Site-specific machine learning predictive fertilization models for potato crops in Eastern Canada
Notice bibliographique
Résumé
1 Abstract Statistical modeling is commonly used to relate the performance of potato ( Solanum tuberosum L.) to fertilizer requirements. Prescribing optimal nutrient doses is challenging because of the involvement of many variables including weather, soils, land management, genotypes, and severity of pests and diseases. Where sufficient data are available, machine learning algorithms can be used to predict crop performance. The objective of this study was to predict tuber yield and quality (size and specific gravity) as impacted by nitrogen, phosphorus and potassium fertilization as well as weather, soils and land management variables. We exploited a data set of 273 field experiments conducted from 1979 to 2017 in Quebec (Canada). We developed, evaluated and compared predictions from a hierarchical Mitscherlich model, k -nearest neighbors, random forest, neuronal networks and Gaussian processes. Machine learning models returned R 2 values of 0.49–0.59 for tuber marketable yield prediction, which were higher than the Mitscherlich model R 2 (0.37). The models were more likely to predict medium-size tubers (R 2 = 0.60–0.69) and tuber specific gravity (R 2 = 0.58–0.67) than large-size tubers (R 2 = 0.55–0.64) and marketable yield. Response surfaces from the Mitscherlich model, neural networks and Gaussian processes returned smooth responses that agreed more with actual evidence than discontinuous curves derived from k -nearest neighbors and random forest models. When marginalized to obtain optimal dosages from dose-response surfaces given constant weather, soil and land management conditions, some disagreements occurred between models. Due to their built-in ability to develop recommendations within a probabilistic risk-assessment framework, Gaussian processes stood out as the most promising algorithm to support decisions that minimize economic or agronomic risks.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».