비닐봉지를 이용한 벼 바구미 Sitophilus oryzae(Coleoptera: Curculionidae)의 밀 태양 감염에 대한 지도 학습을 위한 로그 상각 온도 효과

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2655(2023) 이 기사 인용

712 액세스

3 알트메트릭

측정항목 세부정보

이 연구에서는 밀과 같은 많은 전략 곡물에 대해 가장 파괴적인 해충 중 하나인 쌀 바구미 Sitophilus oryzae (L.)에 대해 투명 폴리에틸렌 백을 사용하는 태양열 난방의 효과를 조사합니다. 본 논문에서는 밀 곡물의 품질을 유지하면서 저장된 곡물 곤충에 대한 제어 가열 시스템에 영향을 미치는 주요 매개 변수를 찾는 것을 목표로 합니다. 우리는 캐나다 여름 동안 현장 조사를 기반으로 실험 및 환경 데이터를 수집한 새로운 벤치마크 데이터 세트를 제공합니다. 우리는 쌀 바구미에 대한 상각 온도 효과를 설명하기 위해 새로운 공식을 사용하여 솔루션의 효과를 측정합니다. 우리는 해충에 대한 치명적인 가열 조건에 도달하는 데 있어 솔루션의 효율성을 예측하고 매개변수의 중요성을 측정하기 위해 다양한 기계 학습 모델을 채택했습니다. 우리 기계 학습 모델의 성능은 10겹 교차 검증을 통해 검증되었으며 Random Forest 모델에서 얻은 99.01% 재현율, 100% 정밀도 및 99.5% F1-Score로 99.5%의 높은 정확도를 보여줍니다. 설명 가능한 사후 모델로서 SHAP 값을 사용한 기계 학습에 대한 우리의 실험적 연구는 쌀 바구미의 해충 구제에 중요한 영향을 미치는 최상의 환경 조건과 매개변수를 제공합니다. 우리의 연구 결과는 높은 주변 온도에서 열 곤충 해충 소독을 위해 태양열 가방을 사용할 때 최적의 중간 크기 곡물 양이 있음을 시사합니다. 기계 학습은 투명한 비닐봉지 안에 저장된 곡물 곤충을 제거하는 데 가장 효과적인 치명적인 온도를 예측하기 위한 다목적 모델을 제공합니다. 이 강력한 기술을 사용하면 이러한 해충을 제거하기 위한 최적의 조건에 대한 귀중한 정보를 얻을 수 있습니다. 우리 모델을 사용하면 특정 매개변수 조합이 열 제어를 사용하여 곤충을 치료하는 데 효과적인지 여부를 예측할 수 있습니다. 우리는 연구자들이 연구를 위한 벤치마크로 사용할 수 있도록 Creative Commons License에 따라 데이터 세트를 공개적으로 제공합니다.

세계 인구는 2020년에 약 78억 명으로 추산되며, 2050년에는 98억 명에 이를 것으로 예상됩니다1,2,3,4. 따라서 세계 곡물 생산량을 늘리는 것은 세계 식량 수요를 충족시키는 핵심 요소입니다. 식량 생산과 소비는 2050년에 약 50~70% 증가할 것으로 예상됩니다1,2,3. 반면, 수확 후 손실은 특히 일부 아프리카 국가에서 전체 식량 생산에 막대한 피해를 입히고 약 20~40%의 손실을 초래하는데, 이는 같은 국가의 낮은 식량 생산량에 비해 상당한 손실입니다2. 곤충은 곡물 손상의 주요 원인이며 곡물 손실은 30~90%2,5로 추정됩니다. 수확 후 손실을 줄이려는 노력은 식량 생산 증가에 대한 한계와 과제에 비해 상당한 영향을 미치고 식량 가용성과 식량 공급을 향상시킵니다2,6.

벼바구미 Sitophilus oryzae(L.)(Coleoptera: Curculionidae)는 전 세계적으로 저장된 밀 및 기타 곡물의 가장 중요한 해충 중 하나입니다5,7. 이는 전체 곡물을 공격하고 상당한 곡물 손실을 일으키는 주요 저장 곡물 곤충입니다7,8. S. oryzae의 섭식 활동은 해충, 곰팡이 질병 및 곡물 부패의 2차 감염으로 이어집니다7,8. 성숙한 벼바구미는 길이가 3~4mm로 자라며 유충은 탈출을 통해 곡물 알갱이 내부에서 먹이를 먹으며 바구미 피해라고 알려진 독특한 작고 둥근 구멍을 만듭니다9. 알은 곡물 표면에 낳으며 부화까지의 잠복기는 2.62~5.85일입니다. 음식이 있을 때 남성의 수명은 42.63~58.72일, 여성의 수명은 60.69~77.23일입니다8. 여성의 출산율은 평생 53.60개의 알입니다7. 벼바구미 성장 가속은 온도 25~30\(^\circ\)C 및 상대습도(rh) 65~75%에서 발생합니다7,8. 대부분의 곡물 저장 생태계는 벼 바구미 성장과 기타 곤충에 유리한 조건에 가까운 온도와 rh를 갖고 있으며, 이는 또한 곡물의 막대한 손실을 초래합니다2,10.