O gémeo digital da vinha para apoiar as decisões dos viticultores

Introdução

O iVine é um projeto com a duração de dois anos (2023-2024), financiado pelo PDR Região da Toscana 2014-2020 – submedida 16.2, que tem como objetivo o teste, a validação e o ensaio de uma app DSS para dispositivos móveis destinada à racionalização da gestão da vinha e à otimização e redução do uso de fitofármacos, a fim de reduzir o impacto ambiental, salvaguardar a saúde dos trabalhadores e das populações rurais e reduzir os custos de gestão para as explorações agrícolas.

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 (Confederação dos Agricultores Italianos da Toscana), da Mulini di Segalari (empresa vitivinícola de Bolgheri), da Felsina (empresa vitivinícola do Chianti Classico) e da Quinta de Demonstração regional Tenuta di Cesa.

Objetivos do projeto

Os objetivos do projeto podem ser resumidos da seguinte forma: 1. Validar uma app DSS para dispositivos móveis capaz de apoiar o agrónomo/empresário agrícola na avaliação rápida e objetiva do desenvolvimento da parte aérea das culturas arbóreas, em particular da vinha, para otimizar as intervenções de gestão da copa e a distribuição de inputs agronómicos, como fitofármacos, mas também fertilizantes foliares e água 2. Monitorizar a eficácia dos tratamentos, os consumos de fitofármacos e água evidenciados pela utilização da app, e os custos necessários nas diferentes fases para atingir os objetivos estabelecidos; 3. Avaliar a eficiência da relação custo/benefício e do impacto ambiental e económico produzidos pela utilização da app e pela distribuição otimizada de fitofármacos, em comparação com uma gestão tradicional, em explorações vitivinícolas de diferentes dimensões e em diferentes zonas vitícolas regionais.

Como funciona a app iAgro

A app iAgro, instalada num smartphone, permite ao operador realizar uma digitalização 3D da planta em estudo de forma automática, rápida e simples. Durante este processo, a app utiliza a câmara do smartphone e algoritmos de realidade aumentada (RA) para adquirir todas as informações necessárias, recorrendo também aos sensores integrados de movimento e posição do smartphone. Estes sensores permitem à app registar as alterações de posição e orientação do dispositivo durante a digitalização. Além disso, a app georreferencia todas as informações adquiridas, ou seja, associa os dados recolhidos à posição de cada planta. Uma vez concluída a aquisição, graças a algoritmos de inteligência artificial (IA) e visão computacional (CV), a app devolve automaticamente os parâmetros biométricos da copa (espessura, altura, volume, LAI) e os parâmetros generalizados da vinha (LWA, TRV) (Fig. 1). Estas informações são depois utilizadas 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 empresas vitivinícolas.

Fig.1: Capturas de ecrã da app iAgro, testada e validada no âmbito do projeto iVine.

Os levantamentos de campo

Uma vez identificadas as vinhas de teste, procedeu-se à divisão da vinha em 2 áreas iguais nas quais realizar a monitorização (Fig.2). Numa parcela foram aplicados os tratamentos fitossanitários tradicionais a taxa fixa da empresa; na outra, foram aplicados tratamentos a taxa variável, conforme sugerido pela app iAgro.

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

Durante a implementação do projeto, foram adotadas diversas tecnologias e metodologias para realizar as análises de validação da app. Concretamente, os levantamentos foram realizados em três fases fenológicas diferentes.

A Agrobit monitorizou dez plantas amostra por cada área de estudo utilizando a app iAgro. Graças à app, foi possível gerar mapas de vigor da vinha, através do cálculo de indicadores vegetativos como o LAI (Leaf Area Index), bem como parâmetros biométricos da copa, incluindo altura, espessura e volume (Fig. 3).

Fig.3: Levantamento com a app iAgro numa fileira de vinha Sangiovese.

Para avaliar a eficácia da app e validá-la, os resultados obtidos foram correlacionados com os dados obtidos pelo CNR-IBE e pela Universidade de Florença (DAGRI): – O CNR-IBE utilizou um drone com sensor multiespetral e RGB/LiDAR para gerar mapas de vigor através de indicadores vegetativos (NDVI) e estimar parâmetros biométricos do desenvolvimento foliar, como altura, espessura e volume das copas, a partir das nuvens de pontos 3D geradas; – A Universidade de Florença (DAGRI) utilizou um sensor multiespetral proximal (OptRx) montado num quad, para avaliar o vigor através de indicadores vegetativos (NDVI, NDRE), e um sensor LiDAR para avaliar os parâmetros biométricos do desenvolvimento foliar, incluindo altura, espessura e volume das copas. Para a geolocalização precisa dos dados recolhidos foi utilizado um recetor D-GNSS.

Para cada um dos métodos utilizados (smartphone, drone, quad), foram criados mapas de vigor e mapas biométricos em três classes que refletem as características das plantas da área de teste. Dos resultados emergiram boas correlações entre os parâmetros de vigor e biométricos obtidos pelos três métodos utilizados, o que sugere a fiabilidade da app na estimativa desses parâmetros.

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

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

Eficácia dos tratamentos a taxa variável (VRT)

A app iAgro permite obter mapas de prescrição para os tratamentos fitossanitários que podem ser carregados diretamente em máquinas VRT. Durante o projeto, para verificar a eficiência da relação custo/benefício e o impacto ambiental e económico produzidos pela utilização da app, foram realizados testes para avaliar as diferenças entre os tratamentos tradicionais da empresa (a volume fixo) e os recomendados pela app iAgro (a taxa variável). Os testes foram realizados através da aplicação de papéis hidrossensíveis e de um produto traçador, seguindo o procedimento padronizado a nível internacional (ISO 22522).

Em particular, os testes previram: 1. A avaliação quantitativa do líquido distribuído nas diferentes fases fenológicas e de desenvolvimento; 2. A avaliação quantitativa do depósito através do uso de um traçador durante a pulverização, seguida da recolha das folhas e da verificação da superfície/depósito.

Conclusões

O primeiro ano de experimentação do projeto iVine evidenciou resultados promissores, representando um passo significativo rumo à otimização da gestão da vinha, em particular na redução do uso de fitofármacos e do impacto ambiental.

A vantagem de utilizar a app consiste na monitorização ao longo do tempo, a baixo custo, dos parâmetros biométricos das plantas, dispondo de mapas detalhados que permitem tomar decisões informadas sobre a vinha, com base em dados digitais, objetivos e registados ao longo do tempo.

À luz dos sucessos obtidos no primeiro ano, o próximo ano de experimentação vai concentrar-se na aplicação dos mesmos protocolos enquanto se aguardam os resultados finais. A colaboração contínua entre todos os parceiros do projeto garantirá uma abordagem integrada e multidisciplinar, contribuindo assim para promover a sustentabilidade ambiental e económica no setor vitivinícola.

Consulte o site do projeto: https://ivine.ciatoscana.eu/

Descubra a app iAgro e experimente-a gratuitamente!