I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b er   20 25 ,   p p .   5 6 6 7 ~ 5 6 7 8   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 6 . pp 5 6 6 7 - 5 6 7 8           5667       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Fine - tuning p re - t ra ined deep  learn ing  mo dels for c r o prediction  using  s o il conditio ns in s ma rt  a g ricultur e       P ra v ee n P a wa s ka r 1 ,2 ,   Yo g is h H   K 1 ,   P a k rudd in   B 2 ,   Dee pa   Yo g is h 3   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   M   S   R a m a i a h   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   B e n g a l u r u ,   V i sv e sv a r a y a   Te c h n o l o g y   U n i v e r si t y ,   B e l a g a v i ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   P r e si d e n c y   U n i v e r si t y ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   C h r i s t   U n i v e r s i t y ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 2 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 2 1 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Sep   1 4 ,   2 0 2 5       Ag ricu lt u re   is  t h e   b a c k b o n e   o t h e   In d ian   e c o n o m y ,   wit h   s o il   q u a li ty   p lay in g   a   c ru c ial  ro le   in   c ro p   p r o d u c ti v it y .   F a rm e rs  o fte n   str u g g le  t o   se lec th e   a p p ro p riate   c ro p   b a se d   o n   so il   ty p e ,   lea d in g   t o   si g n if ica n l o ss e in   y iel d   a n d   p ro d u c ti v it y .   T o   a d d re ss   th is   c h a l len g e ,   d e e p   lea rn in g   tec h n i q u e s   p ro v i d e   a n   e fficie n so l u ti o n   fo r   a u t o m a ted   s o il   c las sifica ti o n .   In   th is   stu d y ,   a   d a tas e o 7 8 1   o ri g in a s o il   ima g e s,  i n c lu d in g   c lay   so il ,   a ll u v ial  so il ,   re d   s o il ,   a n d   b lac k   so il ,   wa c o l lec ted   fro m   Ka g g le  a n d   a u g m e n ted   to   3 , 7 0 2   ima g e t o   e n h a n c e   m o d e train in g .   S e v e ra d e e p   l e a rn in g   m o d e ls  we re   e m p lo y e d   fo so il   c las sifica ti o n ,   in c lu d i n g   p re trai n e d   a rc h it e c tu re a n d   a   p ro p o se d   m o d e l,   S o i lNe t.   E x p e rim e n ta re s u l ts   d e m o n s tra te d   t h a t   De n se Ne t 2 0 1   a c h ie v e d   1 0 0 %   v a li d a ti o n   a c c u ra c y ,   Re sN e t5 0 V 2   9 8 % ,   VG G 1 6   9 9 % ,   M o b i leN e tV2   9 9 % ,   a n d   t h e   p r o p o se d   S o il Ne t   m o d e 9 7 % .   T h e   p r o p o se d   a p p r o a c h   o u t p e rfo rm e d   e x isti n g   w o rk   b y   su r p a ss in g   9 5 %   a c c u ra c y .   Ad d it i o n a ll y ,   m o d e l   p e rfo rm a n c e   wa e v a lu a ted   u si n g   p re c isio n ,   re c a ll ,   a n d   F 1 - sc o re ,   e n su rin g   a   c o m p re h e n siv e   a n a ly sis  o c la ss ifi c a ti o n   e ffe c ti v e n e ss .   T h e se   fin d in g h ig h li g h t h e   p o ten t ial  o d e e p   lea rn in g   in   imp ro v i n g   s o il   c la ss ifi c a ti o n   a c c u ra c y ,   a id in g   fa rm e rs i n   m a k in g   in f o rm e d   c ro p   se lec ti o n   d e c isio n s.   K ey w o r d s :   Ag r icu ltu r   Dee p   lear n in g     Featu r ex tr ac tio n       I m ag p r o ce s s in g   Pre tr ain ed   m o d els   So il ty p p r ed ictio n     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Pra v ee n   Pawask ar     Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g ,   S R a m aiah   I n s titu te  o f   T ec h n o l o g y ,   B en g alu r u ,   Vis v esv ar ay T ec h n o l o g ical  Un iv er s ity   B elag av   5 9 0 0 1 8 ,   I n d ia   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g ,   Pre s id en cy   Un iv er s ity   B en g alu r u     5 6 0 0 6 4 ,   I n d ia   E m ail:  p r av ee n p awa s k ar 5 5 5 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h f o u n d atio n   o f   wo r ld wid e   f o o d   p r o d u ctio n   is   a g r icu ltu r e ,   an d   cr o p   y ield   is   h ea v ily   in f l u en ce d   b y   th q u ality   o f   th s o il.  So il  ty p es lik s an d y ,   clay ey ,   lo a m y ,   an d   s ilt d if f er   in   tex tu r e,   wate r   r eten tio n   ca p ac ity ,   an d   n u t r ien av aila b ilit y ,   wh ich   d i r ec tly   af f ec ts   p lan g r o wth .   Far m e r s   n ee d   to   u n d er s tan d   s o il   p r o p er ties   in   o r d e r   to   m a k in f o r m ed   ch o ices  ab o u cr o p   s el ec tio n ,   ir r ig atio n ,   an d   f er tili za tio n .   No n eth eless ,   co n v en tio n al  m eth o d s   o f   s o il a n aly s is   ar f r eq u en tly   c h ar ac t er ized   b y   h i g h   co s ts   an d   tim d em an d s ,   as we ll a s   lack   o f   ac ce s s ib ilit y   f o r   n u m er o u s   f a r m er s esp ec ially   th o s in   is o lated   r eg io n s .   T h e   p r o g r ess   m ad i n   ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   an d   d ee p   lear n in g   h as  s p ar k ed   in cr ea s ed   cu r io s ity   ab o u u s in g   tech n o lo g y   to   en h an ce   a g r icu ltu r al  p r ac tices  [ 1 ] .   s ig n if ican ch alle n g f o r   c o n tem p o r ar y   ag r ic u ltu r is   th at  f lu ctu atio n s   i n   s o il  a n d   en v ir o n m e n tal  co n d itio n s   ca n   lead   to   u n p r ed i ctab le  cr o p   p e r f o r m an ce .   Far m er s   f r eq u en tly   d ep e n d   o n   tr a d itio n al  m eth o d s   o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 6 7 - 5 6 7 8   5668   m an u al  test in g   to   ev alu ate   s o il  s u itab ilit y ,   wh ich   ca n   r esu l in   in ef f icien t   r eso u r ce   allo c atio n   an d   r ed u ce d   p r o d u ctiv ity   [ 2 ] .   Fu r t h er m o r e ,   th d ec is io n - m ak in g   p r o ce s s   is   m ad m o r e   co m p lex   b y   c lim ate  ch an g a n d     s o il  d eg r ad atio n ,   w h ich   h in d er s   th attain m en o f   s u s tain ab le  f ar m in g   t h at  also   y ield s   h ig h   p r o d u ctio n .     Pre - tr ain ed   d ee p   lea r n in g   m o d els  lik VGG  an d   R esNet  h av p r o v en   ef f ec ti v in   im ag class if icatio n   an d   p atter n   r ec o g n itio n ,   b u th ei r   d ir ec u s in   ag r ic u ltu r n ec e s s itate s   f in e - tu n in g   to   s u it  s p ec if ic  s o il  an d   cr o p   co n d itio n s   [ 3 ] .   T h is   s tu d y   aim s   to   m ee th ese  ch allen g es  b y   f o c u s in g   o n   th e   f in e - tu n in g   o f   p r e - tr ain ed   d ee p   lear n in g   m o d els  f o r   th p u r p o s o f   ac cu r ate  cr o p   p r ed ictio n   b ased   o n   s o il  co n d itio n s   [ 4 ] .   T h ese  m o d els  ca n   ev alu ate   s o il  tex tu r e,   m o is tu r e   lev els,  a n d   n u tr ien co n ten to   s u g g est  th m o s ap p r o p r iate  c r o p s   f o r   s p ec if ic  ar ea   b y   u s in g   s o il  im a g es  an d   r elate d   d ata.   AI - d r iv en   s m ar a g r i cu ltu r s o lu tio n s   ca n   g r ea tly   im p r o v d ec is io n - m ak in g ,   m in im ize  tr ial - an d - er r o r   f a r m in g   m eth o d s ,   a n d   b o o s o v er all  y ield .   T h is   r esear c h   s ee k s   to   co n n ec th f ield s   o f   d ee p   lear n in g   an d   p r ec is io n   ag r icu ltu r e ,   o f f er i n g   f ar m er s   tr u s two r th y ,   d at a - in f o r m e d   m eth o d   f o r   o p tim izin g   p r o d u ctiv ity   a n d   s u s tain ab ilit y .   T h is   r esear ch   im p r o v es  p r ec is io n   f ar m i n g   th r o u g h   th u s o f   Den s eNe t1 2 1   an d   R esNet5 0   f o r   ac cu r ate  cr o p   class if icati o n   f r o m   s atellite  im ag es,  f ac ilit atin g   im p r o v ed   d ec is io n - m ak in g   an d   r eso u r ce   m an ag em en t.   Sectio n   2   o u tlin es  r elate d   w o r k ,   Sectio n   3   o u tlin es  th p r o p o s ed   m eth o d o lo g y ,   in clu d in g   d ata   ac q u is itio n ,   p r ep r o ce s s in g ,   m o d el  f in e - tu n in g ,   a n d   ev alu ati o n .   Sectio n   4   d is cu s s es  th e x p er im en tal  s etu p ,   r esu lts ,   an d   an aly s is .   Sectio n   5   co n clu d es  th s tu d y   with   k ey   f in d in g s ,   lim itatio n s ,   an d   d ir ec tio n s   f o r   f u tu r e   wo r k .       2.   RE L AT E WO RK   J asv an th   an d   Fre d r ik   [ 5 ]   p r o p o s e d   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN ) - b ased   m eth o d   f o r   class if y in g   s o il  im ag es  an d   r ec o m m e n d in g   cr o p s ,   th er eb y   im p r o v in g   p r ec is io n   ag r icu ltu r e.   Usi n g   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  to   s tan d ar d ize   in p u d ata,   th e   m o d el  is   tr ain ed   o n   an aly s es  d atas et  o f   d if f er e n s o il   ty p es  [ 6 ] .   Fo llo win g   class if icatio n ,   th s y s tem   r ec o m m en d s   ap p r o p r iate  cr o p s ,   o f f er in g   an   au to m ated   an d   ef f ec tiv m ea n s   f o r   m ak in g   i n f o r m e d   ag r ic u ltu r al  d ec is io n s .   T h p u r p o s o f   r esear c h   [ 7 ]   is   to   h elp   f ar m e r s   ch o o s ap p r o p r iate  cr o p s   b y   ex am in in g   th ch ar ac ter is tics   o f   lan d   an d   s o il  th r o u g h   g eo s p atial  m eth o d s .   T o   ass es s   th ap p r o p r iaten ess   o f   cr o p s ,   elem en ts   s u ch   as  s o il  tex tu r an d   m o is tu r lev els,  n u tr ien co n ten t,  a n d   s lo p ar an aly s es.  web - b ased   m o d el  th at  p r o ce s s es  d y n am ic  d ata  f ac ilit ates  im p r o v ed   p la n n in g   an d   en h an ce s   th y ield   p er   h ec tar e .   R ef er en ce   [ 8 ]   p u ts   f o r war d   a   s u p er v is ed   lear n i n g   m o d el  b ased   o n   d ec is io n   tr ee s   to   im p r o v t h ac cu r ac y   o f   cr o p   y ield   p r ed ic tio n s   u s in g   s o il  m o is tu r p ar am eter s   an d   to   d ec r ea s er r o r   r ates.  I ex am i n es  cu r r en m ac h in lear n in g   ( M L )   alg o r ith m s ,   elab o r ates  o n   th p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   ev alu ates  o u tco m es,  an d   co n s id er s   p o te n tial  en h a n ce m en ts ,   p r o v id in g   u s ef u p e r s p ec tiv es  f o r   r esear ch e r s   in   a g r icu ltu r al  a r tifi cial  in tellig en ce   ( AI ) .   Usi n g   d ee p   lear n in g ,   au t h o r s   p r o p o s ed   C NN - b ased   m eth o d   a n aly s es  s o il  ch ar ac ter is tics   [ 9 ]   an d   f o r ec asts   ap p r o p r iate  cr o p s ,   g u ar an teein g   s o lu tio n   r o o ted   in   d ata.   T h r o u g h   co m p r eh en s iv test in g   o n   ac tu al  d atasets ,   h ig h   ac cu r ac y   an d   ef f icien c y   h av e   b ee n   s h o wn ,   p r o m o tin g   p r ec is io n   ag r icu ltu r f o r   im p r o v ed   s o il  class if icatio n   an d   cr o p   f o r ec asti n g   [ 4 ] Ah m ed   et  a l [ 1 0 ]   u tili ze s   m ac h in lea r n in g   to   f o r ec ast  s ig n if ican t   cr o p p in g   p atter n s   in   B an g lad e s h ,   d r awin g   o n   lan d ,   s o il,  an d   clim ate  d ata  f r o m   5 2   Up az ilas .   Mo d els s u ch   as k - n ea r est  n eig h b o r s   ( KNN) ,   d e cisi o n   tr ee   ( DT ) ,   r an d o m   f o r est  class if ier   ( R FC ) ,   ex tr em g r ad ien b o o s tin g   ( XGBo o s t) ,   an d   s u p p o r v ec t o r   m ac h in ( SVM)   ar ca p a b le  o f   m an a g in g   m i x ed   d ata  an d   v ar io u s   cr o p   class e s   with   an   ac cu r ac y   e x ce ed in g   9 5 %.  Ad d itio n ally ,   s y s tem   th at  is   ea s y   to   u s was  cr ea ted   f o r   s tr aig h tf o r war d   p r ed ictio n   d e p lo y m e n t.  Mittal  an d   B h an ja   [ 1 1 ]   d e v elo p ed   an   ML   m o d el  th at  r ec o m m en d s   o p tim al  cr o p s   b ased   o n   s o il,  clim ate,   an d   r eso u r ce s .   Usi n g   n atu r al  lan g u a g p r o ce s s in g   ( NL P)  to   ex tr ac in s ig h ts   f r o m   cr o p   d ata,   th m o d el  p r e d icts   s u itab le  cr o p s   an d   is   d ep lo y e d   as a   web   s er v ice  f o r   ea s y   ac ce s s .     Allu v ial  s o il,  lo ca ted   i n   r i v e r   p lain s   s u ch   as  th o s o f   th Gan g es,  B r ah m a p u tr a,   an d   I n d u s ,   is   ex tr em ely   f e r tile  an d   m i n er al - r ich ,   m a k in g   it  p er f ec f o r   f ar m in g .   I is   co n d u civ to   th f ar m in g   o f   s tap le  cr o p s   lik r ice,   wh ea t,   s u g ar c an e,   p u ls es,  an d   o ils ee d s   d u e   to   its   ex ce llen d r ain ag e   an d   m o is tu r r ete n tio n   ca p ab ilit ies.    Du to   its   n u tr ien t - r ich   co m p o s itio n ,   it  en s u r e s   h ig h   y ield s   an d   is   am o n g   th m o s p r o d u ctiv e   s o il  ty p es  f o r   f ar m in g   [ 1 2 ] .   Als o   r ef er r ed   to   as  r eg u r   s o il,  b lack   s o il  is   v er y   f er tile  an d   id ea f o r   g r o win g   co tto n ,   s o y b ea n ,   s u n f lo wer ,   m aize ,   an d   p u ls es.  I is   m ai n ly   lo ca ted   i n   Ma h ar ash tr a ,   G u jar at,   an d   Ma d h y Pra d esh ,   an d   it r etain s   m o is tu r well,   m ak in g   it   s u itab le  f o r   d r y lan d   ag r icu ltu r e.   B lack   s o il ,   wh ich   is   ab u n d an t   in   ca lciu m   an d   m ag n esiu m ,   p r o m o tes  n u tr ie n u p ta k an d   g u ar an tees  r o b u s cr o p   g r o wth .   I ts   ab ilit y   to   s elf - p lo d im in is h es  th n ec ess it y   f o r   r e g u lar   till in g ,   th u s   b o o s tin g   ag r icu ltu r al  p r o d u ctiv ity   [ 1 3 ] .   R ed   s o il,   lo ca ted   in   ar ea s   s u ch   as  T am il  Nad u ,   Kar n atak a,   a n d   Od is h a,   h as  g o o d   d r ain ag a n d   is   h i g h   in   ir o n   co n ten t.   Ho wev er ,   its   n atu r al  f er tili ty   is   lo w,   n ec ess ita tin g   th u s o f   f er tili ze r s   f o r   id ea cr o p   d ev elo p m e n t.  I is   ap p r o p r iate  f o r   th c u ltiv atio n   o f   g r o u n d n u t,  m illets ,   p u l s es,  co tto n ,   r ice,   a n d   v ar io u s   v eg etab les.  W ith   ap p r o p r iate  s o il  m a n ag em e n an d   f e r tili za tio n ,   r e d   s o il  ca n   s u s tain   ag r icu ltu r e   an d   im p r o v cr o p   y ield   [ 1 4 ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         F in e - tu n in g   p r e - tr a in ed   d ee p   lea r n in g   mo d els fo r   cro p   p r ed ictio n   u s in g     ( P r a ve e n   P a w a s ka r )   5669   W ater - in ten s iv cr o p s   lik p ad d y ,   wh ea t,  b ar le y ,   an d   v eg et ab les  th r iv in   clay ey   s o il  th at   is   n u tr ien t - r ich   an d   r etain s   m o is tu r ef f ec tiv ely .   T h is   s o il  ty p e,   m ain ly   lo ca ted   in   ar ea s   s u ch   as  As s am   an d   W est  B en g al,   f ac ilit ates  h ig h - y ield   ag r icu ltu r b u n ec ess itates  ef f ec tiv d r ain ag m an ag e m en to   av er wate r lo g g in g .   Du e   to   its   f er tile  ch ar ac ter is tics ,   it  is   id ea f o r   s u s tain ab le  cr o p   p r o d u ctio n   wh en   p r o p er   i r r i g atio n   m eth o d s   ar e   ap p lied   an d   s o il a er atio n   is   s u f f icien [ 1 5 ] .     G r o u n d n u t   i s   a   v i t al   f o o d   a n d   o i l s e e d   c r o p   i n   W e s t   A f r i ca ,   c o n t r i b u t i n g   s i g n i f i c a n t l y   to   f o o d   a n d   n u t r i t i o n a l   s e c u r i t y .   T h i s   s t u d y   a i m e d   t o   as s es s   t h e   i m p a ct   o f   d i f f e r e n t   s o i t y p e s   o n   t h n u t r i t i o n a l   q u a li t y   o f   g r o u n d n u t   i n   L e b d a   v i l l a g e ,   C e n t r e - N o r t h   B u r k i n a   F as o .   G r o u n d n u t   s e e d s   ( S H   4 7 0   P   v a r i e t y )   w e r e   c o l l e c t ed   f r o m   f o u r t e e n   f a r m e r s   ac r o s s   t h r e e   s o il   t y p es ,   a n d   t h e i r   m ac r o n u t r i e n t   a n d   m i n e r al   c o n t en t s   we r e   a n a l y ze d .   V a r i a n c e   a n a l y s is   r e v e a l e d   s i g n i f i c a n t   d i f f e r e n c es :   c l a y   s o i l s   y i e l d e d   s e e d s   wi t h   h i g h e r   f a c o n t e n t   ( 4 6 . 6 %   ±     6 . 3   g / 1 0 0   g   d r y   m a t t e r ) ,   w h i l e   g r a v e l l y   s o i l s   p r o d u c e d   s e e d s   r i c h e r   i n   c a r b o h y d r a t e s   ( 1 8 . 8   ±   1 . 9   g / 1 0 0   g   d r y   m a t t e r ) .   I r o n   c o n t e n t   r a n g e d   f r o m   1 . 9   ±   0 . 5   m g / 1 0 0   g   o n   s a n d y   s o i ls   t o   2 . 4 6   ±   0 . 3 9   m g / 1 0 0   g   o n   c l a y   s o il s   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   A   tw o - y e a r   f i el d   s t u d y   at   H i m a c h a P r a d es h   A g r i c u l t u r a l   U n i v e r s it y ,   Pa l a m p u r ,   as s es s e d   t h e   i m p a c o f   v e r m i c o m p o s t   a n d   s p li t - a p p l i ed   n i t r o g e n   o n   p o l e   F r e n c h   b e a n .   T w e l v e   t r e at m e n t   c o m b i n a t i o n s   we r e   t es t e d ,   v a r y i n g   o r g a n i c   m a n u r e s ,   n i t r o g e n   l e v e l s ,   a n d   a p p l i c a t i o n   m e t h o d s .   T h e   c o m b i n a t i o n   o f   v e r m i c o m p o s t   w i t h   1 2 5 %   r e c o m m e n d e d   n i t r o g e n   a p p l i e d   i n   s p l i ts   a c h i e v e d   t h e   h i g h e s t   s e e d   y i el d   o f   1 0 . 4 3   q / h a   a n d   i m p r o v e d   n u t r i e n t   u p t a k e .   V e r m i c o m p o s t   w it h   7 5 %   n i t r o g e n   a l s o   m a t c h e d   f u l l - d o s e   y i e l d s ,   e n a b l in g   a   2 5 %   f e r t i l i z e r   s a v i n g .   S p li t   a p p li c a t i o n   at   1 2 5 %   n i t r o g e n   i n c r e as e d   y i el d s   b y   5 0 %   o v e r   b a s a l   a p p li c a ti o n ,   h i g h l i g h t i n g   t h at  i n t e g r a t i n g   v e r m i c o m p o s t   w it h   s p l i t   n i t r o g e n   a p p l i c at i o n   b o o s ts   p r o d u c t i v i t y   a n d   s u p p o r ts   s o il  h e a l t h   [ 1 8 ] .     Field   ex p er im en ts   wer co n d u cted   d u r in g   th s u m m er ,   k h ar if ,   an d   r ab s ea s o n s   o f   2 0 1 6 20 1 7   an d   2017 20 1 8   at   AC   &   R I ,   T NA U,   Ma d u r ai  t o   ass ess   th im p a ct  o f   n u tr ien m an ag em e n an d   s o il  am en d m en ts   o n   g r o u n d n u p r o d u ctiv ity .   T h s tu d y   test ed   th r ee   ir r ig atio n   lev els  ( I 1 0 . 8   I W /C PE,   I 2 0 . 6   I W /C PE,   I 3 0 . 6   I W /C PE)   an d   f o u r   n u tr ien m an ag em en p r ac tices  ( N1 N4 )   in v o l v in g   v a r y in g   f er tili ze r   r ates,  ch ar r ed   r ic e   h u s k ,   an d   Ar b u s cu lar   m y co r r h izae   s ee d   tr ea tm en ts .   R esu lts   r ev ea led   th at  ap p ly in g   7 5 o f   th r ec o m m en d ed   f er tili ze r   alo n g   with   5 o f   ch ar r ed   r ice   h u s k   an d   Ar b u s cu lar   m y co r r h izae   s ig n if ica n tly   en h an ce d   p lan g r o wth ,   d r y   m atter   p r o d u ctio n ,   leaf   a r ea   in d ex ,   SP AD  v alu e,   n u tr ie n u p tak e,   s o il  en z y m ac tiv ity ,   an d   y ield s .   T h e   h ig h est  p o d   y ield s   ( 1 7 8 3 ,   1 9 3 5 ,   a n d   1 8 5 4   k g /h a)   a n d   h a u lm   y ield s   ( 4 7 4 3 ,   4 2 7 2 ,   an d   4 3 3 8   k g /h a)   wer ac h iev ed   d u r in g   s u m m er ,   k h a r if ,   an d   r ab i   2 0 1 7 ,   r esp ec tiv ely ,   u n d er   t h is   tr ea tm en [ 1 9 ] .   1 0 - y ea r   s tu d y   o n   o r g an ic,   in teg r ated ,   an d   in o r g a n ic  n u tr ien t   m an a g em en s y s te m s   ass es s ed   th eir   im p ac t o n   s o il  m icr o b io l o g ical  p r o p er ties .   R esu lts   s h o wed   C   m in er aliza tio n   r ate  o f   6 . 8   m g /k g   s o il  an d   p o ten tially   m i n er aliza b le  n itro g en   lev el  o f   4 1 . 5   m g / k g   s o il.   Ar g in in am m o n if icatio n   an d   n it r if icatio n   ac tiv ities   m ea s u r ed   0 . 8 8   µg   NH₄⁺ - N/g   s o il/h   an d   5 6 . 0   µg   NO₃⁻ - N/g / d ay ,   r esp ec tiv el y .   Mic r o b ial  b io m ass   C ,   N,   an d   wer e   3 2 0 ,   4 0 ,   an d   1 2   m g /k g   s o il.  T h h ig h est  ac tiv ities   o f   alk alin p h o s p h atase,   u r ea s e,   an d   ce llu lase  wer o b s er v ed   with   v er m ico m p o s t   ap p licatio n   at  1 5   t/h [ 2 0 ] .   Acc o r d in g   to   Gh an et  a l [ 2 1 ] ,   wh e n   it  co m es  to   f o r ec asti n g   s o il  liq u ef ac tio n ,   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   n etwo r k   ( L STM )   o u t p er f o r m s   C NN,   XGB,  an d   C atB .   I ts   ac cu r ac y   is   0 . 9 6 ,   an d   its   F1 - s co r is   0 . 9 5 .     Ad d itio n ally ,   it  s h o ws  th at  th s o il  with   th lar g est  liq u ef ac tio n   r is k   is   SM - SP ,   p r o v id in g   im p o r ta n t   in f o r m atio n   f o r   g eo tec h n ical  e n g in ee r s .       3.   T H E   P RO P O SE M E T H O D   3 . 1 .       Da t a s et   u s ed   W h av co llected   d ataset  f r o m   Kag g le,   wh ich   in clu d es  3 , 7 0 2   en h a n ce d   p h o to g r ap h s   in   a d d itio n   to   7 8 1   o r ig in al  d ir p h o t o s   as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   T wen t y   p er c en o f   th d ata  is   u s ed   f o r   test in g   d u r in g   tr ain i n g ,   an d   eig h ty   p e r ce n is   u s ed   f o r   tr ain in g .   Fo u r   s o il  g r o u p s   ar r ep r esen ted   in   th d ataset:  clay   s o il  ( 9 9 5   p h o to s ) ,   r ed   s o il ( 9 1 0   im ag es),   b lack   s o il ( 9 8 5   im a g es),   an d   allu v ial  s o il ( 8 1 2   im ag es).     3 . 2 .     P re - pro ce s s ing   a nd   da t a   a ug m ent a t io n   T h p r ep a r ato r y   s tag es  in   th e   co d in clu d f etch in g   p h o to s   f r o m   s u b f o ld er s ,   u s in g   cv 2 . r esize  ( )   to   r esize  th em   to   2 2 4 × 2 2 4   p ix el s ,   an d   u s in g          ( )   to   en c o d e   class   lab els  b ef o r e   o n e - h o en c o d in g   with    _       ( ) .   T o   i n cr ea s tr ain i n g   s ta b ilit y ,   im ag es  a r n o r m alize d   b y   s ca lin g   p ix el   v alu es   to   t h e   [ 0 ,   1 ]   r an g e.   T o   en s u r e   co r r e ct  m o d el   ev alu atio n ,     _  _    ( )   d iv id es  th d ataset  in to   8 0 tr ai n in g   an d   2 0 v alid atio n .   d r o p o u lay er   ( 0 . 5   p r o b ab ilit y )   is   in c o r p o r ate d   to   av o id   o v e r f itti n g .   Alth o u g h   f lip p i n g   an d   r o tatio n   ar n o t u s ed   e x p li citly ,         ( )   ca n   b u s ed   to   in c o r p o r ate  th em .     3 . 3 .     P er f o r m a nce  m e t rics   T h ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec al l,  F1 - s co r e,   an d   s u p p o r m etr ics  ar u s ed   to   as s es s   th p er f o r m an ce   o f   d ee p   lear n in g   m o d els.  W h ile  th co n f u s io n   m atr ix   tr u p o s itiv es  ( T P),   tr u n eg ativ es  ( T N) ,   f alse  p o s itiv es   ( FP ) ,   an d   f alse  n eg ativ es  ( FN )   aid   in   ev alu atin g   th e   ef f icac y   o f   class if icatio n ,   s u p p o r t   s h o ws  th d is tr ib u tio n   o f   class es  [ 2 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 6 7 - 5 6 7 8   5670       Fig u r 1 .   Sam p le  im a g es f r o m   d ataset         =   +    ( 1 )       =   +    ( 2 )     1  = 2             +    ( 3 )       =  +   +  +  +    ( 4 )     3 . 4 .     P r o po s ed  m o del a rc hite ct ure   s tr u ctu r ed   d ee p   lear n in g   p i p elin is   u s ed   b y   th e   s u g g este d   s o il  ca teg o r izatio n   m o d el  as   s h o wn   in   Fig u r 2 .   T o   im p r o v m o d el  p er f o r m an ce ,   it  s tar ts   with   an   in p u d ataset  o f   s o il  im ag es  th at  is   p r e - p r o ce s s ed   an d   en h an ce d .   Af ter   th at,   th e   d ataset  is   d iv id ed   in t o   2 0 test in g   an d   8 0 t r ain in g .   Usi n g   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e,   s ev e r al  d ee p   lear n in g   m o d els So il Net,   VGG1 6 ,   R esNet5 0 V2 ,   Den s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b ileNetV2 ar tr ain ed   an d   ass ess ed .   Allu v ial  s o il,  b lac k   s o il,  clay   s o il,  a n d   r ed   s o il  a r d is tin g u is h ed   b y   th ca teg o r izatio n   s y s tem .   I n   o r d er   to   m ax im ize   m o d el   p er f o r m an ce   an d   g u ar an tee   ac cu r ate  an d   r eliab le   s o il  ca teg o r izatio n ,   h y p e r   p ar a m eter   ad ju s tm en t is in clu d ed   [ 2 3 ] .           Fig u r 2 .   Pro p o s ed   m o d el  ar c h itectu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         F in e - tu n in g   p r e - tr a in ed   d ee p   lea r n in g   mo d els fo r   cro p   p r ed ictio n   u s in g     ( P r a ve e n   P a w a s ka r )   5671   3 . 5 .     F e a t ure  ex t r a ct io n by   S o ilNet   CNN  m o del   T h f o llo win g   is   m ath em atica r ep r esen tatio n   o f   th f ea tu r ex tr ac tio n   p r o ce d u r f o r   th e   s u g g ested   So ilNet  m o d el:   a.   C o n v o lu tio n al  lay e r   o p er atio n s     F σ   ( W l   *   X l - +   b l )   ( 5 )     w h er F l   is   th f ea tu r m ap   at  lay er   l,  W l   an d   b l   ar th lea r n ed   f ilter s   an d   b iases ,   X l - 1   is   th in p u f r o m   th e   p r ev io u s   lay e r ,     d e n o tes th c o n v o lu ti o n   o p er atio n ,   σ   is   th ac tiv atio n   f u n cti o n   ( R eL U) .   b.   Max - p o o lin g   f o r   d o wn   s am p li n g     P l   m ax   ( F l )   ( 6 )     P l   r ep r esen ts   th p o o le d   f ea tu r m ap ,   m a x   ( )   d en o tes m ax   p o o lin g   with   2 × 2   f ilter .   c.   Flatten in g   an d   f u lly   co n n ec ted   lay er s     Z = Flatten   ( P l )     ( 7 )     H = σ  ( W fc b fc )     ( 8 )     W h er e   Z   is   th f latten ed   v ec to r ,   is   th o u tp u o f   th d e n s lay er , W fc   an d   b fc     ar t h weig h m atr ix   an d   b ias   o f   th d e n s lay er .   d.   So f tMa x   c lass if icatio n     ̂ =  = 1       ( 9 )     ̂   is   th p r o b ab ilit y   o f   class   i,  N   is   th to tal   n u m b er   o f   class es  ( 4   s o il   ty p es ) Z i   is   t h ac ti v atio n   o u tp u t   f o r   class   i.  T o g eth er ,   th ese  p r o ce d u r es  m ak u p   th So ilNet  m o d els  f ea tu r ex tr ac tio n   p ip elin e,   wh ich   allo ws  it  to   id en tify   p atter n s   in   s o il tex tu r e   f o r   ca teg o r izatio n .       4.   E XP E R I M E N T A L   RE SUL T S   T h co d f o r   all  e x p er im en ts   was  im p lem en ted   an d   e x ec u te d   in   Go o g le  C o lab ,   u s in g   t h m o s r ec en v er s io n s   o f   Ker as  an d   T en s o r Flo w.   T ab le  1   p r o v i d es  d etailed   ac co u n o f   th h ar d war s p ec if icatio n s   u s ed   d u r in g   th tr ials   [ 2 4 ] .       T ab le  1 .   Har d war r eq u ir em en ts   f o r   ex p er i m en ts   H a r d w a r e   c o mp o n e n t   S p e c i f i c a t i o n   G P U   Te sl a   T 4 ,   H i g h   R A M   S y st e R A M   5 0 . 9 9   G B   D i sk   s t o r a g e   2 3 8 . 6 8   G B       T r ain ed   m o d els’  p e r f o r m an ce   with o u d ata   au g m e n tatio n   f o r   s o il  class if icatio n   is   s u m m ar ized   in   T ab le  2 .   T h h ig h est  ac cu r ac y   ( 9 2 %)  was  ac h iev ed   b y   De n s eNe t2 0 1 ,   with   F1 - s co r es  r an g in g   f r o m   0 . 9 1   to   0 . 9 3 .   At  9 1 %,  R esNet5 0 V2   ca m in   s ec o n d   p lace ,   d em o n s tr atin g   ex ce p tio n al  p e r f o r m an ce   in   B lack   So il   ( F1 - s co r e:  0 . 9 5 ) .   B o th   VGG1 6   an d   Mo b ileNetV2   ac h iev e d   9 0 %,  with   Mo b ileNetV2   d em o n s tr atin g   h ig h   p r ec is io n   o f   0 . 9 6   f o r   Allu v ial  So il.  W h ile  th So ilNet  m o d el  r ea ch ed   a n   ac cu r ac y   o f   8 3 %,   it  ex ce lled   in   R ed   So il  ( F1 - s co r e:  0 . 9 9 )   b u h ad   d if f icu lties   in   C lay   So il   ( F1 - s co r e:  0 . 6 7 ) ,   h ig h lig h t in g   th n ee d   f o r   en h an ce m e n ts .   As  p er   th p er f o r m an ce   ass ess m en o f   tr ain ed   m o d els  wi th   au g m en tatio n   as  s h o wn   in   T ab le  3 ,   Den s eNe t2 0 1   r ea c h ed   th h i g h est  ac cu r ac y   ( 1 0 0 %),   f o llo wed   b y   VGG1 6   an d   Mo b ileNetV2   ( 9 9 %)   an d   R esNet5 0 V2   ( 9 8 %).   T h e   p r o p o s ed   So ilNet  m o d el  ac h iev e d   an   ac c u r ac y   o f   9 7 %,  d e m o n s tr atin g   s u p er i o r   p er f o r m an ce   in   class if y in g   b lack   an d   clay   s o ils .   Alth o u g h   Den s eNe t2 0 1   s h o wed   t h b est  class if icat io n   r esu lts ,   all  m o d els ex h ib ited   c o m p etitiv en ess   with   s lig h t d if f er en ce s   in   m etr ics.   T h p r o p o s ed   m o d els’  ac cu r a cy ,   lo s s ,   an d   co m p u tatio n al   p e r f o r m a n ce   wer e   ex am in e d   b o t h   with   an d   with o u au g m e n tatio n   in   T ab l e s   4   an d   5 .   W ith o u a u g m en t atio n ,   Den s eNe t2 0 1   an d   R esNet5 0 V2   attain ed   a   f lawless   tr ain in g   ac cu r ac y   o f   1 0 0 %,  y et  t h eir   test in g   ac cu r a cies  f ell  to   9 1 . 8 1 an d   9 0 . 6 4 %,  r esp ec tiv ely .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 6 7 - 5 6 7 8   5672   tr ain in g   ac c u r ac y   o f   VGG1 6   an d   Mo b ileNetV2   was  s o m e wh at  lo wer ,   at   9 2 . 8 1 a n d   1 0 0 %,  r esp ec tiv ely ,   wh ile  th test in g   ac c u r ac y   h o v er ed   ar o u n d   9 0 %.   T h e   p r o p o s ed   So ilNet  m o d el  d em o n s tr ated   tr ain i n g   ac cu r ac y   o f   9 5 . 9 8 %,  b u it  h a d   th lo west  test in g   ac cu r ac y   ( 8 3 . 8 3 %)  an d   h i g h er   test in g   lo s s .   Den s eNe t2 0 1   ac h iev ed   1 0 0 test in g   ac cu r ac y   an d   m in im al  lo s s   ( 0 . 0 0 3 2 )   with   au g m en tatio n ,   o u tp er f o r m in g   all  m o d els .   W ith   ac cu r ac ies  o f   9 9 . 4 6 a n d   9 8 . 7 9 %,  VGG1 6   an d   Mo b il eNe tV2   wer n o f ar   b eh in d .   W ith   ac cu r ac ies  o f   9 7 . 9 8 a n d   9 7 . 5 7 %,  r esp ec tiv ely ,   R esNet5 0 V2   an d   th e   p r o p o s ed   So ilNet  m o d el  e x h ib ited   en h an ce d   g en er aliza tio n   in   c o m p ar is o n   t o   tr ain in g   with o u a u g m en tati o n .   O v er all,   au g m en tatio n   co n s id er ab ly   im p r o v e d   m o d el  p er f o r m a n ce ,   less en in g   o v er f itti n g   a n d   in c r ea s in g   test in g   ac cu r ac y .       T ab le  2 .   Per f o r m an ce   ev alu ati o n   o f   tr ain ed   m o d els with o u t a u g m en tatio n     M o d e l s   C l a s ses   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   A c c u r a c y   D e n seN e t 2 0 1   A l l u v i a l   s o i l   0 . 9 4   0 . 8 8   0 . 9 1   9 2 %   B l a c k   S o i l   0 . 8 8   0 . 9 5   0 . 9 1   C l a y   s o i l   0 . 9 5   0 . 9 0   0 . 9 3   R e d   s o i l   0 . 9 2   0 . 9 4   0 . 9 3   R e sN e t 5 0 V 2   A l l u v i a l   s o i l   0 . 9 1   0 . 8 4   0 . 8 8   9 1 %   B l a c k   S o i l   0 . 9 1   0 . 9 8   0 . 9 5   C l a y   s o i l   0 . 8 6   0 . 8 6   0 . 8 6   R e d   s o i l   0 . 9 3   0 . 9 4   0 . 9 3   V G G 1 6     A l l u v i a l   s o i l   0 . 9 3   0 . 8 6   0 . 8 9   9 0 %   B l a c k   S o i l   0 . 9 1   0 . 9 5   0 . 9 3   C l a y   s o i l   0 . 9 0   0 . 8 6   0 . 8 8   R e d   s o i l   0 . 8 6   0 . 9 2   0 . 8 9   M o i l e N e t V 2   A l l u v i a l   s o i l   0 . 9 6   0 . 8 3   0 . 8 9   9 0 %   B l a c k   S o i l   0 . 8 9   0 . 9 5   0 . 9 2   C l a y   s o i l   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 8 8   R e d   s o i l   0 . 8 7   0 . 9 4   0 . 9 0   P r o p o se d   S o i l N e t   M o d e l   A l l u v i a l   s o i l   0 . 8 3   0 . 7 0   0 . 7 6   8 3 %   B l a c k   S o i l   0 . 9 7   0 . 7 1   0 . 8 2   C l a y   s o i l   0 . 5 1   0 . 9 5   0 . 6 7   R e d   s o i l   0 . 9 8   1 . 0 0   0 . 9 9       T ab le  3 .   Per f o r m an ce   ev alu ati o n   o f   tr ain ed   m o d els with   au g m en tatio n     M o d e l s   C l a s ses   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   A c c u r a c y   D e n seN e t 2 0 1   A l l u v i a l   s o i l   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 0 0 %   B l a c k   S o i l   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   C l a y   s o i l   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   R e d   s o i l   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   R e sN e t 5 0 V 2   A l l u v i a l   s o i l   1 . 0 0   0 . 9 7   0 . 9 9   9 8 %   B l a c k   S o i l   0 . 9 6   0 . 9 9   0 . 9 7   C l a y   s o i l   0 . 9 6   0 . 9 6   0 . 9 6   R e d   s o i l   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   V G G 1 6     A l l u v i a l   s o i l   1 . 0 0   0 . 9 8   0 . 9 9   9 9 %   B l a c k   S o i l   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   C l a y   s o i l   0 . 9 9   0 . 9 9   0 . 9 9   R e d   s o i l   0 . 9 9   1 . 0 0   0 . 9 9   M o i l e N e t V 2   A l l u v i a l   s o i l   0 . 9 9   0 . 9 9   0 . 9 9   9 9 %   B l a c k   S o i l   0 . 9 8   0 . 9 8   0 . 9 8   C l a y   s o i l   0 . 9 8   0 . 9 8   0 . 9 8   R e d   s o i l   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   P r o p o se d   S o i l N e t   M o d e l   A l l u v i a l   s o i l   0 . 9 3   0 . 9 9   0 . 9 6   9 7 %   B l a c k   S o i l   1 . 0 0   0 . 9 7   0 . 9 8   C l a y   s o i l   0 . 9 7   1 . 0 0   0 . 9 8   R e d   s o i l   0 . 9 9   0 . 9 2   0 . 9 5       T ab le  4 .   Acc u r ac y ,   L o s s   an d   tim co m p u tin g   o f   p r o p o s ed   m o d els with o u t a u g m e n tatio n   Pre - Tr a i n e d   mo d e l   Tr a i n i n g   A c c u r a c y   ( %)   Tr a i n i n g   Lo ss ( %)   Te st i n g   A c c u r a c y   ( %)   Te st i n g   Lo ss ( %)   D e n seN e t 2 0 1   1 0 0   0 . 0 0 5 1   9 1 . 8 1   0 . 2 1 3 9   R e sN e t 5 0 V 2   1 0 0   0 . 0 0 9 1   9 0 . 6 4   0 . 3 2 4 1   V G G 1 6   9 2 . 8 1   0 . 2 4 2 9   9 0 . 0 6   0 . 2 9 2 6   M o i l e N e t V 2   1 0 0   0 . 0 0 5 0   9 0 . 0 6   0 . 3 1 0 6   P r o p o se d   S o i l N e t   M o d e l   9 5 . 9 8   0 . 0 9 7 0   8 3 . 8 3   0 . 5 0 1 6     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         F in e - tu n in g   p r e - tr a in ed   d ee p   lea r n in g   mo d els fo r   cro p   p r ed ictio n   u s in g     ( P r a ve e n   P a w a s ka r )   5673   T ab le  5 .   Acc u r ac y ,   l o s s   an d   tim co m p u tin g   o f   p r o p o s ed   m o d els with   au g m en tatio n   Pre - Tr a i n e d   mo d e l   Tr a i n i n g   A c c u r a c y   ( %)   Tr a i n i n g   Lo ss ( %)   Te st i n g   A c c u r a c y   ( %)   Te st i n g   Lo ss ( %)   D e n seN e t 2 0 1   9 9 . 9 8   0 . 0 0 1 2   1 0 0   0 . 0 0 3 2   R e sN e t 5 0 V 2   9 9 . 9 3   0 . 0 0 2 0   9 7 . 9 8   0 . 0 5 4 0   V G G 1 6   9 9 . 7 8   0 . 0 1 2 9   9 9 . 4 6   0 . 0 1 7 9   M o i l e N e t V 2   1 0 0   0 . 0 0 3 5   9 8 . 7 9   0 . 0 2 2 4   P r o p o se d   S o i l N e t   M o d e l   9 9 . 5 5   0 . 0 1 2 6   9 7 . 5 7   0 . 1 9 8 2       All  m o d els’  tr ain in g   an d   v ali d atio n   ac cu r ac y /lo s s   cu r v es  s h o co n s is ten r is in   ac cu r ac y   o v er   ep o ch s   as  lo s s   d ec r ea s es.  So i lNet’ s   ex ce p tio n al  p e r f o r m an ce   in   s o il  class if icatio n   is   co n f ir m ed   b y   its   n ea r - p er f ec ac c u r ac y .   Hig h   ac c u r ac y   is   also   d e m o n s tr ated   b y   R esNet5 0 V2 ,   VGG1 6 ,   Den s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b ileNetV2 ,   with   s lig h v ar iatio n s   in   v alid atio n   lo s s   s u g g esti n g   s o m v o latilit y   b u o v er all  g o o d   g en er aliza tio n .   All  m o d els  o p er ate  well,   b u So ilNet  is   th m o s d ep en d ab le  f o r   s o il  ca te g o r izatio n   s in ce   it  p er f o r m s   b etter   th an   th o th er s   in   ter m s   o f   ac cu r ac y   a n d   s tab ilit y .   Fig u r 3   s h o ws  tr ain in g ,   test in g   ac cu r ac y   an d   lo s s   cu r v es.       Den s eNe t2 0 1   R esNet5 0 V2         VGG1 6     Mo b ileNetV2         P r o p o s ed   So ilNet  m o d el       Fig u r 3 .   T r ain in g   a n d   test in g   ac cu r ac y   an d   lo s s   an aly s is       I n   s o il  class if icatio n ,   th c o n f u s io n   m atr ices  o f   d if f er en t   m o d els   s h o h o e f f ec tiv e   th ey   ar e.   Den s eNe t2 0 1 s   r o b u s tn ess   is   d em o n s tr ated   b y   its   p er f ec cl ass if icatio n   with   ze r o   m is class if icatio n s   ac r o s s   all  f o u r   s o il  ty p es  ( Allu v ial,   B la ck ,   C lay ,   an d   R ed ) .   Hig h   ac cu r ac y   is   d em o n s tr ated   b y   R esNet5 0 V2 ,   wh ich   class if ies  th m ajo r ity   o f   s am p les  ac cu r ately   with   f ew   er r o r s .   I p r im ar ily   co n f u s es  clay   s o il  with   b lack   s o il   an d   allu v ial  s o il  with   o th er   ca teg o r ies.  W ith   f ew  s m all  m is class if ica tio n s   in   clay   an d   allu v ial  s o il  b u t   ex ce llen o v er all  ac cu r ac y ,   VGG1 6   p er f o r m s   ad m ir ab ly   as  well.   W ith   v er y   f ew  in co r r ec class if icatio n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 6 7 - 5 6 7 8   5674   in clu d in g   C lay   an d   B lack   So il,  Mo b ileNetV2   co n tin u e s   to   ex h ib it  s tr o n g   class if ic atio n   p er f o r m an ce .   Alth o u g h   1 3   R ed   So il  s am p l es  wer in co r r ec tly   class if ied   as  Allu v ial  So il,  th e   s u g g es ted   So ilNet  m o d el   s h o ws  r em ar k ab le  ac cu r ac y ,   esp ec ially   in   Allu v ial,   B lack ,   an d   C lay   s o ils .   Nev er th eless ,   So ilNet  p er f o r m s   b etter   th an   o t h er   m o d els,  m ak i n g   it a   v er y   u s ef u l so il c lass if icatio n   as sh o wn   in   Fig u r 4 .           Den s eNe t2 0 1   R esNet5 0 V2         VGG1 6     Mo b ileNetV2         P r o p o s ed   So ilNet  m o d el       Fig u r 4 .   C o n f u s io n   m atr i x   o f   p r o p o s ed   m o d els        B y   g r ap h i n g   t h tr u p o s itiv r ate  ( T PR )   v er s u s   th e   f alse  p o s itiv r ate  ( FP R ) ,   th R OC   cu r v es  ass es s   d ee p   lear n in g   m o d els  f o r   m u lti - class   s o il  clas s if icatio n   an d   d em o n s tr ate  th eir   ca p ac ity   f o r   d is cr im in atio n .   T h e   ar ea   u n d er   t h cu r v ( AUC)  is   u s ed   to   ev alu ate  m o d els s u ch   as So ilNet,   R esNet5 0 V2 ,   VG G1 6 ,   Den s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b ileNetV2 .   Valu es  n ea r   1 . 0   in d icate   g o o d   class if icatio n   p er f o r m a n ce .   R o b u s g en er aliza tio n   is   co n f ir m e d   b y   h ig h er   AUC  ac r o s s   all  s o il  cla s s e s So il Net  m o s lik ely   ac h iev es  t h g r ea test   AUC,   d em o n s tr atin g   its   im p r o v ed   ac cu r ac y .   R OC   cu r v e   co m p a r is o n   aid s   i n   id e n tify in g   th e   b est  ac cu r ate  m o d el  f o r   s o il c lass if icat io n   as sh o wn   in   Fig u r 5 .   T a b le  6   p r o p o s ed   m o d el  co m p ar is o n   with   o t h er   s tu d ies.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         F in e - tu n in g   p r e - tr a in ed   d ee p   lea r n in g   mo d els fo r   cro p   p r ed ictio n   u s in g     ( P r a ve e n   P a w a s ka r )   5675   Den s eNe t2 0 1   R esNet5 0 V2         VGG1 6     Mo b ileNetV2         P r o p o s ed   So ilNet  m o d el       Fig u r 5 .   R OC   cu r v es o f   p r o p o s ed   m o d els       T ab le  6 .   Pro p o s ed   m o d el  co m p ar is o n   with   o th e r   s tu d ies   R e f e r e n c e s   Y e a r   D a t a s e t   u s e d   A c c u r a c y   ( %)   P r o p o se d   w o r k   2 0 2 5   K a g g l e   9 7 %   [ 1 0 ]   2 0 2 2   K a g g l e   9 5 %       5.   CO NCLU SI O N   I n   o r d er   to   f ac ilit ate  in f o r m e d   cr o p   s elec tio n   in   p r ec is io n   ag r icu ltu r e,   th is   p a p er   o f f e r s   th o r o u g h   ass es s m en o f   d ee p   lear n in g   m eth o d s   f o r   s o il  ca teg o r izatio n .   T h p er f o r m a n ce   o f   f o u r   p o p u lar   p r e - tr ain ed   m o d els Den s eNe t2 0 1 ,   R esN et5 0 V2 ,   VGG1 6 ,   an d   Mo b ile NetV2 was  co m p ar ed   to   th s u g g ested   So ilNet  C NN  m o d el  u s in g   ca r ef u l ly   s elec ted   d ataset  o f   3 , 7 0 2   s o il  p ictu r es  ( o r ig in al  an d   en h an ce d ) .   T h ese  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 6 7 - 5 6 7 8   5676   d em o n s tr ated   th r o b u s tn ess   o f   d ee p   lear n in g   in   s o il - ty p p r ed ictio n ,   with   Den s eNe t2 0 1   ac h iev in g   th e   g r ea test   class if icatio n   ac cu r ac y   ( 1 0 0 %),   f o llo wed   b y   VGG1 6   an d   Mo b ileNetV2   ( 9 9 %),   R esNet5 0 V2   ( 9 8 %),   an d   th e   s u g g ested   So ilNet  ( 9 7 %).   Ou r   m o d els,  esp ec ially   Den s eNe t2 0 1 ,   s h o wed   b etter   g en er aliza tio n   a n d   class if icatio n   p r ec is io n   th an   p r ev io u s   s tu d ies  th at   in d icate d   m a x im u m   o f   9 5 ac cu r a cy ,   esp ec ially   af ter   ad d in g   d ata  au g m en tatio n .     No tab ly ,   th So ilNet  m o d el  d em o n s tr ated   e x ce p tio n al   class - s p ec if ic  p r ec is io n ,   esp ec ially   f o r   r ed   an d   cla y   s o ils ,   h ig h lig h tin g   its   p o ten tial  in   s p ec ialized   clas s if icatio n   task s ,   alth o u g h   m ar g in ally   lag g i n g   b e h in d   in   ag g r eg ate  p e r f o r m an ce .   T h i s   s tu d y   h as  s ig n if ican r am if icatio n s   f o r   s m ar ag r icu ltu r s in ce   it  ca n   r ep lace   lab o r - in ten s iv m an u al  s o il  t esti n g   with   au to m ated   s o il  cla s s if icatio n   b ased   o n   im ag d ata,   allo win g   f o r   lo ca t io n - awa r cr o p   s u g g esti o n s   in   r ea tim e.     Ou r   r esu lt s   h ig h lig h h o im p o r tan it  is   to   in co r p o r ate  d ee p   lea r n in g   in to   ag r icu ltu r al  s y s tem s   in   o r d er   t o   ac h iev h ig h - y ield ,   s u s tain ab le  f ar m in g .     W in ten d   to   b u ild   o n   th is   r esear ch   in   th f u tu r e   b y   a d d i n g   m u ltimo d al  s o il  ch ar ac ter i s tics   ( s u ch   as  p H,   m o is tu r e,   an d   n u tr ien co n ten t ) ,   r ef in in g   m o d els  f o r   m o b ile  r ea l - tim ap p licatio n s ,   an d   co n f ir m in g   r esu lts   o n   s o il  s am p les  at   th f ield   lev el.     T h ese  d ev elo p m en ts   will  im p r o v th u s o f   AI - p o wer ed   p r ec is io n   ag r icu ltu r in s tr u m en ts   in   v ar iety   o f   e n v ir o n m en tal  s ettin g s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   d id   n o r ec eiv an y   s p ec if ic  g r an f r o m   f u n d i n g   ag en cies  in   th p u b lic,   co m m er cial,   o r   not - f o r - p r o f it secto r s .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Pra v ee n   Pawask ar                               Yo g is h   K                               Pak r u d d in   B                               Dee p Yo g is h                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au t h o r s   d ec lar e   th at  th e y   h av n o   k n o wn   c o m p etin g   f in an cial  in ter ests   o r   p er s o n al  r el atio n s h ip s   th at  co u ld   h av ap p ea r ed   t o   in f lu en ce   th wo r k   r e p o r te d   in   t h is   p ap er .       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  th at  s u p p o r t th e   f in d i n g s   o f   th is   s tu d y   a r o p en ly   a v ailab le  in   Kag g le   [ 2 5 ] .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   J.  P .   S a r v a i y a ,   A .   P .   C h a u d h a r i ,   a n d   J.  P .   V e r m a ,   M o n i t o r i n g   a g r i c u l t u r a l   e s se n t i a l s ,   i n   A p p l i c a t i o n   o f   M a c h i n e   L e a r n i n g   i n   Ag ri c u l t u r e ,   El se v i e r ,   2 0 2 2 ,   p p .   2 9 4 6 .   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / B 9 7 8 - 0 - 323 - 9 0 5 5 0 - 3 . 0 0 0 0 4 - 7.   [ 2 ]   V .   K a k a n i ,   V .   H .   N g u y e n ,   B .   P .   K u mar,  H .   K i m,   a n d   V .   R .   P a s u p u l e t i ,   A   c r i t i c a l   r e v i e w   o n   c o m p u t e r   v i s i o n   a n d   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   i n   f o o d   i n d u s t r y ,   J o u r n a l   o f   A g r i c u l t u r e   a n d   Fo o d   Re se a rc h ,   v o l .   2 ,   p .   1 0 0 0 3 3 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j a f r . 2 0 2 0 . 1 0 0 0 3 3 .   [ 3 ]   M .   P e n g   e t   a l . ,   C r o p   m o n i t o r i n g   u s i n g   r e m o t e   s e n s i n g   l a n d   u se   a n d   l a n d   c h a n g e   d a t a :   C o m p a r a t i v e   a n a l y si s   o f   d e e p   l e a r n i n g   met h o d u s i n g   p r e - t r a i n e d   C N N   m o d e l s,”   Bi g   D a t a   Re se a r c h ,   v o l .   3 6 ,   p .   1 0 0 4 4 8 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b d r . 2 0 2 4 . 1 0 0 4 4 8 .   [ 4 ]   G .   R .   S r i   a n d   A .   V i k r a m,  S o i l   t y p e   d e t e c t i o n   a n d   c r o p   p r e d i c t i o n   u si n g   d e e p   l e a r n i n g   me t h o d   C N N ,   i n   2 0 2 4   I EEE  3 rd   W o rl d   C o n f e re n c e   o n   A p p l i e d   I n t e l l i g e n c e   a n d   C o m p u t i n g   ( AI C ) ,   Ju l .   2 0 2 4 ,   p p .   1 0 9 0 1 0 9 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A I C 6 1 6 6 8 . 2 0 2 4 . 1 0 7 3 0 8 5 8 .   [ 5 ]   S .   M .   J a sv a n t h   a n d   E.   J.  T.   F r e d r i k ,   S o i l   i m a g e   c l a ss i f i c a t i o n   a n d   c r o p   r e c o mm e n d a t i o n   u s i n g   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s,   i n   2 0 2 4   2 n d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t i n g   a n d   D a t a   An a l y t i c s   ( I C C D A) ,   N o v .   2 0 2 4 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C D A 6 4 8 8 7 . 2 0 2 4 . 1 0 8 6 7 3 2 5 .   [ 6 ]   D .   N .   K i r a n   P a n d i r i ,   R .   M u r u g a n ,   a n d   T.   G o e l ,   S mar t   s o i l   i m a g e   c l a ss i f i c a t i o n   s y s t e u si n g   l i g h t w e i g h t   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   Ex p e r t   S y s t e m w i t h   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   2 3 8 ,   p .   1 2 2 1 8 5 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e sw a . 2 0 2 3 . 1 2 2 1 8 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.