martedì 6 ottobre 2020

Viticoltura e vinificazione, tutta la scienza che c'è. L'agricoltura digitale scende in campo per il vigneto del futuro

Contaminazione da fumo, gelo e siccità, parassiti e malattie: nasce in Australia The Vineyard of the Future, un consorzio internazionale di scienziati per condurre ricerche all'avanguardia in aiuto alla vitivinicoltura. 





Saranno i progressi delle tecnologie ad aiutare i vitivinicoltori ad affrontare le problematiche più ricorrenti nella gestione del vigneto. Dalla contaminazione da fumo, al gelo e siccità, dai parassiti alle malattie, scende in campo l'agricoltura digitale con il meglio della ricerca internazionale, non solo in Australia, ma in tutto il mondo.

Droni, immagini satellitari, analisi video e sensori per piante e persone combinati con l'intelligenza artificiale. The Vineyard of the Future, guidato dal professore associato Sigfredo Fuentes, fisiologo vegetale presso l'Università di Melbourne, è il consorzio internazionale di scienziati che nasce per condurre ricerche all'avanguardia per il settore vitivinicolo.

Ad iniziare dalla vite, perché la qualità delle uve dipende dalle strategie di coltivazione, dettate dal clima, tra cui irrigazione, fertilizzazione, controllo dei parassiti e gestione della chioma. Le tecnologie sviluppate in questo campo si baseranno su immagini termiche a infrarossi ed analisi di spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR); questa tecnica applicata nell'industria chimica da oltre un ventennio ed oggi anche in quella alimentare, sta riscuotendo un grande successo per l’analisi non distruttiva in linea e fuori-linea dei più svariati prodotti alimentari. Insieme alla NIR si affiancheranno modelli di apprendimento automatico supervisionato per misurare, nello specifico, la contaminazione da fumo nelle foglie e nell'uva, attraverso telecamere a infrarossi che rivelano il calore della pianta. In tal senso si prevede l'utilizzo di MATLAB, un linguaggio e un ambiente interattivo per il calcolo numerico, l'analisi e la visualizzazione dei dati e la programmazione che consentirà di analizzare dati e sviluppare algoritmi di visione artificiale per prevedere la contaminazione da fumo con una precisione del 96%.

I dati NIR saranno ottenuti utilizzando semplici strumenti portatili in modo da rilevare l'impronta chimica sia dall'uva che dal vino che indicherà i composti specifici correlati al fumo e la loro concentrazione quasi in tempo reale e con elevata precisione. Attualmente infatti i metodi convenzionali a disposizione dei coltivatori richiedono loro di inviare l'uva a un laboratorio e attendere sei giorni o più per i risultati. Avere così le informazioni in tempo reale permetterà al viticoltore di decidere di raccogliere uva non contaminata da quella contaminata, al fine di ridurre al minimo gli sprechi. Sono state condotte ulteriori ricerche per prevedere i tratti di qualità dei potenziali vini dei vigneti anche prima della vendemmia. Incorporando altre variabili, come input di dati meteorologici e profili aromatici noti delle annate precedenti come obiettivi, i modelli di apprendimento automatico sono stati programmati per prevedere il profilo aromatico del vino proveniente dalle viti.

Gli algoritmi NIR e di apprendimento automatico possono fornire anche indizi sulla maturazione dell'uva. Alcuni composti rilasciati dalle cellule morenti all'interno dell'uva, mentre questa matura, influenzano aroma e sapore. In tal senso misurare la vitalità cellulare delle bacche prima di procedere alla vinificazione aiuterà a prevedere la qualità del vino.

VitiCanopy, un app gratuita per la gestione del vigneto disponibile per il sistema operativo iOS e Android (APK), permette invece di calcolare attraverso la fotocamera di uno smartphone l’indice fogliare e la porosità della chioma, per monitorare in maniera veloce e semplice la crescita della vite e il vigore del vigneto. L’indice di area fogliare, definito come il rapporto tra la superficie fogliare totale e la superficie del suolo su cui le foglie si proiettano, è una misura molto importante nel definire l’equilibrio vegeto-produttivo del vigneto, riconosciuto come presupposto fondamentale per l’ottenimento di uve e vini di qualità; una vite si definisce in equilibrio quando lo sviluppo vegetativo è adeguato a sostenere e maturare il carico produttivo. L’indice maggiormente utilizzato per definire l’equilibrio è infatti calcolato come il rapporto tra superficie fogliare (m2/pianta) e produzione (kg/pianta). 

Conosciuta come LAI, questa importante metrica correla la quantità di luce solare irraggiata negli acini, il microclima della chioma, la composizione dell'uva e infine la resa. L’immagine viene poi analizzata secondo il metodo Fuentes et al. 2014, per ottenere porosità e altri parametri descrittivi dell’architettura della chioma. Ogni foto e ogni risultato ottenuti con VitiCanopy sono georeferenziati, cosicché le informazioni ottenute, possono essere rappresentate in mappe che permettono di visualizzare, per esempio, la variazione del vigore dell’intero vigneto. La app può essere utilizzata da viticoltori o ricercatori per monitorare la variabilità spazio-temporale della crescita e dell’architettura della chioma in vigneto. Queste misure possono essere utilizzate per la gestione del vigneto (interventi agronomici e irrigazione), ma anche correlate alla quantità e qualità della produzione finale.

Per quanto riguarda malattie e parassiti della vite i ricercatori della Vineyard of the Future, nello specifico riguardo alla fillossera, puntano sulle doti innate dei cani; un passo fondamentale sarà quello di addestrarli a riconoscere il profumo dei feromoni rilasciati dagli insetti che provocano questa terribile malattia. Il naso di un cane infatti contiene 300 milioni di recettori dell'olfatto in più rispetto a quello di un essere umano, con una sensibilità 100 volte superiore. Equipaggiato con uno zaino dotato di smartphone abilitato al GPS, il cane attraverserà il vigneto annusando a terra. Gli algoritmi di tracciamento sviluppati utilizzando MATLAB Mobile, rileveranno la posizione del cane e il suo movimento. Diverse azioni come correre, camminare e sedersi quando viene rilevato un profumo, vengono aggiunte a una mappa per individuare i punti critici nel vigneto. L'app creerà un file di registro per tutti i punti in cui il cane ha manifestato i comportamenti relativi alla presenza di feromoni.

Infine, partendo dal presupposto che, comprendere la reazione dei consumatori è la chiave per vendere vino, i ricercatori di Vineyard of the Future hanno sviluppato una tecnologia a sensori per profilare gli aromi con una precisione del 97%. Il team ha persino aggiunto la reazione dei consumatori in fase di degustazione utilizzando videocamere, immagini termiche a infrarossi e cuffie per misurare frequenza cardiaca, temperatura corporea, onde cerebrali e le espressioni facciali.

Concludendo, la viticoltura e la vinificazione sono di fatto in parte forme d'arte e scienza. Man mano che la tecnologia avanza, la comprensione scientifica dei processi che avvengono nel vigneto e nell'ambiente in cui viene coltivato si approfondisce. Man mano che il vino diventa più popolare e la domanda cresce, specialmente in un mondo dove il clima sta cambiando velocemente, le tecnologie emergenti possono dare a coltivatori e produttori maggiori speranze per quello che sarà il vigneto del futuro.

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