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Report delle Operazioni DroneBee

di Simone Kartsiotis


Dalla collaborazione tra DroneBee e il Centro Servizi Agricoltura, nasce il Report delle Operazioni DroneBee, un documento tecnico corredato di tutte le informazioni necessarie a stabilire lo stato di salute delle piante e successive azioni per risolvere eventuali problemi riscontrati.

Inoltre, il report è un tassello prezioso e fondamentale per il database storico dell'azienda agricola perchè raccoglie informazioni meteo-climatiche generiche e sito-specifiche, oltre che mappe di vigore e foto sul campo, individuando lo scenario in cui certi problemi si sono verificati e che azioni si sono intraprese per arginarli.

Il Report delle Operazioni DroneBee combina valutazioni sul campo con dati meteo specifici e con foto e commenti agronomici, non limitandosi quindi a fornire le sole immagini multispettrali per l'analisi dello stato vegetativo ma proponendosi come strumento fondamentale per gli agricoltori e agronomi.
Questo documento può essere una svolta per l'agronomo e fondamentale per gli agricoltori e l'azienda agricola.
Infatti si è in grado di fornire ai clienti una panoramica di tutto il loro campo, con note, foto e informazioni meteorologiche che permettono sia raccomandazioni agronomiche più precise, che la possibilità di mantenere uno storico, utile per anni futuri.

Questo approccio innovativo ed efficace è di vitale importanza per gli agronomi che possono fornire ai clienti un valore aggiunto notevole per aumentare la resa, per affrontare in modo proattivo i problemi, per prevenire sviste che possono danneggiare economicamente l'azienda e per permettere loro di avere sempre a portata di mano approfondimenti necessari per valutare la salute generale del campo.

Il report viene impostato in modo diverso a seconda della fase di crescita della pianta, così da andare incontro alle necessità dell'agronomo e dell'azienda:

1) Fine Maggio: si valuta il vigore vegetativo, cioè lo stato nutrizionale della pianta che è nella fase di maggior accrescimento
2) Fine Giugno: si evidenzia l'eventuale presenza di malattie in corrispondenza di particolari condizioni meteo, integrando col bollettino fitosanitario
3) Fine Luglio: si valuta la necessitá di interventi di defogliatura, correlati al vigore vegetativo e al bollettino per eventuale rischio fitosanitario
4) Fine Agosto - Inizio Settembre: si fanno rilievi di vigore vegetativo per pianificare la vendemmia con macchine a rateo variabile, discriminando tra uve più o meno mature
5) Fine Settembre: report finale di riassunto della stagione per mantenere lo storico

Il report è suddiviso in 6 sezioni principali, come si può vedere nell'estratto del sommario dell'immagine sottostante:

1) Dati Meteo Globali
2) Dati Meteo Locali
3) Bollettino Fitosanitario
4) Stato Vegetativo
5) Confronti in Campo
6) Valutazioni Agronomiche


Dati Meteo Globali

Le variabili meteorologiche sono fondamentali per capire a fondo le mappe di vigore e costituiscono il primo tassello da cui partire per tutte le analisi vegetative. Infatti, permettono di incorniciare eventuali problemi riscontrati all'interno di un preciso quadro meteo.
Registrare le variabili meteorologiche di anno in anno nelle centraline presenti in campo, o da dati meteo storici, e conservarli in un database aziendale, permette di migliorare l’azienda stessa sia dal punto di vista organizzativo che produttivo.
In questa sezione del report vengono riportati i grafici o tabelle delle precipitazioni e delle temperature minime e massime, mensili o annuali, registrate su scala globale (comunale, provinciale o regionale) e le anomalie rispettive.
I dati meteorologici globali sono le condizioni al contorno per l'analisi vegetativa che verrà descritta nel seguito.




Dati Meteo Locali


Qualora siano disponibili i dati da centraline meteo disposte in campo, questi risulteranno di fondamentale importanza per capire in maniera più specifica l'esistenza di eventuali problemi.
Al pari dei dati meteo globali ma in maniera più puntuale e precisa, si misurano temperature, umidità e precipitazioni in un certo arco di tempo. Oltre a questi, vengono forniti degli indici fisici chiamati somma termica, indice di Winkler e indice di Huglin.

Per somma termica o GDD (growing degree days) si intende la sommatoria delle differenze fra la temperatura media giornaliera (Tm) e lo zero di vegetazione (Tz) della specie considerata (10°C per la vite), per l'intero ciclo colturale o per una o più fasi di sviluppo in detto ciclo.
In termini pratici, se la somma termica è maggiore di zero significa che la temperatura è stata mediamente maggiore di quella richiesta per la crescita ottimale della specie, mentre se la somma termica è minore di zero allora la temperatura è stata troppo bassa.
Nella figura sotto, sono riportati i GDD per la città di Montalcino impiegando il metodo della temperatura media giornaliera (linea rossa) e impiegando il metodo di Allen con l'interpolazione dei dati degli estremi termici giornalieri (linea blu).



L’indice di Winkler è la somma termica calcolata tra il 1 aprile e il 31 ottobre.
Poiché la vite al di sotto dei 10° arresta il suo sviluppo, tale valore è stato sottratto dalla sommatoria, ponendo in pratica pari a zero i contributi delle giornate in cui la temperatura media scende sotto tale valore.
In pratica l'ipotesi che sta alla base di questo indice è più calore = più maturazione.
La formula dell’indice è la seguente:

Nell’esempio sotto, è riportato l’indice di Winkler per Montalcino impiegando il metodo della temperatura media giornaliera (linea rossa) e impiegando il metodo di Allen con l'interpolazione dei dati degli estremi termici giornalieri (linea blu).



Poiché l'indice di Winkler ha il difetto di annullare il contributo delle giornate con temperatura media inferiore a 10°, anche nel caso in cui la temperatura massima superasse questo valore, è stato proposto l'indice di Huglin, che introduce appunto nella sommatoria anche la temperatura massima (Tmax) giornaliera.
L’indice di Huglin è simile all’indice di Winkler, ma il periodo di indagine si estende dal 1 aprile al 30 settembre e viene dato maggior peso alle temperature massime giornaliere. Inoltre, si tiene conto della durata del giorno secondo un coefficiente K che varia in funzione della latitudine ovvero della diversa durata del giorno.
Secondo diversi autori, l’indice di Huglin è più adatto a caratterizzare zone viticole con latitudine compresa tra i 40° e 50° Nord e l’introduzione della temperatura massima risulta più appropriata in zone con elevata escursione termica, dove le sole temperature medie tendono a sottostimare il contributo delle elevate temperature diurne alla fotosintesi.
La formula dell’indice è la seguente:

dove:
Tmed = Temperatura media giornaliera
Tmax = Temperatura massima giornaliera
K = coefficiente di latitudine

Nell’esempio sotto, è riportato l’indice di Huglin per Montalcino riferito alla data del 30/09/2016.



Si riportano nelle tabelle sottostanti gli indici di Winkler e di Huglin richiesti da alcuni fra i vitigni più diffusi, affinché giungano ad una maturazione idonea alla loro trasformazione in vino.



Negli ultimi anni sono state sempre più presenti ondate di calore persistente e questo va tenuto in conto nel calcolo degli indici di Winkler e Huglin. Infatti, la vite risente in modo pesante di questi eccessi, in quanto a temperature >35° la sintesi di zuccheri e polifenoli si arresta, mentre continua quella dei tannini a catena corta.
Anche il contenuto di acidi e sostanze aromatiche al di sopra dei 35° decresce rapidamente.
In seguito a queste considerazioni, è stato proposto un indice di Winkler Integrale Normalizzato, con azzeramento non solo dei contributi delle temperature minori a 10°, ma anche di quelli delle temperature superiori a 35°.
Riscrivendo l'indice di Winkler in forma integrale, con i limiti di temperatura sopra esposti, e limitandosi al periodo da aprile a settembre (per omogeneità con Huglin), si ottiene:

86400 rappresenta il numero di secondi in un giorno, mentre T(t) è la temperatura ad un generico istante t.
L'indice può essere per comodità normalizzato al suo valore massimo e moltiplicato per 1000. Si ottiene:

Si tratta di un numero che ha un limite superiore pari a 1000 nell'ipotesi di temperatura costante da aprile a settembre di 35°.
Si può eventualmente considerare questo indice calcolato solo nelle ore diurne, ovvero attive dal punto di vista fotosintetico; in tal caso, il coefficiente a denominatore sarà 276696.
La formula sopra, se ci limitiamo per semplicità a una discretizzazione di una temperatura per ogni ora, può essere riscritta nel modo seguente:

dove Ti sono tutte le temperature medie orarie (10°< Ti ≤35°, 0 altrove) nelle 4392 ore che vanno dall'1/4 al 30/9. Si può facilmente verificare che 3600*4392*35/553392=1000, come precedentemente affermato.

Bollettino Fitosanitario


Il bollettino fitosanitario viene rilasciato da enti regionali nei mesi attivi della coltivazione con cadenza settimanale (da aprile a ottobre, in generale) ed è strettamente legato alle condizioni climatiche.
Esso contiene delle prescrizioni da seguire da parte dei coltivatori per contrastare la presenza di patogeni e insetti.
Nell'immagine seguente troviamo un esempio di bollettino fitosanitario per la Regione Veneto.


Stato Vegetativo


In questa sezione si riportano i dati del cosiddetto "scouting", ovvero del monitoraggio eseguito con il drone e con foto a terra.
Le mappe elaborate si presentano come nella figura sottostante (in questo caso è stata riportata la mappa NDVI di un vigneto), con evidenziati i punti nei quali è stato fatto un monitoraggio in punti specifici o casuali del campo con fotografie da vicino.


Con la mappa NDVI e con mappe di altri indici di vegetazione e nel visibile, si determina lo stato vegetativo della coltivazione, necessario per gli step successivi.

Confronti in Campo


In questa sezione si riporta la foto scattata nel punto prescelto e la si confronta col dato NDVI calcolato.
Questo procedimento permette di avere sempre a disposizione, anche per anni futuri, un confronto tra dato reale (fotografia in campo) e dato analizzato (mappa NDVI), consentendo all'agronomo di prendere decisioni.
Infatti, l'indice NDVI da solo non consente di capire che tipo di problema è presente, mentre avere una fotografia dello stato attuale della coltivazione consente di capire se il dato NDVI è veritiero o un falso positivo (ad esempio, NDVI alti si possono avere in presenza di infestanti e quindi falsare il NDVI reale della pianta in quella zona che in realtà potrebbe soffrire della loro presenza).



Valutazioni Agronomiche


In base a tutti i dati delle sezioni precedenti, l'agronomo prenderà delle decisioni che verranno riportate in questo capitolo.
Così facendo, si manterrà nel corso del tempo uno storico delle azioni agronomiche intraprese a fronte di problemi riscontrati, in modo da immagazzinare le informazioni sulle valutazioni e sui procedimenti seguiti per risolvere un eventuale problema o contrastarne l'insorgenza.
Questo è di fondamentale importanza per il database aziendale, perchè permette nel corso degli anni di confrontare situazioni simili e prendere decisioni più rapidamente oltre che di creare una sorta di cartella clinica del campo.
Fanno parte di questo capitolo le mappe di prescrizione per macchine a rateo variabile (concimazione, defogliatura, raccolta).
In base alle decisioni agronomiche, la mappa NDVI viene trasformata in una mappa di prescrizione (vedi figura sotto) in formato shapefile (.shp) da dare come input a macchine a rateo variabile per effettuare le operazioni di campo.




In definitiva, possiamo riassumere tutto il ciclo descritto nel diagramma seguente:



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