مدل‌سازی و تحلیل انرژی تولید محصول گندم با الگوریتم‌های یادگیری ماشین در شهرستان نظرآباد

امروزه تامین امنیت غذایی برای جمعیت روبه‌رشد جهان با حفظ منابع کره زمین و حداقل اثرات زیست‌محیطی به یکی از چالش‌های اساسی و مهم در کشاورزی پایدار تبدیل‌شده است و استفاده بهینه از منابع یکی از الزامات اصلی کشاورزی پایدار است. در این مطالعه به بررسی الگوی مصرف انرژی در تولید گندم و تجزیه‌وتحلیل آن در شهرستان نظرآباد پرداخته شد. مقادیر مختلف مصرف نهاده‌ها و اطلاعات در هر مرحله از کاشت تا برداشت از طریق مصاحبه با کشاورزان و پر کردن پرسش‌نامه‌های تخصصی جمع آوری شد. انرژی مصرفی با استفاده از ضرایب تبدیل انرژی استخراج‌شده از منابع معادل‌سازی شد. باتوجه‌به نتایج به‌دست‌آمده میانگین انرژی کل مصرفی 84/22405 مگاژول بر هکتار به دست آمد. شاخص‌های نسبت انرژی، بهره وری انرژی، شدت انرژی و انرژی خالص به‌ ترتیب 26/3، (kg/mj) 19/0،(mj/kg) 25/5 و (mj)50682 به دست آمد. مدل‌سازی انرژی با دو روش rfr وgbr انجام شد و r2 به ترتیب 63/0 و 56/0 و مقدار rrmse به ترتیب 74/4389 و 93/4871 محاسبه شد. نتایج نشان داد که روش gbrقادر است بادقت بیشتری مقادیر انرژی را پیش‌بینی کند. تحلیل حساسیت با shap انجام شد و تاثیرگذارترین نهاده روی پیش‌بینی انرژی ترتیب انرژی بذر، سوخت دیزل و کود شیمیایی نیتروژن هستند. نتایج این تحقیق نشان داد که از طریق کاهش مصرف سوخت و کاهش مصرف کودهای شیمیایی می‌توان میزان مصرف انرژی را کاهش داد.

modeling and energy analysis of wheat crop production with machine learning algorithms in nazarabad city

today, providing food security for the world s growing population by preserving the earth s resources and minimal environmental effects has become one of the basic and important challenges in sustainable agriculture, and the optimal use of resources is one of the main requirements of sustainable agriculture. in this study, the pattern of energy consumption in wheat production and its analysis was investigated in nazarabad city. various amounts of input consumption and information at each stage from planting to harvesting were collected through interviews with farmers and filling specialized questionnaires. the consumed energy was equated using the energy conversion coefficients extracted from the sources. according to the obtained results, the average total energy consumption was 22405.84 megajoules per hectare. the indices of energy ratio, energy efficiency, energy intensity and net energy were obtained as 3.26, (kg/mj) 0.19, (mj/kg) 5.25 and (mj) 50682 respectively. energy modeling was done with rfr and gbr methods, and r2 was calculated as 0.63 and 0.56, respectively, and the rrmse value was calculated as 4389.74 and 4871.93, respectively. the results showed that the gbr method can predict energy values more accurately. the sensitivity analysis was done with shap and the most influential inputs on energy prediction are the order of seed energy, diesel fuel and nitrogen fertilizer. the results of this research showed that energy consumption can be reduced by reducing fuel consumption and reducing chemical fertilizer consumption.