Ｓ２０
０）では、作物の経時的要求養分量と、生産地の経時的
土壌供給養分量とを用いて、作物の生育に必要な経時的
必要肥料量を計算する。本工程（Ｓ２００）は、図１に
示す配合肥料設計プログラム３０の必要肥料量計算ルー
チン４２によって処理される。本工程（Ｓ２００）をさ
らに詳細に示すと図３に示すようになる。

【００８２】まず、作物の経時的要求養分量の読み出し
（Ｓ２１０）を行う。ここで、作物の経時的要求養分量
とは、作物の成長過程の各時期において必要とされる養
分量を意味する。作物の経時的要求養分量は、作物毎
に、作物が栽培される期間を栽培開始時を起点として時
間単位（例えば５日間）に分割し、各時間単位毎の要求
養分量の配列として、作物情報ファイル３２に格納され
ている。本工程（Ｓ２１０）では、作物情報ファイル３
２に格納されている作物の経時的要求養分量を読み出
す。

【００８３】続いて、生産地の経時的土壌供給養分量の
読み出し（Ｓ２２０）を行う。ここで、生産地の経時的
土壌供給養分量とは、年間若しくは、作物を栽培する期
間の各時期に、生産地の土壌から供給される養分量を意
味する。生産地の経時的養分供給量は、地域毎に、年間
若しくは作物を栽培する期間を時間単位（例えば５日
間）に分割し、各時間単位毎の土壌供給養分量の配列と
して、地力情報ファイル３４に格納されている。本工程
（Ｓ２２０）では、地力情報ファイル３４に格納されて
いる、生産地の経時的土壌供給養分量を読み出す。

【００８４】次に、化成肥料の選択及び化成肥料の経時
的供給養分量の読み出し（Ｓ２３０）を行う。ここで、
化成肥料は、施肥後に極めて速く土中に溶出して肥効が
現れる肥料であって、植物の３大栄養素である窒素、
燐、カリ（ＮＰＫ成分）の必要量を、他の微量元素の必
要量とともに供給するために用いられる。化成肥料の経
時的供給養分量は、化成肥料の種類毎に、施肥時を起点
として、作物の収穫が終了するまでの期間を時間単位
（例えば５日間）に分割し、各時間単位毎の経時的供給
養分量の配列として、肥料情報ファイル３６に格納され
ている。本工程（Ｓ２３０）では、使用する化成肥料を
選択し、該当する化成肥料の経時的供給養分量を肥料情
報ファイル３６から読み出す。

【００８５】続いて、経時的必要肥料量の計算（Ｓ２４
０）を行う。経時的必要肥料量とは、生産地の経時的土
壌供給養分量及び化成肥料の経時的供給養分量を考慮し
た結果、作物の経時的要求養分量を満たすために、施肥
後の各時期に土中に溶出させることが必要となる肥料量
を意味する。経時的必要肥料量は、各時間単位の作物の
経時的要求養分量と各時間単位の生産地の経時的土壌供
給養分量及び化成肥料の経時的供給養分量との差から、
各時期に供給することが必要な養分量を求めた後、肥料
に含まれる養分の割合を考慮して、必要な養分量を肥料
量に換算して求める。求められた経時的必要肥料量は、
作物を栽培する期間を時間単位（例えば５日間）に分割
し、各時間単位毎の必要肥料量の配列として、記憶装置
２６に格納される。

【００８６】本配合肥料設計方法においては、化成肥料
の肥効を考慮して経時的必要肥料量の計算を行っている
が、化成肥料を用いない場合は考慮しなくてもよい。ま
た、化成肥料を他の肥料と同等に扱い、最適な肥料の組
み合わせ及び各肥料の配合量を決定する工程（Ｓ４０
０）において、化成肥料の種類及び施肥量を決定しても
よい。

【００８７】経時的必要肥料量の計算（Ｓ２４０）を行
った後に、経時的必要肥料量の補正を行うこともできる
（Ｓ２５０）。経時的必要肥料量の補正は、過去の使用
肥料、作物の収量等に基づいて、経時的必要肥料量を計
算する工程（Ｓ２４０）で計算した各時間単位毎の必要
肥料量の一部、あるいは、全部を変更することによって
行う。

【００８８】経時的必要肥料量の計算（Ｓ２００）が終
わると、図２に示すように、地温の経時的変化に伴う肥
料の経時的溶出量の計算（Ｓ３００）を行う。本工程
（Ｓ３００）は、一定温度下での肥料群を構成する各肥
料の経時的溶出量と生産地の地温の経時的変化とを用い
て、周囲温度の経時的変化に伴う肥料群を構成する各肥
料の経時的溶出量を計算する工程である。また、本工程
（Ｓ３００）は、図１に示す配合肥料設計プログラム３
０の溶出量計算ルーチン４４によって処理される。本工
程（Ｓ３００）をさらに詳細に示すと図４に示すように
なる。

【００８９】まず、地温の経時的変化の読み出し（Ｓ３
１０）を行う。ここで、地温の経時的変化とは、年間若
しくは、作物を栽培する期間の各時期の地温を意味す
る。地温の経時的変化は、地域毎に、年間若しくは作物
を栽培する期間を時間単位（例えば５日間）に分割し、
各時間単位毎の地温（各時間単位内での平均地温）の配
列として、気象情報ファイル３８に格納されている。な
お、上記気象情報ファイル３８には、各地域の過去７年
分の地温の経時的変化、及び、これらの平均が格納され
ており、本工程（Ｓ３１０）では、これらのうちいずれ
かを任意に選択し、これを地温の経時的変化として読み
出す。尚、地温の経時的変化を利用することが困難であ
るときは、気温の経時的変化を地温の経時的変化として
用いることもできる。

【００９０】地温の経時的変化の読み出し（Ｓ３１０）
の後に、当該地温の経時的変化の補正を行うこともでき
る（Ｓ３２０）。地温の経時的変化の補正は、天気の長
期予報等に基づいて、地温の経時的変化を読み出す工程
（Ｓ３１０）で読み出された時間単位毎の地温の一部、
あるいは、全部を変更することによって行う。

【００９１】続いて、一定の温度における肥料の経時的
溶出量の読み出し（Ｓ３３０）を行う。ここで、一定の
温度における肥料の経時的溶出量とは、周囲温度を一定
に保った状態で、施肥時を起点として収穫が終了する時
までの各時期に、肥料が溶出する量、すなわち、肥料が
土中に供給される量を意味する。肥料の経時的溶出量
は、肥料の種類毎に、また、周囲温度毎に、施肥時を起
点として収穫が終了する時まで期間を時間単位（例えば
５日間）に分割し、各時間単位毎の肥料の溶出量の配列
として、肥料情報ファイル３６に格納されている。本工
程（Ｓ３３０）では、肥料情報ファイル３６に格納され
ている各肥料、各周囲温度における肥料の経時的溶出量
を読み出す。

【００９２】次に、地温の経時的変化に伴う肥料の経時
的溶出量の計算（Ｓ３４０）を行う。生産地の地温が常
に一定であれば、肥料情報ファイル３６から読み出した
特定温度における肥料の経時的溶出量をそのまま用いる
ことにより、生産地における実際の肥料の溶出量を簡単
に予測することが可能であるが、生産地の地温は経時的
に変化するため、地温の経時的変化を考慮して実際の肥
料の経時的溶出量を予測しなくてはならない。本工程
（Ｓ３４０）では、地温の経時的変化を読み出す工程
（Ｓ３１０）で読み出した各時間単位毎の地温に、一定
の温度における肥料の経時的溶出量を読み出す工程（Ｓ
３３０）で読み出された、当該地温と等しい温度におけ
る肥料の溶出量が逐次適用され、地温の経時的変化に伴
う肥料の経時的溶出量が計算される。すなわち、各種類
の肥料について、施肥時を起点として収穫が終了する時
まで期間を時間単位（例えば５日間）に分割し、当該生
産地における地温の経時的変化を考慮した、各時間単位
毎の肥料の溶出量の配列が計算され、記憶装置２６に格
納される。

【００９３】地温の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出
量の計算（Ｓ３００）が終わると、図２に示すように、
最適な肥料の組み合わせ及び各肥料の配合量の決定（Ｓ
４００）を行う。本工程（Ｓ４００）は、肥料群の中か
ら選択された２種類以上の肥料を配合してなる配合肥料
の経時的溶出量が、上記の経時的必要肥料量と一致ない
し近似するように、２種類以上の肥料を選択し、かつ、
選択された各肥料の配合量を決定する工程である。な
お、本工程（Ｓ４００）は、図１に示す配合肥料設計プ
ログラム３０の配合肥料設計ルーチン４６によって処理
される。本工程（Ｓ４００）をさらに詳細に示すと図５
に示すようになる。

【００９４】本工程（Ｓ４００）は、初期条件を設定す
る工程（Ｓ４１０）、肥料の組み合わせの候補を決定す
る工程（Ｓ４２０）、選択された肥料の組み合わせにお
ける各肥料の配合量の候補を決定する工程（Ｓ４３
０）、選択された肥料及び決定された配合量によって構
成された配合肥料の経時的溶出量と経時的必要肥料量と
の一致度を計算する工程（Ｓ４４０）、肥料の組み合わ
せ及び各肥料の配合量の候補の中から最適な肥料の組み
合わせ及び各肥料の配合量を決定する工程（Ｓ４６
０）、及び、上記計算された一致度を肥料の組み合わせ
に反映させる工程（Ｓ４５０）を含んでいる。

【００９５】なお、肥料の組み合わせの候補を決定する
工程（Ｓ４２０）及び一致度を肥料の組み合わせに反映
させる工程（Ｓ４５０）は、図１に示す組み合わせ決定
部４８が、選択された肥料の組み合わせにおける各肥料
の配合量の候補を決定する工程（Ｓ４３０）は、配合量
決定部５０が、経時的必要肥料量との一致度を計算する
工程（Ｓ４４０）は、一致度計算部５２が、最適な肥料
の組み合わせ及び各肥料の配合量を決定する工程（Ｓ４
６０）は、最適解決定部５４がそれぞれ処理することに
なる。

【００９６】また、本工程（Ｓ４００）は、肥料の組み
合わせの候補を決定する工程（Ｓ４２０）及び一致度を
肥料の組み合わせに反映させる工程（Ｓ４５０）では、
肥料群を構成する各肥料に遺伝子を対応させた染色体を
用いた、遺伝的アルゴリズムを用いている。その詳細工
程を図６を用いて説明する。

【００９７】本工程（Ｓ４００）では、まず、最適な肥
料の組み合わせ及び各肥料の配合量を決定するために必
要な種々の初期条件を設定する（Ｓ４１０）。設定すべ
き初期条件としては、以下に示すものがある。第１に、
配合する肥料数Ｍを設定する。配合する肥料数が多くな
るほど、配合肥料の経時的溶出量を経時的必要肥料量に
近づけることができると期待できるが、解決すべき課題
の欄にも述べたように、設計計算上の制約、配合設備上
の制約、あるいは配合肥料の量の制約等から、配合する
肥料数に制限が加えられる場合が多い。そこで、肥料群
の中から何種類の肥料を選択して配合するかを設定す
る。

【００９８】また、上記に示したように、本工程（Ｓ４
００）では、肥料の組み合わせの候補を決定する工程
（Ｓ４２０）及び一致度を肥料の組み合わせに反映させ
る工程（Ｓ４５０）で、肥料群を構成する各肥料に遺伝
子を対応させた染色体を用いた、遺伝的アルゴリズムを
用いるため、当該遺伝的アルゴリズムにおいて用いる種
々のパラメータを設定する必要がある。具体的には、各
世代を構成する染色体の数Ｎ、遺伝的アルゴリズムを適
用して計算する最大世代数Ｇ、遺伝子の突然変異確率
Ｐ、染色体の交叉確率Ｑ、交叉に１点交叉を採用する
か、複数点交叉を採用するか等の設定を行う。ここで、
本遺伝的アルゴリズムにおいては、肥料群を構成する各
肥料に遺伝子を対応させた染色体を用いることによっ
て、配合すべき肥料を選択するため、各染色体を構成す
る遺伝子の数Ｌは、肥料群を構成する肥料の数Ｋと同数
とする。上記各染色体を構成する遺伝子の数Ｌ及び各世
代を形成する染色体の数Ｎの設定が終わったら、第１世
代を構成する染色体を生成する。染色体の生成は、染色
体中の各遺伝子に対応させて乱数を発生させ、発生した
乱数が所定値以上であれば１、それ以外であれば０を該
当する遺伝子に設定することによって行う。この操作
を、世代を構成する染色体の数Ｎだけ繰り返し、第１世
代を構成する染色体を生成する。具体的には、第１世代
を構成する染色体（各世代を構成する染色体についても
同様）は、図７に示すような構造となる。ここで、染色
体を構成する各遺伝子は、肥料群を構成する各肥料を表
し、また、遺伝子が１となっていることは、当該肥料が
選択されていることを示す。なお、第１世代を構成する
染色体においては、１である遺伝子の数、すなわち選択
された肥料の数が、配合する肥料数Ｍと異なっていても
よい。従って、染色体の遺伝子が全て０であってもよ
い。

【００９９】初期条件の設定（Ｓ４１０）が終わると、
染色体の配列から肥料の組み合わせの候補を決定する工
程（Ｓ４２１）に進む。肥料の組み合わせの候補の決定
は、単純に、各染色体の配列において、１となっている
遺伝子に対応する肥料を選択することによって行う。従
って、世代を構成するＮ個の染色体の配列が全て異なる
場合は、肥料の組み合わせの候補がＮ個決定されること
になる。

【０１００】肥料の組み合わせの候補が決定したら（Ｓ
４２１）、これらの肥料の組み合わせにおける各肥料の
配合量の候補を決定する（Ｓ４３０）。配合量の候補を
決定（Ｓ４３０）は、経時的必要肥料量と配合肥料の経
時的溶出量に基づく評価関数の最適化により行うが、決
定方法の詳細は後述する。本工程（Ｓ４３０）では、肥
料の組み合わせの候補の決定工程（Ｓ４２１）によって
決定された、それぞれの肥料の組み合わせの候補に対し
て、各肥料の配合量の候補が１つだけ決定する。

【０１０１】続いて、上記肥料の組み合わせの候補の決
定工程（Ｓ４２１）によって決定された肥料の組み合わ
せ候補、及び、各肥料の配合量の候補を決定する工程
（Ｓ４３０）によって決定された、肥料の組み合わせ及
び各肥料の配合量の候補を採用した場合の、配合肥料の
経時的溶出量と経時的必要肥料量との一致度を計算する
（Ｓ４４０）。ここでいう一致度ｆとは、作物に肥料が
必要とされる全期間を時間単位に分割し、各時間単位に
おける必要肥料量と配合肥料の溶出量の差の２乗を上記
全期間にわたって加算したものであり、式（１）で表さ
れる。

【０１０２】

【数１】

【０１０３】ここで、ｚ_tはｔ番目の時間単位における
必要肥料量、ａ_ltは全期間に対するｔ番目の時間単位に
おける肥料ｌの溶出割合、ｘ_lは肥料ｌの配合量、Ｔは
分割した時間単位の総数を表している。一致度ｆの定義
または式（１）より、一致度ｆが小さいほど配合肥料の
経時的溶出量が作物の経時的必要肥料量に近く、適切に
配合された配合肥料であることを示す。

【０１０４】上記各候補の一致度ｆを計算したら、各候
補、すなわち選択された肥料の組み合わせ及び各肥料の
配合量を、当該候補の一致度ｆとともに、記憶装置２６
に格納しておく。この場合は、全ての候補を格納するこ
ととしてもよいし、一致度ｆが最も小さい一つの候補の
みを格納することとしてもよい。また、各世代において
決定される候補の一致度ｆと、格納されている候補の一
致度ｆとを逐次比較し、一致度ｆの小さいものから順
に、所定の候補数（例えば一致度が小さい順番に５つ）
の候補を格納しておいてもよい。

【０１０５】一致度の計算（Ｓ４４０）後に、遺伝的ア
ルゴリズムを最大世代数Ｇまで繰り返していない場合
は、一致度を用いて次世代を構成する各染色体を生成す
る、すなわち、一致度を肥料の組み合わせに反映させる
工程（Ｓ４５０）に入る。本工程（Ｓ４５０）は、図６
に示すように、各染色体の適応度の計算（Ｓ４５１）、
生き残る染色体の選択（Ｓ４５２）、染色体の交叉（Ｓ
４５３）、染色体の突然変異（Ｓ４５４）の各工程を含
む。

【０１０６】各染色体の適応度の計算工程（Ｓ４５１）
では、環境に適応した染色体を次世代に残すため、換言
すれば一致度ｆの小さい候補を次世代に残すために、適
応度ｇを定義して計算する。ここで、染色体ｎの適応度
ｇ_nは、染色体ｎの一致度ｆ_nを用いて、以下の式で表さ
れる。

【０１０７】

【数２】

【０１０８】適応度ｇの考え方を以下に示す。遺伝的ア
ルゴリズムを肥料の組み合わせの決定に適用した場合、
一致度ｆ_nの小さい候補を次世代に残すことが好まし
い。しかし、このためには、一致度ｆ_nが小さい染色体
ほど適応度ｇ_nが大きくなるようにしなくてはならず、
また、一致度ｆ_nは０〜∝の範囲をとり得るため、一致
度ｆ_nをそのまま適応度ｇ_nとすることはできない。そこ
で、以下のような適応度ｇ_nを定義することにした。す
なわち、まず一致度ｆ_nが所定の上限値ｆ_max未満の場合
にはｆ_nをとり、ｆ_max以上の場合はｆ_maxをとる関数ｗ_n
を設定する。続いて、１≦ｎ≦Ｎを満たすｗ_nのうちの
最大値をｗ_maxとし、式（２）に示すような関数ｕ_nを設
定し、ｕ_nの指数関数を分母に持つ適応度ｇ_nを定義し
た。また、適応度ｇ_nは、選択された遺伝子数が配合す
る肥料数Ｍ以下のときは、一定の正数値ｖ_conをとる関
数ｖ_nを含むことにより、選択される肥料の数が、配合
する肥料数Ｍと等しいかそれ以下である候補が、生き残
りやすくなっている。

【０１０９】各染色体の適応度の計算（Ｓ４５１）を行
った後、生き残る染色体を選択する（Ｓ４５２）。生き
残る染色体の選択は、各染色体の適応度の計算工程（Ｓ
４５１）で計算された各染色体の適応度ｇ_nを用いて、
各染色体が選択される選択確率ｐ_nを計算し、現世代を
構成する染色体の中から、次世代を構成する染色体を選
択することによって行う。まず、各染色体が選択される
選択確率ｐ_nを計算する。各染色体が選択される選択確
率ｐ_nは、式（３）により求められる。

【０１１０】

【数３】

【０１１１】式（３）から分かるように、適応度ｇ_nが
大きい染色体ほど選択確率ｐ_nは大きくなる。次に、こ
の選択確率ｐ_nを用いて、式（４）に示す累積確率ｑ_n計
算する。

【０１１２】

【数４】

【０１１３】続いて、乱数ｂ（０≦ｂ＜１）を発生さ
せ、乱数ｂが式（５）を満たす場合に、ｎ番目の染色体
を選択する。ただし、ここでｑ₀＝０とする。

【０１１４】

【数５】

【０１１５】この操作を繰り返すことによって、次世代
を構成する染色体をＮ個生成する。この操作により、適
応度の小さい染色体は選択確率ｐ_nが小さいために選択
されにくくなり、弱い染色体は徐々に淘汰されていく。

【０１１６】生き残る染色体を選択した（Ｓ４５２）
後、染色体の交叉（Ｓ４５３）を行う。交叉の方法はい
ろいろと考えられるが、本工程（Ｓ４５３）では一点交
叉を採用し、以下に示す手順で行う。まず、交叉する際
に親となる染色体を選択する。親となる染色体の選択
は、各染色体について乱数を発生させ、乱数が交叉確率
Ｑより小さいものを親として選択する。全ての染色体
（Ｎ個）についてこの操作を行い、親として選択された
染色体を順次２つずつのペアとする。選択された染色体
の数が奇数の場合は、再度各染色体について乱数を発生
させて、もう一つの親を選択する。

【０１１７】親となる染色体が選択されたら、互いにペ
アを組んでいる一方の親（以下親１という）と、他方の
親（以下親２という）の間で交叉を行う。この際、交叉
点の決定は、生き残る染色体の選択工程（Ｓ４５２）で
説明した染色体の選択方法と同様に、各交叉点の候補に
選択確率（この場合は、選択確率は同等とする）を与
え、乱数を発生させることによって交叉点を選択する。
具体的な交叉の操作例を図８に示す。ここで、複数点交
叉を採用する場合は、交叉点を複数個選択すればよい。

【０１１８】染色体の交叉（Ｓ４５３）続いて、染色体
の突然変異を発生させる（Ｓ４５４）。染色体の突然変
異は、現世代を構成する全ての染色体の全ての遺伝子に
ついて、乱数を発生させ、発生させた乱数が突然変異確
率Ｐ以下であれば、当該遺伝子のビットを反転させる。
具体的な突然変異の操作例を図９に示す。

【０１１９】以上のように、一致度を肥料の組み合わせ
に反映させる工程（Ｓ４５０）によって次世代を構成す
る染色体が決定し、この染色体の配列により新たな肥料
の組み合わせの候補が決定され（Ｓ４２１）、最大世代
数Ｇまで、同様の処理が繰り返される。

【０１２０】最大世代数Ｇまで繰り返した後は、記憶装
置２６に記憶された各世代の候補の中から、最も一致度
ｆの小さい候補、すなわち、最適な肥料の組み合わせ及
び各肥料の配合量が選択され、決定される（Ｓ４６
０）。この際、最も一致度ｆの小さい候補のみを選択す
るのではなく、一致度の小さい方から数個（例えば５
個）の候補を選択し、実際の配合肥料は、これらの複数
の候補の中から人間が選択して構成してもよい。

【０１２１】選択された肥料の組み合わせ及び各肥料の
配合量は、ディスプレイ２０を通じて表示される（Ｓ５
００） ここで、選択された肥料の組み合わせにおける各肥料の
配合量を決定する工程（Ｓ４３０）について詳細に説明
する。図１０は、選択された肥料の組み合わせにおける
各肥料の配合量を決定する工程（Ｓ４３０）を表すフロ
ーチャートである。選択された肥料の組み合わせにおけ
る各肥料の配合量の決定は、非線形の最適化アルゴリズ
ムを用いて、所定の評価関数を最適化することによって
行う（Ｓ４３３）。しかし、非線形の最適化アルゴリズ
ムを用いて、所定の評価関数を最適化するときには、適
切な初期値を選択すれば最適解を求めることが可能とな
るが、初期値が適切でないと、解がローカルミニマム
（極小値）に収束してしまい、最適解を得ることができ
ない場合が多い。そこで、本工程（Ｓ４３０）では、肥
料の組み合わせの決定と同様に、初期値の決定にも遺伝
的アルゴリズムを採用し、最適解を求めることとした。
以下、手順を説明する。

【０１２２】本工程（Ｓ４３０）においても、まず、肥
料の組み合わせの決定時と同様に、最適な初期値を決定
するために必要な種々の初期条件を設定する（Ｓ４３
１）。設定すべき初期条件としては、各世代を構成する
染色体の数Ｎ’、遺伝的アルゴリズムを適用して計算す
る最大世代数Ｇ’、遺伝子の突然変異確率Ｐ’、染色体
の交叉確率Ｑ’、交叉に１点交叉を採用するか、複数点
交叉を採用するか等の設定を行う。ここで、本遺伝的ア
ルゴリズムにおいては、肥料の組み合わせの候補の決定
工程（Ｓ４２０）で選択された各肥料の配合量の初期値
をビット表現し、このビットを遺伝子に対応させた染色
体を用いる。従って、配合量の初期値を４ビットで表現
するとすれば、各染色体を構成する遺伝子の数Ｌ’は、
肥料の組み合わせの候補の決定工程（Ｓ４２０）で選択
された肥料の数Ｒの４倍となる。

【０１２３】各染色体を構成する遺伝子の数Ｌ’を設定
したら、第１世代を構成する染色体を生成する。染色体
の生成は、肥料の組み合わせの決定時と同様に染色体中
の各遺伝子に対して乱数を発生させ、発生した乱数が所
定値以上であれば１、それ以外であれば０を該当する遺
伝子に設定することによって行う。この操作を、世代を
構成する染色体の数Ｎ’だけ繰り返し、第１世代を構成
する染色体を生成する。具体的には、第１世代を構成す
る染色体（各世代を構成する染色体についても同様）
は、図１１に示すようになる。尚、染色体１の下側に記
載された括弧内の数字は、各肥料の配合量の初期値の４
ビット表現を１０進表現で表したものである。

【０１２４】上記各肥料の配合量の初期値の４ビット表
現と、実際の配合量の初期値との対応づけ、すなわち染
色体の配列から肥料の配合量の初期値の決定は以下のよ
うに行う（Ｓ４３２）。まず、Ｒ個の選択された肥料の
うち、ｒ番目の肥料を単独で施肥した場合に、作物を栽
培する全期間を通じて、各時間単位毎のｒ番目の肥料の
溶出量が必要肥料量を越えないような、最大施肥量をｍ
_rとする。初期の配合量をｍ_rより大きいものとすれば、
少なくとも一部の時期においては肥料の過剰供給となる
ので、各肥料の配合量の初期値としては０〜ｍ_rまでの
範囲とすることが適切である。よって、ｒ番目の肥料の
初期値の４ビット表現を１０進表現したものをｄ_rとす
ると、ｒ番目の肥料の配合量の初期値ａ_rはｄ_rとｍ_rを
用いて、式（６）の如く表される。

【０１２５】

【数６】

【０１２６】肥料の配合量の初期値が決定したら（Ｓ４
３２）、評価関数の最適化を行う（Ｓ４３３）。ここ
で、評価関数Ｆは、式（１）で表される一致度を評価関
数として用いる。すなわち、評価関数Ｆは、式（７）で
表される。

【０１２７】

【数７】

【０１２８】上記評価関数Ｆを用いると、Ｆ＝０のとき
が、配合肥料の経時的溶出量と経時的必要肥料量が完全
に一致する場合であり、また、Ｆが小さい方が配合肥料
の経時的溶出量と経時的必要肥料量の誤差が小さいこと
を意味する。従って、本工程（Ｓ４３３）では、この評
価関数Ｆを最小化するような、各肥料の配合量を決定す
る。

【０１２９】評価関数Ｆを最小化する具体的な手法は、
最急勾配法、滑降シンプレックス法、Ｐｏｗｅｌｌ法、
共役勾配法、準ニュートン法など、一般に知られる非線
形最適化法を用いればよい。

【０１３０】また、評価関数としては、式（７）で示し
た評価関数Ｆのみならず、目的に応じて変化させること
ができる。例えば、肥料の与えすぎを防止する機能を持
たせた関数でもよい。また、特に作物の成長をコントロ
ールするため、肥料の量を制御すべき時期には、その期
間に適当な重みをつけた関数を用いることが好適であ
る。

【０１３１】以下、経時的必要量との一致度の計算（Ｓ
４３４）、各染色体の適応度の計算（Ｓ４３５）、生き
残る染色体の選択（Ｓ４３６）、染色体の交叉（Ｓ４３
７）染色体の突然変異（Ｓ４３８）の各工程について
は、肥料の組み合わせの決定時と同様である。

【０１３２】続いて、本実施形態にかかる配合肥料設計
システム及び配合肥料設計方法の効果について説明す
る。本実施形態にかかるの配合肥料設計システム及び配
合肥料設計方法は、肥料群の中から選択された２種類以
上の肥料を配合してなる配合肥料の経時的溶出量が経時
的必要肥料量と一致ないし近似するように、２種類以上
の肥料を選択し、かつ、選択された各肥料の配合量を決
定することで、多種の肥料の中から適切な種類の肥料を
選択し、かつ、選択された各肥料の適切な配合量を決定
することができる。その結果、農作物の経時的必要肥料
量にきめ細かく適合した配合肥料を構成することが可能
となる。

【０１３３】また、本実施形態にかかる配合肥料設計シ
ステム及び配合肥料設計方法は、作物の経時的要求養分
量と生産地の経時的土壌供給養分量とを用いて作物の生
育に必要な経時的必要肥料量を計算することにより、各
生産地の地力を考慮した経時的必要肥料量を計算するこ
とができるとともに、一定温度下での肥料群を構成する
各肥料の経時的溶出量と生産地の地温の経時的変化とを
用いて周囲温度の経時的変化に伴う肥料群を構成する各
肥料の経時的溶出量を計算することにより、生産地の地
温を考慮した経時的必要肥料量を計算することができ
る。

【０１３４】さらに、本実施形態にかかる配合肥料設計
システム及び配合肥料設計方法は、各肥料に遺伝子を対
応させた染色体を用いた、遺伝的アルゴリズムによって
肥料を選択することにより、選択可能な肥料の数が多く
ても、高速かつ適切に配合する肥料を選択することがで
きる。

【０１３５】また、本実施形態にかかる配合肥料設計シ
ステム及び配合肥料設計方法は、選択された各肥料の配
合量を経時的必要肥料量と配合肥料の経時的溶出量に基
づく評価関数の最適化手法により決定するため、各肥料
の適切な配合量を決定することができる。併せて、最適
化手法を用いる際の初期値を決定するために、各肥料の
配合量の初期値に遺伝子を対応させた染色体を用いた、
遺伝的アルゴリズムを用いているため、適切な初期値を
高速に選択でき、得られる解がローカルミニマム（極小
値）になることを防止することができる。

【０１３６】本実施形態において、最適な肥料の組み合
わせ及び各肥料の配合量の決定（Ｓ４００）は、図１２
に示すようなものであってもよい。すなわち、上記実施
形態においては、肥料の組み合わせの候補を遺伝的アル
ゴリズムによって決定していたが、選択しうる肥料の組
み合わせの候補を順次選択し（Ｓ６２０）、各候補につ
いて各肥料の配合量を決定し（Ｓ６３０）、一致度を計
算し（Ｓ６４０）、一致度の小さいものを最適な肥料の
組み合わせ及び最適な配合量とする（Ｓ６５０）方法で
ある。

【０１３７】この方法は、肥料の種類の数が多い場合
は、計算時間が大きくなるが、肥料の数が少ない場合
は、より適切な肥料の組み合わせ及びその配合量を求め
ることが可能となる。

【０１３８】また、本実施形態において、最適な肥料の
組み合わせ及び各肥料の配合量の決定（Ｓ４００）は、
図１３に示すようなものであってもよい。すなわち、選
択しうる肥料の組み合わせの乱数によって決定する方法
である。具体的には、選択しうる各肥料について、乱数
を発生させ、乱数が所定の値以上のときは当該肥料を選
択し、それ以外は選択しないこととする（Ｓ７２１）。
この方法によって選択された肥料の数が最大肥料数以下
であれば、当該選択された肥料を肥料の組み合わせ候補
とする（Ｓ７２２）。一方、選択された肥料の数が最大
肥料数以上であれば、再度各肥料について乱数を発生さ
せ、選択される肥料を決定する、といった制約条件を設
ける。その後、選択された肥料の組み合わせの候補につ
いて、各肥料の配合量を決定し（Ｓ７３０）、一致度を
計算する（Ｓ７４０）。この操作を、所定の繰り返し回
数だけ繰り返した後、一致度の小さいものを最適な肥料
の組み合わせ及び最適な配合量とする（Ｓ７５０）。こ
の方法を用いると、肥料の種類の数が多い場合でも、短
い計算時間で適切な肥料の組み合わせ及びその配合量を
求めることが可能となる。

【０１３９】また、本実施形態において、各肥料の配合
量の候補の決定（Ｓ４３０）は、評価関数の最適化（Ｓ
４３３）によって行っていたが、これは、乱数によって
決定してもよい。すなわち、乱数により各肥料の配合量
を決定し、この操作を何回か繰り返す中で一致度が最も
小さくなるようなものを、各肥料の配合量の候補として
決定してもよい。この方法を用いると、短い計算時間で
肥料の配合量を決定することができる。

【０１４０】最後に、本発明の実施形態に用いられる配
合肥料設計プログラムを記録した記録媒体について説明
する。図１４は、本発明の実施形態に用いられる記録媒
体５６の構成図である。図１４に示すように、記録媒体
５６は、プログラムを記録するプログラム領域５６ａ及
びファイルを記録するファイル領域５６ｂを備えてい
る。

【０１４１】プログラム領域５６ａには、配合肥料設計
プログラム３０が記録されている。配合肥料設計プログ
ラム３０は、プログラム全体を統合するメインルーチン
４０、作物の生育に必要な経時的必要肥料量を計算する
必要肥料量計算ルーチン４２、周囲温度の経時的変化に
伴う肥料の経時的溶出量を計算する溶出量計算ルーチン
４４、肥料群の中から選択された２種類以上の肥料を配
合してなる配合肥料の経時的溶出量が経時的必要肥料量
と一致ないし近似するように、２種類以上の肥料を選択
し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する配合肥
料設計ルーチン４６とを有している。

【０１４２】さらに、配合肥料設計ルーチン４６は、肥
料の組み合わせの候補を決定する組み合わせ決定部４
８、選択された肥料の組み合わせにおける各肥料の配合
量の候補を決定する配合量決定部５０、選択された肥料
及び決定された配合量によって構成された配合肥料の経
時的溶出量と経時的必要肥料量との一致度を計算する一
致度計算部５２、肥料の組み合わせの候補及び各肥料の
配合量の候補の中から最適な候補を選択する最適解決定
部５４を含んでいる。

【０１４３】ファイル領域５６ｂには、作物の経時的要
求養分量が格納された作物情報ファイル３２、生産地の
経時的土壌供給養分量が格納された地力情報ファイル３
４、一定温度下での肥料群を構成する各肥料の経時的溶
出量が格納された肥料情報ファイル３６と、生産地の地
温の経時的変化が格納された気象情報ファイル３８が格
納されている。

【０１４４】記録媒体５６としては、例えば、フレキシ
ブルディスクやＣＤ−ＲＯＭなど、円盤形記録媒体が用
いられる。また、磁気テープなどのテープ型記録媒体を
用いてもよい。

【０１４５】記録媒体５６は、図１５及び図１６に示す
情報処理装置で用いることができる。つまり、情報処理
装置６０は、媒体ドライブ装置５８を備えており、この
媒体ドライブ装置５８に記録媒体５６を収納することが
できる。そして、この収納によって、記録媒体５６に記
録された情報は、媒体ドライブ装置５８でアクセス可能
となる。このため、プログラム領域５６ａに記録され
た、配合肥料設計プログラム３０が情報処理装置６０で
実行できるようになるとともに、ファイル領域５６ｂに
記録された各ファイルが情報処理装置６０で利用できる
ようになる。

【０１４６】この情報処理装置６０の構成は、次の通り
である。まず、上述の媒体ドライブ装置５８と、各肥料
の配合量等を示す画像データを記憶する画像メモリ２２
と、オペレーティングシステム（ＯＳ）を常駐した作業
用メモリ（内部メモリ）２４と、表示手段であるディス
プレイ２０を備えている。また、初期情報の入力等を行
うためのマウス１４及びキーボード１６を有する入力手
段である入力装置１８と、画像データ等を出力するプリ
ンタ２５と、配合肥料設計プログラム３０の実行等を制
御するＣＰＵ１２とを備えている。

【０１４７】媒体ドライブ装置５８としては、記録媒体
５６に対応して、フレキシブルディスクドライブ装置、
ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、あるいは磁気テープドライ
ブ装置などが用いられる。

【０１４８】次に、記録媒体５６のプログラム領域５６
ａに記録された配合肥料設計プログラム３０の処理につ
いて説明する。この処理は、媒体ドライブ装置５８によ
り読み出された配合肥料設計プログラム３０を、実行さ
せることによって行われる。この実行によって、まず、
配合肥料設計プログラム３０のメインルーチン４０が起
動される。

【０１４９】なお、その後の各ルーチンの処理は、上記
実施形態の説明及び図２〜図１１をもちいて説明した通
りである。

【０１５０】

【実施例】（１）第１の実施例 上記実施形態にかかる配合肥料設計方法の第１の実施例
を以下に示す。ここで、本配合肥料設計方法の有効性の
検証は、作物の経時的必要肥料量と本配合肥料設計方法
によって設計した配合肥料の経時的溶出量とを比較する
ことよって成しうるが、配合肥料の経時的溶出量の実測
値を得るためには長期間を要し、実際上極めて困難であ
る。そこで、本実施例ではまず、複数種類の肥料を所定
量ずつ配合した配合肥料の経時的溶出量を所定の経時的
な地温変化の下で計算し、この経時的溶出量を経時的必
要肥料量と仮定する。その後、本配合肥料設計方法を用
いて、配合肥料の経時的溶出量が上記のように仮定した
経時的必要肥料量と一致ないし近似するように配合肥料
の組み合わせ及び各肥料の配合量の決定を試みる。

【０１５１】作物の生産地は栃木県宇都宮市とし、配合
肥料の施肥時期は５月１０日とする。また、肥料群を構
成する肥料は、２０日タイプ、４０日タイプ、６０日タ
イプ、８０日タイプ、１００日タイプ、１２０日タイ
プ、１４０日タイプ、１６０日タイプの計８種類の被覆
窒素肥料とする（Ｋ＝８）。ここで、ｙ日タイプの肥料
とは、当該肥料を２５℃の水中に放置した場合に、窒素
成分の８０％が水中に溶出するのにｙ日かかる肥料であ
ることを意味する。

【０１５２】本来は、経時的必要肥料量の計算工程（Ｓ
２００）において、作物の経時的要求養分量、生産地の
経時的土壌供給養分量、化成肥料の経時的供給養分量を
考慮して経時的必要肥料量を計算するが、本実施例にお
いては、以下のように経時的必要肥料量を計算する。す
なわち、２０日タイプを２０、１００日タイプを５０、
１２０日タイプを３０だけ配合した配合肥料の経時的溶
出量を、作物の生産地である栃木県宇都宮市の過去７年
間の平均気温の経時的変化に基づいて計算する。尚、説
明の便宜上、肥料量の詳細な単位は省略する。この計算
された配合肥料の経時的溶出量を、経時的必要肥料量と
して以下の処理を行う。ここで、実際の計算は、施肥時
期（５月１０日）を起点として収穫が終了する時までの
１８０日間を全期間とし、この期間を５日間毎の時間単
位に分割して行っている（以下の計算において同じ）。
その結果、経時的必要肥料量は図１７に示すようにな
る。

【０１５３】地温の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出
量の計算工程（Ｓ３００）では、作物の生産地である栃
木県宇都宮市の過去７年分の気温の経時的変化の平均値
を地温の経時的変化として用いている。

【０１５４】配合する肥料の種類の数Ｍ＝３とした。ま
た、肥料の組み合わせの候補を決定するための遺伝的ア
ルゴリズムのパラメータは、各世代を構成する染色体の
数Ｎ＝１０、遺伝的アルゴリズムを適用して計算する最
大世代数Ｇ＝１０、遺伝子の突然変異確率Ｐ＝０．１、
染色体の交叉確率Ｑ＝０．２５とし、交叉には１点交叉
を採用した。

【０１５５】適応度の計算工程（Ｓ４５１）においては
ｆ_max＝１００００、ｖ_con＝０．２とした。

【０１５６】また、肥料の配合量の初期値を決定するた
めの遺伝的アルゴリズムのパラメータは、各世代を構成
する染色体の数Ｎ’＝１０、遺伝的アルゴリズムを適用
して計算する最大世代数Ｇ’＝３、遺伝子の突然変異確
率Ｐ’＝０．１、染色体の交叉確率Ｑ’＝０．２５と
し、交叉には１点交叉を採用した。

【０１５７】さらに、評価関数Ｆを最小化する具体的な
手法としては、準ニュートン法の１方法として知られる
ＢＦＧＳ(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)法を用い
た。

【０１５８】このようにして、一致度の小さい方から５
つの候補を決定した。その結果を、表１に示す。

【０１５９】

【表１】

【０１６０】表１から分かるように、候補１に関して
は、経時的必要肥料量との一致度が０となっており、経
時的必要肥料量を設定するために配合した配合肥料をほ
ぼ完全に再現していることから、本配合肥料設計方法の
有効性が確認できる。また、候補１以外の肥料の組み合
わせにおいても、経時的必要肥料量に近似した経時的溶
出量を実現できる配合量を決定できることが分かる。図
１８に、候補１における各肥料の経時的溶出量及び配合
肥料全体の経時的溶出量を示す。図１８に示すパターン
は、図１７に示すパターンとほぼ同等になっていること
が分かる。

【０１６１】（２）第２の実施例 上記実施形態にかかる配合肥料設計方法の第２の実施例
を以下に示す。ここで、本配合肥料設計方法の有効性の
検証は、作物の経時的必要肥料量と本配合肥料設計方法
によって設計した配合肥料の経時的溶出量とを比較する
ことよって成しうるが、配合肥料の経時的溶出量の実測
値を得るためには長期間を要し、実際上極めて困難であ
ることは、上記に述べたとおりである。そこで、本実施
例では、試行錯誤によって配合された配合肥料のうち、
実際の施肥により特に作物の収量がよかった配合肥料の
一致度と、これと同一の環境下で本配合肥料設計方法に
よって設計した配合肥料の一致度とを比較することを試
みる。尚、本実施形態において肥料量とは、窒素量を意
味する。

【０１６２】まず、作物の収量を調べるための圃場試験
について説明する。圃場試験は、兵庫県加西市におい
て、水稲（銘柄：日本晴）を栽培することによって行っ
た。施肥時期は６月１６日、収穫時期は１０月１２日で
ある。施肥する配合肥料としては、試行錯誤により特に
収量を上げることが期待できる配合肥料である、８０日
タイプの肥料を４．２ｋｇ／１０ａ、１００日タイプの
肥料を１．２ｋｇ／１０ａ、１２０日タイプの肥料を
０．６ｋｇ／１０ａの割合で混合した配合肥料を施肥し
たもの（サンプル１）について、玄米の収量を調査し
た。また、比較のため、全く施肥しない状態で栽培した
もの（サンプル２）、８０日タイプの肥料を６．０ｋｇ
／１０ａだけ施肥したもの（サンプル３）、１２０日タ
イプの肥料を６．０ｋｇ／１０ａだけ施肥したもの（サ
ンプル４）、１４０日タイプの肥料を６．０ｋｇ／１０
ａだけ施肥したもの（サンプル５）についても同様に、
玄米の収量を調査した。なお、サンプル２以外は、２．
４ｋｇ／１０ａ化成肥料も併せて使用している。その結
果、表２に示すように、サンプル１における玄米収量が
特に良好であった。

【０１６３】

【表２】

【０１６４】図１９は、サンプル１の配合肥料の経時的
溶出量を経時的必要肥料量とともに示したグラフであ
る。サンプル１の経時的溶出量は、経時的必要肥料量と
比較的近似しており、一致度は０．０２７１１５とな
る。

【０１６５】続いて、上記圃場試験と同様の環境で水稲
を育てる場合の最適な配合肥料の組み合わせ及び各肥料
の配合量を、本配合肥料設計方法により設計した。作物
の生産地は兵庫県加西市とし、配合肥料の施肥時期は６
月１６日とする。また、肥料群を構成する肥料は、２０
日タイプ、４０日タイプ、６０日タイプ、８０日タイ
プ、１００日タイプ、１２０日タイプ、１４０日タイ
プ、１６０日タイプの計８種類の被覆肥料とする（Ｋ＝
８）。

【０１６６】地温の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出
量の計算工程（Ｓ３００）では、作物の生産地である兵
庫県加西市における、上記圃場試験実施年の気温の経時
的変化を地温の経時的変化として用いている。

【０１６７】配合する肥料の種類の数Ｍ＝３とした。ま
た、肥料の組み合わせの候補を決定するための遺伝的ア
ルゴリズムのパラメータは、各世代を構成する染色体の
数Ｎ＝１０、遺伝的アルゴリズムを適用して計算する最
大世代数Ｇ＝４、遺伝子の突然変異確率Ｐ＝０．１、染
色体の交叉確率Ｑ＝０．２５とし、交叉には１点交叉を
採用した。

【０１６８】適応度の計算工程（Ｓ４５１）においては
ｆ_max＝１０、ｖ_con＝０．２とした。

【０１６９】また、肥料の配合量の初期値を決定するた
めの遺伝的アルゴリズムのパラメータは、各世代を構成
する染色体の数Ｎ’＝１０、遺伝的アルゴリズムを適用
して計算する最大世代数Ｇ’＝３０、遺伝子の突然変異
確率Ｐ’＝０．１、染色体の交叉確率Ｑ’＝０．２５と
し、交叉には１点交叉を採用した。

【０１７０】さらに、評価関数Ｆを最小化する具体的な
手法としては、準ニュートン法の１方法として知られる
ＢＦＧＳ(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)法を用い
た。

【０１７１】このようにして、一致度の小さい方から５
つの候補を決定した。その結果を、表３に示す。

【０１７２】

【表３】

【０１７３】表３によると、候補４の配合肥料は、選択
された肥料の数は５であり、Ｍ（＝３）と比較して大き
いが、１４０日タイプ及び１６０日タイプの配合量は極
めて小さいため、実際上無視してもよいと考えられる。
従って、候補４の配合肥料は、この年に玄米収量が特に
良好であったサンプル１の配合肥料の組成を精度よく再
現している。図２０に、候補４の配合肥料の経時的溶出
量を経時的必要肥料量とともに示す。

【０１７４】また、各候補の一致度は、サンプル１の一
致度と比較して小さく、サンプル１よりも経時的必要肥
料量を精度よく再現することができると期待でき、本配
合肥料設計方法の有効性が確認できる。

【０１７５】特に、候補３は、２種類という少ない数の
肥料を用いて、一致度の小さい配合肥料を構成すること
ができることを示している。図２１に、候補３の配合肥
料の経時的溶出量を経時的必要肥料量とともに示す。

【０１７６】上記結果から、試行錯誤によって配合する
肥料の組み合わせを決定し、各肥料の配合量を決定する
方法と比較して、本配合肥料設計方法を用いる方が、効
率よく収量を上げることができる。

【０１７７】

【発明の効果】本発明の配合肥料設計システム、配合肥
料設計方法及び配合肥料設計プログラムを記録した記録
媒体は、肥料群の中から選択された２種類以上の肥料を
配合してなる配合肥料の経時的溶出量が経時的必要肥料
量と一致ないし近似するように、２種類以上の肥料を選
択し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定すること
で、多種の肥料の中から適切な種類の肥料を選択し、か
つ、選択された各肥料の適切な配合量を決定することが
できる。その結果、農作物の経時的必要肥料量にきめ細
かく適合した配合肥料を構成することが可能となる。

【０１７８】また、作物の経時的要求養分量と生産地の
経時的土壌供給養分量とを用いて作物の生育に必要な経
時的必要肥料量を計算することにより、各生産地の地力
を考慮した経時的必要肥料量を計算することができると
ともに、一定温度下での肥料群を構成する各肥料の経時
的溶出量と生産地の地温の経時的変化とを用いて周囲温
度の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出量を計算するこ
とにより、生産地の地温を考慮した経時的必要肥料量を
計算することができる。

【０１７９】さらに、各肥料に遺伝子を対応させた染色
体を用いた、遺伝的アルゴリズムによって肥料を選択す
ることにより、肥料群を構成する肥料の数が多くても、
高速かつ適切に配合する肥料を選択することができる。

【０１８０】また、本実施形態にかかる配合肥料設計シ
ステム及び配合肥料設計方法は、選択された各肥料の配
合量を経時的必要肥料量と配合肥料の経時的溶出量に基
づく評価関数の最適化手法により決定するため、各肥料
の適切な配合量を決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計システ
ムの構成図である。

【図２】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計方法の
工程図である。

【図３】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計方法の
工程図である。

【図４】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計方法の
工程図である。

【図５】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計方法の
工程図である。

【図６】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計方法の
工程図である。

【図７】染色体における遺伝子の配列の説明図である。

【図８】染色体の交叉の操作例を示した図である。

【図９】染色体の突然変異の操作例を示した図である。

【図１０】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計方法
の工程図である。

【図１１】染色体における遺伝子の配列の説明図であ
る。

【図１２】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計方法
の工程図である。

【図１３】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計方法
の工程図である。

【図１４】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計プロ
グラムを記録した記録媒体の構成図である。

【図１５】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計プロ
グラムを記録した記録媒体を用いるための情報処理装置
の構成図である。

【図１６】本発明の実施形態にかかる配合肥料設計プロ
グラムを記録した記録媒体を用いるための情報処理装置
の構成図である。

【図１７】経時的必要肥料量を示すグラフである。

【図１８】各肥料及び配合肥料の経時的溶出量を示すグ
ラフである。

【図１９】配合肥料の経時的溶出量を示すグラフであ
る。

【図２０】配合肥料の経時的溶出量を示すグラフであ
る。

【図２１】配合肥料の経時的溶出量を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０…配合肥料設計システム、１２…ＣＰＵ、１４…マ
ウス、１６…キーボード、１８…入力装置、２０…ディ
スプレイ、２２…画像メモリ、２４…作業用メモリ、２
５…プリンタ、２６…記憶装置、２８…ＯＳ、３０…配
合肥料設計プログラム、３２…作物情報ファイル、３４
…地力情報ファイル、３６…肥料情報ファイル、３８…
気象情報ファイル、４０…メインルーチン、４２…必要
肥料量計算ルーチン、４４…溶出量計算ルーチン、４６
…配合肥料設計ルーチン、４８…組み合わせ決定部、５
０…配合量決定部、５２…一致度計算部、５４…最適解
決定部、５６…記録媒体、５８…媒体ドライブ装置、６
０…情報処理装置

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作物の生育に必要な経時的必要肥料量を
   計算する第１の手段と、 周囲温度の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出量を計算
   する第２の手段と、 肥料群の中から選択された２種類以上の肥料を配合して
   なる配合肥料の経時的溶出量が前記経時的必要肥料量と
   一致ないし近似するように、２種類以上の肥料を選択
   し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する第３の
   手段と、 前記選択された各肥料の配合量を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする配合肥料設計システム。
2. 【請求項２】 前記第１の手段は、 作物の経時的要求養分量と、 生産地の経時的土壌供給養分量と、を用いて、作物の生
   育に必要な経時的必要肥料量を計算する、ことを特徴と
   する請求項１に記載の配合肥料設計システム。
3. 【請求項３】 記憶手段をさらに有し、 前記記憶手段は、 前記作物の経時的要求養分量が格納された作物情報ファ
   イルと、 前記生産地の経時的土壌供給養分量が格納された地力情
   報ファイルと、を備えたことを特徴とする請求項２に記
   載の配合肥料設計システム。
4. 【請求項４】 前記第２の手段は、 一定温度下での前記肥料群を構成する各肥料の経時的溶
   出量と、 生産地の地温の経時的変化と、を用いて、周囲温度の経
   時的変化に伴う前記肥料群を構成する各肥料の経時的溶
   出量を計算する、 ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   配合肥料設計システム。
5. 【請求項５】 記憶手段をさらに有し、 前記記憶手段は、 前記一定温度下での前記肥料群を構成する各肥料の経時
   的溶出量が格納された肥料情報ファイルと、 前記生産地の地温の経時的変化が格納された気象情報フ
   ァイルと、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の
   配合肥料設計システム。
6. 【請求項６】 前記第３の手段は、 前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補を決定する第
   ４の手段と、 前記第４の手段によって決定された肥料の組み合わせに
   おける各肥料の配合量の候補を決定する第５の手段と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
   補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
   料量との一致度を計算する第６の手段と、 前記肥料群を構成する各肥料に遺伝子を対応させた染色
   体を用いた遺伝的アルゴリズムを用いて、前記一致度
   を、肥料の組み合わせの他の候補の決定に反映させる第
   ７の手段と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
   合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
   各肥料の配合量を決定する第８の手段と、を有すること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の配合
   肥料設計システム。
7. 【請求項７】 前記第３の手段は、 選択可能な前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補を
   順次選択する第９の手段と、 前記第９の手段によって選択された肥料の組み合わせに
   おける各肥料の配合量の候補を決定する第１０の手段
   と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
   補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
   料量との一致度を計算する第６の手段と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
   合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
   各肥料の配合量を決定する第８の手段と、を有すること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の配合
   肥料設計システム。
8. 【請求項８】 前記第３の手段は、 配合する肥料数に関する制約条件の下で発生させた乱数
   に基づいて、前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補
   を決定する第１１の手段と、 前記第１１の手段によって選択された肥料の組み合わせ
   における各肥料の配合量の候補を決定する第１２の手段
   と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
   補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
   料量との一致度を計算する第６の手段と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
   合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
   各肥料の配合量を決定する第８の手段と、を有すること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の配合
   肥料設計システム。
9. 【請求項９】 前記選択された各肥料の配合量は、 前記経時的必要肥料量と前記選択された各肥料からなる
   配合肥料の経時的溶出量に基づく評価関数の最適化によ
   り決定する、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか
   １項に記載の配合肥料設計システム。
10. 【請求項１０】 前記評価関数は、作物に肥料が必要と
    される全期間を微小期間に分割し、各微小期間における
    必要肥料量と前記選択された各肥料からなる配合肥料の
    溶出量の差の２乗を前記全期間にわたって加算したもの
    である、ことを特徴とする請求項９に記載の配合肥料設
    計システム。
11. 【請求項１１】 前記選択された各肥料の配合量は、乱
    数により決定される、ことを特徴とする請求項１〜８の
    いずれか１項に記載の配合肥料設計システム。
12. 【請求項１２】 作物の生育に必要な経時的必要肥料量
    を計算する第１の工程と、 周囲温度の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出量を計算
    する第２の工程と、 肥料群の中から選択された２種類以上の肥料を配合して
    なる配合肥料の経時的溶出量が前記経時的必要肥料量と
    一致ないし近似するように、２種類以上の肥料を選択
    し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する第３の
    工程と、を備えたことを特徴とする配合肥料設計方法。
13. 【請求項１３】 前記第１の工程は、 作物の経時的要求養分量と、 生産地の経時的土壌供給養分量と、を用いて、作物の生
    育に必要な経時的必要肥料量を計算する、ことを特徴と
    する請求項１２に記載の配合肥料設計方法。
14. 【請求項１４】前記配合肥料設計方法は、 記憶手段を有する情報処理装置を用いて実施され、 前記記憶手段は、 前記作物の経時的要求養分量が格納された作物情報ファ
    イルと、 前記生産地の経時的土壌供給養分量が格納された地力情
    報ファイルと、を備えたことを特徴とする請求項１３に
    記載の配合肥料設計方法。
15. 【請求項１５】 前記第２の工程は、 一定温度下での前記肥料群を構成する各肥料の経時的溶
    出量と、 生産地の地温の経時的変化と、を用いて、周囲温度の経
    時的変化に伴う前記肥料群を構成する各肥料の経時的溶
    出量を計算する、ことを特徴とする請求項１２〜１４の
    いずれか１項に記載の配合肥料設計方法。
16. 【請求項１６】前記配合肥料設計方法は、 記憶手段を有する情報処理装置を用いて実施され、 前記記憶手段は、 前記一定温度下での前記肥料群を構成する各肥料の経時
    的溶出量が格納された肥料情報ファイルと、 前記生産地の地温の経時的変化が格納された気象情報フ
    ァイルと、を備えたことを特徴とする請求項１５に記載
    の配合肥料設計方法。
17. 【請求項１７】 前記第３の工程は、 前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補を決定する第
    ４の工程と、 前記第４の工程によって決定された肥料の組み合わせに
    おける各肥料の配合量の候補を決定する第５の工程と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
    補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
    料量との一致度を計算する第６の工程と、 前記肥料群を構成する各肥料に遺伝子を対応させた染色
    体を用いた遺伝的アルゴリズムを用いて、前記一致度
    を、肥料の組み合わせの他の候補の決定に反映させる第
    ７の工程と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
    合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
    各肥料の配合量を決定する第８の工程と、を有すること
    を特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の
    配合肥料設計方法。
18. 【請求項１８】 前記第３の工程は、 選択可能な前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補を
    順次選択する第９の工程と、 前記第９の工程によって選択された肥料の組み合わせに
    おける各肥料の配合量の候補を決定する第１０の工程
    と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
    補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
    料量との一致度を計算する第６の工程と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
    合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
    各肥料の配合量を決定する第８の工程と、を有すること
    を特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の
    配合肥料設計方法。
19. 【請求項１９】 前記第３の工程は、 配合する肥料数に関する制約条件の下で発生させた乱数
    に基づいて、前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補
    を決定する第１１の工程と、 前記第１１の工程によって選択された肥料の組み合わせ
    における各肥料の配合量の候補を決定する第１２の工程
    と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
    補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
    料量との一致度を計算する第６の工程と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
    合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
    各肥料の配合量を決定する第８の工程と、を有すること
    を特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の
    配合肥料設計方法。
20. 【請求項２０】 前記選択された各肥料の配合量は、 前記経時的必要肥料量と前記選択された各肥料からなる
    配合肥料の経時的溶出量に基づく評価関数の最適化によ
    り決定する、ことを特徴とする請求項１２〜１９のいず
    れか１項に記載の配合肥料設計方法。
21. 【請求項２１】 前記評価関数は、作物に肥料が必要と
    される全期間を微小期間に分割し、各微小期間における
    必要肥料量と前記選択された各肥料からなる配合肥料の
    溶出量の差の２乗を前記全期間にわたって加算したもの
    である、ことを特徴とする請求項２０に記載の配合肥料
    設計方法。
22. 【請求項２２】 前記選択された各肥料の配合量は、乱
    数により決定される、ことを特徴とする請求項１２〜１
    ９のいずれか１項に記載の配合肥料設計方法。
23. 【請求項２３】 入力手段と、表示手段と、情報を読み
    出す読み出し手段と、を備える情報処理装置で用いら
    れ、かつ、記録された情報が前記読み出し手段によって
    読み出される記録媒体において、 前記記録媒体は、プログラムを記録するプログラム領域
    を有し、 前記プログラム領域には、混合肥料設計プログラムが記
    録されており、 前記混合肥料設計プログラムは、 作物の生育に必要な経時的必要肥料量を計算する第１の
    ルーチンと、 周囲温度の経時的変化に伴う肥料の経時的溶出量を計算
    する第２のルーチンと、 肥料群の中から選択された２種類以上の肥料を配合して
    なる配合肥料の経時的溶出量が前記経時的必要肥料量と
    一致ないし近似するように、２種類以上の肥料を選択
    し、かつ、選択された各肥料の配合量を決定する第３の
    ルーチンと、を備えたことを特徴とする配合肥料設計プ
    ログラムを記録した記録媒体。
24. 【請求項２４】 前記第１のルーチンは、 作物の経時的要求養分量と、 生産地の経時的土壌供給養分量と、を用いて、作物の生
    育に必要な経時的必要肥料量を計算する、ことを特徴と
    する請求項２３に記載の配合肥料設計プログラムを記録
    した記録媒体。
25. 【請求項２５】 ファイルを記録するファイル領域をさ
    らに有し、 前記ファイル領域には、 前記作物の経時的要求養分量が格納された作物情報ファ
    イルと、 前記生産地の経時的土壌供給養分量が格納された地力情
    報ファイルと、を備えたことを特徴とする請求項２４に
    記載の配合肥料設計プログラムを記録した記録媒体。
26. 【請求項２６】 前記第２のルーチンは、 一定温度下での前記肥料群を構成する各肥料の経時的溶
    出量と、 生産地の地温の経時的変化と、を用いて、周囲温度の経
    時的変化に伴う前記肥料群を構成する各肥料の経時的溶
    出量を計算する、ことを特徴とする請求項２３〜２５の
    いずれか１項に記載の配合肥料設計プログラムを記録し
    た記録媒体。
27. 【請求項２７】 ファイルを記録するファイル領域をさ
    らに有し、 前記ファイル領域には、 前記一定温度下での前記肥料群を構成する各肥料の経時
    的溶出量が格納された肥料情報ファイルと、 前記生産地の地温の経時的変化が格納された気象情報フ
    ァイルと、を備えたことを特徴とする請求項２６に記載
    の配合肥料設計プログラムを記録した記録媒体。
28. 【請求項２８】 前記第３のルーチンは、 前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補を決定する第
    １の処理部と、 前記第１の処理部によって決定された肥料の組み合わせ
    における各肥料の配合量の候補を決定する第２の処理部
    と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
    補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
    料量との一致度を計算する第３の処理部と、 前記肥料群を構成する各肥料に遺伝子を対応させた染色
    体を用いた遺伝的アルゴリズムを用いて、前記一致度
    を、肥料の組み合わせの他の候補の決定に反映させる第
    ４の処理部と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
    合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
    各肥料の配合量を決定する第５の処理部と、を有するこ
    とを特徴とする請求項２３〜２７のいずれか１項に記載
    の配合肥料設計プログラムを記録した記録媒体。
29. 【請求項２９】 前記第３のルーチンは、 選択可能な前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補を
    順次選択する第６の処理部と、 前記第６の処理部によって選択された肥料の組み合わせ
    における各肥料の配合量の候補を決定する第７の処理部
    と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
    補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
    料量との一致度を計算する第３の処理部と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
    合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
    各肥料の配合量を決定する第５の処理部と、を有するこ
    とを特徴とする請求項２３〜２７のいずれか１項に記載
    の配合肥料設計プログラムを記録した記録媒体。
30. 【請求項３０】 前記第３のルーチンは、 配合する肥料数に関する制約条件の下で発生させた乱数
    に基づいて、前記２種類以上の肥料の組み合わせの候補
    を決定する第８の処理部と、 前記第８の処理部によって選択された肥料の組み合わせ
    における各肥料の配合量の候補を決定する第９の処理部
    と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記配合量の候
    補からなる配合肥料の経時的溶出量と前記経時的必要肥
    料量との一致度を計算する第３の処理部と、 前記肥料の組み合わせの候補、および、前記各肥料の配
    合量の候補の中から最適な肥料の組み合わせ、および、
    各肥料の配合量を決定する第５の処理部と、を有するこ
    とを特徴とする請求項２３〜２７のいずれか１項に記載
    の配合肥料設計プログラムを記録した記録媒体。
31. 【請求項３１】 前記選択された各肥料の配合量は、 前記経時的必要肥料量と前記選択された各肥料からなる
    配合肥料の経時的溶出量に基づく評価関数の最適化によ
    り決定する、ことを特徴とする請求項２３〜３０のいず
    れか１項に記載の配合肥料設計プログラムを記録した記
    録媒体。
32. 【請求項３２】 前記評価関数は、作物に肥料が必要と
    される全期間を微小期間に分割し、各微小期間における
    必要肥料量と前記選択された各肥料からなる配合肥料の
    溶出量の差の２乗を前記全期間にわたって加算したもの
    である、ことを特徴とする請求項３１に記載の配合肥料
    設計プログラムを記録した記録媒体。
33. 【請求項３３】 前記選択された各肥料の配合量は、 乱数により決定される、ことを特徴とする請求項２３〜
    ３０のいずれか１項に記載の配合肥料設計プログラムを
    記録した記録媒体。