Data-Driven Analysis and Machine Learning-Based Crop and Fertilizer Recommendation System for Revolutionizing Farming Practices

  • C. Musanase
  • A. Vodacek
  • D. Hanyurwimfura
  • A. Uwitonze
  • I. Kabandana
2023 - Agriculture
Palavras-chave: Agricultura de precisão, Internet das Coisas, inteligência artificial, recomendação de culturas, recomendação de fertilizantes
Termos de indexação: Suporte à decisão, modelo preditivo, rede neural, nutrientes do solo, segurança alimentar
 

Resumo

A agricultura desempenha um papel fundamental na segurança alimentar global. A agricultura é crítica para a segurança alimentar global e o desenvolvimento econômico. A agricultura de precisão que utiliza aprendizado de máquina (em inglês, machine learning, ML) e a Internet das Coisas (em inglês, Internet of Things, IoT) é uma abordagem promissora para aumentar a produtividade das culturas e otimizar o uso de recursos. Este artigo apresenta um sistema integrado de recomendação de culturas e fertilizantes, visando otimizar as práticas agrícolas em Ruanda. O sistema é construído sobre dois modelos preditivos: um modelo de aprendizado de máquina para recomendação de culturas e um modelo de recomendação de fertilização baseado em regras. O sistema de recomendação de culturas é baseado em um modelo de rede neural treinado em um conjunto de dados das principais culturas de Ruanda e seus principais parâmetros de crescimento, como níveis de nitrogênio, fósforo, potássio e pH do solo. O sistema de recomendação de fertilizantes usa uma abordagem baseada em regras para fornecer recomendações personalizadas de fertilizantes com base em tabelas pré-compiladas. O modelo de predição proposto atinge 97% de precisão. O estudo faz uma contribuição significativa para o campo da agricultura de precisão, fornecendo ferramentas de apoio à decisão que combinam inteligência artificial e conhecimento de domínio.

 

Abstract

Agriculture plays a key role in global food security. Agriculture is critical to global food security and economic development. Precision farming using machine learning (ML) and the Internet of Things (IoT) is a promising approach to increasing crop productivity and optimizing resource use. This paper presents an integrated crop and fertilizer recommendation system aimed at optimizing agricultural practices in Rwanda. The system is built on two predictive models: a machine learning model for crop recommendations and a rule-based fertilization recommendation model. The crop recommendation system is based on a neural network model trained on a dataset of major Rwandan crops and their key growth parameters such as nitrogen, phosphorus, potassium levels, and soil pH. The fertilizer recommendation system uses a rule-based approach to provide personalized fertilizer recommendations based on pre-compiled tables. The proposed prediction model achieves 97% accuracy. The study makes a significant contribution to the field of precision agriculture by providing decision support tools that combine artificial intelligence and domain knowledge.

Acessar artigo Copiar link

Artigos relacionados

A century of research on Azospirillum and still so much to discover

  • F. Cassan
  • G. Maroniche
  • V. M. Reis
  • R. M. Etto
  • G. Bellotti
  • G. Alexandre
  • D. Torres
  • S. Nievas
  • A. K. Tripathi
  • R. Perez
  • E. M. de Souza
Esta revisão aborda o gênero Azospirillum, desde sua primeira descrição por Beijerinck em 1925, consolidando-o como um pilar das interações planta-microrganismo e da agricultura sustentável global. A revisão sintetiza a impressionante trajetória de descobertas, desde a expansão taxonômica e versatilidade fisiológica do gênero até os mecanismos moleculares de promoção de crescimento, como a fixação de nitrogênio, produção de fitormônios e modulação da arquitetura radicular.
Azospirillum, rizobactérias promotoras do crescimento vegetal, agricultura sustentável, inoculantes microbianos, bioestimulantes, biotecnologia ambiental
Ler

Microbial biocontrol in agriculture: from mechanistic Understanding to field application

  • H. T. Nguyen
  • T. T. Pham
  • P. T. Nguyen
  • N. C. G. Dinh
  • M. T. Le
  • T. D. Nguyen
  • T. T. Nguyen
  • V. B. Nguyen
sta revisão oferece uma síntese atualizada sobre o papel dos agentes de controle biológico na proteção sustentável de cultivos. a revisão destaca como os avanços em genômica e engenharia genética estão permitindo a transição de uma seleção empírica para o desenho racional de agentes de controle biológico com maior eficácia e especificidade.
Ler

Biological control properties of microbial plant biostimulants. A review

  • S. I. Tarigan
  • S. Toth
  • M. Szalai
  • J. Kiss
  • G. Turoczi
  • S. Toepfer
Esta revisão analisou produtos comerciais de bioestimulantes microbianos registrados em seis países, Hungria, Suíça, Espanha, França, Indonésia e Canadá; para investigar seu potencial efeito no controle biológico de insetos, para além de sua função primária de promoção de crescimento. A revisão conclui que os agricultores podem se beneficiar desses efeitos múltiplos, mas devem estar cientes do potencial adicional de biocontrole presente em muitos bioestimulantes microbianos.
Biofertilizantes, biopesticidas microbianos, melhoradores de solo, defesa vegetal, insetos-praga
Ler