I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in g  a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   40 ,   N o .   3 ,  De c em b e r   2025 ,   pp.   1 531 ~ 1 538   I S S N:  2502 - 4752,   DO I :  10 . 11591/i j e e c s . v 40 .i 3 . pp 1 531 - 1 538             1531     Jou r n al  h o m e page :  ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   P r e d ic t in g st ap le  c r op  y ie ld s u n d e r  c li m at e  v ar ia b il ity  u si n g  m u lti p le  r e gr e ssi on  t e c h n iq u e s       Ric h ar d   D.   Hor t iz u e l a 1 ,  T h e l m a  D.   P a l aoag 2   1 C o ll e g e   of  C o mput in g  S tu di e s  ( C C S ) ,  I l o c o s   S u r  P o l y t e c hni c   S ta te  C o ll e ge   ( I S P S C )  S a nt a  M a r ia  C a mpus ,   S a nt a  M a r ia , P hi li ppi ne s   2 C o ll e g e   of   I n f o r ma ti o n  T e c hn o l o g y  a nd C o mput e r  S c i e n c e   ( C I T C S ) , U ni v e r s it y   of  t h e  C or di ll e r a s ,   B a gui o  C it y , P hi l ip pi ne s       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d   De c   1 ,  2024   R e vi s e d  Oc t   28 ,  2025   A c c e pt e d  N o v   16 ,  2025       G l o b al   f o o d   s y s t em s   r e l y   o n   s t ap l e  c ro p s — ri ce ,   w h e at ,   m ai z e,   p o t at o ,   s o y b e an ,   an d   s u g ar c an e ,   w h i ch   ar e   v i t al   i n   A s i a,   w h e r e   p ro d u c t i o n   i s   h i g h .   H o w ev e r,   cl i m at e   ch an g e   t h r e at en s   c ro p   y i e l d s ,   p o t e n t i al l y   i n c r e as i n g   h u n g e r   an d   m al n u t ri t i o n .   Y i e l d   v ari ab i l i t y   d u e   t o   cl i m at e   fac t o rs   l i k e   ra i n fa l l   a n d   t e m p e rat u r e   u n d e rs co r e s   t h e   n e ed   f o r  a ccu rat e  c ro p   y i e l d   p r e d i c t i o n s .   T h i s   p ap e r  an al y z e d   t h e   r e l at i o n s h i p s   b e t w ee n   s t ap l e   cro p   y i el d s ,   c l i m at e  v ari ab l e s ,   a n d   p e s t i c i d e   u s ag e .   I t   ai med   t o   d ev e l o p   a  p re d i c t i v e   m o d e l   f o r   c ro p   y i el d s   i n   A s i a   u s i n g   mu l t i p l e  r e g r e s s i o n   t ec h n i q u e s   i n   G o o g l e   C o l ab .   T h e   mo d el   w as   ev al u at ed   u s i n g   a  h y b ri d   s e t   o f  me t ri cs   l i k e  me an   ab s o l u t e  e rro r   (M A E ),   r o o t   me an   s q u ared   e rro r   (RMSE ) ,   a n d   R²   s c o r e .   F i n d i n g s   re v e a l e d   t h at   rel i ab l e   y i el d   p red i c t i o n s   ar e   a ch i e v ab l e  d e s p i t e   w e a k   l i n e ar   re l at i o n s h i p s   am o n g   v ari ab l e s .   T h e   e x t reme   g ra d i en t   b o o s t i n g   (X G Bo o s t )   ac h i e v e s   t h e   h i g h e s t   R²   s c o r e   o f  0 . 9 5 8 3 6 7 ,   w h i c h   i n d i c at e s   s u p e ri o r   p re d i c t i v e   p e rf o r m a n ce   f o r  s t ap l e   c ro p   y i e l d   fo r ec as t i n g   d u e   t o   i t s   l o w e r   o v e ral l   e rro r   rat e s   a n d   g r e at e r   c o n s i s t e n cy   i n   p e rf o r m a n ce.   T h i s   h i g h l i g h t s   t h e   e ff ec t i v en e s s   o f  e n s em b l e   me t h o d s   l i k e   X G Bo o s t   i n   c ap t u ri n g   co m p l e x   c ro p   y i e l d   p at t e rn s .   D e s p i t e   n ew er  m a c h i n e   l e arn i n g   ( ML )  t ec h n i q u e s ,   t h e s e  mo d e l s   r em a i n   r e co mme n d e d   fo r   s i m i l ar  t as k s   d u e  t o   t h ei r  ro b u s t   p e rfo r m an ce.   K e y w o r d s :   M a c hi ne   l e a r ni ng   P r e d i c t i v e   m o de l i ng   S t a pl e   c r o p   S us t a i n a bl e   a gr i c u l t ur e   Y i e l d  pr e d i c t i o n   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din g  A u th or :   R i c ha r d  D.   H o r t i z ue l a   C o l l e g e   o f   C o m put i n g  S t udi e s   ( C C S )   I l o c o s   S u r   P o l y t e c hni c   S t a t e   C o l l e ge   ( I S P S C )   S a n ta  M a r i a   C a m pus   S a n t a   M a r i a ,   I l o c o s   S ur ,   P hi li pp i ne s   E m a i l :  r dh o r t i z ue l a @i s ps c . e du. p h       1.   I NT RODU C T I ON   A gr i c u l t ur e   s e r v e s   a s   a   f o un da t i o n   f o r   e n s ur i ng  g l o b a l   f o o d   s e c ur i t y   a n d  dr i vi n g  e c o n o m i c   gr o w t h ,  a n d  e nvi r o nm e n t a l   s us t a i na bi li t y .   I t   i s   e s s e n t i a l   f o r   f e e d i ng  t h e   gr o wi n g  g l o b a l   po pu l a t i o n ,   pr o vi d i ng   li ve li h o o ds ,   a n d  s uppo r t i n g  v a r i o us   S us t a i na bl e   De v e l o p m e n t   Go a l s   ( S DG s )   [ 1] .   T h e   s e c t o r   s uppo r t s   t h e   g l o b a l   f o o d  s upp l y   by   c o nv e r t i n g  r a w  a gr i c u l t u r a l   m a t e r i a l s   i n t o   v a l u e - a dde d  pr o duc t s ,   s uc h   a s   f r u i t s ,   v e ge t a bl e s ,   c e r e a l s ,   a n d  r oot   a n d  t ub e r   c r o ps   [ 2] .   G l o b a l   f o o d  s y s t e m s   e xhi b i t   a   pe r i l o us   r e li a n c e   o n  a   l im i t e d   n u m be r   o f   s t a p l e   c r o ps .   S i x   i n   pa r t i c u l a r — r i c e ,   wh e a t ,   m a i z e ,   s o y b e a n ,  pot a to,   a n d  s uga r c a ne — c o n tr i b ut e   to   o v e r   75%   o f   g l o b a l   p l a n t - de r i v e d  e n e r g y   c o n s u m p t i o n   [ 3] .   T h e s e   c r o ps   a r e   n ot   o nl y   s t a p l e   f o o ds   g l o b a ll y   b ut   h o l d  pa r t i c u l a r   s i g ni f i c a n c e   i n   t h e   A s i a n   r e g i o ns .   S t a pl e   c r o p   pr o duc t i o n   i n   A s i a n   c o un t r i e s   i s   not a bl y   hi g h .   Ov e r   90%   o f   r i c e   pr o d uc t i o n   a n d   c o n s u m pt i o n   o c c ur s   i n   As i a ,   whe r e   i t   s e r v e s   t h e   m a j o r i t y   o f   t h e   po pul a t i o n ,   i nc l ud i ng  a ppr o xi m a t e l y   560   mi ll i o n   i nd i v i dua l s   f a c i ng  h u n ge r   i n   t h e   r e g i o n   [ 4] .   T h e   r i c e - w h e a t   r ot a t i o n   i s   pr e do m i na n t l y   pr a c t i c e d  i n   E a s t  a n d  S o ut h e a s t   A s i a ,   s upp lyi ng   a   r e li a bl e   f o o d  s o ur c e   f o r   m o r e   t h a n   20%   o f   t h e   g l o b a l   po pu l a t i o n   [ 5] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,  Vo l .   40 ,   N o .   3 ,   De c em b e r   20 25 :   1 531 - 1 538   1532   F ur t h e r m o r e ,   m a i z e   ( c o r n )   r a n ks   a m o n g  t h e   to p  th r e e   c e r e a l   c r o ps   i n   As i a .   I n   f a c t ,   A s i a   c o n t r i b ut e s   a b o u t  o n e - t hi r d  to   t h e   wo r l d ’ s   t ot a l   m a i z e   pr o duc t i o n ,   w i t h   C hi na   l e a d i ng  i n  t e r m s   o f   yi e l d  a n d  a r e a   [ 6 ] – [ 8] .   M o r e o v e r ,   E a s t   a n d  S o u t h e a s t   A s i a   m a i nly   pr o duc e   a n d  c o ns u m e   s o y b e a ns ,   w i t h   J a pa n ,   a s   t he   l a r ge s t   im po r t i n g  c o un t r y ,   e xe r t i n g  c o ns i d e r a bl e   i n f l ue n c e   o v e r   t h e   g l o b a l   m a r ke t   [ 9] .   F ur t h e r m o r e ,   I n d i a   r a n ks   a s   t h e   s e c o n d - l a r ge s t   pr o duc e r   o f   pot a to e s   a f t e r   C hi n a ,   w i t h   a   y i e l d  o f   51. 3   m il li o n   to n n e s   c u l t i va t e d  o v e r   a n   a r e a   o f   2. 14  m il li o n   h e c t a r e s ,   r e pr e s e n t i n g  11. 6%   of   g l o b a l   pr o duc t i o n   [ 10] .     Ov e r a ll ,   A s i a   h a s   a   s ubs t a n t i a l   s t a p l e   c r o p   pr o d uc t i o n .   H o we v e r ,   c l im a t e   c h a n ge   a n d  po pul a t i o n  gr o w t h   po s e   s i g ni f i c a n t   t h r e a t s   to   c r o p  pr o duc t i o n ,   ne c e s s i t a t i n g  h e i g h t e n e d  a gr i c u l t ur a l   pr o duc t i vi t y .   T hi s   de m a n d  f o r   i n c r e a s e d  o u t pu t  m a y   a d v e r s e ly   i m p a c t  t h e   y i e l d  o f   s t a pl e   c r o ps ,   p ot e n t i a ll y   l e a d i ng  to   a   dr a m a t i c   r i s e   i n   h u n ge r ,   po v e r t y ,   a n d  m a l nut r i t i o n   [ 11] .   C r o p   y i e l d  v a r i a bil i t y   a r i s i ng  f r o m   d i v e r s e   c l im a t e   s c e na r i o s ,   i nc l ud i ng  dr o ugh t s ,   e x c e s s i ve   r a i nf a ll ,   a n d  e x t r e m e   t e m pe r a t ur e   f l u c t ua t i o n s ,   r e m a i ns   a   c r i t i c a l   c o n c e r n   f o r   f a r m e r s ,   go v e r nm e n t s ,   a n d  m a r ke t s .   T hi s   u n de r s c o r e s   t h e   ur ge n t   n e e d  f o r   a c c ur a t e   a n d  t i m e ly   pr e d ict i o n s   o f   c r o p   y i e l d s   i n   t h e   f a c e   o f   a n   u n c e r t a i n   c l im a t e .   C r o p   y i e l d  pr e d i c t i o n   i s   a   c h a ll e n g i ng  pr o bl e m   i n   pr e c i s i o n   a gr i c u l t ur e ,   a n d  n u m e r o us   m o de l s   h a v e   b e e n   pr o po s e d  a n d  va l i d a t e d  to   a ddr e s s   i t   e f f e c t i ve l y .   T hi s   hi g hli g h t s   t h a t   c r o p  y i e l d  pr e d i c t i o n   i s   a   c o m p l e x  t a s k  i nv o l vi ng  m u l t i p l e   i n t r i c a t e   s t e ps .   W hil e   c ur r e n t   m o de l s   c a n   e s t i m a t e   a c t ua l   y i e l d  w i t h   r e a s o n a bl e   a c c ur a c y ,   i m pr o vi ng  pr e d i c t i v e   pe r f o r m a n c e   r e m a i n s   a n   o n go i n g  go a l   f o r   r e s e a r c h e r s   [ 12] .   M a c hi ne   l e a r ni ng   ( M L )   a ppr o a c h e s   h a ve   b e c o m e   i n d i s p e n s a bl e   t oo l s   f o r   pr e di c t i v e   m o de li ng  n o t   o n l y   i n   a gr i c u l t u r e ,   s uppo r t i ng   de c i s i o n - m a k i ng  pr o c e s s e s   r e l a t e d  to   c r o p   s e l e c t i o n   a n d  m a n a g e m e n t   t h r o ugh o u t   t h e   gr o wi n g  s e a s o n .   Da t a   mi n i ng  a l go r i t hm s ,   i n c l ud i ng  r a n do m   f o r e s t   ( R F ) ,  de c i s i o n   t r e e s   ( DT ) ,  s upp o r t  v e c to r   m a c hi ne   ( S VM ) ,   Ga us s i a n   Na i ve   B a y e s ,   a n d  A d a B o o s t ,   a r e   a m o ng  t h e   m o s t   c o m m o nly   us e d  a n d  po pul a r   m e t h o ds   f o r   c r o p  yi e l d  pr e d i c t i o n .   T h e s e   a l go r i t hm s   h a v e   de m o n s t r a t e d  r o b us t   pe r f o r m a n c e ,   a c hi e vi ng  hi g h   a c c ur a c y  a n d  l o w  r oot  m e a n   s qua r e   e r r o r   ( R M S E )   i n   v a r i o us   s t ud i e s   [ 12] – [ 15] .   F ur t h e r m o r e ,   o v e r   50  r e l e v a n t   s t udi e s   we r e   e x a mi n e d,   r e v e a l i ng  t h a t   t h e   m o s t   c o m m o n   m e t h o ds   f o r   c r o p  y i e l d  pr e d i c t i o ns   a r e   ML   a n d  de e p  l e a r ni ng   m e t h o ds   [ 12] .   M e t h o ds   l i ke   c o nv o l ut i o n a l   a n d  r e c ur r e n t   n e ur a l   n e t wor ks   ( C NN - R NN )   a n d  a r t i f i c i a l   ne ur a l   n e t wo r ks   ( A NN )   a r e   w i de ly   ut i l i z e d  a n d  d e m o n s t r a t e   s t r o n g  pr e d i c t i v e   pe r f o r m a n c e .   Ho we v e r ,   t h e s e   a d v a n c e m e n t s   h a v e   li mi t e d  t h e   e x p l o r a t i o n   o f   s pe c if i c   li ne a r   a n d  n o n - l i ne a r   r e gr e s s i o n   a l go r i t hm s   t a i l o r e d  f o r   c r o p   y i e l d  pr e d i c t i o n   [ 16] – [ 18] .   A dd i t i o n a ll y ,   m o s t   e xi s t i ng   s t udi e s   a r e   e i t h e r   g l o b a l   i n   s c o pe   or   f o c us e d  o n   f o r e i g n   c o un t r i e s ,   whi c h   c o u l d  l e a d  to  o v e r l y   ge n e r a li z e d   c o n c l u s i o n s .   Ov e r a ll ,   r e s e a r c h   o n   pr e d i c t i n g  s t a p l e   c r o p  y i e lds — s uc h   a s   m a i z e ,   pot a to,   r i c e ,   s o y b e a n s ,   a n d   wh e a t — un d e r   v a r y i ng  c l im a t e   s c e na r i o s   s pe c i f i c   to  A s i a n   c o un t r i e s   r e m a i ns   li mi t e d.   T hi s   pa pe r   a i m s   t o  de v e l o p  a   pr e di c t i ve   m o de l   f o r   s t a pl e   c r o p   y i e l ds   i n   As i a   us i n g  e n s e m b l e   m e t h o ds   de s p i t e   t h e   a v a i l a bil i t y   o f   m o r e   a d v a n c e d  ML   m o de l s .   T h e   pr o p o s e d  m o de l   is   de s i g n e d  t o   a n a l y z e   t h e   r e l a t i o n s hi p s   b e t we e n   c r o p  y i e l ds   a n d  c l im a te - r e l a t e d  v a r i a bl e s   s uc h   a s   t e m pe r a t ur e ,   r a i nf a l l ,   a n d  pe s t i c i de   us a g e .   F ur t h e r m o r e ,   t hi s   pa p e r   s e e ks   to  de m o ns t r a t e   t h a t   e n s e m bl e - b a s e d  a ppr o a c h e s   a r e   we l l - s u i t e d  f o r   m o de l i ng  t h e   c o m p l e x ,   no n - l i ne a r   r e l a t i o n s hi p s   i nh e r e n t   i n   a gr i c u l t ur a l   da t a ,   o f f e r i n g  a c c ur a t e   a n d  r e l i a bl e   pr e d i c t i o n s   u n de r   d i v e r s e   c l i m a t e   c o n d i t i o n s .       2.   M E T HO D   I n   a n   a t t e m pt   to  pr e di c t   c r o p   y i e l d,   t hi s   pa pe r   e m p l o y s   c o nv e n t i o n a l   m e t h o ds ,   i n c l ud i ng  da t a s e t  pr e pa r a t i o n ,   whi c h   i n c l ude s   da t a   wr a n g l i ng,   e xp l o r a tor y   da t a   a n a ly s i s   ( E DA ) ,   m o de l   de ve l o p m e n t   a n d  e v a l ua t i o n ,   a n d  t h e   de r i v a t i o n   o f   i n s i g h t s .   T o  c o n s o l i da t e   r e l e v a n t   da t a ,   a   uni f i e d  da t a s e t  wa s   c o n s t r uc t e d  by   i n t e gr a t i n g  i nf o r m a t i o n   f r o m   t h r e e   d i s t i n c t   s o ur c e s   –   Ka gg l e   [ 1 9 ] ,   t h e   F o o d   a n d  A gr i c u l t ur e   Or ga ni z a t i o n  ( F A O)   o f   t h e   Uni t e d  Na t i o n s   [ 20 ] ,   a n d  t h e   W o r l d   B a n k  Gr o up   [ 21 ] .   T h e   pr i m a r y   da t a s e t   wa s   s o ur c e d  f r o m   K a gg l e ,   c o n t a i ni ng  r e c o r ds   f r o m   1990  to  2013 ,   wi t h   f e a t ur e s   s uc h   a s   a r e a   ( c o un t r y ) ,   y e a r ,   i t e m   ( c r o p) ,   a v e r a ge   r a i nf a ll   ( m m ) ,   pe s t i c i de   us e   ( to n n e s ) ,   a v e r a ge   t e m pe r a t ur e   ( ° C ) ,   a n d  y i e l d  ( h g/ h a ) .   T h e   r a w  da t a   wa s   c l e a ne d,   s t r uc t ur e d ,   a n d  e n r i c h e d  i n t o   t h e   r e qu i r e d   f o r m a t   t h r o ugh   a   da t a   wr a n g l i ng  pr o c e s s   to   f a c il i t a t e   m o r e   i n f o r m e d  a n d  e f f i c i e n t   a n a ly s i s   [ 22 ] .   T hi s   i nv o l ve d  s e v e r a l   s u b pr o c e s s e s ,   i nc l ud i n g  de s c r i b i ng  t h e   d a t a   b a s e d   o n   i t s   ge n e r a l   pr o pe r t i e s   a n d  pe r f o r m i ng  da t a   c l e a ni ng  t a s ks ,   s uc h   a s   r e m o vi ng  n u ll   va l u e s ,   dup l i c a t e s ,   a n d  o u t l i e r s .   T h e   i ni t i a l   da t a s e t   c o m pr i s e d  a   g l o b a l   c o l l e c t i o n   e n c o m pa s s i ng  m u l t i p l e   r e g i o ns   wo r l d w i de .   T o  f o c us   t h e   s t ud y   o n   A s i a ,   o nl y   r e c o r ds   f r o m   A s i a n   c o un t r i e s   we r e   i n c l ud e d.   Gi ve n   t h a t   s o m e   A s i a n   c o un t r i e s   d i d  n o t  h a v e   c o m p l e t e   r e c or ds   w i t hi n   t h e   s pe c if ied  y e a r   r a n ge   ( 1990 – 2013) ,   t h e   a na ly s i s   wa s   r e s t r i c t e d  to  As i a n   c o un t r i e s   w i t h   c o m p l e t e   a n d  c o n t i n uo us   da ta.   T h e   s e l e c t e d  c o un tr i e s   r e pr e s e n t   di v e r s e   r e g i o ns   w i t hin  As i a .   T o  e x t e n d  t h e   a n a l y s i s   pe r i o d,   da t a   f r o m   t w o  a ddi t i o n a l   s o ur c e s   we r e   i n t e gr a t e d,   p r o vi d i ng  i nf o r m a t i o n   f o r   t h e   y e a r s   2014  to  20 2 2.   E a c h   r e c or d ’ s   c o r r e c t n e s s   wa s   v e r if i e d  by   c r o s s - c he c k i ng  w i t h   t h e   two  l a t t e r   s o ur c e s   to   e n s ur e   c o n s i s t e n c y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       P r e dicting  s tapl e   c r op  y ields   unde r   c li mate   v ar iabi li ty  us ing  multi ple  …   ( R ichar d  D .   Hor ti z ue la )   1533   T o  o bj e c t i v e ly   u n c o v e r   t h e   un de r lyi ng  c h a r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   da t a s e t  wi t h o ut   a ny   pr e c o n c e i ve d   a s s u m pt i o n s   [ 2 3 ] ,   a n   E D A   wa s   pe r f o r m e d.   T hi s   pr o c e s s   i nv o l v e d  da t a   vi s ua li z i ng  t h e   d i s t r i b ut i o n   o f   y i e l ds   us i n g  a   hi s t o gr a m .  Va r i o us   vi s u a l i z a t i o n s ,   i nc l ud in g  s c a t t e r pl o t s ,   we r e   e m p l o y e d  t o   de s c r i b e   t h e   da t a s e t   a n d  e x p l o r e   r e l a t i o ns hi p s   be t we e n   v a r i a bl e s .   G i v e n   t h a t   t h e   da t a s e t  c o n t a i n s   c a t e go r i c a l   da t a ,   o n e - h ot   e n c o di n g  wa s   a pp l i e d  to  c o n v e r t   t h e   c a t e g o r i c a l   va r i a bl e s   i n t o  a   bi n a r y   f o r m a t ,   e n a bli ng  t h e i r   e f f e c t i v e   us e   i n   ML   m o de l s .   T hi s   m e t h o d   i s   pa r t i c u l a r l y   e f f e c t i v e   whe n   h a n d li ng  da t a s e t s   wi t h   mi s s i ng  v a l ue s   a n d  i nc ur s   l o we r   c o m put a t i o n a l   c o s t s   [ 2 4 ] .   S ub s e qu e n t l y ,   a   s t a n da r d  s c a l e r   wa s   us e d  to  t r a n s f o r m   t h e   f e a t ur e s   o f   t h e   da t a s e t  to  a   c o m p a r a bl e   s c a l e   a n d  to   r e duc e   d i m e n s i o n a li t y ,   a ddr e s s i ng  t h e   i n c r e a s e   i n   d i m e n s i o na l i t y   c a u s e d  by   o n e - h o t  e n c o d i n g,   pa r t i c u l a r ly   i n   v a r i a bl e s   w i t h   m u l t i p l e   c a t e gor i e s .   T h e r e upo n ,   th e   da t a   wa s   s p li t   i n t o   tr a i ni ng  a n d  t e s t i n g  s e t s ,   whi c h  i nv o l ve d  i nput   da t a   ( f e a t ur e s )   a n d  t a r ge t  da t a   ( l a be l s   o r   o u t pu t) .   T hi r t y   pe r c e n t   o f   t h e   da t a   wa s   a l l o c a t e d  f o r   t e s t i n g,   whil e   t h e   r e m a i n i ng  s e v e n t y   pe r c e n t   wa s   de s i g na t e d  f o r   tr a i ni ng.   T h e   da t a   wa s   s h u f f l e d   pr i o r   to  s p l i t t i n g  t o   e n s ur e   a   we l l - mi xe d  d i s t r i b ut i o n   i n  b o th   t h e   t r a i ni n g  a n d  t e s t   s e t s ,   t h e r e by   mi t i ga t i n g  a ny   pot e n t i a l   o r de r i n g  bi a s .   T h e   s e e d  f o r   r a n do m   n u m be r   ge ne r a t i o n   wa s   s e t   to   40   to   e n s ur e   r e pr o duc i bil i t y .     M u l t i p l e   r e gr e s s i o n   t e c hni que s   we r e   e m p l o y e d  to  c o n s t r uc t  t h e   m o de l   us i ng  Goo gl e   C o l a b .   T h e   t e c h ni que s   ut i li z e d  i nc l u d e   gr a d i e n t   b oo s t i n g  r e gr e s s o r ,  l i ne a r   r e gr e s s i o n   w i t h   s t o c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t   ( S GD ) ,   r i dge   r e gr e s s i o n ,   l a s s o   r e gr e s s i o n ,   s uppo r t   v e c to r   r e gr e s s i o n   ( S VR ) ,  E l a s t i c Ne t ,   RF   r e gr e s s o r ,   a n d  e x t r e m e   gr a d i e n t   b o o s t i n g   ( XG B o o s t )   r e gr e s s o r   s o m e   o f   w hi c h   h a v e   de m o n s t r a t e d   e f f e c t i v e n e s s   in   s im il a r   s t udi e s   o n   y i e l d  pr e d i c t i o n   [ 2 5 ].   T hi s   s t ud y   e v a l ua t e d  t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   us e d  r e gr e s s o r s   i n   pr e d i c t i n g  c r o p  y i e l ds   w hil e   c o m pa r i ng  t h e m   t o  l e s s   f r e que n t l y   a pp li e d  m e t h o ds   to   i de n t i f y   s t r e n gt h s   a n d  li mi t a t i o n s   f o r   de ve l o p i n g  r o b us t   pr e d i c t i v e   m o de l s .   I n   e v a l ua t i n g  t h e   m o de l s ,   a   hy br i d  s e t   o f   r e gr e s s i o n   r e po r t  m e t r i c s   wa s   us e d   –   m e a n  a bs o l ut e   e r r or   ( M A E ) ,   m e d i a n   a b s o l ut e   e r r or ,  m e a n   s qua r e d  e r r o r   ( M S E ) ,   r oot  m e a n   s qua r e d  e r r o r   ( R M S E ) ,   m a x   e r r o r ,   R 2  s c o r e ,   e x p l a i ne d  v a r i a n c e   s c o r e   ( E VS) ,   a n d  m e a n   a bs o l ut e   pe r c e n t a ge   e r r or   ( M A P E ) .   T h e s e   we r e   us e d  a l o n g  w i t h   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   hy p e r pa r a m e t e r   tuni n g  t e c hni qu e s ,   s uc h   a s   Gr i dS e a r c hC V  a n d  R a n do m i z e dS e a r c h C V,   b a s e d  o n   c r o s s - v a l i d a t e d  pe r f o r m a n c e .   T h e   e v a l ua t i o n   r e po r t s   we r e   s ub s e que n t l y  vi s u a l i z e d  to   f a c i li t a t e   i n s i g h t s   de r i v a t i o n   a n d  c o m pa r i s o n   a n d  i m pr o v e   u n de r s t a n d i ng  o f   t h e   r e s u l t s .       3.   RE S UL T S   AN D  DI S CU S S I ON   B y   a pp lyi ng  t h e   a f o r e m e n t i o n e d  m e t h o ds ,   t h e   r e s ul t s   o f   t hi s   s t udy   pr o vi de   va l u a bl e   i n s i g h t s   i n t o  t h e   r e l a t i o n s hi p   b e t we e n   c l im a t i c   v a r i a bl e s   a n d  t h e   y i e l d  o f   s t a pl e   c r o ps ,   hi g hli g h t i n g  t h e   pr e di c t i ve   pe r f o r m a n c e   o f   v a r i o us   r e gr e s s i o n   t e c hni que s .     3. 1 .    Dat as e t   f or   p r e d ict ion   T h e   i ni t i a l   da t a s e t  f r o m   K a gg l e ,   c o n s i s t i n g  o f   28, 242  r o ws ,   wa s   c o n s o l i da t e d  wi t h   ot h e r   da t a s e t s ,   t h e n   c l e a n e d,   s t r uc t ur e d ,   e n r i c h e d,   a n d  e x t e n de d  f o r   a n a l y s i s ,   r e s u l t i n g  i n   a   f i na l   da t a s e t   o f   7, 043  r ows ,   wi t h  i t s   pr o pe r t i e s   de t a i l e d  i n   T a bl e   1.       T a bl e   1.   F i n a l   da t a s e t   de s c r i pt i o n   A tt r ib ut e   D e s c r ip ti o n   V a lu e s     a r e a   c o unt r y  na m e   A r me ni a ,  A z e r ba ij a n, B a ngl a de s h ,  I ndi a ,  I nd o ne s ia , I r a q,  J a pa n, K a z a khs ta n, L e ba n o n, M a la y s ia , N e pa l,  P a ki s ta n,  Q a ta r , S a udi  A r a bi a , S r i  L a nka ,  T a ji ki s ta n,  T ha il a nd   it e m   s ta pl e  c r o ps   ma iz e , p ot a to ,  r i c e   ( pa dd y ) , s oy b e a n, w h e a t   y e a r   pl a nt in g  y e a r   1990 – 2022   a ve r a ge _ r a in _ f a ll _mm _p e r _ y e a r   a ve r a ge   r e c o r d e d  r a in f a ll   in  mi ll im e te r s     59 – 2,875    pe s ti c id e s _t o nn e s   a ve r a ge  a nnua l  us e   of   pe s ti c id e s  i n t o nn e s   0.92 – 349,797.62   a v g_t e mp   a ve r a ge   r e c o r d e d  te mp e r a tu r e  i n  c e ls iu s   7.44 – 26.37   hg/ ha _ y i e ld   A mo unt   of   c r o p  y ie ld   in   he c t o gr a ms  pe r  h e c ta r e   50 – 340,000        3. 2 .    E DA   S i n c e   c r o p   y i e l d  i s   pr i m a r i ly   t h e   t a r ge t   v a r i a bl e ,   a   hi s t o gr a m   wa s   us e d  to  s e e   t h e   o v e r a l l   d i s t r i b ut i o n  a s   s e e n   i n   F i gur e   1.   T h e   di s t r i b ut i o n   i s   r i g h t - s ke we d,   i n d i c a t i n g  t h a t  m o s t  f i e l d s   h a v e   l o we r   y i e l d s   t h a n   a   s m a l l e r   n u m be r   o f   f i e l ds   w i t h   v e r y   hi g h   y i e l d s .   Out l i e r s   o n   t h e   hi g he r   e n d,   r e pr e s e n t i n g  f i e l ds   w i t h  e x c e pt i o na l ly   hi g h   y i e l d s ,   we r e   i de n t i f i e d  a n d  a ddr e s s e d  t o  pr e v e n t   o v e r l y   ge n e r a li z e d  pr e d i c t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,  Vo l .   40 ,   N o .   3 ,   De c em b e r   20 25 :   1 531 - 1 538   1534       F i gur e   1.   Yi e l d  d i s t r i b ut i o n       F ur t h e r m o r e ,   s c a tt e r pl o t s   we r e   us e d  to  r e v e a l   t h e   c o r r e l a t i o n s   be t we e n   va r i a bl e s .   F i gur e   2   i ll us t r a t e s   t h e   c o r r e l a t i o n   b e t we e n   c r o p   y i e l d  ( h g/ h a )   a n d  f o ur   ke y   v a r i a bl e s :  y e a r ,   a v e r a ge   r a i nf a ll ,   pe s t i c i de   us a ge ,   a n d   a v e r a ge   t e m pe r a t ur e .   T h e   r e s u l t s   s h o w  a   we a k  po s i t i v e   c o r r e l a t i o n   o f   0. 14053  b e t we e n   y e a r   a n d  yi e l d ,   a s   s e e n  i n  F i gur e   2( a ) ,   a n d  b e t we e n   r a i nf a ll   a n d  yi e l d   ( F i gur e   2( b ) )   w i t h   0. 01162 ,   s ugge s t i n g  t h a t   whi l e   yi e l d  h a s   s l i g h t l y   i nc r e a s e d  o v e r   t h e   y e a r s ,   t h e   r e l a t i o ns hi p  i s   n o t   s t r o n g,   a n d  r a i nf a ll   h a s   a   m i n im a l   im pa c t   on   yi e l d.   M o r e o v e r ,   i nc r e a s e d  pe s t i c i d e   us a ge   ( F i gur e   2( c ) )  a n d  hi g h e r   t e m pe r a t ur e s   ( F i gur e   2( d) )   m a y  s l i g h t l y   de c r e a s e   y i e l d,   b ut   t h e   r e l a t i o ns hi p  r e m a i ns   we a k.           ( a )     ( b )         ( c )   ( d)     F i gur e   2.   C o r r e l a t i o n   o f :   ( a )   y i e l d  a n d  y e a r ,   ( b )   y i e ld  a n d  r a i nf a ll ,  ( c )   y i e l d  a n d  pe s t i c i de ,   a n d    ( d )   y i e l d  a n d  t e m pe r a t ur e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       P r e dicting  s tapl e   c r op  y ields   unde r   c li mate   v ar iabi li ty  us ing  multi ple  …   ( R ichar d  D .   Hor ti z ue la )   1535   W hil e   a   we a k  po s i t i v e   c o r r e l a t i o n   w a s   o b s e r v e d  b e t we e n   v a r i a bl e s ,   t h e   r e l a t i o ns hi p  i s   n o t  s t a t i s t i c a ll y   s i g nif i c a n t .   T hi s   s ugge s t s   t h a t  ot h e r   f a c t o r s   n ot  c o n s i de r e d  i n   t hi s   s t ud y   m a y   p l a y  a   m o r e   s i g nif i c a n t   r o l e   i n   t h e   o b s e r ve d  v a r i a t i o n .   Ne ve r t h e l e s s ,   de s p i t e   t h e   we a k  r e l a t i o n s hi ps   o b s e r v e d,   t h e   r e s e a r c h e r   pr o c e e de d  wi t h   b u i l d i ng  t h e   m o de l ,   a s   t h e   da t a s e t   p r o vi de s   f a c t ua l   da t a ,   c o n s i de r i ng  t h a t  o u t l i e r s   h a v e   b e e n   a ddr e s s e d.     3. 3 .    M od e l   p e r f o r m an c e   T h e   f e a t ur e s   us e d  f o r   t h e   m o de l   a r e   pe s t i c i de s _to n ne s ,   a v g_t e m p,   a nd  a v e r a ge _r a i n_ f a ll _ mm _pe r _ y e a r   to   pr e di c t   t h e   t a r ge t   v a r i a bl e   h g/ha_ yi e l d.   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   e a c h  r e gr e s s i o n   m o de l   e m p l o y e d  f o r   c r o p  y i e l d  pr e d i c t i o n   wa s   e v a l u a t e d  us i n g  t h e   a f o r e m e n t i o n e d  m e t r i c s   t h r o ugh   c r o s s - v a l i d a t i o n   whil e   i m p l e m e n t i n g  Gr i dS e a r c hC V  a n d  R a n do m i z e dS e a r c hC V  hy pe r pa r a m e t e r s .   F i gur e   3   s h o ws   t h a t   a m o n g   t h e   ML   a l go r i t hm s   e v a l ua t e d  f o r   pr e d i c t i n g  s t a p l e   c r o p  y i e l d,   t h e   XG B R e gr e s s o r   ( i n   a   gr e e n - f il l e d  b a r )   a c hi e v e d  t h e   hi g h e s t   pe r f o r m a nc e   w i t h   a n   R ²  s c o r e   o f   0. 958367.   T h i s   s ugge s t s   t h a t   t h e   m o de l   a c c o un t e d  f o r   a b o u t   95 . 8%   o f   t h e   v a r i a t i o n   o b s e r v e d  i n  t h e   c r o p  y i e l d  da t a ,   o u t pe r f o r m i ng  a l l   o t h e r   m o de l s   t e s t e d.   XG B oo s t ’ s   a bil i t y   t o  h a n d l e   n o n - l i ne a r   r e l a t i o n s hi p s ,   m a n a ge   m i s s i ng  da t a   e f f e c t i ve l y ,   a n d   i nc o r por a t e   r e gul a r i z a t i o n   l i ke ly   c o n t r i b ut e d  to  i t s   s upe r i o r   a c c ur a c y .   F ur t h e r m o r e ,   XG B R   r e g i s t e r e d  o n e   o f   t h e   l o we s t   R M S E   v a l u e s   a t   4 , 253,   whi c h   f ur t h e r   r e i nf o r c e s   i t s   s t r o n g  pr e di c t i v e   a c c ur a c y   a n d  r e l i a b i li t y   i n   e s t i m a t i n g  c r o p  y i e l d  o u t c o m e s .   A   l o we r   R M S E   i n d i c a t e s   t h a t   t h e   m o de l ’ s   pr e d i c t e d  v a l u e s   a r e ,   o n   a v e r a ge ,   v e r y   c l o s e   to   t h e   a c t ua l   o b s e r v e d  v a l ue s ,  m a k i n g  t h e   pr e d i c t i o n s   n o t   o nl y   s t a t i s t i c a l ly   a c c ur a t e   b ut   a l s o   pr a c t i c a l ly   us e f u l   i n  r e a l - wo r l d  a gr i c u l t ur a l   p l a nni ng.   T h e   R M S E   c o m pa r i s o n ,   a s   vi s ua li z e d  i n   F i gur e   4 ,   c l e a r l y   de m o n s t r a t e s   t h e   s upe r i o r   pe r f o r m a n c e   o f   b o t h   XG B oo s t  a n d  RF   r e gr e s s o r ,   whi c h   h a d  n o t a bl y   l o we r   e r r or   m a r g i n s   c o m pa r e d  to   t h e   ot h e r   m o de l s   t e s t e d.   I n   c o n t r a s t ,   m o de l s   s uc h   a s   E l a s t i c Ne t ,   r i dge   r e gr e s s i o n ,   a n d  S GD   r e gr e s s or   p r o duc e d  s i g ni f i c a n t l y   hi g he r   R M S E   v a l ue s ,   i nd i c a t i n g  l e s s   pr e c i s i o n   a n d  l a r ge r   de vi a t i o n s   i n   t he i r   pr e d i c t i o n s .           F i gur e   3.   M o de l s   by   R 2  s c o r e           F i gur e   4.   M o de l   p e r f o r m a nc e   by   R M S E   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,  Vo l .   40 ,   N o .   3 ,   De c em b e r   20 25 :   1 531 - 1 538   1536   M o r e o v e r ,   F i gur e   5  ut i li z e s   n o r m a li z e d  v a l ue s   f o r   e a c h   m e t r i c ,   f a c il i t a t i n g  a   c l e a r e r ,   s i de - by - s i de   c o m pa r i s o n   o f   t h e   r e gr e s s i o n   m o de l s .   T hi s   n o r m a l i z a t i o n   i s   pa r t i c u l a r l y   im po r t a n t  gi v e n   t h e   c o ns i de r a bl e   v a r i a t i o n   i n   r a w  v a l u e s .   B y   n o r m a li z i ng  t h e   da ta,   n o  s i n g l e   l a r ge   v a l ue   d i s pr o por t i o n a t e l y   i n f l ue n c e s   t h e   vi s u a l i z a t i o n ,   t h e r e by   e n a bli ng  a   m o r e   ba l a n c e d  a s s e s s m e n t   o f   m o de l   pe r f o r m a n c e   a c r o s s   t h e   v a r i o us   e r r or   m e t r i c s .   No r m a li z e d  v a l ue s   a r e   i n d i c a t i v e   o f   s u pe r i o r   pr e di c t i v e   pe r f o r m a n c e .   M o de l s   s uc h   a s   XG B o o s t  ( M A E :  1909. 11,   m a x   e r r o r :  62417 . 16,   M A P E :  0. 115) ,   RF   r e gr e s s o r   ( M A E :  1845. 76,   m a x   e r r o r :   4 2377. 99,   M A P E :  0. 143 ) ,   a n d  gr a di e n t   b o o s t i n g  r e gr e s s o r   ( M A E :  1663. 13 ,   m a x   e r r o r :   77315. 79 ,   M A P E :  0. 096 )   c o n s i s t e n t l y   e xhi bi t   l o we r   n o r m a li z e d  v a l ue s ,   s ugge s t i n g  t h e y   o ut pe r f o r m   ot h e r   m o de l s   a c r o s s   ke y   m e t r i c s ,   i nc l ud i ng  M A E ,   M E DA E ,   m a xim u m   e r r o r ,   a n d  M A P E .   A   n o t e w o r t h y   o bs e r va t i o n   f r o m   t h e   gr a ph   i s   t h e   c o n s i s t e n t   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   e n s e m bl e   m o de l s ,   pa r t i c u l a r l y   XG B o o s t   a n d  RF ,   whi c h   m a i n t a i n   r e l a t i v e ly   l o w  n o r m a li z e d  v a l ue s   a c r o s s   a l l   m e t r i c s .   T hi s   c o n s i s t e n c y   i s   i nd i c a t i v e   o f   t h e i r   r o b us t n e s s   i n   not  o nl y   mi n i mi z i ng  a v e r a ge   pr e d i c t i o n   e r r or s   b ut  a l s o   i n  mi t i ga t i n g  t h e   o c c ur r e n c e   o f   e x t r e m e   o u t l i e r s ,   a s   e vi de n c e d  by   t he i r   l o w  m a x   e r r o r   a n d  M A P E   v a l ue s .   I n   c o n t r a s t,   t h e   l i ne a r   m o de l s ,   i nc l ud i ng  E l a s t i c N e t   ( M A E :  8001. 77,   m a x   e r r o r :  85168. 66 ,   M A P E :  0. 684) ,   S GD   r e gr e s s o r   ( M A E :  7314. 31 ,   m a x   e r r o r :   82864. 39 ,   M A P E :  0 . 571) ,   l a s s o   r e gr e s s i o n  ( M A E :  7310. 81,   m a x   e r r o r :  82938 . 52,   M A P E :  0 . 570) ,   a n d  r i dge   r e gr e s s i o n   ( M A E :  7309. 69,   m a x   e r r o r :   8 2948. 34,   M A P E :  0. 570) ,   e xhi bi t   hi g h e r   e r r o r   v a l ue s   a c r o s s   t h e   m e t r i c s .   T h e   e l e v a t e d  n o r m a li z e d  v a l ue s   f o r   t h e s e   m o de l s   i nd i c a t e   poo r   ge n e r a l i z a t i o n   a bil i t y   a n d  high e r   v a r i a bi li t y   i n  pr e d i c t i o n   a c c ur a c y ,   s ugge s t i n g  t h a t   t h e y   m a y   n ot   b e   a s   r e l i a bl e   f o r   pr a c t i c a l   a pp li c a t i o n s   i n   a gr i c u l t ur a l   yi e l d  pr e d i c t i o n .   T h e   S VR   ( M A E :  2578. 87,   m a x   e r r or :  773 25. 95,   M A P E :  0. 136)   de m o n s t r a t e s   m o de r a t e   pe r f o r m a n c e ,   po s i t i o n e d  b e t we e n   t h e   l i ne a r   m o de l s   a n d  t h e   e ns e m b l e   m e t h o ds .   Al t h o ugh   i t s   pe r f o r m a n c e   e x c e e ds   t h a t   o f   t h e   l i ne a r   m o de l s ,   i t s   e r r o r   m e t r i c s   s t i ll   l a g  b e hi nd  t h o s e   o f   XG B oo s t  a n d  RF .           F i gur e   5.   N o r m a li z e d   pe r f o r m a n c e   e r r o r s   ( M A E ,   m e d i a n ,   m a x   e r r o r ,   a n d  M A P E )       4.   CONC L USI ON   C r o p  y i e l d  pr e d i c t i o n   h a s   ga i ne d  i nc r e a s i ng  i mpo r t a n c e ,   u t i li z i ng  a d v a n c e d  s t a t i s t i c a l   a n d  ML   t e c h ni que s   t o  s uppor t   a gr i c u l t ur a l   p l a nni ng  a n d   f o o d  s e c ur i t y .   I n   t hi s   s t ud y ,   whil e   t h e   E D A   r e v e a l e d   r e l a t i v e ly   we a k  l i ne a r   r e l a t i o ns hi ps   a m o n g  i n d i v i d ua l   v a r i a bl e s ,   t h e   pr e di c t i v e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   e v a l ua t e d  m o de l s   de m o n s t r a t e d  t h a t  r e l i a bl e   y i e l d  f o r e c a s t s   c a n   s t i ll   b e   a c hi e ve d.   T h e   f i nd i ngs   u n de r s c o r e   t h e   e f f i c a c y  o f   e n s e m bl e   m e t h o ds ,   p a r t i c u l a r l y   XG B o o s t ,  i n  a c c ur a t e l y   pr e d i c t i n g  s t a p l e   c r o p  y i e l d s   un de r   v a r y i ng   c l im a t e - r e l a t e d  c o n d i t i o n s   i n  A s i a .   W i t h   XG B o o s t   a c hi e vi ng  a n   im pr e s s i ve   R ²  s c o r e   o f   0. 958  a n d  m a in t a i ni ng   t h e   l o we s t   e r r or   m a r g i ns   a c r o s s   ke y   m e t r i c s   s uc h   a s   R M S E ,   M A E ,   a n d  M A P E ,   t h e   r e s u l t s   s t r o n g l y  s uppo r t  t h e   gr o wi n g  s c i e n t i f i c   c o n s e ns us   t h a t  e n s e m b l e   m o de l s   a r e   pa r t i c u l a r l y   w e l l - s u i t e d  f o r   m o de l i ng  c o m p l e x ,   n o n - l i ne a r   r e l a t i o ns hi ps   i n   a gr i c u l t ur a l   da t a .   T h e s e   f i nd i ng s   n o t  o nl y   a li g n   w i t h   e xi s t i n g  r e s e a r c h   o n   t h e   a dv a n t a ge s   o f   t r e e - b a s e d  e n s e m b l e   m o de l s   b ut   a l s o   de m o n s t r a t e   t h e i r   pr a c t i c a l   a pp li c a bil i t y   i n   c l im a t e - i n f o r m e d  a gr i c u l t ur a l   p l a nni ng  a n d  f o o d  s e c ur i t y   a n a ly s i s .   F ut ur e   r e s e a r c h   c a n   b u il d  upo n   t h e s e   f i nd i n g s   by   in c o r por a t i n g  a   l a r ge r   da t a s e t  a n d  a   b r o a de r   s e t  o f   f e a t ur e s ,   s uc h   a s   s o i l   qua li t y ,   i r r i g a t i o n   pa t t e r n s ,   C O₂  c o n c e n t r a t i o n   l e v e l s ,   a n d  s o c i o e c o n o m i c   va r i a bl e s ,   to   f ur t h e r   e n ha n c e   m o de l   r o b us t n e s s .   A dd i t i o n a ll y ,   e x t e n d i ng  t h e   s t udy   to  i n c l ude   t e m po r a l   f o r e c a s t i n g  ( e . g. ,   n e x t - s e a s o n   yi e l d  pr e d i c t i o n )   us i ng  t i m e - s e r i e s   met h o ds   o r   hy b r i d  m o de l s   m a y   yi e l d  e v e n   de e pe r   i ns i g h t s .   C o n duc t i n g  r e g i o n - s pe c if i c   m o de l   t r a i ni ng  a c r o s s   d i v e r s e   As i a n   s u b r e g i o ns   c o u l d  a l s o   h e l p  c a pt ur e   l o c a l i z e d  a gr i c u l t ur a l   d y na mi c s   m o r e   e f f e c t i v e ly .   F ur t h e r m o r e ,   de v e l o p i n g  a   s o f t wa r e   too l   f o r   a uto m a t i c   c r o p   y i e l d   pr e d i c t i o n   c o ul d  s t r e a m li ne   t h e   pr o c e s s ,   e n a bli n g  r e a l - ti m e   f o r e c a s t i n g  a n d  f a c i li t a t i n g  m o r e   a c c e s s i b l e   de c i s i o n - m a k i ng  f o r   f a r m e r s   a n d  a gr i c u l t ur a l   s t a ke h o l de r s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       P r e dicting  s tapl e   c r op  y ields   unde r   c li mate   v ar iabi li ty  us ing  multi ple  …   ( R ichar d  D .   Hor ti z ue la )   1537   Th i s   s t ud y   hi g hli g h t s   t h a t  XG B oo s t   p r o vi de   n o t  o n ly   s t a t i s t i c a l   a c c ur a c y   b ut   a l s o   pr a c t i c a l   r e li a bil i t y  f o r   r e a l - wo r l d  a gr i c u l t ur a l   yi e l d  pr e d i c t i o n .   I t s   c o n s i s t e n t   pe r f o r m a n c e   a c r o s s   m u l t i p l e   e r r o r   m e t r i c s   s ugge s t s   t h a t  i t   i s   c a pa bl e   o f   s uppo r t i n g  i nf o r m e d  de c is i o n - m a k i ng  i n   c li m a t e - r e s i l i e n t   a gr i c u l t ur e .   A s   c l im a t e   v a r i a bil i t y   c o n t i n ue s   to  c h a l l e n g e   tr a di t i o n a l   f a r mi n g  s y s t e m s ,   a do p t i n g  s uc h   a dv a n c e d  ML   a ppr o a c he s   c o ul d  p l a y   a   c r i t i c a l   r o l e   i n   o pt i mi z i ng  y i e l d  f o r e c a s t s   a nd  e n s ur i ng  f o o d   s e c ur i t y   i n   t h e   r e g i o n .       AC K NOWL E DGE M E NT S     T h e   a ut h o r   t h a n k s   t h e   De pa r t m e n t   o f   A gr i c u l t u r e   -   C l i m a t e - R e s il i e n t   A gr i c u l t ur e   O f f i c e   o f   t h e   P hil i pp i ne s   f o r   pr o vi d i ng  s upp l e m e n t a l   da t a   f o r   b uil d i ng  t h e   da t a s e t  us e d  f o r   t h e   s t udy .       F UN DI NG  I N F ORM AT I ON   T hi s   r e s e a r c h   wa s   m a de   po s s i bl e   t h r o ugh   t h e   ge n e r o u s   s uppo r t  o f   t h e   De pa r t m e n t   o f   S c i e n c e   a n d   T e c hn o l o g y   ( DO S T ) ,   wh o s e   s c h o l a r s hi p  pr o gr a m   h a s   n o t  o nl y   pr o vi d e d  f i na nc i a l   a s s i s t a nc e   b ut   a l s o  s e r v e d  a s   a   s i g nif i c a n t   m o t i v a t i o n   i n   t h e   pur s u i t   o f   t hi s   s t ud y .       AU T HO R  CONT RI B UT I ONS   S T AT E M E NT   B ot h   a ut h o r s   h a ve   t h o r o ughl y   r e vi e we d  t h e   c o n t e n t   o f   t h e   m a n us c r i pt ,   c o n t r i b ut e d  to   i t s   de v e l o p m e n t ,   a n d  h a v e   g i v e n   t h e i r   f u ll   a ppr o v a l   f o r   i t s   s ubmi s s i o n   a n d  e v e n t ua l   publi c a t i o n .   T h e y   a f f i r m   t h a t  t h e   m a n us c r i pt   r e pr e s e n t s   a n   a c c ur a t e   a n d  h o n e s t   a c c o un t   o f   t h e   r e s e a r c h   c o n duc t e d.     Nam e   of   Aut h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   R i c ha r d  D.   H o r t i z ue l a                               T h e lm a   D.   P a l a o a g                                 C   :    C o n c e pt ua li z a ti o n   M   :    M e th o d o l o g y   So   :    So f twa r e   Va   :    Va li da ti o n   Fo   :    Fo r ma l  a na l y s is   I   :    I nve s ti ga ti o n   R   :    R e s o u r c e s   D   :   D a ta  C ur a ti o n   O   :   W r it in g  -   O r ig in a l  D r a f t   E   :   W r it in g  -   R e v i e w  &   E di ti ng   Vi   :    Vi s ua li z a ti o n   Su   :    Su pe r v is io n   P   :    P r o j e c t  a dmi ni s tr a ti o n   Fu   :    Fu ndi ng a c qui s it i o n         CONF L I CT   OF   I NT E RE S T   S T AT E M E NT   T h e   a ut h o r   de c l a r e s   t h a t   t h e r e   i s   n o   c o nf li c t   o f   i n t e r e s t   a s s o c i a t e d  w i t h   t hi s   r e s e a r c h .         DA T A  AV AI L AB I L I T Y   Da t a   a v a i l a bil i t y   i s   n o t  a ppl i c a bl e   to   t hi s   pa pe r   a s   n o   n e w  da t a   we r e   c r e a t e d  or   a n a l y z e d  i n   t hi s   s t udy .   Ho we v e r ,   t h e   da t a   us e d  f o r   t h e   pr e di c t i v e   mo de l   a r e   a va i l a bl e   a t :     1)   h t t ps :/ /www . ka ggl e . c o m /dat a s e t s /pat e l r i s /cr o p - y i e ld - pr e di c t i o n - da t a s e t /dat a   a n d    2)   h t t ps :/ /da t a . a pps . f a o . o r g/ca t a l o g/dat a s e t /cr o p - pr o d uc t i o n - yi e l d - h a r v e s t e d - a r e a - a n d - pr o c e s s e d - g l o b a l - n a t i o n a l - a nn ua l - f a o s t a t .       RE F E R E NC E S   [ 1]   C .  V ia na ,   D .  F r e ir e ,  P .  A br a nt e s ,  J .  R o c ha ,  a nd  P .  P e r e ir a ,  “ A gr ic ul tu r a l  la nd  s y s te ms   im po r ta n c e   f o r   s uppo r ti ng  f oo d  s e c u r it y   a nd   s us ta in a bl e   de ve l o pm e nt   g o a ls :  a   s y s t e ma ti c   r e v ie w , ”   T he   Sc ie nc e   of   th e   T ot al   E nv ir onm e nt ,  vo l.   150718,  2021 ,   do i :  10.1016/j .s c it o t e n v .2021.150718.   [ 2]   L .  O s o r i o ,  E .  F ló r e z - L ópe z ,  a nd  C .  G r a nde - T ova r ,  “ T h e   po t e n ti a l  of   s e l e c te d  a gr i - f oo d  l o s s   a nd  w a s te   to   c o nt r ib ut e   to   a   c ir c ul a r   e c o n o m y :  A ppl i c a ti o ns   in   th e   f oo d,   c o s m e ti c   a nd   p ha r ma c e u ti c a l   in dus tr i e s , ”   M ol e c ul e s ,  vo l.   26,  2021 ,   do i :  10.3390/m o l e c ul e s 26020515.   [ 3]   R .  K .  S in gh,  N .  S r e e ni v a s ul u,  a nd  M .  P r a s a d,  “ P o te nt ia l  of   und e r ut il i z e d  c r o ps   to   in tr o du c e   th e   nut r it i o na l  di ve r s it y   a nd     a c hi e ve   z e r o   hunge r , ”   F unc ti on al   &   I nt e gr at iv e   G e nom ic s ,   vo l.   22,  n o .  6,  pp.  1459 – 1465,  2022 ,  do i :  10.1007/s 10142 - 022 -   00898 - w.   [ 4]   K .  W il li a ms ,  A .  M is hr a ,  A .  V e r ma ,  B .  S ur e s h,  a nd  G .  L a v a n ya ,  “ G e n e ti c   v a r ia bi li t y   a nd  c o r r e la ti o n  s tu di e s   f or   y i e ld   a nd  y i e ld - r e la t e d  tr a it s   in   r ic e   ( O r y z a   s a ti v a   L .)   g e n o t y p e s , ”   I nt e r nat io nal   J our nal   o f   C ur r e nt   M ic r obi ol ogy   and   A ppl ie d  Sc ie nc e s ,  20 21 ,    do i :  10.20546/ I J C M A S .2021.1001.093.    [ 5]   Z .  J in ,  T .  S ha h,  L .  Z ha ng,  H .  L iu ,  S .  P e ng,  a nd  L .  N ie ,   “ E f f e c t  of   s tr a w   r e tu r ni ng  o n  s o il   o r ga ni c   c a r b o n  in   r i c e – w h e a t  r o ta ti o n   s y s te m:   a   r e v i e w , ”   F ood and E ne r gy  Se c ur it y , 2020 , do i :  10.10 02/ f e s 3.200 .   [ 6]   B .  P r a s a nna   e t  al . ,  “ M o l e c ul a r   br e e di ng  f or   nut r it i o na ll y   e nr i c he d  ma i z e :  S ta tu s   a nd  pr o s pe c ts , ”   F r ont ie r s   in   G e ne ti c s ,  v o l.   10,   2020 , do i :  10.3389/ f ge n e .2019.01392 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,  Vo l .   40 ,   N o .   3 ,   De c em b e r   20 25 :   1 531 - 1 538   1538   [ 7]   N . P a la c i o s - R o ja s   e t  al . ,  “ M in in g ma i z e  di ve r s it y  a nd i mp r ov in g i ts  nut r it i o na l  a s p e c ts  w it h in  a gr o - f ood s y s t e ms , ”   C om pr e he n s iv e   R e v ie w s  i n  F ood Sc ie nc e  and F ood Saf e ty , vo l.  19, n o . 4, pp. 18 09 – 1834, 2020 , do i :  10.1111/1541 - 4337.12552.   [ 8]   N . P a la c i os - R o ja s   e t  al . ,  “ M in in g ma i z e  di ve r s it y  a nd i mp r ov in g i ts  nut r it i o na l  a s p e c ts  w it h in  a gr o - f ood s y s t e ms , ”   C om pr e he n s iv e   R e v ie w s  i n  F ood Sc ie nc e  and F ood Saf e ty , vo l.  19, n o . 4, pp. 18 09 – 1834, 2020 , do i :  10.1111/1541 - 4337.12552.   [ 9]   R . N a ir   e t  al . ,  “ G lo ba l  s ta tu s  of   ve ge ta bl e  s oy be a n, ”   P la n ts , vo l . 12, 2023 ,  do i :  10.3390/pl a nt s 12030609.    [ 10]   B   C .  C he th a n,  “ P la nt in g  of   c ut   p o ta t o   tu be r s   in   I ndi a   a nd  gl o b a ll y :  u r g e nt   n e e d  of   pl a nt e r   me c ha ni z a ti o n  t o   pr o du c e   hi gh e r   t ube r   y i e ld , ”   Si gni f ic anc e s  o f  B io e ngi ne e r in g   &  B io s c ie nc e s , 2021 , d o i :  10.31031/ S B B .2021.04.000589.   [ 11]   R . N is hi mo t o ,  “ G l o ba l  t r e nds  i n t he   c r o p p r o te c ti o n  i ndus tr y , ”   J our nal  of  P e s ti c id e  Sc ie nc e , v o l.  44, n o . 3, pp. 141 – 147, 2019 ,   do i :  10.1584/J P E S T I C S .D 19 - 101 .   [ 12]   T .   V a n  K l o mp e nbur g,  A .  K a s s a hun,  a nd  C .  C a ta l,   “ C r o p  y i e ld   pr e di c ti o n  us in g  ma c hi n e   l e a r ni ng:   a   s y s t e ma ti c   li t e r a tu r e   r e v i e w , ”   C om put e r s  and E le c t r oni c s  i n A gr ic ul tu r e , v o l.  177, 2020 , d o i :  10.1016/j .c o mpa g.2019.104968 .   [ 13]   D .  K a nt h,  B .  K a vy a ,   N .  S r i , a n d   A .  S a i kr i s hn a ,  “ A gr ic u lt ur e   c r op   y ie ld  a n a l y s i s  a nd pr e di c ti o n us in g  f e a tu r e   s e le c t io n - b a s e d m a c h in e   le a r ni n g  te c hn iq ue s , ”   I nt e r n at io na l  J o u r n al  o f  E ngi n e e r in g  an d A d v an c e d  T e c hn ol og y ,  20 22 ,  d o i :  1 0. 35 94 0/ ij e a t. b3 94 2. 12 12 22 2 .   [ 14]   U .  D e w a nga n,  R .  T a lwe ka r ,  a nd  S .  B e r a ,  “ S y s t e ma ti c   li te r a tu r e   r e v ie w   o n  c r o p  y ie ld   pr e di c ti o n  us in g  ma c hi n e   a nd  de e p  le a r ni ng   a lg o r it h m, ”   2022  5t h   I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e   on  A dv anc e s   in   Sc ie nc e   and  T e c hnol ogy   ( I C A ST ) ,  pp.  654 – 661,   2022 ,  do i :  10.1109/I C A S T 55766.2022.10039620 .   [ 15]   A .  D e v ik a r a ni ,  G .  J y ot hi ,  J .  S r i,   a nd  B .  D e v i,   “ T o w a r ds   s ma r t  a gr ic ul tu r e   us in g  ma c hi n e   l e a r ni ng  a lg o r i th ms , ”   2022  I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e   on  C om put in g,  C om m uni c at io n,  and  I n te ll ig e nt   Sy s te m s   ( I C C C I S) ,  pp.  837 – 842,   2022 ,  do i :  10.1109/I C C C I S 56430.2022 .10037619 .   [ 16]   S .  K ha ki   a nd  L .  W a ng,  “ C r o p  y i e ld   pr e di c ti o n  us in g  d e e p  n e ur a l  n e tw o r ks , ”   F r ont ie r s   in   P la nt   Sc ie nc e ,  vo l.   10,  2019 ,  do i :  10.3389/f p ls .2019.00621 .   [ 17]   S .  K ha ki ,  L .  W a ng, a nd S . A r c h o nt o u li s ,  “ A  C N N - R N N   f r a m e w o r k   f o r  c r o p  y i e ld  pr e di c ti o n, ”   F r ont ie r s  i n  P la n t  Sc ie nc e , vol . 10,   2019 , do i :  10.3389/ f pl s .2019.01750 .   [ 18]   S .  M a y a G o pa lP   a nd  R .  B ha r ga v i,   “ A   no ve l  a ppr o a c h  f o r   e f f ic i e nt   c r o p  y i e ld   pr e di c ti o n, ”   C om put e r s   and  E le c tr oni c s   in   A gr ic ul tu r e , v ol . 165, 2019 , d o i :  10.1016/J .C O M P A G .2019.10 496 8 .   [ 19]   R .  P a te l,   “ C r o p  y i e ld   pr e di c ti o n  da ta s e t, ”   K aggl e ,  2021.  [ O nl in e ] .  A v a il a bl e :  ht tp s :/ /ww w .ka ggl e . c o m/ da ta s e ts /p a te l r is /c r o p - y i e ld - pr e di c ti o n - da ta s e t/ da ta . .   [ 20]   F oo d  a nd  A gr i c ul tu r e   O r ga ni z a ti o n  ( F A O ) ,  “ C r o p  pr o du c ti o n,  y i e ld ,  ha r ve s te d  a r e a   a nd  pr oc e s s e d  ( G l o ba l  -   N a ti o na l  -   A nnua l  -   F A O S T A T ) , ”   2023.  [ O nl in e ] .  A v a il a bl e :  ht tp s :/ /d a ta .a pp s .f a o . o r g/ c a ta l o g/ da ta s e t/ c r o p - p r o duc t i o n - y i e ld - ha r ve s te d - a r e a - a nd - pr oc e s s e d - gl o ba l - na ti o na l - a nnua l - f a o s ta t .   [ 21]   F oo d   a nd  A gr i c ul tu r e   O r ga ni z a ti o n   ( F A O ) ,   “ A ve r a g e   pr e c i pi ta ti o n   in   d e pt h  ( mm   p e r   y e a r ) , ”   2023.  [ O nl in e ] .  A v a il a bl e :  ht tp s :/ /d a ta .w o r ld ba nk. o r g/ in di c a t o r /AG . L N D .P R C P .M M .   [ 22]   R .  J a in ,  G .  D ha nd,  K .  S he or a n,  a nd  N .  A gga r w a l,   “ I mp o r ta nc e   of   da ta   w r a ngl in g  in   I ndus tr y   4.0, ”   D a ta   W r a ngl in g:   C o n c e pt s ,  A ppl ic a t i o ns  a nd  T oo ls , pp. 109 – 121, 2023 .   [ 23]   S .  K .  M ukhi y a   a nd  U .  A hme d,  H a nds - o n  e x pl o r a t o r y   da ta   a na l y s is   w it h  P y th o n :  p e r f o r m   E D A   t e c hn iq ue s   t o   und e r s t a nd,   s umm a r iz e , a nd i n ve s ti ga t e   y our  d a ta . P a c kt   P ubl is hi ng  L td ., 20 20 .   [ 24]   L .   Y u,  R .  Z h o u,  R .  C he n,   a nd  K .  K .   L a i,   “ M is s in g  da ta   pr e p r oc e s s in g  in   c r e d it   c la s s if i c a ti o n:   o ne - h o t  e n c o di ng  or   im put a ti on? , ”   E m e r gi ng M ar k e ts  F in anc e  and T r ade , v ol . 58, n o . 2, pp. 472 – 482, 2022 .   [ 25]   H ub e r ,  A .  Y us hc he nk o ,  B .  S tr a tm a nn,  a nd  V .  S te in ha g e ,  “ E xt r e m e   gr a di e nt   b oo s ti ng  f o r   y i e ld   e s ti ma ti o n  c o mpa r e d  w it h  de e p  le a r ni ng  a ppr o a c h e s , ”   C om put e r s   and   E le c tr oni c s   in   A gr ic ul tu r e ,  v o l.   202,  no .  107346,  2022 ,   do i :  10.1016/j .c o mpa g.2022.107346 .       B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS       R i c h a rd  D .   Ho rti zu el a           i s   an   i n s t ru c t o r  at   t h e   Co l l eg e   o f  C o m p u t i n g   St u d i e s ,   I l o c o s   Su r  P o l y t ech n i c   St at e   Co l l eg e ,   Ph i l i p p i n e s .   H e   h o l d s   a  m as t e r ’ s   d e g r ee   i n   I n f o r m at i o n   T e ch n o l o g y   a n d   i s   cu rren t l y   a  d o c t o rat e   s t u d e n t   at   t h e  U n i v e rs i t y   o f  t h e   C o rd i l l e ras ,   Ph i l i p p i n e s ,   s p ec i a l i zi n g   i n   I n fo r m at i o n   T ech n o l o g y .   H i s   re s e ar c h   ar e as   are   w e b   d ev e l o p men t ,   m a c h i n e  l e arn i n g ,   a n d   d at a  an a l y t i c s .   H e  i s   c u rr en t l y   a  s c h o l ar  o f  t h e   D e p art men t   o f  S c i en ce  an d   T ech n o l o g y   u n d e r  t h e   ST RA N D - N   p ro g ra m   an d   w as   al s o   a  g ran t ee   o f  t h e   s ame  s c h o l ars h i p   p ro g ra m  d u r i n g   h i s   m as t e r ’ s   s t u d i e s   at   Sai n t   L o u i s   U n i v e rs i t y ,   Ph i l i p p i n e s .   H e  h as   al s o   p u b l i s h e d   r e s e ar ch   art i cl e s   i n   h i s   f i e l d   o f  i n t e r e s t .   H e  c an   b e  c o n t ac t e d   at   em ai l :   rd h o rt i z u e l a @ i s p s c s . e d u . p h .       D r.   T h e l m a   D .   P a l a o a g           d i r ec t o r   o f   t h e  i n n o v at i o n   a n d   t ech n o l o g y   t ran s f e r   o ffi ce   o f  t h e   U n i v e rs i t y   o f   t h e   Co r d i l l e ras ,   i s   a  v i s i o n ar y   l e a d e r,   a cco m p l i s h ed   r e s e ar ch e r,   a n d   t rai l b l aze r   i n   t h e  fi el d   o f   I n f o r m at i o n   T ec h n o l o g y   ( I T ).   W i t h   an   u n w a v e ri n g   c o mmi t men t   t o   ad v an ci n g   t ec h n o l o g i c a l   fro n t i e rs ,   s h e   h as   d ed i c a t e d   h e r   c ar ee r  t o   p u s h i n g   t h e  b o u n d ar i e s   o f   I T   re s e ar ch   a n d   f o s t e ri n g   i n n o v at i o n   w i t h i n   a c a d em i c   i n s t i t u t i o n s .   Sh e   c a n   b e   co n t a c t ed   at   em ai l :   t p al ao ag @ g m a i l . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.