شماره ركورد :
1079197
عنوان مقاله :
ارزيابي كارآيي مدل هاي شبكه عصبي مصنوعي در برآورد عملكرد اسانس گياه مرزه تابستانه بر اساس ويژگي هاي زوديافت خاك
عنوان به زبان ديگر :
Performance evaluation of Artificial Neural Networks to estimate, summer savory (Satureja hortensis L.) essential oil yield based on the easily available soil properties
پديد آورندگان :
صبوري فرد، حسين دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه علوم باغباني، گرگان، ايران , قاسم نژاد، عظيم دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه علوم باغباني، گرگان، ايران , همتي، خدايار دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه علوم باغباني، گرگان، ايران , هزار جريبي، ابوطالب دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه مهندسي آب، گرگان، ايران , بهرامي، محمودرضا دانشگاه فني و حرفه اي خراسان رضوي - دانشكده كشاورزي - گروه مهندسي توليدات گياهي، ايران
تعداد صفحه :
12
از صفحه :
47
تا صفحه :
58
كليدواژه :
بافت خاك , زيست توده , عملكرد , گياهان دارويي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: يكي از نيازهاي مهم در برنامه‌ريزي توليد و فرآوري گياهان دارويي به منظور حصول عملكرد بالا و با كيفيت مطلوب، ارزيابي اوليه خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك منطقه است كه مي‌توان با اجتناب از كاربرد غيرضروري آزمايشات متنوع خاكشناسي، هزينه توليد را به حداقل كاهش داد. مرزه تابستانه (Satureja hortensis L) از جمله گياهان دارويي پركاربرد است كه ميزان اسانس و تركيبات آن شاخص كيفي گياه محسوب مي‌شود. امروزه با ورود مدل‌هاي رگرسيوني چند متغيره و مدل‌هاي شبكه مصنوعي در تحقيقات، بسياري از روابط پيچيده موجود در طبيعت قابل درك است. از اين رو ضرورت برآورد عملكرد اسانس گياه مرزه با استفاده از روش‌هاي سريع، كم هزينه و با دقتي قابل قبول احساس مي‌گردد. مواد و روش‌ها: اين پژوهش بصورت طرح كاملاً تصادفي، در سه تكرار و بصورت گلداني انجام شد. از مناطق مختلف شهرستان نيشابور 53 نمونه خاك تهيه و پارامترهاي زوديافت آن كه شامل 1-درصد شن، 2-درصد سيلت، 3-درصد رس، 4-مواد آلي، 5-اسيديته، 6-شوري، 7-فسفر، 8-پتاسيم، 9-نيتروژن، 10-درصد كربن مي‌باشد، در آزمايشگاه اندازه‌گيري و نتايج اوليه بدست آمد. تقريباً 90 روز پس از كشت بذور در گلدان‌هاي حاوي نمونه‌هاي مختلف خاكي، نمونه‌گيري از آن‌ها صورت گرفت. سپس نمونه‌ها به مدت 24 ساعت در آون 40 درجه سانتي‌گراد قرار گرفتند تا خشك شوند. در نهايت رابطه‌هاي بين عملكرد اسانس گياه مرزه و پارامترهاي زوديافت خاك با تجزيه شبكه عصبي مصنوعي و با استفاده از نرم افزار Matlab7.9 مشخص گرديد. براي بدست آوردن حساس‌ترين پارامترها، تجزيه حساسيت به روش ضريب بدون بعد حساسيت محاسبه گرديد. بطوري كه اگر مقدار ضريب حساسيت پارامتري از 0/1 بيش‌تر باشد، آن پارامتر جز پارامترهاي حساس مدل محسوب ‌شد. يافته‌ها: شبكه عصبي مصنوعي از الگوي شبكه عصبي مصنوعي انسان شبيه‌سازي شده است، به گونه‌اي كه مي‌تواند پس از آموزش، پارامترهاي خروجي مورد نظر را با اعمال پارامترهاي ورودي برآورد نمايد. در اين پژوهش، از ساختار شبكه عصبي پرسپترون با الگوريتم آموزشي ماركوآت لونبرگ استفاده شد تا عملكرد اسانس از پارامترهاي زوديافت خاك همچون بافت خاك، مواد آلي و عناصر پرمصرف برآورد شود. بالا بودن مقادير R2 و پايين بودن مقادير RMSE ياد شده بيانگر نزديك بودن داده‌هاي پيش‌بيني با داده‌هاي اندازه‌گيري و دقت بالاي مدل در برآورد عملكرد اسانس گياه مرزه تابستانه است. بر اين اساس پارامترهاي بافت خاك(درصد شن، سيلت و رس) و كربن آلي، ماده آلي، شوري، پتاسيم و اسيديته خاك به ترتيب به عنوان حساس‌ترين پارامترها انتخاب گرديد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد كه مدل‌هاي عصبي ايجاد شده قادر نبودند عملكرد اسانس در گياه مرزه تابستانه را با حداكثر دقت (R2= 0.50) برآورد نمايند. از بين 8 مدل برازش يافته يك مدل مبتني بر متغيرهاي مستقل EC + بافت + كربن + ماده آلي + پتاسيم + pH عملكرد بهتري داشت، با اين وجود تعداد بالاي عوامل ورودي اين مدل محدوديت تلقي مي‌شود. از آنجايي كه اين تحقيق جزء اولين بررسي‌ها در مورد برآورد عملكرد اسانس گياهان دارويي بود، لذا ادامه تحقيق و بررسي در اين خصوص و همچنين پيش‌بيني عملكرد ساير گياهان دارويي به اين روش پيشنهاد مي‌گردد.
چكيده لاتين :
Background and aim: One of the most important requirements in planning production and processing of medicinal plants in order to obtain high yield and high-quality is the initial assessment of the soil physical and chemical properties, which can reduce the production cost by avoiding the use of unnecessary soil analysis. Summer Savory(Satureja hortensis L.)is one the most widely used medicinal plants that quality index of plant is related to the quantity and the constituent of its essential oil content.Understanding the relations between the quantity and quality of medicinal plants with the several physical and chemical properties of soil is very complex and the estimation of parameters changes of medicinal plants affect by soil quality characteristics is more difficult. Today, with the introduction of multivariable regression models and artificial network models in the research, many complex relationships found in nature is understandable.Hence the need for estimation of the essential oil yield of savory using fast, cheap and acceptable accuracy methods is necessary.Material and method: The present study was performed as pot experiment based on completely randomized design with 3 replications. Fifty three soil samples were collected from different parts of Nishabur, and easily available soil properties including sand, silt and clay percentage, organic matter, pH, salinity, phosphorus, potassium, nitrogen and carbon contents of the soil samples were measured at laboratory and the primary results were obtained. Approximately 90 days after seed planting in mentioned soil samples, the sampling of plants was done based on the treatments. Samples were placed for 24 hours in an oven at 40 °C, for drying. Finally, the relationship between the essential oil yield and easily available soil parameters was determined using artificial neural network by Matlab7.9 software. To obtain the most sensitive parameters, sensitivity analysis was calculated by using sensitivity coefficient without dimension method. So that, if the parameter value is more than 0.1, then that parameter is considered as the sensitive parameter of the model. Results: An artificial neural network is simulated from a human neural network model, which, after training, estimates the output parameters by applying the input parameters. In this research, the perceptron neural network structure was used with Marcoat Levenberg training algorithm to estimate the essential oil yield from easily available soil parameters such as soil texture, organic matter, and macro elements. The high R2 values and the low RMSE values indicate that predictive data are close to the measurement data and high accuracy of the model in the estimation of summer savory essential oil yield. Based on this, soil texture parameters (sand, silt and clay percentages) and organic carbon, organic matter, salinity, potassium and soil acidity were selected as the most sensitive parameters, respectively. High values of R2 and low levels of RMSE mentioned the proximity of the forecast data with measurement data and high accuracy of the model in summer Savory essential oil yield estimation. Accordingly, the parameters of organic carbon, nitrogen, phosphorus, organic matter, potassium, pH, salinity, clay, silt and sand respectively were selected as the most sensitive parameters. Conclusion: The results showed that the created neural models were not able to estimate the essential oil yield of summer savory with a maximum accuracy (R2=0.50).Among the 8 fitted models, a model based on independent variables EC+texture+carbon+organic matter + potassium + pH was better than the other, but the high number of input factors of this model is considered to be a limitation. Since the present study is an initial assessment of the essential oil yield of medicinal plants, it is recommended to continue the research in this regard as well as to predict the performance of other medicinal herbs.
سال انتشار :
1398
عنوان نشريه :
پژوهش هاي توليد گياهي
فايل PDF :
7667085
عنوان نشريه :
پژوهش هاي توليد گياهي
لينک به اين مدرک :
بازگشت