به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « yield prediction » در نشریات گروه « کشاورزی »

  • عبدالمجید لیاقت*، تهمینه دهقانی، هادی رضایی راد، هدیه احمد پری

    یکی از مهمترین ابزارهای برنامه ریزی مناسب برای تضمین امنیت غذایی و ارزیابی بازده اقتصادی محصولات زراعی، پیش بینی عملکرد محصولات زراعی قبل از برداشت آن ها است. این پژوهش با هدف برآورد و پیش بینی زود هنگام عملکرد ذرت دانه ای قبل از برداشت در سال زراعی 96-95 با استفاده از تصاویر ماهواره Landsat 8 در بخشی از اراضی کشت و صنعت شهید بهشتی انجام شد. در این پژوهش از هشت شاخص طیفی شامل NDVI، TNDVI، GNDVI، SAVI، OSAVI، NDWI، MNDWI وNDMI استفاده شد. بین شاخص ها با داده های میدانی عملکرد با 70% داده ها رابطه همبستگی برقرار شد. سپس این روابط با 30% داده ها مورد ارزیابی قرار گرفت. شاخص MNDWI با ضریب تعیین 30% و 13% بالاترین همبستگی را با داده های میدانی به ترتیب در آذرماه و دی ماه داشت. ضریب تعیین و RMSE بین مقادیر مشاهده شده و پیش بینی شده عملکرد توسط این شاخص برای ماه های ذکرشده به ترتیب 72 % ، 71/1 تن در هکتار و 48% ، 54/1 تن در هکتار به دست آمد. معادلات چند متغیره تولید شده برای هر دو تاریخ برداشت در دی ماه و آذرماه به ترتیب با ضریب تعیین و RMSE، 31%، 06/0 تن در هکتار و 55% ، 19/1 تن در هکتار حاصل شد. طبق نتایج، استفاده از میانگین شاخص های MNDWI ، SAVI و NDVI در روابط تولید شده خطاهای ناشی از تغییرات مکانی عملکرد در سطح مزرعه به حداقل می رسد و امکان پیش بینی مقدار متوسط عملکرد نهایی مزرعه قبل از برداشت محصول وجود دارد.

    کلید واژگان: پیش بینی عملکرد, سنجش از دور, شاخص های طیفی, رگسیون}
    Abdolmajid Liaghat *, Tahmine Dehghani, Hadi Rezaei Rad, Hedieh Ahmadpari

    One of the common methods to estimate the yield of crops before their harvest is the use of satellite images and remote sensing technology. One of the efficient methods extracted from remote sensing data to monitor crop yield is the use of spectral indices. This study was carried out to estimate maize yield before its harvest using Landsat 8 satellite images in a part of the lands of Shahid Beheshti agro-industry, Dezful. Eight spectral indices including NDVI, TNDVI, GNDVI, SAVI, OSAVI, NDWI, MNDWI, and NDMI were used in this study. A correlation relationship was formed between the indices and yield with 70% of the data. Then the relationships were evaluated with 30% of the data. MNDWI index had the highest correlation with the field data in December and January, respectively, with a coefficient of determination of 30% and 13%. R2 and RMSE between the observed and predicted yield values by this index for the mentioned months were 72%, 1/71 tons per hectare, and 48%, 1/54 tons per hectare, respectively. Multivariable equations produced for both dates in January and December were obtained with R2 and RMSE, 31%, 0/06 tons per hectare, and 55%, 1/19 tons per hectare, respectively. According to the results, by using the average MNDWI ، SAVI, and NDVI indices in the produced relationships, the errors caused by the spatial changes of yield at the farm level are minimized, and it is possible to estimate the yield before harvest.

    Keywords: Yield Prediction, Remote Sensing, Spectral Indices, Regression}
  • هانیه بوربور، محمد عبداللهی پور*، حجت عبدالهی، محمود مشعل
    در سال های اخیر، بهره گیری از الگوریتم های یادگیری ماشین شیوه ای امیدوارکننده در بهبود پیش بینی های عملکرد محصولات زراعی بوده است. این پژوهش با هدف ارزیابی برآورد عملکرد محصول جو آبی و دیم و نیز عملکرد کل جو تولیدی در مراکز استان های کشور با استفاده از داده های سنجش از دور و روش های یادگیری ماشین شامل  XGBoostو SVM انجام شد. نتایج نشان داد که با استفاده از داده های اقلیمی، شاخص های خشکسالی و شاخص های گیاهی سنجش از دوری و الگوریتم XGBoost و SVM می توان به طور قابل قبولی برآورد عملکرد محصول جو را در مناطق مختلف کشور با اقلیم های متفاوت انجام داد. میزان خطای RMSE برای هر دو مدل، در حد قابل قبول بین 41/0 تا 77/0 تن در هکتار قرار داشت. با توجه به مقادیر ضریب تعیین R2  که برای الگوریتم های XGBoost و SVR در مدل سازی عملکرد کشت دیم به ترتیب برابر 2/0 و 22/0، در عملکرد آبی برابر 52/0 و 55/0 و برای حالت ترکیبی جو آبی و دیم برابر 66/0 و 65/0 به دست آمده است، می توان گفت که نتایج برای هر دو الگوریتم در برآورد محصول دیم نامناسب تر از برآورد جو آبی و نیز ترکیب جو آبی و دیم بوده است. کرنل RBF به عنوان مناسب ترین کرنل برای استفاده در الگوریتم SVM انتخاب شد. هم چنین در این پژوهش ضمن بررسی اثرات تغییر نسبت تقسیم داده های مراحل آموزش و آزمون، پارامترهای بارش، دما و تبخیر و تعرق به عنوان مهم ترین پارامترهای موثر بر عملکرد محصول جو برای هر دو الگوریتم در حالت های مختلف موردبررسی تعیین شد.
    کلید واژگان: الگوریتم های یادگیری ماشین, پیش بینی عملکرد, سنجش از دور, محصول جو}
    Hanie Bourbour, Mohammad Abdolahipour *, Hojjat Abdollahi, Mahmoud Mashal
    In recent years, the use of machine learning algorithms has been a promising way to improve crop yield predictions, especially when using non-linear relationships. This research was conducted with the aim of evaluating the yield estimation of irrigated and rainfed barley as well as the total yield of barley produced in the provincial centers of Iran using remote sensing data and machine learning methods including XGBoost and SVM. The results showed that by using climatic data, drought indices and plant indices of remote sensing and also XGBoost and SVM algorithms, it is possible to reliably estimate barley yield in different regions of the country with different climates. In general, the RMSE error obtained for both models was acceptable (0.41 and 0.77 t/ha). The R2 determination coefficient values for XGBoost and SVR algorithms in modeling rainfed barley cultivation performance were equal to 0.2 and 0.22 respectively, in irrigated barley performance were equal to 0.52 and 0.55 and for total barley were equal to 0.66 and 0.65, indicating that the rainfed yield modeling were not as suitable as irrigated and total barely yield modeling. The RBF kernel was chosen as the best kernel to use for the SVM algorithm. Also, in this research, while examining the effects of change in train and test data dividing, the parameters of precipitation, temperature, and evapotranspiration were determined as the most important parameters affecting the performance of the barley yield for both algorithms in different evaluated conditions.
    Keywords: Barely production, machine learning algorithms, remote sensing, Yield prediction}
  • Adel Karami, Fatemeh Tabib Mahmoudi *, Alireza Sharifi
    The yield of the wheat crop is affected by the climate and soil parameters such as moisture and nutrients, plant pests and diseases. The main objective of this research is the feature level fusion of multiple effective criteria on the wheat yields using linear and machine learning regression models. The effects of vegetation condition, moisture, nutrients and pests on wheat yield are represented by spectral indices those are extracted from remotely sensed data. Optimum spectral indices are selected as the input features to each of the multiple linear and machine learning regression models such as decision tree, support vector regression and generalized regression neural network. The evaluation of the experimental results in eight wheat fields indicates that the wheat yield prediction based on spectral features fusion show the mean improvement of 0.81 in RMSE comparing with considering only one vegetation index in all regression models. Moreover, all investigated machine learning regression models have about 0.03 more performance than the multiple linear regression model as indicated by R2 coefficient. The generalized regression neural network model with the least RMSE error 0.0063 has the best results compared with other machine learning regression models and MLR.
    Keywords: Feature Fusion, Machine learning, regression analysis, spectral indices, Wheat, Yield prediction}
  • خلیل قربانی*، رضا تیموری، میثم سالاری جزی

    پیش بینی زودهنگام عملکرد گندم چند ماه قبل از برداشت که از چالش های مهم در بخش کشاورزی و امنیت غذایی است، مستلزم براورد میزان تولید در سطح وسیع و این امری زمان بر و پرهزینه می باشد. استفاده از سنجش از دور یک رهیافت عملی و نسبتا دقیق برای رفع این مشکل است. تفاوتی که در بازتاب طیفی پدیده ها وجود دارد می تواند در شناسایی و اندازه گیری آن ها مورد استفاده قرار گیرد. مزارع گندم با توجه به شرایط رشد خود می توانند عملکردهای متفاوتی داشته باشند این تفاوت عملکرد بازتاب طیفی مزارع مختلف را تحت تاثیر قرار دهد. در پژوهش حاضر 200 مزرعه گندم از شهرستان گنبدکاووس و مزارع زیر سد وشمگیر انتخاب و عملکرد آن ها در سال 1396 مدنظر قرار گرفت. پس از تصحیح تصویر ماهواره لندست 8 مربوط به اردیبهشت، اطلاعات باندهای طیفی آن استخراج و به همراه شاخص های مختلف مستخرج از آن ها 15متغیر مستقل تشکیل شد. رابطه آن ها با عملکرد گندم به عنوان متغیر وابسته با استفاده از روش های رگرسیون چندمتغیره خطی و رگرسیون درختی M5 جستجو شد. با توجه به غیرخطی بودن رابطه بین عملکرد گندم با بازتاب های طیفی، رگرسیون چند متغیره خطی نتایج رضایت بخشی را نشان نداد و در بهترین شرایط این رابطه دارای ضریب همبستگی 63/0 و میانگین خطای 425 کیلوگرم در هکتار بود. اما رگرسیون درختی M5، نتایج قابل قبول تری را نشان داد به طوری که با برقراری 5 رابطه رگرسیونی، باهمبستگی 89 درصد و خطای 325 کیلوگرم در هتار، عملکرد گندم را برآورد کرد. این میزان دقت با استفاده از باندهای 1، 3 و شاخص های NMDI، NDWI و نسبت باندی 4 به 3 بدست آمد. وجود خطا در گزارش عملکرد گندم، عدم یکنواختی مزرعه و کوچک بودن برخی از مزراع از منابع خطا می باشند که با رفع آن ها، امکان برآورد دقیق تر وجود خواهد داشت.

    کلید واژگان: گندم, بازتاب طیفی, تخمین عملکرد, رگرسیون درختی M5, سنجش از دور}
    Khalil Ghorbani *, Reza Teimori, Meysam Salarijazi

    Early prediction of wheat yield is major challenge in agrictultural management and food security. This requires regional estimation of yield which is costly and time consuming. Remote sensing (RS) is a fundamental approach for achieving practical and effective solutions for this problem. The existing differences in the spectral reflectance characteristic of agiven phenomena such as crop canopies, can serve as an identifier attribute . Wheat farms can have different yields based on their various growth and management conditions. These variations can affect the spectral reflectance. In this research, the yields data for year 2017 of 200 wheat farms located in Gonbad-Kavus and Voshmgir Dam regions, Golestan province north of Iran have been studied. After correcting the Landsat 8 satellite images of month of May, spectral bands data were extracted, and 15 spectral indices were calculated. The relation between spectral indices and wheat yield were worked out using multivariate linear regression and M5 regression tree model. According to the nonlinear relation between wheat yield and spectral reflectance, multivariate linear regression did not perform well. The correlation coefficient was about 63%, and the mean error was about 425 kg ha-1. The M5 regression tree model predicted wheat yield with an accuracy of 89 % and root mean square error (RMSE) lower than 325 kg ha-1. This accuracy was obtained using bands 1, 3, and NMDI and NDWI indices and band 4 to band 3 ratios (B43). Inaccurate yield data the non-uniformity and small area of the farms are the main sources of error.

    Keywords: Wheat, M5 regression tree, Remote Sensing, Spectral reflectance, Yield prediction}
  • سید علیرضا سید جلالی*، میر ناصر نویدی، علی زین الدینی میمند

    درک شناخت عواملی که پیش بینی عملکرد منطقه ای محصول نیشکر را محدود کرده و روش های مدیریت را بهبود بخشد، امری ضروری است. هدف از این تحقیق انتخاب مدلی بود که پتانسیل تولید نیشکر را با در نظر گرفتن ویژگی های اقلیمی، گیاهی و خاکی و زمین نما منطقه برآورد کند. مناطق موردمطالعه در جنوب استان خوزستان شامل کشت و صنعت های امیرکبیر، میزا کوچک خان، دعبل خزایی، سلمان فارسی و فارابی بود. بدین منظور 100 سایت در مزارع مناطق مختلف تحت کشت نیشکر در استان خوزستان بر اساس تنوع در ویژگی های خاک موردمطالعه قرار گرفت. روش انجام این تحقیق طی دو سلسله مراتب انجام شد. در مرحله اول پتانسیل تولید نیشکر با استفاده از روش مدل رشد فایو برآورد شد و در مرحله دوم پتانسیل تولید اراضی برای نیشکر با توجه به تاثیر عوامل محدودکننده در خاک (که به صورت شاخص خاک به روش پارامتری محاسبه و موجب کاهش عملکرد محصول نیشکر در مرحله اول شد) برآورد گردید. برای تجزیه و تحلیل داده ها ، رگرسیون به روش های استاندارد، گام به گام و منحنی تخمین به کار رفت. در رگرسیون به روش استاندارد و گام به گام ویژگی های خاک به عنوان متغیر مستقل و عملکرد مشاهده شده به عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شد و درروش منحنی تخمین به روش های خطی، درجه دوم و درجه سوم، عملکرد مشاهده شده نیشکر به عنوان متغیر مستقل و عملکرد پیش بینی شده به عنوان متغیر وابسته انتخاب شدند. نتایج مرحله اول نشان داد که پتانسیل تولید محصول به روش مدل رشد فایو 8/95 تن در هکتار است و نتایج مرحله دوم نشان داد که پتانسیل تولید اراضی برای نیشکر در منطقه در سطوح مختلف مدیریتی از 18 تا 3/69 تن در هکتار تخمین زده شد.  از عوامل کاهش عملکرد می توان به عوامل محدودکننده ای از قبیل محدودیت های آهک، بافت خاک سنگین و خیلی سنگین، زهکشی، شوری و سدیمی بودن و عدم مدیریت مناسب اشاره نمود. نتایج روش رگرسیون استاندارد و گام به گام نشان دادند که به ترتیب ضریب تبیین 52/0 و 49/0 و خطای استاندارد (ME) برابر 13/10 و 77/9 تن در هکتار به دست آمد. ویژگی های خاک به روش استاندارد تا 52 درصد و به روش گام به گام تا 49 درصد توانست عملکرد را پیش بینی کند و درروش منحنی تخمین برای مدل خطی، درجه دوم و درجه سوم، ضریب تبیین به ترتیب 74/0، 85/0 و 87/0 و خطای استاندارد 8/7، 8/5 و 3/5 تن در هکتار محاسبه شد. بنابراین روش منحنی تخمین درجه سوم که از مدل رشد فایو برای پیش بینی عملکرد محصول استفاده نموده دارای دقت بالاتر و خطای کمتر از مدل رگرسیون استاندارد و گام به گام است که فقط از اثر ویژگی های سرزمین بر عملکرد مشاهده شده را استفاده نموده است.

    کلید واژگان: شاخص خاک, پیش بینی عملکرد, مدل رشد فائو}
    Seyed Alireza Seyed Jalali *, Mirnaser Navidi, Ali Zeinadini Meimand

    Understanding the factors that limit prediction of regional performance of sugarcane crop and improve management practices is essential. The purpose of this study was to select a model that could estimate the potential of sugarcane production by considering the climatic, plant, and soil and terrain characteristics of the region. The study areas in the south of Khuzestan Province included the agro-industries of Amir Kabir, Miza Kuchak Khan, Dabal Khazaei, Salman Farsi, and Farabi. For this purpose, 100 sites in farms of different areas under sugarcane cultivation were studied based on diversity in soil characteristics. The method of this research was done in two hierarchies. In the first stage, estimation of sugarcane production potential using FAO growth model and, in the second stage, estimation of land production potential for sugarcane according to the effect of limiting factors in soil (as calculated using soil index with parametric method) that reduced yield in the first stage. To analyze the data, regression by standard methods, stepwise, and estimation curve were used. In standard and stepwise regression, soil properties were considered as an independent variable and the observed yield was considered as a dependent variable. In the linear, second and third degree estimation curve methods, the observed yield of sugarcane was considered as an independent variable and predicted yield was selected as dependent variable. The results of the first phase showed that the production potential of the FAO growth model was 95.8 tons/ha while the results of the second phase showed that the production potential of sugarcane in the region at different management levels was estimated from 18 to 69.3 tons/ha. Factors of yield reduction included limiting factors such as lime content, heavy and very heavy soil texture, drainage, salinity and sodicity, and lack of proper management. The results of standard and stepwise regression methods showed that the coefficient of determination was 0.52 and 0.49 and the standard error (ME) was 10.13 and 9.77 tons/ha, respectively. Soil properties could predict yield by standard method up to 52% and stepwise method up to 49%. In the estimation curve method for linear model, second degree, and third degree, the coefficients of determination were 0.74, 0.85, and 0.87, respectively, and standard errors were 7.8, 5.8 and 5.3 tons/ha. Therefore, the third degree estimation curve method, which uses the FAO growth model to predict crop yield, has higher accuracy and less error than the standard and stepwise regression model, which use only the effect of land characteristics on the observed yields.

    Keywords: Soil Index, Yield prediction, FAO crop model}
  • Spatial Variability of Rainfed Wheat Production Under the Influence of Topography and Soil Properties in Loess-Derived Soils, Northern Iran
    Mohammad Ajami*, Ahmad Heidari, Farhad Khormali, Mojtaba Zeraatpisheh, Manouchehr Gorji, Shamsollah Ayoubi

    The wheat production variability is not well-understood in hilly region, especially in loess-derived soils of Golestan province in Iran with a sub-humid climate. Topography can greatly influence the production of agricultural crops by affecting soil quality. A study area located in Golestan province was selected in order to assess the spatial variability of wheat production and to develop regression models between the crop, soil properties, and topography attributes. The samples of wheat and soil were randomly taken from 100 points at different hillslope positions (i.e., shoulder, back-, foot-, and toe-slope). The soil physicochemical analysis and the measurement of wheat yield components were conducted. The digital elevation model (DEM; 10 m resolution) was used, and the topographic attributes (i.e., elevation, slope, wetness index, stream power index, curvature, erosivity factor, and watershed specific area) were calculated. The results showed that the greatest total yield and the highest grain yield were estimated to be 14.53 and 4.41 ton ha−1, respectively, in areas with a slope of less than 10%, which were significantly higher than those in the steep areas (slope classes of 10–30% and > 30%). The highest and the lowest total yields, with average values of 15.82 and 5.68 ton ha−1, were observed in the toeslope and shoulder slope positions, respectively. The greatest grain yields were obtained from the foot- and toeslope positions with the average values of 4.61 and 4.66 ton ha−1, respectively. The topographic curvature and wetness index had a significant correlation with the yield of wheat. According to the regression equations, topographic indexes can well justify the spatial variability of wheat yield, indicating the importance of these factors by influencing the distribution of moisture during the process of wheat production in the study region. The enhancements of wheat yield components in the lower slope positions could be attributed to an increase in soil depth and plant available water as well as to the accumulation of further soil organic matter and nutrient elements, including nitrogen and potassium, in such positions as a result of soil redistribution. Moreover, the results illustrated that by using easy accessable, cheap, and none destructive data (DEM derivatives and soil properties); it is possible to predict the production yield of wheat with a reliable estimation. We concluded that for better farming management and productivity in hilly regions, topographic attributes should be considered for plantation. Therefore, this study introduces the most suitable slope positions and topographic attributes for crop production with the least soil degradation. Shoulder and backslope positions are the most unsuitable slopes possibly better for orchards while toeslopes and footslopes could be used for intensive crop production.

    Keywords: Wetness index, Wheat production, Topographic attributes, Yield prediction, Soil properties}
  • نعیم لویمی، اسدالله اکرم*، نیکروز باقری، علی حاجی احمد

    سنجش از دور و به کارگیری تصاویر ماهواره ها به علت سرعت کار و گستردگی سطح پوشش بسیار مورد توجه قرار گرفته است. کلزا به دلیل گل های زرد آن دارای رنگ پوشش گیاهی متفاوتی با سایر محصولات است و تحقیقات کمی در زمینه ارزیابی شاخص های طیفی به منظور پیش بینی عملکرد آن انجام گردیده است. در سال زراعی 96-95 با هدف پیش بینی عملکرد کلزا ده شاخص طیفی سنجنده سنتینل-2، مورد ارزیابی قرار گرفت. این تحقیق به شکل پیکسل مبنا در سه مزرعه انجام شد و محدوده شبکه ای پیکسل های مزارع با کمک سیستم موقعیت یابی جهانی سینماتیک زمان واقعی (RTKGPS) تعیین گردید. در این تحقیق مدل های رگرسیونی خطی ساده و چند متغیره و نیز شبکه عصبی به کار رفت. نتایج نشان داد براساس مدل رگرسیون خطی ساده، بین مراحل مختلف رشد، بیشترین ضریب تبیین (R2) در هر یک از شاخص های گیاهی در یکی از دو مرحله اوج گل دهی و رسیدگی سبز رخ می دهد. براساس این مدل، در مرحله اوج گل دهی، شاخص تفاضل نرمال شده زردی (NDYI) با 73 درصد بیشترین ضریب تبیین را نسبت به سایر شاخص ها احراز کرد. با به کارگیری مدل رگرسیون خطی چند متغیره گام به گام با ورودی چهار باند، سه باند مریی و باند مادون قرمز نزدیک، بهترین مدل در مرحله اوج گل دهی با ضریب تبیین 76 درصد و اعتبارسنجی 73 درصد با ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) به میزان 641/0 به دست آمد. همچنین با استفاده از مدل شبکه عصبی و ورود چهار باند مذکور نیز بهترین مدل در مرحله اوج گل دهی با ضریب تبیین 92 درصد (آموزش) و اعتبارسنجی (آزمون) 77 درصد با RMSE به میزان 612/0 احراز شد.

    کلید واژگان: پیش بینی عملکرد, سنجش از دور, سنجنده سنتینل-2, شاخص گیاهی, شاخص NDYI}
    N .Loveimi, A. Akram *, N. Bagheri, A .Hajiahmad
    Introduction 

    Remote sensing and using satellite images have been widely considered due to the high speed of measurement and great area of coverage. Canola is a source of edible oil and its cultivation in Iran and the world is developing. Comparing with other crops, canola, because of its yellow flowers, has a different canopy color, and only a few researches have been carried out in order to assess the spectral indices for prediction of its yield. Therefore, the main objective of this research is to evaluate some spectral vegetation indices to estimate the yield of canola in different growth stages.

    Materials and Methods

    The study was performed in 2016-2017 in Karaj, Iran. Three canola farms were chosen for the evaluation of the relationship between yield and some vegetation indices derived from the Sentinel-2 sensor. The sensor data were processed in five stages: before flowering, early flowering, peak of flowering, green and dry maturity, and the vegetation indices were extracted for each of them. This research was pixel-based and the pixels network of each studied farm was determined by RTKGPS. During harvesting time, for measurement of grain yield, five samples, four from the corners and one from the center of the pixel, were taken and their average was considered as the representative amount of the pixel. Totally, 112 pixels from three studied farms were used to calibrate the predictive models. By using Simple Linear Regression (SLR) models, ten new and conventional vegetation indices were assessed. Also, Multivariate Linear Regression (MLR) models and Artificial Neural Net (ANN) models with four bands, three visible bands and NIR band, as inputs, were used to predict the canola yield. In order to validate the SLR and MLR models, the "K-Fold" method of cross-validation was used, and for the validation of ANN models, 15% of data were used; 70% for the train, 15% for validation, and 15% for the test.

    Results and Discussion:

     The results showed that, on the basis of SLR models, among the growth stages, the highest coefficient of determination (R2) in each of the vegetation indices belonged to one of the two stages: the peak of flowering and green maturity. According to SLR models, among the vegetation indices in different stages, the NDYI in the peak of the flowering stage had the highest correlation with yield (R2 = 73%). Also, the RVI with 29%, BNDVI with 52%, NDVI with 56%, and GNDVI with 35% had the highest R2 in the before flowering, early flowering, peak of flowering, green and dry maturity stages, respectively. MLR models resulted to the best yield predictive model at the peak of flowering stage (R2 = 76% for the calibration and R2 = 73% and RMSE = 0.641 for the validation). For ANN models, the strongest model achieved at peak of flowering stage (R2 = 92% for the calibration (train) and R2 = 77% and RMSE = 0.612 for the validation (test)). It seems that the results are affected by yellow flowers of canola, and absorption of blue light by their petals. Therefore, in the peak of the flowering stage, the reflection of the blue light is more likely to belong to green leaves and stems. Therefore, any index such as NDYI, which the blue reflection is subtracted in its equation, represents better the number of flowers, and since the density of flowers is directly related to the yield, the yield will be predicted with more precision.

     Conclusions:

     The results of the analysis of the indices by SLR models showed that the correlation of each of the vegetation indices with the canola yield, in different stages of growth, has a considerable difference. Based on this model, the highest R2 in each of these indices happened in the peak of flowering or green maturity stage, and among these indices in different stages, the NDYI in the peak of the flowering stage had the highest R2. Finally, in both of the MLR and ANN models, with four bands, three visible bands and near-infrared band, as inputs, the best yield predictive model resulted in the peak of the flowering stage.

    Keywords: Normalized Difference Yellowness Index (NDYI), Remote sensing, Sentinel-2 sensor, Vegetation Index, Yield prediction}
  • سیدعبدالله محمدی، ناصر مجنون حسینی*، حسین مقدم، مصطفی اویسی

    این پژوهش با هدف ارزیابی پیش بینی عملکرد علوفه یونجه، بر پایه برخی پارامترهای اقلیمی، خاکی و شاخص های پوشش گیاهی (PVI)، حاصل از سنجنده Sentinel-2 مربوط به شهرستان سرایان در تیرماه 1397 انجام شد. داده های زمینی عملکرد یونجه از 52 نقطه (شامل 10 نقاط آزمایشی) جمع آوری شدند. سپس جهت پیش بینی عملکرد یونجه طی دو برداشت متوالی، از رگرسیون خطی چند متغیره به روش گام به گام استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که نقشه عملکرد یونجه طی هر دو چین، با مولفه های میانگین بارندگی، کلاس خاک و شاخص PVI در سطح احتمال یک درصد ارتباط معنی داری داشت. نتایج حاصل از اعتبار سنجی مدل، مقادیر R2، RMSE و GMER را به ترتیب معادل 82/0، 88/0 و 91/0نشان داد که بیانگر انطباق بالای مدل تخمینی عملکرد با عملکرد واقعی یونجه بود. همچنین نتایج آزمون کای اسکویر (P= 0.99)، عدم تفاوت معنی دار بین مقادیر واقعی و تخمینی عملکرد یونجه طی دو چین را نشان داد. بنابراین، به دلیل اعتبار بالای داده های مشاهداتی زمینی و داده های اقلیمی در منطقه جهت ارایه الگوی بهره برداری مناسب گیاهان علوفه ای، می توان از این متغیر ها استفاده نمود.

    کلید واژگان: اقلیم, اعتبارسنجی, پیش­بینی عملکرد, یونجه}
    Sayed Abdoleh Mohammadi, Naser Majnoon Hoseini *, Hosein Moghadam, Mostafa Oveisi

    This study was conducted to predict alfalfa forage yield based on some climatic, soil and vegetative indices (PVI) derived from Sentinel-2 sensor in Sarayan (Southern Khorasan) of Iran in July 2018. Alfalfa yield data were collected from 52 points (10 of those experimental points) in two consecutive harvests to predict alfalfa performance, a stepwise multivariate linear regression was used. Results showed that the alfalfa performance map, in both consecutive harvests, with the mean of rainfall, PVI index and soil class was significant at 1% probability level. Validation showed that R2, RMSE and GMER were 0.82, 0.88 and 0.91, respectively, indicating the high compliance of the estimated performance model with the actual yield of alfalfa. Also, the results of chi-square test (P = 0.99) showed non-significant difference between actual values and estimated hay yield during two harvests. Therefore, due to the high reliability of terrestrial observations and climatic data in the region, these variables can be used to provide proper utilization pattern for forage plants.

    Keywords: Alfalfa, Climate, validation, Yield prediction}
  • محمد عجمی، احمد حیدری*، فرهاد خرمالی، منوچهر گرجی، شمس الله ایوبی

    توپوگرافی با اثرگذاری بر کیفیت خاک، می تواند تولید محصولات کشاورزی را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. به منظور ارزیابی تغییرات مکانی عملکرد گندم و ایجاد مدل های رگرسیونی بین عملکرد محصول و خصوصیات خاک و توپوگرافی، منطقه توشن در استان گلستان انتخاب گردید. نمونه برداری گندم و خاک به صورت تصادفی از 100 نقطه از موقعیت های مختلف شیب صورت پذیرفت. تجزیه فیزیکی و شیمیایی خاک ها و اندازه گیری مولفه های عملکرد گندم انجام شد. مدل رقومی ارتفاع تهیه شد و ویژگی های پستی و بلندی محاسبه گردید. بیشترین عملکرد کل و بیشترین عملکرد دانه به ترتیب به میزان 53/14 و 41/4 تن در هکتار در اراضی با شیب کمتر از 10 درصد به دست آمد که اختلاف معنی داری با طبقه پرشیب نشان می دهد. بیشترین و کمترین عملکرد کل با مقادیر میانگین 82/15 و 68/5 تن در هکتار به ترتیب مربوط به موقعیت های پنجه شیب و شانه شیب بود. بیشترین عملکرد دانه از موقعیت های پای شیب و پنجه شیب به دست آمد. مقادیر میانگین عملکرد دانه در پای شیب برابر با 61/4 و در پنجه شیب 66/4 تن در هکتار بود. انحنای سطح زمین و شاخص خیسی ارتباط قابل ملاحظه ای با عملکرد محصول گندم داشتند. بر طبق معادله های تجزیه رگرسیون شاخص های پستی و بلندی به خوبی قادر به توجیه تغییرپذیری مکانی عملکرد بودند که این امر نشان دهنده اهمیت این عوامل از طریق تاثیر بر توزیع رطوبت در فرآیند تولید محصول در منطقه مورد مطالعه است. افزایش مولفه های عملکرد گندم در این مطالعه که در قسمت های پایین شیب مشهود است را می توان به افزایش عمق خاک و آب قابل استفاده گیاه و تجمع بیشتر مواد آلی و عناصر غذایی نظیر نیتروژن و پتاسیم به واسطه فرآیند فرسایش و تجمع آن در این موقعیت ها مربوط دانست.

    کلید واژگان: موقعیت شیب, شاخص خیسی, پیش بینی تولید}
    Mohammad Ajami, Ahmad Heidari *, Farhad Khormali, Manoochehr Gorji, Shamsolah Ayoubi

    Topography by affecting soil quality can significantly affect the production of agricultural products. This study was conducted in Toshan area of Golestan province to evaluate the spatial variation of wheat production and to create regression models between the crop, soil, and topography characteristics. Wheat and soil sampling from different slope positions were collected randomly from 100 points. Soil physical-chemical analyses and wheat yield parameter measurements were carried out. The digital elevation model was prepared, and topographic attributes were calculated. The results showed that the highest total yield (14.53 t/ha) and grain yield (4.41 t/ha) were observed in <10% slope class, which showed a significant difference compared to steeper slopes. The highest (15.82 t/ha) and the lowest (5.68 t/ha) total mean yields were corresponded to paw slope and shoulder slope, respectively. The highest grain yield was obtained from the foot slope and paw slope. The amounts of mean grain yield were 4.61 t/ha in foot slope and 4.66 t/ha in paw slope. Curvature and wetness index had a remarkable relationship with wheat yield. According to the regression analyses, topography indexes have been able to explain the spatial variability of yield, indicating the importance of these factors' impact on water distribution in yield production process in the studied area. Increasing yield productions in low slope positions in this study was probably due to increasing in soil depth and plant available water, as well as accumulation of organic matter and nutrient elements such as nitrogen and potassium due to deposition of eroded materials in these positions.

    Keywords: Slope position, Wetness index, Yield prediction}
  • مریم سلطانیان*، مهدی نادری خوراسگانی، علی تدین
    سابقه و هدف

    پیش بینی و تخمین میزان عملکرد گندم، از وظایف تصمیم گیران اقتصادی به منظور ایجاد امنیت غذایی و تامین نیازهای عمده جامعه می باشد. از طرف دیگر تولیدات کشاورزی همیشه با احتمال خطر در زمینه ی تغییرات آب و هوا و تغییرات بازارهای بین المللی همراه بوده است، هر چند که این احتمال خطر هرگز به طور کامل حذف نمی شود، اما می توان با تخمین میزان محصول قبل از فصل برداشت آن ها را به حداقل رساند. یکی از روش های تخمین محصول، استفاده از تصاویر ماهواره ای می باشد. داده های سنجش از دور، تخمین عملکرد گیاه را بر اساس شاخص های گیاهی امکان پذیر می سازد. تحقیق حاضر با هدف یافتن روشی سریع همراه با دقتی قابل قبول برای پیش بینی مقدار عملکرد در مزارع تحت کشت گندم در منطقه شهرکرد با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 می باشد.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی امکان سنجی تخمین عملکرد مزارع گندم به وسیله تصاویر ماهواره لندست 8، سه مزرعه زیر کشت گندم به ترتیب به وسعت 20، 13 و 10 هکتار در سال زراعی 95-1394 در شهرستان شهرکرد، استان چهار محال و بختیاری، در نظر گرفته شد. تصاویر مربوط به سه تاریخ 15 و 31 خرداد و 16 تیر و داده های زمینی شامل عملکرد مزارع، مرحله رشدی و موقعیت جغرافیایی آن ها در تاریخ های فوق بود. موقعیت جغرافیایی مناطق به وسیله دستگاه GPS ثبت شد. در مرحله نمونه برداری تعداد 60 نمونه از مزارع ذکر شده برداشت شدند. نمونه برداری و اندازه گیری عملکرد در داخل مربعات یا کوادرات های 25/0 مترمربعی انجام گرفت. هم زمان تعداد بوته در سطح 25/0 مترمربع شمارش و تراکم در مترمربع محاسبه شد. سپس شاخص های گیاهی به کمک باندهای ماهواره ای تشکیل و روابط همبستگی بین داده های عملکرد و نتایج شاخص ها محاسبه شد. توابع رگرسیونی مختلفی برای برآورد عملکرد از شاخص های پوشش گیاهی استفاده شد که بر اساس بیشترین مقدار ضریب تبیین (R2) و کمترین مقدار خطای استاندارد، بهترین مدل مشخص شد. به منظور اعتبارسنجی مدل از واریانس کاهش یافته (RV) و میانگین خطای تخمین (MEE) استفاده شد. کلیه پردازش های تصویری در محیط نرم افزارILWIS 3.3 و تجزیه و تحلیل ها و محاسبات آماری توسط نرم افزار SigmaPlot 10.0 انجام شد.

    یافته ها

    نتایج تحقیق حاضر نشان داد که از بین تصاویر، بالاترین همبستگی در تصویر 31 خرداد (هم زمان با مرحله خمیری شدن دانه گندم) به دست آمد. شاخص های پوشش گیاهی NDVI، NRVI، OSAVI، RVI، SAVI، RDVI، DVI، EVI و GNDVI به ترتیب با ضریب تبیین 86/0، 86/0، 86/0، 86/0، 86/0، 83/0، 81/0، 80/0، 78/0 بیشترین همبستگی را با میزان عملکرد نشان دادند. در نهایت مناسب ترین رابطه برای این شاخص ها، معادله رگرسیون غیرخطی و مطلوب ترین مدل، مدل چند جمله ای درجه دو بود. نتایج نشان داد که قبل از برداشت، این شاخص ها این قابلیت را دارند که عملکرد مزارع را بیش از 80 درصد پیش بینی نمایند

    نتیجه گیری

    براساس مطالعه حاضر، بهره گیری از تصاویر ماهواره ای و داده های مشاهداتی زمینی در مرحله خمیری گندم به تخمین عملکرد در مناطق نیمه خشک کمک می کند. مناسب ترین شاخص ها برای تخمین عملکرد، NDVI، NRVI و OSAVI بودند.

    کلید واژگان: پیش بینی عملکرد, تصاویر ماهواره ای, سنجش از دور, شاخص های گیاهی, NDVI}
    Maryam Soltanian *, Mehdi Naderi Khorasgani, Ali Tadayyon
    Background and objectives

    In order to improve food security as one of the most crucial needs of the society, prediction and estimation of wheat yield should be considered by decision makers in the country. On the other hand, agricultural production is always at risk of climate and international markets changes, however, this risk is never completely eliminated, but we can estimate the yield before the harvest season to minimize them. Nowadays, one of the methods of yield estimating is using satellite- imagery. Remote sensing data allow estimating crop yield based on vegetation indices. The present study aimed to find a fast way with acceptable accuracy for predicting wheat yield in the field in Shahrekord County, Chaharmahal and Bakhtiari province, Iran by using Landsat 8 data.

    Materials and Methods

    In order to fulfill the goal three sets of Landsat 8 imagery data dated on June 4th, 20th and July 6th 2016 were downloaded from http://earthexplorer.usgs.gov. The acquisition dates were corresponded with milk, dough and ripening stages of wheat growth cycle. Concurrently three wheat cultivated farms were selected in the Shahrekord County, based upon surface area, homogeneity in wheat cultivated farms and satisfaction of landlords with sampling. Coordinates of samples were recorded using GPS device (Garmin etrex). In the whole, the yield of 60 plots (0.25 m2) from selected fields were used for yield prediction. The density of plants per plots was considered and the yield in each plot was estimated. Nine introduced vegetation indices by literature were considered and the correlation coefficients between indices' valued and estimated yields were calculated. The models were evaluated using the coefficient of determination (R2) and standard error of estimation (SEE), reduced variance (RV) and mean estimation error (MEE). Image processing and statistical analysis were carried out using ILWIS 3.3 and Sigma Plot 10.0 software, respectively.

    Results

    The results showed that among the imagery data, the highest correlation coefficients existed between wheat yield and vegetation indices developed by images dated on 20th June 2016 corresponded to wheat dough stage. The coefficients of determinations (R2) of models with vegetation indices NDVI, NRVI, OSAVI, RVI, SAVI, RDVI, DVI, EVI and GNDVI were 0.86, 0.86, 0.86, 0.86, 0.86, 0.83, 0.81, 0.80, 0.78, respectively. The results indicated that the most appropriate models were Polynomial and quadratic. The results also showed the potential of satellite images for yield prediction at pre-harvest stage with an accuracy above 80 percents.

    Conclusion

    According to this study appropriate utilizing of satellite images and field observation at dough stage aided yield estimation of wheat in semi-arid regions. The most appropriate indices for yield estimation were NDVI, NRVI and OSAVI. Among the statistical models, polynomial and quadratic models with the highest coefficients of determination were introduced as the best models. Based upon the results Landsat 8 data and field samples could be used for wheat yield forecasting which help decision makers managing the market for this strategic crop. The results should be tested in other similar climates.

    Keywords: NDVI, Remote sensing, satellite images, Vegetation indices, Yield prediction}
  • مهدی نصیری محلاتی، علیرضا کوچکی
    پیش بینی عملکرد پتانسیل در شرایط بدون محدودیت آب و عناصر غذایی و عاری از آفات، بیماری ها و علف های هرز اولین قدم در تخمین خلاء عملکرد محصولات زراعی است. عدم دسترسی به داده های کامل و دقیق محدودیت اصلی در استفاده از مدل های شبیه سازی برای برآورد عملکرد پتانسیل است و در این صورت استفاده از مدل های ساده شده جایگزین مناسبی محسوب می شود، البته پیش از استفاده از این مدل های ساده اطمینان از قدرت پیش بینی آنها در مقایسه با مدل های شبیه سازی ضروری می باشد. در این پژوهش عملکرد پتانسیل گندم و چغندرقند در سه منطقه از استان خراسان رضوی (تربت حیدریه، مشهد و نیشابور) با استفاده از سه روش ساده محاسباتی و نیز با دو مدل شبیه سازی برآورد و دقت روش ها مورد مقایسه قرار گرفته است. محاسبات ساده بر اساس روش فائو (FAO) ، مدل تغییر یافته فائو (FAO-M) و روشی مبتنی بر کارآیی مصرف نور (RUE) انجام شد که در آنها عملکرد پتانسیل به وسیله دو معادله و با استفاده از میانگین ماهانه داده های آب و هوایی برآورد می شود. عملکرد پتانسیل دو محصول در همان مناطق توسط مدل های LINTUL و SUCROS که بر اساس داده های روزانه آب و هوایی اجرا می شوند و قبلا برای مطالعات در مقیاس منطقه ای واسنجی شده بودند نیز پیش بینی شد و قدرت پیش بینی 5 روش بر اساس شاخص های آماری مورد مقایسه قرار گرفت. میانگین عملکرد مشاهده شده گندم در سه منطقه تحت بررسی 18/7 تن در هکتار بود و در 5 روش تحت بررسی میانگین عملکرد پتانسیل گندم سه منطقه بین 92/6 تا 63/7 تن در هکتار پیش بینی شد. بر این اساس خطای پیش بینی در مورد مدل های شبیه سازی 39/1 و برای سه روش ساده کمتر از 5 درصد (64/4 %) به دست آمد. باوجودی که مقدار نسبی جذر میانگین مربعات خطا (RMSEn) برای سه روش ساده بیشتر از مدل های شبیه سازی بود ولی بین 11/7 تا 16/10 درصد و در محدوده مطلوب قرار داشت. به علاوه کارآیی مدل سازی (ME) نیز مثبت و به جز در روش RUE بالاتر از 60/0 بود. میانگین عملکردهای انداره گیری شده چغندرقند 5/82 تن در هکتار بود در حالی که میانگین عملکرد پتانسیل پیش بینی شده به روش های مختلف در محدوه 91-89 تن در هکتار قرار داشت. دقت پیش بینی عملکرد چغندر به وسیله روش های ساده کمتر از مدل های شبیه سازی بود ولی قابلیت پیش بینی آنها بر اساس شاخص های آماری قابل قبول محسوب شد به طوری که RMSEn محاسبه شده برای این روش ها از 5/11 درصد تجاوزر نکرد. در تعیین اعتبار متقابل روش های ساده با مدل های شبیه سازی نیز همبستگی معنی داری بین عملکردهای پیش بینی شده توسط روش های ساده و مدل های پیچیده به دست آمد که نشان دهنده انطباق مطلوب آنهاست. نتایج این تحقیق نشان داد که با استفاده از روش های محاسباتی ساده و حداقل داده های آب و هوایی می توان عملکرد پتانسیل محصولات زراعی را با دقت فابل قبولی برآورد کرد. چنین روش هایی در صورت عدم دسترسی به مدل های شبیه سازی که به طور دقیق واسنجی شده باشند و در اختیار نداشتن داده های کامل آب و هوایی روزانه جهت تخمین خلاء عملکرد در مقیاس منطقه ای و نیز در پهنه بندی های اگرواکولوژیک مفید خواهند بود.
    کلید واژگان: پیش بینی عملکرد, کارآیی مدل سازی, مدل های خلاصه, مدل های شبیه سازی}
    M Nassiri Mahalati, A Koocheki
     
    Introduction
    Potential production condition is defined as situation where water and nutrients are supplied in ample with no damage from weeds, pests and diseases. Under this situation potential yield (Yp) which is defined by solar radiation, temperature, CO2 concentration and genotypic characteristics of the crop species could be achieved. Closing the gap between Yp and actual yield (Ya) harvested by farmers is considered as the main challenge of agronomic sciences all around the world. Crop simulation models provide a powerful tool for prediction of Yp at regional and national scales. However, the accuracy of these models is highly dependent on the quality of input data which are usually not fully available even in developed countries. Simplified models designed based on few simple equations may be considered as an alternative where accurate data sets are lacking. In this research, Yp of wheat and sugar beet were estimated using some simple methods and the results were compared with those of complex simulation models under the same climatic and management conditions in Khorasan province, north east of Iran.
    Materials and Methods
    Potential yields of wheat and sugar beet were estimated by three simple calculation methods including FAO method (FAO, 1981), modified FAO, FAO-M (Versteeg and van Keulen, 1986) and RUE-based method (Nonhebel, 1997) at three different regions (Torbat, Mashhad and Neishabor) in Khorasan province. In these methods total above ground dry matter (DM) is calculated using two equations and Yp is estimated as the product of DM and harvest index with minimum weather data requirements. In addition, Yp for both crops and at the same locations was predicted using LINTUL and SUCROS simulation models which were previously calibrated for yield estimation of wheat and sugar beet at regional level. The accuracy of predicted potential yields by five methods was compared statistically against the measured yields obtained from the field experiments and high yielding farms at the studied regions.
    Results and Discussion
    Mean observed yield of wheat over the three studied regions was 7.18 t ha-1 and the estimated potential yield in the same regions using two simulation models and three simplified models was ranged between 6.92 and 7.63 t ha-1. Prediction error for the simulation models was 1.39 and for simple methods less than 5% (4.64%). Relative root mean squared error (RMSEn) for the simple methods was higher than that of complex models. However, it was between 7.11 and 10.16 % of the mean measured wheat yield which could be statistically considered as reasonable. Calculated values of modeling efficiency (ME) were positive and higher than 0.60 except for FAO-M method (ME=0.48). Measured sugar beet yield averaged over regions was 82.5 t ha-1 and estimated potential yield by different methods was between 89 and 91 t ha-1. Simple calculation methods had lower accuracy in predicting sugar beet yield compared to simulation models but RMSEnof simple methods never exceeded 11.5% showing statistically acceptable prediction. Cross validation indicated significant correlation between the results of three simple methods and that of complex simulation models.
    Conclusions
    Results of this study showed that potential yields of different crops can be estimated accurately using simple calculation methods with minimum weather data requirements. Such methods may be used as an alternative for agroecological zoning and yield gap analysis at regional level where calibrated simulation models and complete daily weather data sets are not available
    Keywords: Modeling efficiency, Simulation models, Summary models, Yield prediction}
  • علیرضا باقری، ناصر سهرابی
    نظر به اهمیت پیش بینی تولید محصولات کشاورزی، آزمایشی با هدف برآورد عملکرد محصول جو دیم و آبی (Hordeum vulgare L.) با استفاده از رهیافت شبکه عصبی مصنوعی، در استان کرمانشاه به اجرا درآمد. داده های مربوط به عملکرد 25 ساله (1370 تا 1394) جو دیم و آبی در شهرستان های استان و همچنین داده های خام و استاندارد شده هواشناسی (مجموع بارندگی سالیانه، متوسط درجه حرارت سالیانه، متوسط رطوبت سالیانه، مجموع ساعات آفتابی، میانگین تبخیر سالیانه و تعداد روزهای یخبندان) متناظر با این سال ها به عنوان داده های ورودی شبکه مورد استفاده قرار گرفتند. برای یافتن بهترین شبکه، انواع مختلف شبکه عصبی برای تخمین عملکرد، آزمایش شد. ارزیابی مدل¬ها نیز با استفاده از شاخص¬های آماری ضریب همبستگی (R) ، ضریب تعیین (R2) ، میانگین مربعات خطا (MSE) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) انجام شد. نتایج نشان داد که بهترین شبکه برای جو دیم شبکه های عصبی مودولار ساخته شده از داده¬های استاندارد و خام و با قانون یادگیری Momentum دارای ضریب همبستگی به¬ترتیب 96/0 و 92/0 بود. این در حالی بود که دقت شبکه عصبی در مورد جو آبی به اندازه کشت دیم نبود (ضریب همبستگی برای داده¬های ورودی استاندارد و خام به¬ترتیب 72/0 و 78/0). مقایسه شاخص های MSE و RMSE بین مدل های ذکر شده نیز موید این امر بود. به¬نظر می رسد در جو آبی انجام عملیات مدیریت داشت مانند آبیاری از تاثیر عوامل اقلیمی بر روی عملکرد آن کاسته است. از سوی دیگر، حساسیت شبکه عصبی مربوط به کشت جو دیم نسبت به متغیرهای ورودی مدل بسیار بیشتر از کشت آبی بود که در نهایت دقت بیشتر شبکه را به همراه داشت.
    کلید واژگان: عملکرد اقتصادی, عوامل اقلیمی, متغیرهای پیش¬گو, هوش مصنوعی}
    Alireza Bagheri, Naser Sohrabi
     
    Introduction
    Predicting the yield of strategic crops such as wheat and barley can provide liquidity to purchase products from farmers, suitable space for storage, sufficient pricing, and estimating the import and export needs of the agricultural products. Crop yield forecasting can be estimated using different methods. Artificial neural network is one of the methods recently has been considered and has high accuracy in crop yield estimation. In this approach the relationship between independent and dependent variables as well as their complex interactions will be studied and hidden correlatioins between the variables is discovered. Crop yield, particularly in case of rain-fed crops, severely affected by climatic factors such as rainfall, humidity, temperature fluctuations and solar radiation during the growth season. On this basis, it seems that in case of relationships between climatic data (as independent variables) and crop yield (as dependent variable) it would be possible to predict agricultural production.
    Materials and Methods
    Considering the importance of forecasting agricultural production, an experiment was conducted in Kermanshah province, with the aim of estimating rainfed and irrigated barley yield using artificial neural network approach,. Barley yield data of 25 years (1991 to 2015) as well as raw and corresponding standardized meteorological data (total annual rainfall, average annual temperature, humidity annual average total sunshine hours, average annual evaporation and the number of frost days) were used as input data networks. To find the best network, performance of different types of neural networks was tested to barley yield evaluation. To evaluate models the statistics indices of correlation coefficient (R), coefficient of determination (R2), mean squared error (MSE) and root mean square error (RMSE) were used.
    Results and Discussion
    The results showed that the best neural network built for rainfed barley was Modular Neural Network with Momentum learning law. The network had a correlation coefficient of 0.96 and 0.92, and coefficient of determination of 0.85 and 0.92 for raw and standard data, respectively. The best neural network built for irrigated barley was also Modular Neural Network with Momentum learning law. The correlation coefficient for the raw and standard input data was 0.78 and 0.72 with coefficient of determination of 0.60 and 0.51, respectively. The results showed the less efficiency of artificial Neural Network in predicting irrigated compared to rainfed barley yield. Comparison of MSE and RMSE between the models also revealed that networks related to rainfed barely with more accuracy had more correlation coefficient compared to irrigated barely. It seems that the managing operations such as watering in irrigated barley has reduced the effect of climate factors on barley yield. So that the sensitivity of irrigated barley yield was much less than the rainfed barley. In fact, in irrigated cultivations, depending on the amount of available water, crops were irrigated regularly. This would be in addition to supplying the needed water of crops, also reduce the impact of other climatic factors such as temperature.
    Conclusion
    Generally based on the results of this study, the accuracy of Artificial Neural Network to predict the yield of rainfed barley was more acceptable than irrigated barley in Kermanshah province. Rainfed cultivation are more affected by climatic factors such as rainfall and temperature, which would be the reason of the achieved results. Hence, the accuracy of neural network for rainfed barley was more than irrigated barely, which represents more relationship between yield of rainfed barley with climatic factors as inputs of the model. So the sensitivity test of the yield to climatic factors revealed more sensitivity in rainfed than irrigated barley. Moreover, the accuracy of neural network showed that neural network was built for barley than wheat.
    Keywords: Artificial intelligence, Barley, Predictive variables, Yield prediction}
  • عاطفه صبوری*، خانم وحیده علیپور استخری
    با توجه به اهمیت آفتابگردان به عنوان یکی از مهمترین گیاهان در تولید روغن های خوراکی، پژوهش حاضر به منظور تعیین بهترین تابع رگرسیونی که بتواند رشد قطر طبق نسبت به زمان را کمی نماید طراحی گردید. در پژوهش حاضر به منظور برازش بهترین مدل رگرسیونی توجیه کننده الگوی رشد قطر طبق آفتابگردان ارقام لاکومکا و پروگرس نسبت به زمان، آزمایشی در منطقه جغرافیایی روستای استخرسر واقع در 60 کیلومتری شهرستان املش در شرایط دیم انجام گردید. ابتدا قطر طبق از ابتدای رشد آن تا رسیدگی فیزیولوژیک و برداشت ثبت شد، سپس از مدل های مختلف رگرسیونی غیر خطی از جمله نمایی، توانی، لگاریتمی، لجستیک، شنات و گومپرتز استفاده گردید. سپس به منظور شناسایی کارامدترین مدل از پارامترهای مختلف ارزیابی برازش مدل استفاده شد. نتایج نشان داد، مدل شنات و لجستیک بترتیب بهترین مدل ها در توجیه تغییرات قطر طبق رقم لاکومکا و پروگرس در طی زمان بودند. مدل شنات با بالاترین ضریب تبیین تصحیح شده (بالای 98/0) و کمترین جذر میانگین مربعات خطا، برترین مدل در تشریح الگوی رشد قطر طبق نسبت به زمان شناسایی شدند. انتظار می رود بتوان از این مدل ها برای پیش بینی قطر طبق رقم لاکومکا و پروگرس با دقت بسیار بالا استفاده نمود.
    کلید واژگان: برازش مدل, پیش بینی عملکرد, رگرسیون غیرخطی}
    Dr Atefeh Sabouri * Vahideh Alipour Estakhri
    Considering the importance of sunflower as one of the most important plants in the production of edible oils، present study was developed in order to determine the best nonlinear regression function which can quantify growth of diameter of sunflower head to time. At the present study in order to fit the best regression model explaining relationship between increasing of sunflower head diameter of Lakomka and Progress varieties and time، an experiment was performed at 60 kilometers of Amlash city in rainfed condition. At first، the head diameter measurement since the beginning of growth maturity and harvest was recorded. Then different regression models including exponential، power، logarithmic، logistic، schnute and gompertz were used. Then to determine the most efficient model، different parameters of evaluation of model fitting were used. The results revealed that schnute and logistic models are the best model for explaining of the head diameter variation of Lakomka and Progress varieties to time. Schnute model with highest adjusted coefficient of determination (0. 99 and 0. 98) and lowest root error mean of squares was determined as the best model in explaining of growth pattern of head diameter to time. It is expected that using these models could be used for prediction of head diameter of Lakomka and Progress varieties with high precision.
    Keywords: Model fitting, Yield prediction, Nonlinear regression}
  • O. Akbarpour, H. Dehghani, B. Sorkhi, H. G. Gauch
    Understanding the implication of genotype-by-environment interaction (GEI) and improving stability of crop yield in a target production environment is important in plant breeding. In this research, we used the AMMI (Additive Main Effects and Multiplicative Interaction) model to identify the stable genotype(s) by predictive accuracy of yield data. Results of this study indicated that the FGH tests were useful to identify the best truncated AMMI model. In general, FGH1 and FGH2 tests had similar results. The findings of this study confirmed that the AMMI-4 was the best truncated AMMI model to distinguish the general and specific stability of genotypes across environments for recommending them to farmers. Based on AMMI-4 yield prediction, G15 and G17 were identified as useful genotypes for some environments, while G14 was found as a stable genotype in all environments.
    Keywords: F, test, Stability, Truncated AMMI model, Yield prediction}
  • حسین ثنایی نژاد، مهدی نصیری محلاتی، حسین زارع، نسرین صالح نیا*، مرجان قائمی
    یکی از روش هایی که اخیرا در کشور به منظور پایش محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از تصاویر ماهواره ای می باشد. با هدف تخمین عملکرد مزارع گندم بوسیله تصاویر ماهواره لندست سنجنده TM و ETM+، 13 مزرعه گندم در دو سال 1388 و 1389 در شهرستان مشهد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تصاویر لندست مربوط به سه تاریخ 8 و 27 خرداد و 4 تیرماه سال 88 و 18 اردیبهشت، 3 و 19 خرداد سال 89 و داده های زمینی شامل عملکرد مزارع، مرحله رشدی و موقعیت جغرافیایی آن ها در تاریخ-های مشابه بود، موقعیت جغرافیایی مناطق بوسیله دستگاه GPS ثبت شد. سپس تعدادی از شاخص های گیاهی از روابط بین باندها استخراج و روابط همبستگی بین عملکرد با شاخص ها و باندها محاسبه شد. نتایج نشان داد از بین تصاویر سال 88، بالاترین همبستگی در تصویر 27 خرداد مشاهده شد (همزمان با مرحله خمیری شدن دانه گندم) و در سال 89 نیز در مرحله خمیری شدن دانه (تاریخ 19 خرداد سال 89) بدست آمد. بالاترین همبستگی با عملکرد در سال 88 در باند قرمز با ضریب تبیین 0/76 مشاهد شد. بعد از آن بیشترین دقت مربوط به شاخص های PD311 و PD312 در جایگاه بعدی قرار گرفتند. در سال 89 نیز باند قرمز بالاترین همبستگی را با عملکرد داشت. شاخص های NDVI و SAVI همبستگی قابل قبولی با عملکرد نداشتند. در نهایت بهترین همبستگی با عملکرد بوسیله روش رگرسیون خطی چند متغیر بدست آمد.
    کلید واژگان: پیش بینی عملکرد, سنجش از دور, سنجنده های ETM+ و TM, شاخص های گیاهی, NDVI}
    H. Sanaeinejad, M. Nassiri Mahallati, H. Zare, N. Salehnia*, M. Ghaemi
    Remote sensing is one of the techniques recently used for the purpose of monitoring and predicting crop yield. The objective of this study was predicting wheat yield in Mashhad during 2009 and 2010 by Landsat (TM) and (ETM+) images with ground based data. For this purpose, three images dated 6, 14 and 22 Jun 2009 and 8 and 24 May and 9 Jun 2010 were analysed and vegetation indices were computed. Field data included wheat growth stage, yield and geographical position. Results showed that the best relation between yield and indices were obtained in 14 Jun 2009 and 14 May 2010. These dates coincided with milky and maturity stages of wheat. Cumulative indices estimated yield prediction more precisely than others indices. Red band had the highest correlation (r2=0.76) with yield among the other band. Through the other indices, PD311 and PD312 had the best correlation with the yield. Correlation between NDVI and yield was not significant. The best correlation with the yield was obtained by applying the multi linear regression method (r2=0.83).
    Keywords: Yield prediction, Remote sensing, TM, ETM+ sensors, Vegetation indices, NDVI}
  • مجتبی نوروزی، احمد جلالیان، شمس الله ایوبی، حسین خادمی

    عملکرد محصول، خصوصیات و فرسایش خاک شدیدا به پارامترهای زمین (خصوصیات پستی و بلندی) مرتبط اند، بنابراین شناخت و آگاهی از این پارامترها از نظر تاثیر بر عملکرد محصولات مهم نظیر گندم جهت دست یابی به توسعه پایدار در زمینه کشاورزی امری لازم و ضروری به نظر می رسد. این تحقیق در اراضی زراعی تحت کشت گندم دیم در منطقه اردل استان چهارمحال و بختیاری، به منظور ایجاد مدل های رگرسیونی بین محصول و شاخص های پستی و بلندی، اجرا شده است. نمونه برداری از محصول گندم به طریق تصادفی طبقه بندی شده و جمعا در 100 نقطه در منطقه ای به وسعت 900 هکتار به وسیله پلات با ابعاد 1×1 متر و با استفاده از GPS به گونه ای انجام شد که توزیع سطوح ژئومرفیک مختلف را پوشش دهد. سپس مدل رقومی ارتفاع منطقه در پیکسل هایی به ابعاد 3×3 متر تهیه و از روی آن ویژگی های پستی و بلندی محاسبه شد. نتایج آمار توصیفی نشان داد که تمامی متغیرها از توزیع نرمال برخوردارند. از بین پارامترهای عملکرد، عملکرد دانه (36/0) بیشترین و وزن هزار دانه (13/0) کمترین ضریب تغییرات را از خود نشان دادند. در نهایت مدل های رگرسیون چند متغیره بین این پارامترها و مولفه های عملکرد گندم، برقرار و سپس به وسیله نقاط کمکی (20 نقطه از 100 نقطه) تخمین توسط مدل های به دست آمده اعتبارسنجی شدند. نتایج مطالعه نشان می دهد که خصوصیات پستی و بلندی مهمی که با مولفه های عملکرد گندم ارتباط بیشتری داشته و در مدل رگرسیونی نیز وارد شده اند، شامل شاخص رطوبتی و انحنای سطح زمین بوده است که توانسته اند 45 تا 78 درصد از تغییرات مولفه های عملکرد گندم در این منطقه را توجیه نمایند. این نتایج بیانگر این موضوع است که عملکرد گندم در منطقه تا اندازه زیادی تحت کنترل پارامترهای پستی و بلندی می باشد. نتایج اعتبارسنجی مدل ها نیز نشان دهنده نااریب بودن و درجه تخمین مناسب برازش مدل ها می باشد.

    کلید واژگان: پیش بینی محصول, شاخص های پستی و بلندی, رگرسیون خطی, مولفه های عملکرد گندم}
    M Noruzi, A Jalalian, Sh Ayoubi *, H Khademi

    Crop yield, soil properties and erosion are strongly affected by terrain parameters. Therefore, knowledge about the effects of terrain parameters on strategic crops such as wheat production will help us with sustainable management of landscape. This study was conducted in 900ha, of Ardal district, Charmahal and Bakhtiari Province to develop regression models on wheat yield components vs. terrain parameters. Wheat yield and its components were measured in 100 points. Points were distributed randomly in stratified geomorphic surfaces. Yield components were measured by harvesting of 1 m2 plots. Terrain parameters were calculated by a 3×3 m spacing from digital elevation model. The result of descriptive statistics showed that all variables followed a normal distribution. The highest and lowest coefficient of variance (CV) was related to grain yield (0.36) and thousand seeds weight (0.13), respectively. Multiple regression models were established between yield components and terrain parameters attributes. The predictive models were validated using validation data set (20% of all data). The regression analysis revealed that wetness index and curvature were the most important attributes which explained about 45-78% of total yield components variability within the study area. The overall results indicated that topographic attributes may control a significant variability of rain-fed wheat yield. The result of validation analysis confirmed the above-stated conclusion with low RMSE and ME measures.

    Keywords: Yield prediction, Topographic attributes, Linear regression, Wheat yield components}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال