Nutrient diagnosis of orange crops applying compositional data analysis and machine learning techniques /

• Main Author: Yamane, Danilo Ricardo.
• Other Authors: Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias.
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Jaboticabal, 2018
• Subjects: Relação logarítmica centrada; Nutrição de citrus; Razão log isométrica; k-NN; Análise multivariada.; Centred log ratio; Citrus nutrition; Isometric log ratio; Multivariate analysis
• Online Access: http://hdl.handle.net/11449/180576

Orientador: Arthur Bernardes Cecílio Filho === Resumo: O manejo eficiente de nutrientes é crucial para atingir alta produtividade de frutos. Resultados da análise do tecido são comumente interpretados usando faixas críticas de concentração de nutrientes (CNCR) e Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS) em culturas de laranja. No entanto, ambos os métodos ignoram as propriedades inerentes à classe dos dados composicionais, não considerando adequadamente as interações de nutrientes e a influência varietal na composição nutricional da planta. Portanto, ferramentas eficazes de modelagem são necessárias para corrigir vieses e incorporar efeitos genéticos na avaliação do estado nutricional. O objetivo deste estudo foi desenvolver uma abordagem diagnóstica precisa para avaliar o estado nutricional de variedades de copa de laranjeira (Citrus sinensis), usando a análise composicional dos dados e algoritmos de inteligência artificial. Foram coletadas 716 amostras foliares de ramos frutíferos em pomares comerciais de laranjeiras não irrigadas (“Valência”, “Hamlin”, “Pera”, “Natal”, “Valencia Americana” e “Westin”) distribuídos pelo estado de São Paulo (Brasil), analisadas as concentrações de N, S, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn e Fe, e avaliadas as produções de frutos. Balanços de nutrientes foram computados como relações-log isométricas (ilr). Análises discriminantes dos valores de ilr diferenciaram os perfis de nutrientes das variedades de copa, indicando composições nutricionais específicas. A acurácia diagnóstica dos balanços de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) === Abstract: Efficient nutrient management is crucial to attain high fruit productivity. Results of tissue analysis are commonly interpreted using critical nutrient concentration ranges (CNCR) and Diagnosis and Recommendation Integrated System (DRIS) on orange crops. Nevertheless, both methods ignore the inherent properties of compositional data class, not accounting adequately for nutrient interactions and varietal influence on plant ionome. Therefore, effective modeling tools are needed to rectify biases and incorporate genetic effects on nutrient composition. The objective of this study was to develop an accurate diagnostic approach to evaluate the nutritional status across orange (Citrus sinensis) canopy varieties using compositional data analysis and machine learning algorithms. We collected 716 foliar samples from fruit-bearing shoots in plots of non-irrigated commercial orange orchards (“Valencia”, “Hamlin”, “Pera”, “Natal”, “Valencia Americana” and “Westin”) distributed across São Paulo state (Brazil), analyzed N, S, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn and Fe, and measured fruit yields. Sound nutrient balances were computed as isometric log-ratios (ilr). Discriminant analysis of ilr values differentiated the nutrient profiles of canopy varieties, indicating plant-specific ionomes. Diagnostic accuracy of nutrient balances reached 88% about cutoff yield of 60 Mg ha-1 using ilrs and a k-nearest neighbors classification, allowing the development of reliable nutritional standards at high fruit... (Complete abstract click electronic access below) === Doutor