El gemelo digital del viñedo para apoyar las decisiones de los viticultores

Introducción

iVine es un proyecto de dos años de duración (2023-2024), financiado por el PDR de la Región de Toscana 2014-2020 – submedida 16.2, cuyo objetivo es la prueba, validación y ensayo de una app DSS para dispositivos móviles destinada a la racionalización de la gestión del viñedo y a la optimización y reducción del uso de fitosanitarios, con el fin de reducir el impacto ambiental, salvaguardar la salud de los trabajadores y de las poblaciones rurales, y reducir los costes de gestión de las explotaciones agrícolas.

El proyecto está liderado por Agrobit, con la participación de la Universidad de Florencia (DAGRI), el Instituto de Bioeconomía del Consejo Nacional de Investigaciones (CNR-IBE), la CIA (Confederación de Agricultores Italianos de Toscana), Mulini di Segalari (bodega de Bolgheri), Felsina (bodega del Chianti Classico) y la granja de demostración regional Tenuta di Cesa.

Objetivos del proyecto

Los objetivos del proyecto pueden resumirse de la siguiente manera: 1. Validar una app DSS para dispositivos móviles capaz de ayudar al agrónomo/empresario agrícola en la evaluación rápida y objetiva del desarrollo de la parte aérea de los cultivos arbóreos, en particular la vid, para optimizar las intervenciones de gestión del dosel y la distribución de insumos agronómicos, como fitosanitarios, pero también fertilizantes foliares y agua 2. Monitorizar la eficacia de los tratamientos, el consumo de fitosanitarios y agua puesto de manifiesto por el uso de la app, y los costes necesarios en las distintas fases para alcanzar los objetivos establecidos; 3. Evaluar la eficiencia de la relación coste/beneficio y el impacto ambiental y económico producidos por el uso de la app y por la distribución optimizada de fitosanitarios, en comparación con la gestión tradicional, en explotaciones vitivinícolas de distinto tamaño y en diferentes zonas vitícolas regionales.

Cómo funciona la app iAgro

La app iAgro, instalada en un smartphone, permite al operador realizar un escaneo 3D de la planta objeto de estudio de forma automática, rápida y sencilla. Durante este proceso, la app utiliza la cámara del smartphone y algoritmos de realidad aumentada (RA) para adquirir toda la información necesaria, aprovechando también los sensores integrados de movimiento y posición del smartphone. Estos sensores permiten a la app registrar los cambios de posición y orientación del dispositivo durante el escaneo. Además, la app georreferencia toda la información adquirida, es decir, asocia los datos detectados a la posición de cada planta. Una vez finalizada la adquisición, gracias a algoritmos de inteligencia artificial (IA) y visión artificial (CV), la app devuelve automáticamente los parámetros biométricos del dosel (espesor, altura, volumen, LAI) y los parámetros generalizados del viñedo (LWA, TRV) (Fig. 1). Esta información se utiliza después automáticamente para generar mapas de prescripción que optimizan los tratamientos fitosanitarios, reduciendo el impacto ambiental, salvaguardando la salud de las personas y mejorando la sostenibilidad económica de las bodegas.

Fig.1: Capturas de pantalla de la app iAgro, probada y validada dentro del proyecto iVine.

Los relevamientos de campo

Una vez identificados los viñedos de prueba, se procedió a dividir el viñedo en 2 áreas iguales en las que realizar el monitoreo (Fig.2). En una parcela se aplicaron los tratamientos fitosanitarios tradicionales a dosis fija de la explotación, y en la otra se aplicaron tratamientos a dosis variable, según lo sugerido por la app iAgro.

Fig.2: Viñedos de prueba con su extensión y ubicación.

Durante la implementación del proyecto se adoptaron diversas tecnologías y metodologías para llevar a cabo los análisis de validación de la app. En concreto, los relevamientos se realizaron en tres fases fenológicas diferentes.

Agrobit monitorizó diez plantas muestra por cada área de estudio utilizando la app iAgro. Gracias a la app, fue posible generar mapas de vigor del viñedo, mediante el cálculo de indicadores vegetativos como el LAI (Leaf Area Index), así como parámetros biométricos del dosel, entre ellos altura, espesor y volumen (Fig. 3).

Fig.3: Relevamiento con la app iAgro en una hilera de viñedo de Sangiovese.

Para evaluar la eficacia de la app y validarla, los resultados obtenidos se correlacionaron con los datos obtenidos por el CNR-IBE y la Universidad de Florencia (DAGRI): – El CNR-IBE empleó un dron con sensor multiespectral y RGB/LiDAR para generar mapas de vigor mediante indicadores vegetativos (NDVI) y estimar parámetros biométricos del desarrollo foliar, como altura, espesor y volumen del dosel, a partir de las nubes de puntos 3D generadas; – La Universidad de Florencia (DAGRI) utilizó un sensor multiespectral próximo (OptRx) montado en un quad, para evaluar el vigor mediante indicadores vegetativos (NDVI, NDRE), y un sensor LiDAR para evaluar los parámetros biométricos del desarrollo foliar, entre ellos altura, espesor y volumen del dosel. Para la geolocalización precisa de los datos relevados se utilizó un receptor D-GNSS.

Para cada uno de los métodos utilizados (smartphone, dron, quad) se crearon mapas de vigor y mapas biométricos en tres clases que reflejan las características de las plantas del área de prueba. De los resultados surgieron buenas correlaciones entre los parámetros de vigor y biométricos obtenidos por los tres métodos utilizados, lo que sugiere la fiabilidad de la app en la estimación de dichos parámetros.

Por último, utilizando los datos procedentes de los smartphones, se desarrollaron mapas de prescripción para optimizar los tratamientos fitosanitarios, con una zonificación en dos/tres clases para realizar tratamientos a dosis variable (VRT) (Fig. 4).

Fig.4: Mapa de prescripción generado por la app iAgro en las tres fases fenológicas en las dos zonas, con los respectivos valores de aplicación a dosis variable (en tonos de azul) y aplicación a dosis fija (en naranja) en la parcela de control.

Eficacia de los tratamientos a dosis variable (VRT)

La app iAgro permite obtener mapas de prescripción para los tratamientos fitosanitarios que se pueden cargar directamente en maquinaria VRT. Durante el proyecto, para verificar la eficiencia de la relación coste/beneficio y el impacto ambiental y económico producidos por el uso de la app, se llevaron a cabo pruebas para evaluar las diferencias entre los tratamientos tradicionales de la explotación (a volumen fijo) y los recomendados por la app iAgro (a dosis variable). Las pruebas se realizaron mediante la aplicación de papeles hidrosensibles y de un producto trazador, siguiendo el procedimiento estandarizado a nivel internacional (ISO 22522).

En particular, las pruebas contemplaron: 1. La evaluación cuantitativa del líquido distribuido en las distintas fases fenológicas y de desarrollo; 2. La evaluación cuantitativa del depósito mediante el uso de un trazador durante la pulverización, seguida de la recogida de hojas y la verificación de la superficie/depósito.

Conclusiones

El primer año de experimentación del proyecto iVine ha mostrado resultados prometedores, representando un paso significativo hacia la optimización de la gestión del viñedo, en particular en la reducción del uso de fitosanitarios y del impacto ambiental.

La ventaja de utilizar la app consiste en el monitoreo a bajo coste a lo largo del tiempo de los parámetros biométricos de las plantas, disponiendo de mapas detallados que permiten tomar decisiones informadas sobre el viñedo, basadas en datos digitales, objetivos e históricos.

A la luz de los éxitos obtenidos en el primer año, el próximo año de experimentación se centrará en la aplicación de los mismos protocolos a la espera de los resultados finales. La colaboración continua entre todos los socios del proyecto garantizará un enfoque integrado y multidisciplinar, contribuyendo así a promover la sostenibilidad ambiental y económica en el sector vitivinícola.

Consulta el sitio web del proyecto: https://ivine.ciatoscana.eu/

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