El grupo de investigación Televitis (televitis.unirioja.es) de la Universidad de La Rioja y del Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino (ICVV) trabaja en la aplicación de tecnologías emergentes en viticultura. Participa en dos proyectos europeos en viticultura (INNOVINE y RESOLVE) y lidera el proyecto VINEROBOT. Este importante proyecto europeo coordinado por el profesor Javier Tardáguila tiene como objeto el desarrollo de un robot autónomo para la monitorización del viñedo, utilizando técnicas no invasivas. Además, el grupo Televitis participa en el proyecto “Vineyard of the future” con Universidades de Australia y de Chile, y ha obtenido cuatro patentes sobre la aplicación de la visión artificial en viticultura.
Texto: Javier Tardáguila y María Paz Diago. Grupo Televitis. ICVV. Universidad de La Rioja. javier.tardaguila@unirioja.es
Una viticultura moderna y sostenible requiere una monitorización objetiva y continua del viñedo, y eso sólo es posible aplicando nuevas tecnologías. Los recientes avances en las tecnologías de la información y las comunicaciones (TICs) y la electrónica han permitido el desarrollo de nuevos sensores para monitorizar el viñedo. Las posibilidades de estas nuevas tecnologías para monitorizar el viñedo y cuantificar parámetros como el rendimiento productivo, el desarrollo foliar, la incidencia de enfermedades y/o la detección de diferentes factores de estrés (hídrico, nutricional, etc.) son enormes.
Es importante destacar que el carácter no destructivo de buena parte de estas tecnologías implica la ausencia de daño o modificación del material vegetal analizado. Entre los principales sensores terrestres no destructivos de detección avanzada utilizados para la monitorización del cultivo y/o de la composición de los frutos se encuentran los siguientes: cámaras RGB, cámaras termográficas, cámaras multi e hiperespectrales, sensores basados en la fluorescencia de la clorofila y espectroscopía NIR (infrarrojo cercano). Toda esta información puede obtenerse de forma georreferenciada, con lo que podría utilizarse para determinar la variabilidad espacial del viñedo, en el marco de la viticultura de precisión.
En este trabajo se presentan algunos ejemplos de la estimación de parámetros vitícolas importantes mediante diferentes tecnologías no destructivas, en los que ha trabajado activamente el grupo Televitis de la Universidad de La Rioja.
Suelo.- El suelo es un importante factor vitícola. En los últimos años se ha producido un notable avance en el desarrollo de tecnologías que permiten la monitorización del suelo vitícola de forma continua o en marcha (“on-the-go”), como alternativa a la realización de calicatas. Nuestro grupo de investigación Televitis ha sido pionero en España en la aplicación de sensores de resistividad eléctrica aparente del suelo, arrastrado por un quad. Este tipo de sensores permiten tomar gran cantidad datos (25.000 datos por hectárea), a tres profundidades, de forma rápida y georreferenciada. Por tanto, es posible generar mapas de suelo, zonificar el viñedo en función del suelo y su aplicación en viticultura de precisión.
Estado vegetativo del viñedo.- Hemos comenzado a desarrollar metodologías basadas en el análisis de imágenes RGB, con diversos algoritmos de clasificación de imágenes, para la detección y cuantificación de diferentes parámetros de interés a nivel de planta, tales como la superficie foliar expuesta, la porosidad de la espaldera, la exposición de los racimos y la proporción de hojas dañadas o senescentes.
Rendimiento del viñedo.- La estimación del rendimiento es un aspecto crucial en viticultura, que ha sido abordado mediante análisis de imágenes RGB.
El grupo Televitis, en colaboración con grupos punteros de análisis de imagen en agricultura como el grupo de Agroingeniería del IVIA (Valencia), ha desarrollado una metodología automática a partir de imágenes capturadas en laboratorio de racimos de diferentes variedades, capaz de estimar el peso del racimo, el número de bayas por racimo y el peso de baya.
Clasificación de variedades y clones.-La visión hiperespectral es una potente técnica espectroscópica capaz de caracterizar el estado fisiológico y/o metabólico de las plantas. Así, se ha conseguido discriminar e identificar variedades y clones de vid a partir de imágenes hiperespectrales de hojas capturadas en condiciones de laboratorio, en colaboración con investigadores de la Universidad de Tras os Montes e Alto Douro (UTAD) de Portugal.
Estado hídrico.- El conocimiento del estado hídrico del viñedo de cara a establecer estrategias racionales de riego es un aspecto de gran importancia en la viticultura moderna. La termografía ha sido propuesta en numerosos estudios como una metodología capaz de caracterizar el estado hídrico del viñedo así como de ayudar a la planificación del riego. Cuando los estomas están abiertos, la planta transpira y la temperatura de la hoja desciende, mientras que tras el cierre estomático la temperatura foliar aumenta. De este modo, la temperatura de la hoja puede considerarse un indicador de la conductancia estomática y por ende, del estado hídrico de la planta. La Figura 5 muestra sendas imágenes térmicas de dos cepas con diferente estado hídrico.
Los últimos trabajos de nuestro grupo de investigación han contribuido a clarificar algunos aspectos metodológicos, sugiriendo las horas centrales del día y el lado menos expuesto de la pared vegetativa de la cepa como las condiciones más adecuadas para determinar el estado hídrico mediante termografía.
Grado alcohólico probable en el campo.- La espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) es un método no destructivo que ha sido ampliamente utilizado para caracterizar la composición de numerosos productos. Recientemente, el grupo Televitis ha comenzado a utilizar sensores NIR portátiles que han posibilitado la determinación de parámetros de la composición de la uva, como la concentración de azúcares en la baya, en pleno campo, directamente en el viñedo. En la actualidad, estamos trabajando para poder determinar en el viñedo, sin necesidad de muestrear y analizar la uva en el laboratorio, otros parámetros como la acidez total, pH, etc.
Prediccion del color del vino desde el viñedo.- La fluorescencia emitida por varios compuestos presentes en las hojas y los frutos (principalmente clorofila) ha sido utilizada en la última década para monitorizar y estimar la composición fenólica de forma no invasiva. En este sentido, es posible usar un sensor comercial portátil basado en la fluorescencia de la clorofila para determinar de forma rápida y no destructiva el contenido en antocianos y otros compuestos fenólicos en bayas de uva. En el ámbito de la viticultura de precisión la aplicación de esta tecnología ha permitido el estudio de la variabilidad espacio temporal del contenido en antocianos en baya a lo largo del proceso de maduración.
El grupo Televitis ha demostrado la capacidad de este sensor para determinar el contenido en antocianos en uva en el viñedo y predecir el color final del vino elaborado, en las variedades graciano y tempranillo.
Robótica en agricultura.- El futuro de la viticultura de precisión pasa por integrar todos estos sensores en equipos móviles conducidos (quads, tractores, drones) o autónomos (robots). El desarrollo y uso de la robótica en viticultura puede facilitar enormemente la aplicación de la viticultura de precisión en el futuro, ya que posibilita una monitorización autónoma y continua del viñedo, y una posterior intervención automática optimizada, en función de la información obtenida. En este sentido, el proyecto europeo VineRobot (www.vinerobot.eu) tiene como objetivo principal el diseño y desarrollo de un robot autónomo para la monitorización del viñedo mediante tecnologías no invasivas. Este importante proyecto, con un presupuesto superior a los 2 millones de euros, está coordinado por el profesor Javier Tardaguila de la Universidad de La Rioja y participan la Universidad Politécnica de Valencia, la Universidad Hochschule Geisenheim (Alemania), la empresa riojana Avanzare, las francesas FORCE-A y Wall-YE y la italiana Sivis, así como la bodega Les Vignerons de Buzet (Burdeos). Un primer prototipo de este robot fue presentado en Burdeos en 2014.
Conclusiones
En conclusión, existe un amplio abanico de nuevas tecnologías no destructivas, cuya aplicación para monitorizar el viñedo ha arrojado resultados objetivos, robustos y fiables, facilitando la toma de decisiones en viticultura. Toda esta información es susceptible de ser georreferenciada, y poder así generar una valiosa caracterización de la variabilidad del viñedo, en el ámbito de la viticultura de precisión, para establecer estrategias de optimización del manejo del mismo.
El artículo puede verse en el número 211 de La Prensa del Rioja
