Bağcıların kararlarını destekleyen bağın dijital ikizi

Giriş

iVine, Toskana Bölgesi Kırsal Kalkınma Programı (PSR) 2014-2020 – alt tedbir 16.2 tarafından finanse edilen, iki yıl süren (2023-2024) bir projedir. Projenin amacı, çevresel etkiyi azaltmak, işçilerin ve kırsal nüfusun sağlığını korumak ve tarım işletmelerinin yönetim maliyetlerini düşürmek amacıyla, bağ yönetiminin rasyonelleştirilmesi ile bitki koruma ürünlerinin kullanımının optimize edilmesi ve azaltılması için mobil cihazlara yönelik bir DSS uygulamasının test edilmesi, doğrulanması ve denenmesidir.

Projenin lideri Agrobit olup, projeye Floransa Üniversitesi (DAGRI), Ulusal Araştırma Konseyi Biyoekonomi Enstitüsü (CNR-IBE), CIA (İtalyan Çiftçiler Konfederasyonu Toskana), Mulini di Segalari (Bolgheri’de bir şaraphane), Felsina (Chianti Classico’da bir şaraphane) ve bölgesel Demo Çiftlik Tenuta di Cesa katılmaktadır.

Proje hedefleri

Projenin hedefleri şu şekilde özetlenebilir: 1. Doğrulamak: Ağaç kültürlerinin, özellikle asmanın, hava kısmının gelişiminin hızlı ve nesnel bir şekilde değerlendirilmesinde ziraat mühendisine/çiftçiye destek olabilecek, bitki koruma ürünleri ile birlikte yapraktan gübreler ve suyun da dahil olduğu tarımsal girdilerin dağıtımı ve yaprak yönetimi işlemlerinin optimize edilmesi amacıyla mobil bir DSS uygulamasının doğrulanması 2. İzlemek: Uygulamanın kullanımıyla ortaya çıkan tedavilerin etkinliğini, bitki koruma ürünü ve su tüketimini, belirlenen hedeflere ulaşmak için çeşitli aşamalarda gereken maliyetleri izlemek; 3. Değerlendirmek: Uygulamanın kullanımı ve bitki koruma ürünlerinin optimize edilmiş dağıtımı sonucunda ortaya çıkan maliyet/fayda verimliliğini ve çevresel ve ekonomik etkiyi, farklı büyüklükteki şarap işletmelerinde ve farklı bölgesel bağcılık alanlarında geleneksel yönetimle karşılaştırarak değerlendirmek.

iAgro uygulaması nasıl çalışır

Bir akıllı telefona kurulan iAgro uygulaması, operatörün incelenen bitkinin 3D taramasını otomatik, hızlı ve basit bir şekilde gerçekleştirmesine olanak tanır. Bu işlem sırasında uygulama, gerekli tüm bilgileri toplamak için akıllı telefonun kamerasını ve artırılmış gerçeklik (AR) algoritmalarını kullanır; ayrıca akıllı telefonun dahili hareket ve konum sensörlerinden de yararlanır. Bu sensörler, tarama sırasında cihazın konum ve yönelim değişikliklerini kaydetmesini sağlar. Ayrıca uygulama, elde edilen tüm bilgileri coğrafi referanslandırır, yani tespit edilen verileri her bitkinin konumuyla ilişkilendirir. Veri toplama tamamlandıktan sonra, yapay zeka (AI) ve bilgisayarlı görü (CV) algoritmaları sayesinde uygulama otomatik olarak yaprak örtüsünün biyometrik parametrelerini (kalınlık, yükseklik, hacim, LAI) ve genelleştirilmiş bağ parametrelerini (LWA, TRV) verir (Şek. 1). Bu bilgiler daha sonra, çevresel etkiyi azaltan, insan sağlığını koruyan ve şarap işletmelerinin ekonomik sürdürülebilirliğini artıran, bitki koruma tedavilerini optimize etmek için reçete haritaları oluşturmak amacıyla otomatik olarak kullanılır.

Şek.1: iVine projesi kapsamında test edilen ve doğrulanan iAgro uygulamasının ekran görüntüleri.

Saha ölçümleri

Test bağları belirlendikten sonra, izleme çalışmalarının yürütüleceği bağ 2 eşit alana bölünmüştür (Şek.2). Parsellerden birinde işletmenin geleneksel sabit dozlu bitki koruma uygulamaları, diğerinde ise iAgro uygulamasının önerdiği şekilde değişken dozlu uygulamalar gerçekleştirilmiştir.

Şek.2: Büyüklükleri ve konumlarıyla birlikte test bağları.

Projenin uygulanması sırasında, uygulamanın doğrulama analizlerini yürütmek için çeşitli teknoloji ve metodolojiler benimsenmiştir. Özellikle, ölçümler üç farklı fenolojik evrede gerçekleştirilmiştir.

Agrobit, iAgro uygulamasını kullanarak her çalışma alanı için on örnek bitkiyi izlemiştir. Uygulama sayesinde, LAI (Leaf Area Index) gibi bitki örtüsü göstergelerinin hesaplanmasıyla bağın canlılık haritaları ile yükseklik, kalınlık ve hacmi de içeren yaprak örtüsünün biyometrik parametreleri oluşturulabilmiştir (Şek. 3).

Şek.3: Sangiovese bağ sırasında iAgro uygulamasıyla yapılan ölçüm.

Uygulamanın etkinliğini değerlendirmek ve doğrulamak amacıyla, elde edilen sonuçlar CNR-IBE ve Floransa Üniversitesi’nden (DAGRI) elde edilen verilerle ilişkilendirilmiştir: – CNR-IBE, bitki örtüsü göstergeleri (NDVI) aracılığıyla canlılık haritaları oluşturmak ve oluşturulan 3D nokta bulutlarından yaprak örtüsünün yüksekliği, kalınlığı ve hacmi gibi yaprak gelişimi biyometrik parametrelerini tahmin etmek için multispektral sensör ve RGB/LiDAR donanımlı bir insansız hava aracı kullanmıştır; – Floransa Üniversitesi (DAGRI), bitki örtüsü göstergeleri (NDVI, NDRE) aracılığıyla canlılığı değerlendirmek için bir ATV üzerine monte edilmiş yakın mesafeli multispektral bir sensör (OptRx) ve yaprak örtüsünün yüksekliği, kalınlığı ve hacmi dahil olmak üzere yaprak gelişimi biyometrik parametrelerini değerlendirmek için bir LiDAR sensörü kullanmıştır. Toplanan verilerin hassas coğrafi konumlandırması için bir D-GNSS alıcısı kullanılmıştır.

Kullanılan yöntemlerin her biri için (akıllı telefon, insansız hava aracı, ATV), test alanındaki bitkilerin özelliklerini yansıtan üç sınıfta canlılık haritaları ve biyometrik haritalar oluşturulmuştur. Sonuçlar, kullanılan üç yöntemden elde edilen canlılık ve biyometrik parametreler arasında iyi korelasyonlar ortaya koymuş, bu da uygulamanın bu parametreleri tahmin etmedeki güvenilirliğini göstermektedir.

Son olarak, akıllı telefonlardan elde edilen veriler kullanılarak, değişken dozlu uygulamaları (VRT) gerçekleştirmek için iki/üç sınıfa bölünmüş bir bölgelendirme ile bitki koruma tedavilerini optimize etmek amacıyla reçete haritaları geliştirilmiştir (Şek. 4).

Şek.4: İki bölgede üç fenolojik evrede iAgro uygulaması tarafından oluşturulan, kontrol parselinde değişken dozlu uygulama (mavi tonlarında) ve sabit dozlu uygulama (turuncu renkte) için ilgili değerleri gösteren reçete haritası.

Değişken dozlu (VRT) tedavilerin etkinliği

iAgro uygulaması, doğrudan VRT makinelerine yüklenebilen bitki koruma tedavileri için reçete haritaları elde edilmesini sağlar. Proje süresince, uygulamanın kullanımı sonucunda ortaya çıkan maliyet/fayda verimliliğini ve çevresel ve ekonomik etkiyi doğrulamak amacıyla, işletmenin geleneksel tedavileri (sabit hacimli) ile iAgro uygulamasının önerdiği tedaviler (değişken dozlu) arasındaki farkları değerlendirmek için testler yürütülmüştür. Testler, uluslararası standartlaştırılmış prosedür (ISO 22522) izlenerek, su hassas kağıtların ve bir izleyici ürünün uygulanmasıyla gerçekleştirilmiştir.

Özellikle, testler şunları içermiştir: 1. Farklı fenolojik ve gelişim evrelerinde dağıtılan sıvının niceliksel değerlendirmesi; 2. Püskürtme sırasında bir izleyici kullanılarak, ardından yaprak numunesi alınıp yüzey/birikim doğrulaması yapılarak birikimin niceliksel değerlendirmesi.

Sonuçlar

iVine projesinin ilk deneme yılı, umut verici sonuçlar ortaya koyarak, özellikle bitki koruma ürünü kullanımının ve çevresel etkinin azaltılmasında bağ yönetiminin optimize edilmesine yönelik önemli bir adımı temsil etmiştir.

Uygulamayı kullanmanın avantajı, bitkilerin biyometrik parametrelerinin düşük maliyetle zaman içinde izlenmesinde yatmaktadır; bu sayede dijital, nesnel ve zaman içinde kayıt altına alınmış verilere dayalı olarak bağ hakkında bilinçli kararlar alınmasını sağlayan ayrıntılı haritalar elde edilmektedir.

İlk yılda elde edilen başarıların ışığında, gelecek deneme yılı, nihai sonuçlar beklenirken aynı protokollerin uygulanmasına odaklanacaktır. Tüm proje ortakları arasındaki sürekli işbirliği, entegre ve çok disiplinli bir yaklaşımı garanti ederek, şarapçılık sektöründe çevresel ve ekonomik sürdürülebilirliğin teşvik edilmesine katkıda bulunacaktır.

Proje web sitesini ziyaret edin: https://ivine.ciatoscana.eu/

iAgro uygulamasını keşfedin ve ücretsiz deneyin!