Simulation of Soybean Phenology with the Use of Artificial Neural Networks


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The phenology of soybean explicitly indicates environmental changes and strongly depends on temperature and day length. We adapted an artificial neural network model to predict the time to flowering in nine early maturing soybean accessions in the Northwest region of Russia. We added scaling constants for network inputs, optimized the high and low temperature thresholds and base day length, and implemented a new model written in Python using the Keras and TensorFlow libraries. Experimental data obtained in 1999–2013 in Pushkin (in the Leningrad region) and Kuban were used for training 121 model parameters; after training the mean-root-square error became smaller, 0.026. The investigated accessions had a reduced upper temperature threshold compared to the literature data (23 instead of 30°С) and increased low temperature threshold (12 instead of 5°С). The extension of day length from 12 to 13 h confirmed the adaptation to a longer day. The average prediction error was improved by approximately 2 days compared to the previous model of temperature minima. We generated daily weather for different future greenhouse gas emission scenarios and predicted time to flowering for nine soybean accessions in a changing climate for 2019–2030 and two planting days, that is, May 1 and May 10. The predicted time to flowering decreases to 2030 for most accessions and scenarios but may remain constant or fluctuate in several cases. The difference in the mean between 39.21 days in the experimental data and 36.33 days in the modeling results for 2030 is statistically significant according to Mann–Witney–Wilcoxon criterion (5423.5, P = 0.0097 < 0.01). Consequently, the results confirmed the predictive power of the developed model.

Ключевые слова

Об авторах

O. Taratuhin

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: kozlov_kn@spbstu.ru
Россия, St. Petersburg, 195251

L. Novikova

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources Federal Research Center

Email: kozlov_kn@spbstu.ru
Россия, St. Petersburg, 195251; St. Petersburg, 190000

I. Seferova

Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources Federal Research Center

Email: kozlov_kn@spbstu.ru
Россия, St. Petersburg, 190000

K. Kozlov

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Автор, ответственный за переписку.
Email: kozlov_kn@spbstu.ru
Россия, St. Petersburg, 195251

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2019

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».