Der digitale Zwilling des Weinguts zur Unterstützung der Entscheidungen der Winzer

Einführung

iVine ist ein zweijähriges Projekt (2023-2024), das von der LEP der Region Toskana 2014-2020 – Teilmaßnahme 16.2die auf die Prüfung, Validierung und Akzeptanz einer einer DSS-App für mobile Geräte für die Rationalisierung der Weinbergsverwaltung und Optimierung und Reduzierung des Einsatzes von Pflanzenschutzmittelnum die Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern, die Gesundheit der Arbeiter und der Landbevölkerung zu schützen und die Verwaltungskosten für die Betriebe zu senken.

Das Projekt wird von Agrobit geleitet, unter Beteiligung der Universität Florenz (DAGRI), des Instituts für Bioökonomie des Nationalen Forschungsrats (CNR-IBE), der CIA (Italienische Landwirte der Toskana), Mulini di Segalari (Weingut Bolgheri), Felsina (Weingut Chianti Classico) und dem regionalen Demonstrationsbetrieb Tenuta di Cesa.

Ziele des Projekts

Die Ziele des Projekts lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1. Validieren Sie einer DSS-App für mobile Geräte, die den Agronomen/Landwirtschaftsunternehmer bei der schnellen und objektiven Bewertung der Entwicklung des Luftapparats von Baumkulturen, insbesondere von Weinreben, unterstützen kann, um die Maßnahmen zur Bewirtschaftung der Baumkronen und die Verteilung von agronomischen Inputs, wie Phytopharmaka, aber auch Blattdünger und Wasser, zu optimieren
2. Überwachen Sie die Wirksamkeit der Behandlungen, den Verbrauch von Pflanzenschutzmitteln und Wasser, der durch die Nutzung der App hervorgehoben wird, und die Kosten, die in den verschiedenen Phasen zur Erreichung der gesetzten Ziele erforderlich sind;
3. Bewerten Sie die Effizienz des Kosten-Nutzen-Verhältnisses und die ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen, die durch den Einsatz der App und die optimierte Verteilung der Phytopharmaka im Vergleich zu einer traditionellen Bewirtschaftung von Weinbaugebieten unterschiedlicher Größe und in verschiedenen regionalen Weinbaugebieten entstehen.

So funktioniert die iAgro App

Die iAgro App, die auf einem Smartphone installiert ist, ermöglicht es dem Bediener, automatisch, schnell und einfach einen 3D-Scan der zu untersuchenden Pflanze durchzuführen . Während dieses Prozesses nutzt die App die Kamera des Smartphones und Augmented-Reality-Algorithmen (AR), um alle notwendigen Informationen zu erfassen, und nutzt gleichzeitig die im Smartphone eingebauten Bewegungs- und Positionssensoren. Diese Sensoren ermöglichen es der App, Änderungen der Position und Ausrichtung des Geräts während des Scannens aufzuzeichnen. Darüber hinaus nimmt die App eine Georeferenzierung aller erfassten Informationen vor, d. h. sie ordnet die erfassten Daten der Position jeder Pflanze zu. Sobald die Erfassung abgeschlossen ist, liefert die App dank der Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) und der Computer Vision (CV) automatisch die biometrischen Parameter der Baumkrone (Dicke, Höhe, Volumen, LAI) und die allgemeinen Parameter des Weinbergs (LWA, TRV) (Abb. 1). Diese Informationen werden dann automatisch zur Erstellung von Rezeptkarten verwendet , um die Pflanzenschutzbehandlungen zu optimieren, die Umweltbelastung zu verringern, die Gesundheit der Menschen zu schützen und die wirtschaftliche Nachhaltigkeit der Weingüter zu verbessern.

Abb.1: Shermate der iAgro-App, getestet und validiert im Rahmen des iVine-Projekts.

Erhebungen im Feld

Nachdem die Testweinberge identifiziert worden waren, wurde der Weinberg in 2 gleiche Bereiche aufgeteilt, in denen die Überwachung durchgeführt werden sollte (Abb.2). Auf einer Parzelle wurden die traditionellen Pflanzenschutzbehandlungen des Unternehmens mit festem Satz durchgeführt, auf der anderen wurden Behandlungen mit variablem Satz durchgeführt, wie von der iAgro-App vorgeschlagen .

Abb.2: Testweinberge mit ihrer Ausdehnung und Lage.

Während der Durchführung des Projekts wurden verschiedene Technologien und Methoden eingesetzt, um die Validierungsanalysen der App durchzuführen.
Konkret wurden die Erhebungen in drei verschiedenen phänologischen Phasen durchgeführt.

Agrobit überwachte zehn Probenpflanzen pro Untersuchungsgebiet mit der iAgro App. Dank der App war es möglich, die Vigourkarten für Weinbergedurch die Berechnung von Vegetationsindikatoren wie dem LAI (Blattflächenindex)sowie der biometrischen Parameter des Kronendachs, einschließlich Höhe, Dicke und Volumen (Abb. 3).

Abb.3: Vermessung mit der iAgro App in einer Reihe von Sangiovese-Weinbergen.

Um die Wirksamkeit der App zu beurteilen und sie zu validieren, wurden die erzielten Ergebnisse mit Daten des CNR-IBE und der Universität Florenz (DAGRI) verglichen:
– Das CNR-IBE setzte eine Drohne mit einem multispektralen und RGB/LiDAR-Sensor um Vitalitätskarten mit Hilfe von Vegetationsindikatoren (NDVI) zu erstellen und biometrische Parameter der Blattentwicklung wie Höhe, Dicke und Volumen der Baumkronen aus den erzeugten 3D-Punktwolken zu schätzen;
– Die Universität von Florenz (DAGRI) verwendete einen proximalen Multispektralsensor (OptRx) auf einem Quadfür die Bewertung der Vitalität durch Vegetationsindikatoren (NDVI, NDRE) und einen LiDAR-Sensor um die biometrischen Parameter der Blattentwicklung zu bewerten, einschließlich Höhe, Dicke und Volumen der Kronen. Ein D-GNSS-Empfänger wurde für die präzise Geolokalisierung der Messdaten verwendet.

Für jede der Methoden (Smartphone, Drohne, Quad) wurden Wuchskraft- und biometrische Karten in drei Klassen erstellt, die die Merkmale der Pflanzen auf der Testfläche widerspiegeln. Die Ergebnisse zeigten gute Korrelationen zwischen den Wuchskraft- und biometrischen Parametern, die mit den drei verwendeten Methoden ermittelt wurden, was auf die Zuverlässigkeit der App bei der Schätzung dieser Parameter schließen lässt.

Schließlich wurden unter Verwendung der Daten von Smartphones Rezeptkarten entwickelt , um die Pflanzenschutzbehandlungen zu optimieren, mit einer Zonierung in zwei/drei Klassen, um Behandlungen mit variablen Raten (VRT ) durchzuführen (Abb. 4).

Abb.4: Von der iAgro App erstellte Rezeptkarte in den drei phänologischen Phasen in den beiden Zonen mit den jeweiligen Werten der variablen Ausbringung (in blau) und der festen Ausbringung (in orange) in der Kontrollfläche.

Wirksamkeit von Behandlungen mit variabler Rate (VRT)

Mit der iAgro App können Sie Verschreibungskarten für Pflanzenschutzbehandlungen, die direkt in die VRT-Maschinen eingegeben werden können. Um die Kosteneffizienz und die ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen des Einsatzes der App zu überprüfen, wurden im Rahmen des Projekts Tests durchgeführt, um die Unterschiede zwischen den traditionellen landwirtschaftlichen Behandlungen (mit festem Volumen) und den von der iAgro-App empfohlenen Behandlungen (mit variablem Volumen) zu bewerten.
Die Tests wurden durchgeführt durch die Anwendung von wassersensitiven Karten und einem Tracer-Produktnach dem international standardisierten Verfahren (ISO 22522) durchgeführt.

Zu den Tests gehörten insbesondere:
1. Die quantitative Bewertung der verteilten Flüssigkeit in verschiedenen phänologischen und Entwicklungsstadien;
2.Die quantitative Bewertung die quantitative Bewertung der Ablagerung durch die Verwendung eines Tracers während des Sprühens, gefolgt von Blattproben und der Überprüfung der Oberfläche/Ablagerung.

Schlussfolgerungen

Das erste Versuchsjahr des iVine-Projekts hat vielversprechende Ergebnisse gezeigt, die einen bedeutenden Schritt in Richtung Optimierung der Weinbergsbewirtschaftung darstellen, insbesondere bei der Reduzierung des Pestizideinsatzes und der Umweltbelastung.

Der Vorteil der App besteht darin, dass die biometrischen Parameter der Pflanzen zeitnah und kostengünstig überwacht werden und detaillierte Karten zur Verfügung stehen, um auf der Grundlage digitaler, objektiver und zeitgeschichtlicher Daten fundierte Entscheidungen für den Weinberg zu treffen.

Angesichts der im ersten Jahr erzielten Erfolge wird sich das nächste Versuchsjahr auf die Anwendung der gleichen Protokolle konzentrieren, um die endgültigen Ergebnisse zu erwarten. Die fortgesetzte Zusammenarbeit zwischen allen Projektpartnern wird einen integrierten und multidisziplinären Ansatz gewährleisten und so zur Förderung der ökologischen und wirtschaftlichen Nachhaltigkeit im Weinsektor beitragen .

Um die Projekt-Website zu konsultieren https://ivine.ciatoscana.eu/

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