Διαχείριση αμπελώνων σε ζώνες μέσω αερομεταφερόμενης τηλεπισκόπησης

Από RemoteSensing Wiki

Tony Proffitt

AHA Viticulture PO Box 215, Dunsborough, WA, 6281

Andrew Malcolm

SpecTerra Services 4/643 Newcastle Street, Leederville, WA, 6007

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ

Μετά την εισαγωγή της Αμπελουργίας ακριβείας -Precision Viticulture (PV)- στα τέλη της δεκαετίας του 1990, εργαλεία όπως τα παγκόσμια συστήματα εντοπισμού θέσης (GPS), η παρακολούθηση της παραγωγής σταφυλιών, η εναέρια τηλεπισκόπηση, οι αισθητήρες εδάφους και η σχετική έρευνα κατά τα χρόνια που μεσολάβησαν, έκαναν παραγωγούς και οινοποιούς να αναγνωρίζουν πλέον το μέγεθος της διαφοροποίησης μέσα σε έναν αμπελώνα και τα αίτια αυτής. Επομένως, η βιομηχανία καταλαβαίνει όλο και περισσότερο τις ανεπάρκειες στον τρόπο που εφαρμόζονται οι εισροές (π.χ. νερό, λίπασμα, εργασία και μηχανήματα), καθώς και τις αβεβαιότητες τόσο στην πρόβλεψη της παραγωγής όσο και στην παράδοση σταφυλιών ομοιόμορφης ποιότητας στο οινοποιείο. Μία προσέγγιση για τη διαχείριση της μεταβλητής παραγωγής και ποιότητας, είναι η χρήση εργαλείων αμπελουργίας ακριβείας για τον εντοπισμό διαφορετικών ζωνών εντός του αμπελώνα με σκοπό να γίνεται χωριστή διαχείριση. Μέσα από την επιλεκτική συγκομιδή ορισμένων ζωνών εντός του αμπελώνα και την ξεχωριστή οινοποίηση των σταφυλιών έχει επιτευχθεί αυξημένη κερδοφορία. Αυτό το άρθρο περιγράφει ορισμένες πρόσφατες εμπειρίες στην εφαρμογή της διζωνικής διαχείρισης των αμπελώνων για τη βελτίωση (α) της εφαρμογής των εισροών (πότισμα κατά διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου και κλάδεμα) (β) την πρόβλεψη της παραγωγής

ΣΤΟΧΟΙ ΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ

H απόκτηση πληροφοριών σχετικά με τις αποδόσεις σε κάθε μεμονωμένο υποτεμάχιο στο σύνολο του αμπελώνα μπορεί να είναι δύσκολη και δαπανηρή. Ωστόσο, τα αμπέλια, όπως και όλα τα φυτά μπορούν να ενσωματώσουν τις επιδράσεις του τοπικού περιβάλλοντος (π.χ. κλίμα, ιδιότητες του εδάφους, ασθένειες, θρεπτικά συστατικά και έλλειψη νερού) και να τις εκφράσουν μέσω των χαρακτηριστικών της βλάστησής τους. Η αερομεταφερόμενη τηλεπισκόπηση παρέχει ένα μέσο με το οποίο πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση της βλάστησης της αμπέλου μπορούν να συλλεχθούν εύκολα. Αναφέρεται στην απόκτηση ψηφιακών εικόνων από ελαφρά αεροσκάφη που πετούν σε ύψη που κυμαίνονται από 150 μέτρα έως 3 χιλιόμετρα. Η μέθοδος δεν πρέπει να συγχέεται με τη δορυφορική τηλεπισκόπηση σύμφωνα με την οποία οι ψηφιακές εικόνες αποκτώνται από δορυφόρους που λειτουργούν σε εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από τη γη. Η εμπειρία έχει δείξει ότι η χρονική περίοδος έναρξης της ωρίμανσης (± 2 εβδομάδες, και πριν από την εφαρμογή διχτυών για τα πουλιά) είναι η κατάλληλη στιγμή για την απόκτηση εικόνας χρησιμοποιώντας ελαφρά αεροσκάφη. Η εταιρεία παροχής των αερομεταφερόμενων ψηφιακών πολυφασματικών εικόνων έχει αποδείξει ότι με τη χρήση ανάλυσης 0,5 m, τα pixels τα οποία αφορούν το αμπέλι μπορούν να οριοθετηθούν από αυτά που ορίζουν κυρίως άλλα χαρακτηριστικά, όπως το έδαφος, η σκιά και η μεταξύ των σειρών βλάστηση. Ο αισθητήρας συλλέγει δεδομένα σε τέσσερις ζώνες συχνοτήτων που αντιστοιχούν στο υπέρυθρο, στο κόκκινο, στο πράσινο και μπλε μήκος κύματος εκ των οποίων στη συνέχεια παράγονται εικόνες από το λόγο της ανάκλασης από το υπέρυθρο στο κόκκινο. Υπάρχουν δύο δείκτες βλάστησης οι οποίοι συνήθως χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των εικόνων από την οποία εντοπίζονται ζώνες διαφορετικής παραγωγικότητας στο αμπέλι. Ο δείκτης Plant Cell Density (PCD), ενώ ο άλλος αναφέρεται ως ομαλοποιημένος δείκτης βλάστησης (NDVI). Η εταιρεία παροχής για την εν λόγω εργασία SpecTerra προτιμά να χρησιμοποιεί το δείκτη (PCD).

ΠΑΛΑΙΟΤΕΡΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

Η πιο διαδεδομένη ακόμα και σήμερα μέθοδος εκτίμησης της παραγωγής και διαχείρισης ενός αμπελώνα είναι η δειγματοληπτική επιτόπια παρατήρηση στο αγροτεμάχιο η οποία απαιτεί πολύ χρόνο και ανθρώπινο δυναμικό ενώ η ακρίβειά της σχετίζεται με τον αριθμό των επαναλήψεων και την εμπειρία του προσωπικού που διενεργεί τους ελέγχους

Η ΥΠΟ ΕΞΕΤΑΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ / ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Άρδευση

Το 2003 και 2004 ελήφθησαν δεδομένα DMSI για μια ιδιοκτησία 38 εκταρίων στην περιοχή του ποταμού Μάργκαρετ. Το 2003, 30 αμπέλια ποικιλίας Cabernet Sauvignon εντοπίστηκαν χωρικά μέσα σε μια ενότητα 8.8 εκταρίων με τη χρήση ενός διαφορικού GPS. Τα επιλεγμένα αμπέλια αντιπροσώπευαν ένα εύρος οπτικά διαφορετικών ειδών βλάστησης και ευρωστίας και για τα δύο έτη μετρήθηκε και καταγράφηκε η επιφάνεια βλάστησης, η περίμετρος του πρέμνου, και το βάρος βλαστών από μετασυλλεκτικό κλάδεμα. Γραμμικές παλινδρομήσεις φτιάχτηκαν για να απεικονίσουν τη σχέση μεταξύ του δείκτη PCD και των τριών δεικτών ευρωστίας του αμπελιού. Στα κάτωθι σχήματα φαίνονται οι σχέσεις του δείκτη PCD με α) την επιφάνεια βλάστησης σε m2 β) την περίμετρο του πρέμνου σε cm και γ) βάρος βλαστών μετά το κλάδεμα σε Kg για τις περιόδους 2003 και 2004.

Χρησιμοποιώντας αυτές τις σχέσεις προσδιορίστηκαν περιοχές όπου γενικά τα αμπέλια ήταν είτε πολύ εύρωστα είτε πολύ αδύναμα. Προσδιορίστηκαν επίσης τρεις διαφορετικές ζώνες στάγδην άρδευσης. Το 2003 το νερό εφαρμόστηκε ομοιόμορφα στην υπό εξέταση ενότητα. Το 2004 η ποσότητα του νερού που εφαρμόστηκε ήταν διαφορετική σε κάθε μια από τις τρεις αυτές ζώνες. Σε σύγκριση με το 2003 η ποσότητα του νερού ελαττώθηκε στις ζώνες Β και Γ και αυξήθηκε στη ζώνη Α με σκοπό να βελτιωθεί η διαχείριση της ανάπτυξης της βλάστησης. Η ποσότητα του νερού που εφαρμόστηκε σε κάθε ζώνη κατά τη διάρκεια της μετέπειτα καλλιεργητικής περιόδου ήταν περίπου 64l / αμπέλι / εβδομάδα, 42 l / αμπέλι / εβδομάδα και 32 l / αμπέλι / εβδομάδα στις ζώνες Α, Β και Γ αντίστοιχα. Η εφαρμογή λιγότερου νερού στις ζώνες Β και Γ μείωσε γενικά τη βλαστική ανάπτυξη, ενώ η εφαρμογή περισσότερου νερού στη ζώνη Α γενικά αύξησε τη βλαστική ανάπτυξη, καθιστώντας έτσι ολόκληρο το μπλοκ πιο ομοιόμορφο. Από οικονομική άποψη, οι δαπάνες του 2004 που σχετίζονται με τη διαχείριση βλάστησης και σταφυλιών στις ζώνες Β και Γ μειώθηκαν σε σύγκριση με το 2003, λόγω του μηχανικού βλαστολογήματος σε $ 250 / ha, λόγω του μηχανικού κλαδέματος σε $ 140 / ha και λόγω του αραιώματος των σταφυλιών $ 300 / ha. Επιπλέον, η μικρότερη βλάστηση στις εύρωστες ζώνες Β και Γ βελτίωσε τον αερισμό και τη διείσδυση των φυτοπροστατευτικών στο φύλλωμα η οποία μείωσε τον κίνδυνο από βοτρύτη, που ήταν ένα σημαντικό πρόβλημα τα προηγούμενα χρόνια. Η μικρότερη βλάστηση βελτίωσε επίσης την έκθεση των σταφυλιών στο φως του ήλιου, επιταχύνοντας έτσι το ποσοστό της ωρίμανσης, έτσι η ποιότητα των καρπών σε όλο τον αμπελώνα ήταν πιο ομοιόμορφη το 2004.

Εργασία κατά το κλάδεμα

Για τον ίδιο αμπελώνα, εικόνες PCD του 2003 χρησιμοποιήθηκαν για να προσδιορίσουν τις ζώνες υψηλής, μέσης και χαμηλής ευρωστίας αμπέλου σε ένα μπλοκ 8.3ha ποικιλίας Syrah, με στόχο τη μείωση του κόστους για κλάδεμα και εξασφαλίζοντας ότι όλο το προσωπικό κλάδεψε ίσο αριθμό αμπελιών ποικίλης ευρωστίας και ως εκ τούτου βαθμού δυσκολίας. Το μπλοκ φυτεύτηκε το 1998 και τα αμπέλια κλαδεύονται σήμερα αυστηρά. Μετά την ολοκλήρωση του κλαδέματος, το συνολικό κόστος ενεργειών που έγιναν με την προσέγγιση της διζωνικής διαχείρισης συγκρίθηκε με το συνολικό αναμενόμενο κόστος το οποίο είχε η παραδοσιακή προσέγγιση. Εκτιμάται ότι με την εφαρμογή της διζωνικής προσέγγισης διαχείρισης υπήρχε μια εξοικονόμηση κόστους περίπου $ 2.400 (11,6%),. Επιπλέον, το σύνολο του προσωπικού που ασχολήθηκε με το κλάδεμα πληρώθηκε παρόμοια ποσά το οποίο διασφάλισε ότι το ηθικό παράμεινε υψηλό και η αδιαφορία στη δουλειά ήταν σε χαμηλά επίπεδα.

Πρόβλεψη παραγωγής

Η αβεβαιότητα στην πρόβλεψη της απόδοσης των καλλιεργειών κοστίζει εκατομμύρια δολάρια κάθε χρόνο στη βιομηχανία εξαιτίας αποκλίσεων μεταξύ των προβλέψεων της χωρητικότητας και της πραγματικής ποσότητας σταφυλιών που παραδίδεται σε οινοποιεία. Έρευνες έχουν δείξει ότι σε εθνικό επίπεδο, οι προβλέψεις απόδοσης διαφέρουν από τις πραγματικές αποδόσεις κατά ± 33%. Σε αυτή τη μελέτη, η απόδοση υπολογίζεται για ένα μπλοκ 2.54ha ποικιλίας Cabernet Sauvignon που βρίσκεται στην McLaren Vale δύο εβδομάδες πριν από την αναμενόμενη ημερομηνία συγκομιδής χρησιμοποιώντας τόσο μια τυχαία δειγματοληπτική προσέγγιση όσο και μια ζωνική προσέγγιση. Ο αμπελώνας φυτεύτηκε το 1983. Για τη μέθοδο της τυχαίας δειγματοληψίας, 30 αμπέλια επιλέχθηκαν κατά μήκος του μπλοκ χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή «γεννήτρια τυχαίων αριθμών». Ο αριθμός των δειγμάτων δεν προσδιορίστηκε στατιστικώς να ικανοποιήσει ένα προκαθορισμένο βαθμό σφάλματος, αλλά με βάση την ποσότητα του χρόνου που θα μπορούσε να διατεθεί για την εργασία εκτίμησης της απόδοσης. Για τη μέθοδο διζωνικής αμπελουργίας, τρεις χαρακτηριστικές περιοχές εντοπίστηκαν από τις εικόνες PCD. Χαρακτηρίστηκαν έχοντας υψηλή (0.71ha), μεσαία (1.8ha) και χαμηλή (0.03ha) ευρωστία. Δέκα αμπέλια στη συνέχεια επιλέγονται μέσα από κάθε ζώνη χρησιμοποιώντας τον υπολογιστή «γεννήτρια τυχαίων αριθμών». Και για τις δύο μεθόδους, η απόδοση των καλλιεργειών για κάθε ένα από τα 30 επιλεγμένα αμπέλια προσδιορίστηκε με την αφαίρεση, την καταμέτρηση και τη ζύγιση όλων των τσαμπιών. Στη μέθοδο της τυχαίας δειγματοληψίας, η απόδοση για το μπλοκ εκτιμήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέση απόδοση ανά πρέμνο (μέσος αριθμός των σταφυλιών ανά πρέμνο πολλαπλασιάζεται με το μέσο βάρος σταφυλιών ανά πρέμνο) και ο συνολικός αριθμός των αμπελιών εντός του μπλοκ. Στη μέθοδο διζωνικής αμπελουργίας, η απόδοση σε κάθε ζώνη υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τη μέση απόδοση ανά πρέμνο για κάθε ζώνη και τον αριθμό των αμπελιών σε κάθε ζώνη. Η απόδοση των καλλιεργειών για το μπλοκ προσδιορίστηκε με άθροιση των εκτιμώμενων αποδόσεων για κάθε ζώνη. Η μέθοδος της διζωνικής προσέγγισης έδωσε στατιστικά πιο ακριβή αποτελέσματα

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Εν κατακλείδι, μια σειρά από μελέτες έχουν πλέον αποδείξει ότι ζώνες (οι οποίες είτε προσδιορίζονται με τη χρήση εναέριων εικόνων ή από χάρτες που δημιουργούνται από παρακολούθηση της συγκομιδής) σε έναν αμπελώνα εμφανίζουν διαφορές στην παραγωγή. Αρκετές μελέτες έδειξαν ότι οι διαφορές αυτές μπορεί να είναι στατιστικά σημαντικές και επίσης ότι η υιοθέτηση μιας διζωνικής προσέγγισης στη διαχείριση των αμπελώνων μπορεί να έχει σημαντικά οικονομικά οφέλη.

Πηγή άρθρου: http://atv.net.au/files/Proffitt_Malcolm%202005.pdf

Βοηθητικές πηγές: https://en.wikipedia.org/wiki/Vine_training