图 5.基于 WheatGrow 模型模拟,留一环境交叉验证(LOEO)下 5 个生育阶段(GS1–GS5)关键气象因子分布。各子图分别为:(A) 累积冷度日 CDD (℃・d)、(B) 阶段降水量 Prcp (mm)、(C) 阶段日照时长 SunH (h)。GS1–GS5 依次为:播种–出苗、出苗–分蘖、分蘖–拔节、拔节–孕穗、孕穗–抽穗。AGIS:E1–E3;GABI:E4–E15;iWheat:E16–E19。
图 6.三套数据集下小麦抽穗期实测值与预测值对比:(A–C) APSIM-Wheat 模型;(D–F) APSIM-Wheat-LSTM 模型。不同颜色代表留一环境交叉验证(LOEO)中被留出的测试环境;采用平均均方根误差 RMSE 和决定系数R2评价模型精度。AGIS:E1–E3;GABI:E4–E15;iWheat:E16–E19。
图 7.三套数据集下小麦抽穗期实测值与预测值对比:(A–C) WheatGrow 模型;(D–F) WheatGrow-LSTM 模型。不同颜色代表留一环境交叉验证(LOEO)中被留出的测试环境;采用平均均方根误差 RMSE 和决定系数R2评价模型精度。AGIS:E1–E3;GABI:E4–E15;iWheat:E16–E19。
图 8.基于留一环境交叉验证(LOEO),三个小麦群体(AGIS、GABI、iWheat)所有测试环境下小麦抽穗期预测精度对比。上图为平均均方根误差 RMSE,下图为平均决定系数R2。对比模型包括:RF-Env、LASSO-Env、LSTM-Env、APSIM-Wheat-RF、APSIM-Wheat-LASSO、APSIM-Wheat-LSTM、WheatGrow-RF、WheatGrow-LASSO、WheatGrow-LSTM。
图 9.留一环境交叉验证(LOEO)下,APSIM-Wheat-LSTM 模型 5 个生育阶段(GS1–GS5)GradientSHAP 特征归因值。三行分别对应 AGIS、GABI、iWheat 三个小麦群体;关键环境因子包括各生育阶段累积冷度日 CDD、降水量 Prcp、日照时长 SunH。横轴为特征归因值:正值表示该特征使预测抽穗期推迟,负值表示使抽穗期提前,绝对值越大影响越强;圆点颜色对应特征原始数值大小:绿色为低值,黑色为高值。
图 10.留一环境交叉验证(LOEO)下,WheatGrow-LSTM 模型 5 个生育阶段(GS1–GS5)GradientSHAP 特征归因值。三行分别对应 AGIS、GABI、iWheat 三个小麦群体;关键环境因子包括各生育阶段累积冷度日 CDD、降水量 Prcp、日照时长 SunH。横轴为特征归因值:正值表示该特征使预测抽穗期推迟,负值表示使抽穗期提前,绝对值越大影响越强;圆点颜色对应特征原始数值大小:蓝色为低值,红色为高值。
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