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• modelli matematici previsionali
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• sustainability

La tutela dell'ambiente, la riduzione dell'impronta idrica e di carbonio e la sostenibilità della produzione sono le azioni chiave richieste alle attività agricole, in particolare a quelle a più alto valore aggiunto come la produzione vinicola. I vigneti, secondo studi recenti (Saraiva et al., 2022), sono una delle attività più costose in termini di consumo idrico e carico ambientale, ed entrambi gli impatti possono essere mitigati solo con un approccio sistematico basato su un'agricoltura intelligente (Sarker et al. ., 2019), ed in particolare attraverso un approccio basato sulla rappresentazione digitale del vigneto stesso, per ottimizzare la produzione ed incrementarne la sostenibilità. Questo lavoro descrive un gemello digitale di vigneto (VDT), una simulazione digitale della pianta di vite basata su un modello matematico in grado di prevedere, utilizzando dati meteorologici dipendenti dal tempo, le caratteristiche del suolo e del vitigno, e la descrizione delle operazioni agronomiche, la crescita vegetativa e produttiva di un vigneto in termini di area fogliare, lunghezza del germoglio, massa fogliare e produttiva e parametri qualitativi del prodotto come il contenuto di zuccheri e acidi della bacca.
Il modello si basa su un approccio source-sink, integrato con un modello suolo-atmosfera, in cui l'accumulo di acqua nel suolo, il flusso di linfa attraverso la vite è accoppiato con la domanda di carbonio caratteristica del vitigno, per considerare direttamente possibili stress idrici e termici durante la crescita. Un modello meccanicistico di accumulo di zucchero e un modello empirico per la valutazione della concentrazione di acido nell'acino sono accoppiati con la crescita vegetativa, per fornire le informazioni necessarie per gestire le operazioni del vigneto e valutare l'impatto sulla potenziale qualità del vino. La caratteristica principale di questo modello è quindi l'integrazione e il feedback tra il modello di previsione della qualità della vite (contenuto di zuccheri e acidi) e il modello di crescita vegetativa, che include anche l'impatto delle operazioni agronomiche all'interno dello sviluppo stagionale del vigneto.
Il VDT è stato testato utilizzando dati di campo raccolti durante un anno di monitoraggio presso l'azienda "La Bulichella" di Suvereto.
I risultati dell'applicazione del modello qui descritto sono stati ritenuti accettabili per prevedere i seguenti parametri del vigneto:
• Superficie fogliare
• Massa vegetativa e frutticola
• Contenuto di bacche di zucchero
I risultati ottenuti dal modello utilizzando il vigneto monitorato mostrano un'accuratezza compresa tra il 15% e il 20% nella valutazione dei suddetti parametri.
Il VDT presentato consente di simulare i principali parametri relativi alla coltivazione della vite e della vite con una precisione sufficiente per essere utilizzati per identificare l'impatto dei cambiamenti meteorologici nella vite, prevedere la qualità del vino ed aumentare la sostenibilità della produzione. La previsione del bilancio idrico accoppiato al modello source-sink per il calcolo dell’accumulo di carbonio mostra una buona accuratezza, come mostrato dal confronto con i dati misurati sia dell'area fogliare della vite che della massa del frutto. L’utilizzo del VDT permetterà di valutare quantitativamente l’impatto sull’ambiente di differenti approcci agronomici di gestione, aumentando la sostenibilità totale della stessa.
L'approccio VDT offre i seguenti vantaggi:
• sistematizzazione e formalizzazione della conoscenza del comportamento dell'asset, per meglio caratterizzare il prodotto finale dell'asset considerato
• miglioramento della qualità della produzione di frutta grazie a un'analisi più dettagliata e al controllo della crescita delle piante durante lo sviluppo stagionale.
• automazione dei processi di supporto alle decisioni per gli agronomi per migliorare l'efficienza degli asset, ridurre i costi operativi e aumentare la qualità della produzione finale attraverso un approccio preventivo basato su previsioni di sviluppo identificate dal VDT.