La chioma di una vite varia enormemente durante la stagione vegetativa, influenzata dallo stadio fenologico e anche dalla gestione agronomica. Ma all'interno di un vigneto possono essere registrate grandi differenze anche tra le viti che insistono in aree differenti, in quanto il terreno influisce sul vigore vegetativo delle piante.
Ne consegue che ogni viticoltore dovrebbe tarare il proprio atomizzatore sulla realtà del campo, aprendo o chiudendo gli ugelli per intercettare al meglio la chioma ed adeguando i volumi di acqua al volume di foglie del vigneto. Nelle aziende più evolute, che possiedono macchine irroratrici a rateo variabile, si può addirittura modulare il numero e la portata degli ugelli sulla base di mappe di prescrizione.
Per aiutare i viticoltori a migliorare i trattamenti in vigneto è nato iVine, un progetto che ha come obiettivo quello di testare e validare un'app che assista l'agricoltore nella determinazione del vigore vegetativo del proprio vigneto e dei corretti volumi di acqua da utilizzare nelle varie fasi fenologiche. E per rendere tutto il più semplice possibile, il sistema è stato pensato per funzionare attraverso le foto scattate da un semplice smartphone.
Si tratta dunque di un vero e proprio Sistema di Supporto alle Decisioni (Dss) che, grazie alla realizzazione di un gemello digitale (digital twin) del vigneto, è in grado di ottimizzare l'utilizzo degli agrofarmaci, al fine di ridurre l'impatto ambientale, salvaguardare la salute delle persone e migliorare la sostenibilità economica delle aziende vitivinicole.
iVine, finanziato dalla Sottomisura 16.2 del Psr della Regione Toscana, ha come capofila Agrobit Srl, startup innovativa attiva nel mondo dell'agricoltura 4.0, e vede il coinvolgimento come partner dell'Università degli Studi di Firenze - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali (Dagri), dell'Istituto per la BioEconomia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Ibe-Cnr), delle aziende agricole Fèlsina e Mulini di Segalari, nonché di Cia - Agricoltori Italiani Toscana.
Image Line® e AgroNotizie® supportano invece le iniziative di divulgazione dei risultati e di condivisione delle esperienze innovative derivanti dal progetto.
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Grazie ai sensori si ricrea il gemello digitale del vigneto
Il 2023 è stato il primo anno di sperimentazione e i partner tecnici hanno svolto diverse attività presso le aziende agricole sperimentali, come riportato nella foto sottostante.
Vigneti test con loro estensione e localizzazione. Tutti i vigneti sono stati suddivisi in parti uguali per ottenere due parcelle (test e controllo)
(Fonte foto: Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto per la BioEconomia)
Agrobit Srl ha svolto delle campagne di monitoraggio fotogrammetrico da smartphone su dieci piante campione per parcella. L'obiettivo iniziale è stato la definizione di mappe tematiche a scala di vigneto legate alla vigorìa sia in termini di indici vegetazionali (LAI), che di sviluppo fogliare da parametri biometrici (altezza, spessore, volume chiome vitate).
L'app iAgro, installata su smartphone dotato di camera RGB, permette di generare una nuvola di punti 3D della pianta campione (digital twin) su cui poi algoritmi in cloud di computer vision e intelligenza artificiale estraggono i parametri di interesse. Successivamente ai rilievi in campo è stato possibile elaborate delle mappe di prescrizione per trattamenti fitosanitari variabili e ottimizzati.
Rilievo da smartphone con app iAgro
(Fonte foto: Agrobit Srl)
Il Cnr-Ibe ha invece utilizzato il drone per la definizione di mappe tematiche a scala di vigneto legate alla vigorìa sia in termini di indici vegetazionali (NDVI) che di sviluppo fogliare da parametri biometrici (altezza, spessore, volume chiome vitate).
I droni hanno trasportato sopra i vigneti di prova:
- Un sensore multispettrale, per l'analisi della risposta spettrale della chioma in regioni di interesse dello spettro elettromagnetico correlate alla biomassa fotosinteticamente attiva.
- Un sensore RGB/LiDAR, per la ricostruzione 3D della chioma da cui estrapolare informazioni geometriche legate allo sviluppo vegetativo della chioma.
Rilievo da drone con sensori RGB, multispettrali e LiDAR
(Fonte foto: Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto per la BioEconomia)
Infine l'Università di Firenze (Dagri), secondo partner tecnico del progetto iVine, ha utilizzato un quad per la definizione di mappe tematiche a scala di vigneto legate alla vigorìa sia in termini di indici vegetazionali (NDVI, NDRE) che di sviluppo fogliare da parametri biometrici (altezza, spessore, volume chiome vitate).
Nello specifico sono stati utilizzati:
- Un sensore LiDAR 2D TIM 561, per il rilievo geometrico delle chiome vitate.
- Un sensore OptRx, che misura la riflettanza nelle bande d'onda 630-685 nanometri (red), 695-750 nanometri (red-edge) e 760-850 nanometri (NIR-Near InfraRed), utilizzate per elaborare gli indici di vigore NDVI e NDRE.
- Un ricevitore D-GNSS, Differential-Global Navigation Satellite System, per la precisa geolocalizzazione dei dati rilevati.
Rilievo da quad con sensori multispettrali e LiDAR
(Fonte foto: Università degli Studi di Firenze - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali)
I dati rilevati dai tre strumenti impiegati sono stati elaborati per ottenere:
- Mappe di vigore (indici LAI, NDVI, NDRE) dei vigneti test, con zonazione in tre classi.
- Mappe biometriche (spessore, altezza, volume chioma), con zonazione in tre classi.
- Mappe di prescrizione per trattamenti fitosanitari variabili ottimizzati (solo da smartphone), con zonazione in due-tre classi.
Digital twin, un prezioso alleato per il viticoltore
L'analisi delle correlazioni tra i risultati è in corso, ma sono già emerse buone correlazioni tra parametri di vigore e biometrici ottenuti dai tre strumenti utilizzati.
Nella foto sottostante sono riportate le nuvole di punti 3D ottenute con l'app iAgro su una pianta campione in tre fasi fenologiche distinte. È possibile notare come l'app sia in grado di "misurare" i parametri di vigore (LAI, LWA, TRV), biometrici (spessore, altezza, volume chioma) e la dose ottimale di acqua per i trattamenti fitosanitari (Vacqua).
Grazie all'app è anche possibile tracciare delle progressioni temporali di questi parametri per monitorarli nella stagione e negli anni e supportare le decisioni agronomiche.
Digital twin (nuvola di punti 3D) ottenuto da smartphone con l'app iAgro di una delle viti campione in tre fasi fenologiche differenti. Sono riportati i risultati ottenuti dall'app iAgro: spessore, altezze e volume chioma, Leaf Area Index (LAI), Leaf Wall Area (LWA), Tree Row Volume (TRV), volume di acqua ottimale per i trattamenti fitosanitari
(Fonte foto: Agrobit Srl)
Le stesse misurazioni sono state eseguite sulle piante campione estratte dalle nuvole di punti 3D complete dei vigneti test, ottenute da drone con sensore RGB ad alta risoluzione. Grazie a questi modelli molto completi e dettagliati, è possibile misurare qualunque pianta presente in campo, creare mappe di vigore (LAI) e storicizzare la situazione di campo per prendere decisioni di gestione del vigneto informate, basate su dati digitali oggettivi.
iVine per la gestione a rateo variabile del vigneto
Nel 2023, oltre alla caratterizzazione dei vigneti test, sono state effettuate, nelle tre fasi fenologiche evidenziate, prove sperimentali di trattamenti a rateo variabile (VRA) sulla parcella test della Demofarm regionale di Cesa.
L'app iAgro ha permesso di ottenere le mappe di prescrizione per i trattamenti fitosanitari variabili che sono state impiegate direttamente sul macchinario, il quale, leggendo la mappa stessa, eroga in maniera automatica e differenziale il prodotto grazie ad ugelli a portata variabile.
Mappe di prescrizione ottenute con l'app iAgro nella parcella test nelle tre fasi fenologiche, con rispettivi valori di applicazione a rateo variabile (in tonalità di blu) e applicazione a rateo fisso (in arancione) nella parcella di controllo
(Fonte foto: Agrobit Srl)
Il macchinario a rateo variabile impiegato è un turboatomizzatore trainato Nobili Antis 82-1001T con un serbatoio da mille litri, il quale dispone di un terminale per la visualizzazione real time della mappa di prescrizione.
Trattamento a rateo variabile sulla parcella test della Demofarm regionale di Cesa. Al centro, il macchinario VRA all'opera tra i filari; a sinistra, la mappa di prescrizione caricata sul terminale del macchinario
(Fonte foto: Università degli Studi di Firenze - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali)
I test condotti si sono posti come obiettivo la verifica delle differenze tra trattamento aziendale a volume fisso (dose aziendale) e a rateo variabile (dosi suggerite dall'app iAgro). Tali prove sono state realizzate mediante l'applicazione di cartine idrosensibili e di un prodotto tracciante, seguendo la procedura standardizzata a livello internazionale (ISO 22522).
Il piano sperimentale ha previsto la realizzazione di rilievi con trattamento in bianco, secondo il metodo di analisi standardizzato, riguardanti:
- Analisi del quantitativo di liquido irrorato nelle diverse fasi fenologiche e di sviluppo della parete fogliare con la tecnologia VRA.
- Analisi quantitativa del deposito con impiego di tracciante nell'irrorazione e successivo prelievo delle foglie e controllo superficie/deposito.
Successivamente sono state condotte le seguenti analisi:
- Analisi quantitativa del deposito (μg cm-2) con analisi di immagine sui bersagli.
- Analisi quantitativa della copertura (%) con analisi di immagine sui bersagli.
In tal modo sarà possibile quantificare i risultati in termini di risparmio di prodotti fitosanitari e conseguentemente le performance in termini di sostenibilità ambientale grazie all'applicazione della tecnologia a dose variabile.
Applicazione di cartine idrosensibili per la verifica dei trattamenti
(Fonte foto: Università degli Studi di Firenze - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali)
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Iniziativa realizzata nell'ambito del Psr Toscana 2014-2020 Sottomisura 16.2 - Progetto iVine: Testing, validazione e collaudo di un Sistema di Supporto alle Decisioni (Dss) di viticoltura di precisione per la razionalizzazione della gestione del vigneto e per l'ottimizzazione e riduzione dell'utilizzo di fitofarmaci, al fine di ridurre l'impatto ambientale, salvaguardare la salute di lavoratori e popolazioni rurali e ridurre i costi gestionali per le aziende agricole
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