O gémeo digital da vinha para apoiar as decisões dos viticultores

Introdução

O iVine é um projeto de dois anos (2023-2024), financiado pelo PDR Região da Toscana 2014-2020 – submedida 16.2que visa o teste, a validação e a aceitação de uma aplicação DSS para dispositivos móveis para a racionalização da gestão da vinha e otimização e redução da utilização de produtos fitofarmacêuticoscom o objetivo de reduzir o impacto ambiental, salvaguardar a saúde dos trabalhadores e das populações rurais e reduzir os custos de gestão das explorações.

O projeto é liderado pela Agrobit, com a participação da Universidade de Florença (DAGRI), do Instituto de Bioeconomia do Conselho Nacional de Investigação (CNR-IBE), da CIA (Agricultores Italianos da Toscana), da Mulini di Segalari (adega de Bolgheri), da Felsina (adega de Chianti Clássico) e da Demo Farm Tenuta di Cesa.

Objectivos do projeto

Os objectivos do projeto podem ser resumidos da seguinte forma:
1. Valida uma aplicação DSS para dispositivos móveis que possa apoiar o agrónomo/empresário agrícola na avaliação rápida e objetiva do desenvolvimento do aparelho aéreo das culturas arbóreas, em particular da vinha, para otimizar as intervenções de gestão da copa e a distribuição de insumos agronómicos, como os fitofármacos, mas também os fertilizantes foliares e a água
2. Controlar a eficácia dos tratamentos, o consumo de produtos fitofarmacêuticos e de água evidenciado pela utilização da aplicação e os custos necessários nas várias fases para atingir os objectivos fixados;
3. Avalia a eficácia da relação custo/benefício e o impacto ambiental e económico produzido pela utilização da aplicação e pela distribuição optimizada de produtos fitofarmacêuticos, em comparação com uma gestão tradicional de realidades vitícolas de diferentes dimensões e em diferentes zonas vitícolas regionais.

Como funciona a aplicação iAgro

A aplicação iAgro, instalada num smartphone, permite ao operador realizar uma digitalização 3D da planta sob investigação de forma automática, rápida e fácil. Durante este processo, a aplicação utiliza a câmara do smartphone e os algoritmos de realidade aumentada (RA) para captar todas as informações necessárias, tirando também partido dos sensores de movimento e de posição incorporados no smartphone. Estes sensores permitem que a aplicação registe as alterações na posição e orientação do dispositivo durante a digitalização. Além disso, a aplicação georreferencia todas as informações adquiridas, ou seja, associa os dados detectados à posição de cada planta. Uma vez concluída a aquisição, graças aos algoritmos de inteligência artificial (IA) e de visão por computador (CV), a aplicação devolve automaticamente os parâmetros biométricos da copa (espessura, altura, volume, LAI) e os parâmetros generalizados da vinha (LWA, TRV) (Fig. 1). Esta informação é então utilizada automaticamente para gerar mapas de prescrição para otimizar os tratamentos fitossanitários, reduzindo o impacto ambiental, salvaguardando a saúde das pessoas e melhorando a sustentabilidade económica das adegas.

Fig.1: xerémato da aplicação iAgro, testada e validada no âmbito do projeto iVine.

Inquéritos no terreno

Uma vez identificadas as vinhas de teste, a vinha foi dividida em 2 áreas iguais para efetuar o acompanhamento (Fig.2). Numa das parcelas, foram efectuados os tratamentos fitossanitários tradicionais da empresa, a uma taxa fixa, e na outra, tratamentos a uma taxa variável, como sugerido pela aplicação iAgro .

Fig.2: Vinhas de ensaio com a sua extensão e localização.

Durante a implementação do projeto, foram adoptadas diferentes tecnologias e metodologias para realizar as análises de validação da aplicação.
Especificamente, os inquéritos foram realizados em três fases fenológicas diferentes.

A Agrobit monitorizou dez plantas de amostra por área de estudo usando a aplicação iAgro. Graças à aplicação, foi possível gerar mapas de vigor da vinhaatravés do cálculo de indicadores de vegetação como o LAI (Índice de Área Foliar)bem como os parâmetros parâmetros biométricos do dossel, incluindo a sua altura, espessura e volume (Fig. 3).

Fig.3: Levantamento com a aplicação iAgro numa linha de vinha Sangiovese.

Para avaliar a eficácia da aplicação e validá-la, os resultados obtidos foram correlacionados com os dados do CNR-IBE e da Universidade de Florença (DAGRI):
– O CNR-IBE utilizou um drone com um sensor multiespectral e RGB/LiDAR para gerar mapas de vigor usando indicadores de vegetação (NDVI) e estimar parâmetros biométricos de desenvolvimento foliar, como altura, espessura e volume de copas a partir das nuvens de pontos 3D geradas;
– Universidade de Florença (DAGRI) utilizou um sensor multiespectral proximal (OptRx) montado num quadriciclopara a avaliação do vigor através de indicadores de vegetação (NDVI, NDRE) e um sensor LiDAR para avaliar os parâmetros biométricos do desenvolvimento das folhas, incluindo a altura, a espessura e o volume das copas. Foi utilizado um recetor D-GNSS para a geolocalização exacta dos dados medidos.

Para cada um dos métodos (smartphone, drone, quad), foram criados mapas de vigor e biométricos em três classes que reflectem as caraterísticas das plantas na área de teste. Os resultados mostraram boas correlações entre os parâmetros de vigor e biométricos obtidos a partir dos três métodos utilizados, sugerindo a fiabilidade da aplicação na estimativa destes parâmetros.

Por fim, utilizando os dados dos smartphones, foram desenvolvidos mapas de prescrição para otimizar os tratamentos fitossanitários, com zonagem em duas/três classes para realizar tratamentos de taxa variável (VRT) (Fig. 4).

Fig.4: Mapa de prescrição gerado pela aplicação iAgro nas três fases fenológicas nas duas zonas com os respectivos valores de aplicação à taxa variável (a azul) e à taxa fixa (a laranja) na parcela de controlo.

Eficácia dos tratamentos de taxa variável (VRT)

A aplicação iAgro permite-te obter mapas de prescrição de tratamentos fitossanitários que podem ser introduzidos diretamente nas máquinas VRT. Durante o projeto, a fim de verificar a relação custo-eficácia e o impacto ambiental e económico da utilização da aplicação, foram realizados testes para avaliar as diferenças entre os tratamentos agrícolas tradicionais (volume fixo) e os recomendados pela aplicação iAgro (taxa variável).
Os testes foram efectuados através aplicação de mapas hidrossensíveis e de um produto marcadorseguindo o procedimento normalizado internacionalmente (ISO 22522).

Em particular, os testes incluíram
1. A avaliação quantitativa do líquido distribuído em diferentes estádios fenológicos e de desenvolvimento;
2.A avaliação quantitativa avaliação quantitativa do depósito através da utilização de um marcador durante a pulverização, seguida da amostragem das folhas e da verificação da superfície/depósito.

Conclusões

O primeiro ano de experimentação do projeto iVine mostrou resultados promissores, representando um passo significativo para a otimização da gestão da vinha, nomeadamente na redução do uso de pesticidas e do impacto ambiental.

A vantagem de utilizar a aplicação é que os parâmetros biométricos das plantas são monitorizados em tempo útil a baixo custo, e estão disponíveis mapas detalhados para tomar decisões informadas sobre a vinha com base em dados digitais, objectivos e históricos.

Tendo em conta os sucessos alcançados no primeiro ano, o próximo ano de experimentação centrar-se-á na aplicação dos mesmos protocolos, antecipando os resultados finais. A colaboração contínua entre todos os parceiros do projeto assegurará uma abordagem integrada e multidisciplinar, ajudando assim a promover a sustentabilidade ambiental e económica no sector vitivinícola.

Para consultar o sítio Web do projeto https://ivine.ciatoscana.eu/

Descobre a aplicação iAgro e experimenta-a gratuitamente!