Rezumatul fazei
În Faza III /2021, a proiectului de cercetare, s-au efectuat activităţiile prevăzute în planul de realizare, respectiv: optimizarea sistemului de prognoza si avertizare, elaborarea de aplicatii bioinformatice rapide şi eficiente la nivel zonal şi local, evaluarea experimentarii şi optimizarea noilor tehnologii fitosanitare inovative cu impact redus asupra mediului favorabile conservarii si gestionarii durabile a biodiversităţii.
Rezultatele obţinute au fost în concordaţă cu cele preconizate a se realiza în cadrul Fazei III/2021 iar costurile nu au fost depăşite, încadrându-se în bugetul alocat.
În vederea atingerii obiectivelor fazei III Cercetarile s-au desfasurat in 60 de ferme viticole reprezentative pentru cele 8 zone viticole ale Romaniei repartizate in raport cu amplasarea si cu zona de influenta a unitatilor de cercetare-dezvoltare viti-vinicole in parteneriat in cadrul proiectului.
Pentru atingerea obiectivelor fazei a III in intervalul 1 noiembrie 2020 - 31 octombrie 2021 s-a efectuat sau desfasurat activitatile cuprinse in planul proiectului:
Optimizarea sistemului de prognoza și avertizare, constituie o problemă tehnico-științifică de importanță majoră avand in vedere faptul ca prognoza si avertizarea bolilor si daunatorilor este una dintre laturile esentiale din activitatea de protectie a podgoriilor. Analiza comparativă a modelelor de prognoza si avertizare testate in cadrul proiectului ne-a permis să observăm că acestea practic coincid după prognoză; astfel, am constatat că prognoză este una exactă, dacă se efectuează după factorii: temperatura aerului, umiditatea aerului, faza fenologică și rezistența soiului. A fost demonstrată eficacitatea utilizării sistemele de asistenta decizionala bazate pe un sistem interactiv de software (DSS), pentru luarea deciziilor şi avertizarea termenelor de aplicare a tratamentelor
Elaborarea prognozelor pentru diferite perioade s-a bazat pe monitorizarea fitosanitară a zonelor viticole si parcelelor luate in studiu. Monitorizarea fitosanitara s-a realizat prin de observatii vizuale directe, tehnici de eșantionare a dăunătorilor (capcane feromonale, capcane adezive etc), calendare de fenologie dar si prin modele inteligente de detectie bazate pe inteligenta artificiala, viticultura de precizie (PV) bazata pe schimbarile climatice (CCPV) prin implementarea tehnologiilor IoT (internetul lucrurilor)
Ca prime instrumente de prognoza pe baza datelor istorice au fost intocmite Hartile de răspândire geografica a bolilor si daunatorilor cheie care reflectă prognoza aparitiei infectiilor, a evolutiei atacului şi potenţiale niveluri de atac. Odată elaborată prognoza apariției agentilor de daunare si răspândirea în spațiu, a urmat stabilirea stabilirea în timp si spatiu a apariției stadiilor dăunătoare în funcție de biologia agentilor de daunare și de complexul condițiilor de mediu diferentiate pe zona/parcela. Rezultatele observatiilor furnizate de partenerii proiectului si colaboratori, privind incidenţa atacului organismelor parazite concurente si/sau antagonice, intensitatea atacului agenţilor patogeni şi ponderea faunei utile şi dăunătoare în conditiile climatice specifice anului 2021 au fost structurate pe categorii de organisme concurente si antagonice in functie de importanta acestora.
Principalele boli care s-au manifestat în plantaţiile viticole pe rod in anul viticol 2021 au fost: mana (Plasmopara viticola), făinarea (Uncinula necator) spre care au fost indreptate 70% din costul tratamentelor fitosanitare.Putregaiul negru (Guignardia bidwelli) şi putregaiul cenuşiu (Botrytis cinerea) a fost deosebit de agresiv in plantatii tratate necorespunzator. Un alt agent patogen cu influentă negativă asupra culturii viţei de vie in conditiile anului 2021, a fost Esca - Stereum hirsutum precum si fitoplasmozele Flavescence dore si Bois noir. Dintre dăunători s-au semnalat moliile vitei de vie specia Lobesia botrana si speciile de acarienii Calepitrimerus vitis si Colomerus viti însă nivelul atacului s-a situat sub Pragul Economic de Dăunare. In unele parcelele viticole s-a identificat specia Metcalfa pruinosa care nu era prezentă în anii anterioari, iar în parcelele viticole cultivate cu soiurile Sauvignon și Fetească neagră au fost identificate speciile: Empoasca vitis, Colias croceus, Partenolecanium corni,
Pe parcursul studiului au fost utilizate si testate operațional diferitelor sisteme si metode de prognoza si unele utilizate si în alte regiuni ale Europei. In loturile experimentale ale SCDVV Iasi, ICDVV Valea Calugareasca si INCDV Stefanesti monitorizarea a evolutiei bolilor si daunatorilor in raport cu factori climatici și decizie s-a realizat prin utilizarea stației meteo de telemetrie la distanta Adcon de tipul addVANTAGE Pro 6.3. Au fost testate şi ajustate modelele de prognoză si avertizare pentru principalele boli: Plasmopara viticola, Uncinula necator si Botrytis cinerea si dăunătorilor ca molile strugurilor:Lobesia botrana si Eupoecilia ambiguella. Implementarea Sistemul addVANTAJE a contribuit la reducerea cheltuielilor prin economisirea între 2-3 tratamentelor fitosanitare pe parcursul unui an viticol, în comparație cu tehnologia conventionala cu tratamentele aplicate pe bază de calendar.
In loturile experimentale ale SCDVV Murfatlar pentru prognoza si monitorizarea factorilor de risc, biotici si abiotici s-a utilizat o stație meteo care are un sistem UMTS / CDMA (Code Division Multiple Access) încorporat pentru comunicarea directă cu o platforma internet. Sistemul testat poate gestiona un număr mare de senzori de temperatură, umiditate atmosferică și sol, pentru radiația solară, viteza vântului și care datorită memoriei interne nevolatile poate stoca datele înregistrate și exporta către platforma internet. Programul aceste stații, pe baza datelor istorice și a valorilor zilnice înregistrate, estimează prognoza meteo localizată, modele de boli, poate trimite alarme SMS în caz de îngheț, ploaie puternică, temperatură ridicată etc. Implementarea Sistemul a contribuit la reducerea cheltuielilor prin economisirea între 1-3 tratamentelor fitosanitare pe parcursul unui an viticol, în comparație cu tehnologia conventionala cu tratamentele aplicate pe bază de calendar.
Pentru optimizarea sistemului de prognoza si avertizare Cercetatorii de la SCDVV Blaj impreuna cu Departamentul de cercetare-dezvoltare Beia Consult si Departamentul de telecomunicatii Universitatea Politehnica din Bucuresti au initiat proiectarea si dezvoltarea unei noi tehnologii: bazate pe Viticultura de precizie (PV) bazata pe schimbarile climatice (CCPV) prin implementarea tehnologiilor IoT (internetul lucrurilor) care monitorizeaza zona cultivata. Tehnologia introduce cele mai noi realizari ale utilizarii IoT in viticultura folosind aplicatii inteligente, proceduri automate ce pot fi completatea de observatii si adnotari umane. Bazata pe CCPV sistemul consta din doua module: sistemul de colectare a datelor care ofera functii avansate de colectare a datelor si functii de monitorizare de inalta precizie, controlul datelor meteo cu functii de prognoza si care permite analiza evenimentelor si datelor pe caracteristicile zonei. Infrastructura de detectare se bazeaza pe retele de senzori fara fir (WSN) si pe unitati terminale la distanta desfasurate pe teren. In plus o unitate centrala colecteaza datele si le transmite catre componenta care efectueaza interfata pentru a recomanda tratamentele in timp util.Sistemul include parti hardware si software, este unul cu costuri reduse care poate functiona in diferite regiuni viticole. De asemenea sistemul poate sa avertizeze aparitia unei boli sau daunatori atunci cand o drona este trimisa in zona specifica si face fotografii care ulterior sunt procesate la statia de baza.
Implementarea arhitecturii IoT testate a permis , utilizarea rațională a produselor de protecție a plantelor si cultivarea vitei de vie într-un mod mai durabil si rentabil prin reducerea inputurilor cu procente cuprinse intre 39% si 35%, în comparație cu tehnologile fitosanitare aplicate pe bază de calendar.
Pentru diagnoza automata a agentilor de daunare a vitei de SCDVV Blaj a initiat cercetari pentru crearea unui instrument de diagnostic rapid a bolilor si daunatorilor vitei de vie prin simpla verificare a unei poze de catre calculator sau telefon mobil. Aplicatia software a fost scrisa pentru iOS, unul dintre cele mai folosite sistem de operare mobile (*pe telefonul tau ai iOS, tata are Android pe al lui, pe PC avem Windows de exemplu. Partea principala a aplicatiei este modelul GoogLeNet de retea neuronala, antrenat pentru recunoasterea de patogeni ai vitei de vie. Baza de date contine 3000 de imagini etichetate de frunze si struguri ca arata simptome cauzate de cei mai intalniti patogeni din regiunea noastra: Plasmopara viticola, Uncinula necator, Guignardia bidwelli, Colomerus vitis, Calepitrimerus vitis.Imaginile au fost realizate in campuri experimentale la SCDVV Blaj de specialisti in protectia fitosanitara a vitei de vie si au fost prelucrate de specialisti IT.Datorita numarului mic de imagini, am antrenat ultimul strat al modelului deja antrenat GoogLeNet CNN pentru a produce scoruri folosind softmax[9] si SGD[10] cu o rata de invatare de 0.002.Am remarcat faptul ca avand o baza de imagini de testare sub 10% (din totalul imaginilor) am obtinut o eroare la acuratetea top-1 (top-x unde x se refera la locul pe care e daunatorul corect ) de 9.8% (sau 90.2% performanta la detectie). Totusi cea mai buna metoda de crestere a ratei de detectie este sa crestem numarul de imagini per clasa. Am incercat sa folosim si un model propriu, dar nu am reusit sa obtinem o acuratete decat de 82.7% pana in present.
Aplicatia identifica patogeni ai vitei de vie din imagini cu o rata de detectie rezonabila. Rezultatele obtinute pana acum sunt promitatoare. Credem ca odata cu cresterea numarului de imagini vom ajunge la o rata de detectie foarte mare.
Rezultate privind Prognoza activitatii probabile a entomofagilor si agentilor patogeni
Zoofagii (paraziţii şi prădătorii din fondul natural existent la nivelul fiecărui ecosistem viticol) reprezintă de departe unul dintre cei mai importanţi factori biotici naturali de limitare a abundenţei numerice a populaţiilor de insecte dăunătoare. Scopul efectuarii prognozei activității probabile a entomofagIlor și agenților patogeni a fost de a determina posibilul efect al prădătorilor, paraziților și agenților patogeni asupra populației insectelor dăunătoare, pentru a determina fezabilitatea tratamentelor chimice de protecție a culturilor. Principalele specii speciile utile identificate (paraziti si pradatori) la nivelul zonelor viticole studiate au fost: Coccinela 7 punctata; Scymnus sp.; Coccinula 14-punctata L.4,2%); Forficula auricularis; acarieni phytoseizi ;Braconidae sp.(viespii parazitoide); Chrysopa formosa ;Orius sp ;Carabus coriaceu ;Carabus violaceus; Formica sp; Pterostichus vulgaris, Forficula auricularis; Mordella; Sarcophaga sp ;Tiphia femorata. Conform acestor date au fost stabiliți indicatori pentru care tratamentul chimic planificat împotriva anumitor tipuri de dăunători poate fi anulat într-o anumită zonă. Acest tip de prognoze vor fi utilizate din ce în ce mai mult în viitor, pe măsură ce se acumulează date pentru aplicarea sa.
3.2 Evaluarea experimentarii şi optimizarea noilor tehnologii fitosanitare inovative cu impact redus asupra mediului favorabile conservarii si gestionarii durabile a biodiversitatii.
Utilizarea eficienta a metodelor de protectia plantelor implica selectarea metodei optime si reducerea la minimum a utilizarii produselor pentru protecţia plantelor, respectiv a pesticidelor
Prin studiul nostru s-au urmărit identificarea celor mai potrivite tehnici si metode care combinate care pot contribui la consolidarea si conservarea biodiversitatii faunei utile de artropode in zonele si podgoriile luate in studiu. Luând în consideraţie relaţiile complicate dintre organismele dăunătoare şi cele utile cercetarile sau concentrat pe prevenirea pe termen lung a atacului daunatorilor printr-o varietate de tehnici care includ: controlul biologic, gestionarea habitatului, imunitatea soiurilor autohtone si aplicarea rationala si la timp a tratamentelor chimice.
Pentru evaluarea impactului practicilor tehnologice s-a luat în studiu trei variante:
V1 –Tehnologie conventionala; V2 –Tehnologie integrata si varianta V3- Sistem de management agroecologic.
Rezultatele obtinute au evidentiat faptul ca in varianta V1 Tehnologie convenționala biodiversitatea a fost redusă aproape la jumatate din valoarea determinată în Varianta V2 Tehnologie integrata si varianta V3- Sistem de management agroecologic. Astfel din punct de vedere economic şi ecologic promovarea tehnologilor cu impact redus asupra mediului asigură pe termen lung:
Rezultatele sondajelor pe baza de chestionar utilizate riguros si sistematic la nivel de zona si ferma se bazeaza pe 34 de răspunsuri completate in chestionare directe, precum și pe sondajele telefonice efectuate la 27 de viticultori in toate regiunile viticole luate in studiu
scdvv.blaj@asas.ro
+40 258 711 623
SCVBlaj