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預測作物產量之永續農業新建模方法
2025/11/26
摘要
日本滋賀大學研究團隊探討了一種基於功能數據分析(FDA)的新方法,用於預測全年栽培作物的產量。透過分析在自然光植物工廠中生長的草莓和番茄的時間序列數據,研究揭示了溫度和太陽輻射等環境因素如何影響作物產量,進而提供優化農業生產新工具。

文章資訊
預測作物產量之永續農業新建模方法

  預測農作物產量是現代農業的重大挑戰,特別是在環境條件波動的情況下。隨著對永續糧食生產的需求不斷增加,了解環境因素與作物生長之間複雜的相互作用變得越來越重要。
  日本滋賀大學研究團隊採用了變係數功能回歸模型(VCFRM),利用FDA技術來調查環境因素(如溫度和太陽輻射)對作物產量的影響。針對草莓和番茄的產量數據進行分析,草莓數據來自於日本滋賀的溫室,而番茄數據則來自於兵庫的商業溫室,草莓的數據涵蓋了212天的每日產量,番茄則有1172天的每日產量記錄。使用FDA將每日作物產量作為響應變量,並將60天(草莓)和80天(番茄)內的環境因素作為預測變量進行回歸分析。使用VCFRM建立模型,以視覺化這些動態交互作用,確定環境因素對作物生長影響最顯著的關鍵時期。
  研究發現特定時間段內較高的溫度(如收穫前30到60天)能夠正面影響產量,而在某些時期(如收穫前50到60天)則可能會有負面影響。太陽輻射在收穫前1到30天內對產量有正面影響,但在某些關鍵時期也會出現負面影響。團隊所提出的FDA基於模型能夠有效地預測作物產量,並提供了有關如何優化條件以達到最大產量的深入理解。

  此項研究發表在2024年5月《Horticulture Research》期刊,此項研究貢獻在於對永續農業具有廣泛應用價值,特別是在植物工廠和溫室等受控環境中。FDA模型可以適應不同作物和環境設置,是一種多功能工具,有助於優化生產。更精確地管理環境變量,此方法可確保即使在挑戰性條件下也能實現穩定的產量和盈利。

【延伸閱讀】- 全球糧食供應現狀及臺灣的糧食安全政策


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