ناصر معینی
-
در این بررسی، پویایی جمعیت پسیل معمولی پسته و پیشبینی تغییرات جمعیت آفت در شهرستان مهولات استان خراسان رضوی بررسی شد. نمونهبرداری های هفتگی در سال های 1394 و 1395 از جمعیت پوره و حشرهی کامل پسیل معمولی پسته در باغ پسته رقم اکبری انجام شد. روش شبکه عصبی مصنوعی با پرسپترون چندلایه و روش ترکیبی شبکه عصبی- ژنتیک جهت پیشبینی جمعیت مورد استفاده قرار گرفت. میانگین دما، میانگین رطوبت نسبی، میانگین بارندگی، سرعت باد، جهت باد و جمعیت دشمنان طبیعی ورودیهای مدل و جمعیت حشرات کامل و پورهها خروجی مدل بودند. بررسی منحنیهای تغییرات جمعیت حاکی از وجود پنج نسل از آفت بود. مقایسهی میانگین جمعیت حشره کامل و پورهی پسیل معمولی پسته بین دو سال نمونهبرداری حاکی از بالاتر بودن جمعیت در سال 1395 نسبت به سال 1394 بود ولی این تفاوت تنها در مورد پوره معنادار بود. مقدار R2 (مرحله آزمون) برای جمعیت حشره کامل پسیل معمولی پسته بهترتیب در روشهای شبکه عصبی مصنوعی، عصبی-ژنتیک و رگرسیون خطی برابر 0/61، 0/73 و 0/32 و مقدار RMSE (مرحله آزمون) بهترتیب 0/233، 0/083 و 31/79حاصل شد. در مدلسازی تغییرات جمعیت پورهی پسیل مقدار R2 0/84، 0/88 و 0/22و مقدار RMSE برابر 0/051، 0/051 و 48/03بهترتیب در روشهای شبکه عصبی مصنوعی، عصبی-ژنتیک و رگرسیون خطی بهدست آمد. مقدار پایین RMSE در روش عصبی-ژنتیک پایین بودن خطا و دقت بالای مدل را نشان میدهد. با توجه به مقادیر پایین R2 مدل رگرسیونی این روش نتوانست بخشی از تغییرپذیری تراکم جمیت پسیل معمولی پسته را بهوسیله عوامل کمکی به کار گرفته شده توجیه کند.
کلید واژگان: الگوریت ژنتیک, پسیل معمولی پسته, پویایی جمعیت, شرکه عصری پرسپترون چن لایه, متغیرها آبوهواییIntroductionThe common pistachio psylla, Agonoscena pistaciae (Hemiptera: Aph alaridae), is a key pest of pistachio trees. Nymphs and adults suck sap from leaves resulting in defoliating, falling flower buds, stopping tree growth and finally yield loss. The population dynamics of insects is influenced by several physical and biological factors such as temperature and natural enemies. Identifying the key factor in population dynamics is difficult due to the potential interactions between biological and environmental factors. Non-linear analysis methods such as artificial neural networks (ANNs) are suited to be applied in the ecosystem with non-linear and complex ecological data. These methods have been widely used as a robust information-processing instrument in many research fields, especially in predicting pest occurrence. For example, a neural model is used to predict bionomic variables related to the nutritional dynamics of blowflies.
In the present investigation, the seasonal abundance of A. pistaciae in a pistachio orchard was evaluated for two years. This study aimed to assess the performance of ANN in representing nonlinear dynamic data for common pistachio psyllid populations. To this end, back propagation ANN was implemented to evaluate the relationship between the pest occurrence and influential factors.
Materials and MethodsThe population density of psyllids was monitored weekly by the yellow sticky trap for the adult and direct counting for the nymph. After collecting the related data, the curves of the seasonal dynamic population of adults and nymphs were drawn. Then, the number of generations and duration activity of psyllid in each generation were determined. Multi-layer perceptron neural network (MLP), genetic algorithm (GA) and multi-linear regression (MLR) were used to determine the relative significance of biotic (natural enemies) and abiotic (weather variables) factors for predicting A. pistaciae density. An ANN model was designed by using the inputs (average temperature, average rainfall, average relative humidity, wind speed and direction, and population of natural enemies), hidden layer (the number of neurons in the hidden layers determined by trial and error), and one neuron in the output layer (the occurrence amount for predicting the population). The Levenberg–Marquardt algorithm was used as the learning algorithm. The root mean square error (RMSE) and coefficient of determination (R2) were statistics, calculated for both the training and testing set for each iteration.
Results and DiscussionThe population fluctuations of A. pistaciae on Akbari pistachio cultivar during 2015 and 2016 indicated that the psyllid populations in the field had five apparent peaks from late March to October. Agonoscena pistaciae in Rafsanjan county had six complete and one incomplete generation in 2007 and 2008 (9). The general population trends were similar over time within two years, but population densities of adults and nymphs were higher in 2016. Statistical comparison of weather variables between two years showed no significant difference.
Several topologies were examined and the best result was obtained with 15 and 9 neurons in the first and second hidden layer for both adult and nymph in MLP method, respectively. In genetic algorithm, a hidden layer with 14 neurons for adult and 16 neurons for nymph was employed. The R2 values of MLR, MLP and GA methods (at test phase) were 0.32, 0.61, 0.73, respectively and the RMSE values were 31.79, 0.223 and 0.083, respectively for adult. In the prediction of the population density of the nymph by MLR, MLP and GA, the R2 values were obtained to be 0.22, 0.84, 0.88, respectively, and the RMSE values were 48.03, 0.051 and 0.051, respectively.ConclusionThe R2 and RMSE values showed reliable performance of ANN and GA. The ANNs also modeled the numbers of the psyllid with high accuracy. In addition, the higher R2 and lower RMSE were obtained for MLP and GA methods relative to MLR. It has been reported in the related literature that the ANN consistently outperformed the statistical models. The ANN as a nonlinear predictor exhibited a high accuracy in predicting the richness of aquatic insect species in running waters by a set of four environmental variables (21). Based on the principal components analysis and back propagation artificial neural methods to analyze historical data on the population occurrence of Scirpophaga incertulas, the new model could improve the prediction accuracy, compared with other methods (27). It is worth noting that in regression models, the weak correlation between dependent and independent variables does always not imply that these variables are not associated, as they may have a nonlinear correlation.
Keywords: Common pistachio psylla, Genetic algorithm, Multi-layer perceptron neural network, Population dynamic, Weather variables -
سیستم های هوشمند به عنوان یکی از روش های نوین مدل سازی در سال های اخیر مورد توجه ویژه قرار گرفته اند. این مدل ها برای پیش بینی و طبقه بندی در مواردی که روش های کلاسیک آماری به خاطر محدودیت هایشان قابل استفاده نیستند، کاربرد دارند. هدف از این مطالعه، مقایسه ی توانایی مدل های انفیس و رگرسیون خطی چندگانه جهت پیش بینی تراکم مراحل مختلف رشدی سن گندم Eurygaster integriceps است. داده های مربوط به نوسانات جمعیت سن گندم در دو مزرعه به مساحت یک هکتار طی سال های 1394 و 1395 در شهرستان چادگان بدست آمد. در این مدل ها از متغیرهای تاریخ نمونه برداری، متوسط دما، میانگین رطوبت نسبی، سرعت باد، جهت باد، بارش، روز- درجه و ارتفاع از سطح دریا به عنوان متغیرهای ورودی و تغییرات مجموع مراحل مختلف رشدی سن گندم به عنوان متغیر خروجی استفاده شد. در مدل انفیس 70 درصد داده ها به آموزش و 30 درصد آن ها به تعیین اعتبار مدل اختصاص یافت. سپس با آموزش شبکه و تعیین ساختار مطلوب بر اساس نوع، تعداد تابع عضویت و قوانین مربوطه به کمک نرم افزار MATLAB، مناسب ترین مدل بر اساس شاخص های آماری مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تبیین (R2) بدست آمد. در نهایت پس از آنالیز حساسیت، نتایج نشان داد که روش انفیس (R2=0.97 , RMSE=0.051) از صحت و دقت بالاتری نسبت به روش رگرسیون خطی چند متغیره (R2=0.47 , RMSE=0.26) برخوردار است و عملکرد بهتری در پیش بینی نوسانات جمعیت سن گندم دارد.
کلید واژگان: انفیس, آب و هوا, رگرسیون خطی چند متغیره, سن گندم, نوسانات جمعیتIntelligent systems have received considerable attention as a modern modeling methods in recent years. These models is used for prediction and classification in situations where the classic statistical models are not able due to their constraints. This study is aimed to compare the ability of ANFIS and multi factor linear regression models for predicting density of all growing stages of Sunn pest. The data population fluctuation of Sunn pest in the years 2015 and 2016 on a farm with an area of one hectar in chadegan city was obtained. Predictor variables including variables sampling date, average temperature, average relative humidity, wind speed, wind direction, rainfall, height from sea level and degree- day were processed as input data to achive an output of number of developmental stages as response variable. In the ANFIS model, 70% of the data was assigned to training and 30% for validation. After network training and assessment of the best structure according to type, number of membership function and related rules with the use of MATLAB software, the appropriate model was selected based on statistical indices of, root mean square error (RMSE) and coefficient of determination (R2). After sensivity analysis the results showed that ANFIS method (RMSE= 0.051, R2= 0.97) had higher accuracy than multi linear regression (RMSE= 0.26, R2= 0.47) and better predicts the population fluctuation of Sunn pest Eurygaster integriceps.
Keywords: ANFIS, Climate, Multi factor linear regression, Sunn pest, Population fluctuation
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.