Resumen de Delineación de unidades de manejo diferenciado y utilización de modelos de extrapolación espacial como herramientas de gestión de la variabilidad intra-parcelar en viñedos de rioja alavesa
Resumen España el país con mayor superficie cultivada de vid, el tercer mayor productor y el segundo mayor exportador de vino a nivel mundial. En los últimos años, la aplicación de herramientas de Agricultura de Precisión a la Viticultura ha supuesto un cambio de paradigma en la de gestión de los viñedos, ya que se ha pasado de considerar cada parcela como una unidad de cultivo uniforme en la que los trabajos (poda, fertilización, riego, aclareo, vendimia, etc.) se realizan de manera similar en toda su extensión, a plantear una gestión que tenga en cuenta la variabilidad espacial existente dentro de la parcela.
Los objetivos de esta Tesis han sido, en primer lugar, desarrollar una metodología para la definición temprana de zonas de características homogéneas dentro de un viñedo, valorando qué fuentes de información pueden ser más adecuadas para la misma. En segundo lugar, se ha evaluado si los modelos de extrapolación espacial permiten integrar las variaciones en el estado hídrico de las distintas zonas de una parcela, valorando la relevancia del ratio isotópico del carbono de bayas enteras como estimador del estrés hídrico acumulado a lo largo de la campaña. Por último, se ha evaluado el interés de dos sensores de toma de datos no destructiva (Dualex ® y Multiplex3®) para la estimación del estado nutricional y la madurez fenólica de las bayas, valorando su potencialidad para ser aplicados en viticultura de precisión.
Los trabajos experimentales se realizaron en varios viñedos ubicados en Leza (País Vasco, Rioja Alavesa). La delineación de zonas se realizó a partir de la información recogida in situ en una retícula de puntos de muestreo que se combinó con la procedente de imágenes multiespectrales, para lo que se utilizó el método de análisis cluster fuzzy k-means y dos algoritmos de zonificación diseñados específicamente. Esta metodología permitió definir, de manera temprana, zonas que presentaban diferencias muy relevantes en la composición de la uva en vendimia, tanto si se utilizaba como información de partida la composición de las bayas determinada tras del envero, como si se combinaban el Índice Normalizado de Desarrollo Vegetativo (NDVI), la conductividad eléctrica aparente del suelo (ECa) y número de racimos. Para que la zonificación fuera más coherente desde un punto de vista agronómico y enológico era necesario, en el primer caso que las muestras de uva se tomaran una vez el envero estuviera completamente terminado; y en el segundo, que se incluyera la variable estimadora de carga en la zonificación.
El modelo de extrapolación espacial empleado permitió integrar las variaciones del estado hídrico existentes dentro de una la parcela, ya que fue posible estimar el estado hídrico en toda su extensión a partir de medidas realizadas en algunos puntos de referencia. Sin embargo, para que el modelo tuviera una capacidad de predicción satisfactoria ha sido necesario incluir una variable auxiliar directamente relacionada con el estado hídrico. En este caso se utilizó el ratio isotópico del carbono (¿13C) medido en bayas enteras la campaña anterior, ya que en esta misma Tesis se había comprobado que era un buen integrador del estrés hídrico en la variedad Tempranillo.
Por último los sensores para la estimación no destructiva del estado nutricional del viñedo y de la composición fenólica de las bayas evaluados proporcionaron resultados suficientemente satisfactorios para considerar que constituyan, a fecha de hoy, una alternativa a los procedimientos clásicos de medida Las herramientas de Agricultura de Precisión utilizadas en esta Tesis han mostrado tener un potencial muy alto para su aplicación práctica en Viticultura, si bien quedan todavía muchos aspectos que desarrollar a nivel científico, técnico y tecnológico antes de que puedan aplicarse de manera generalizada garantizando su rentabilidad.
Summary Spain is the first country in the World in terms of vineyard surface, holds the third place regarding the amount of grapes produced, and the second one for quantity of wine exported. In the last years, the introduction of Precision Agriculture tools in Viticulture has conveyed a change in the vineyard management paradigm, the earlier consideration of each field as a uniform management unit where cultural practices were applied similarly across its whole acreage having evolved to the consideration of the spatial variability that exists within it.
The objectives of this Thesis were, first, to develop a methodology for early delineation of the zones within a vineyard that produce homogeneous grape, evaluating what information sources can be best suited for delineation. Secondly, the ability of the models of spatial extrapolation to integrate the variability that exists within the field in terms of plant water status was tested, considering the carbon isotopic ratio of whole berries as an estimator of the water deficit accumulated across the season. Lastly, the interest of two recently developed sensors (Dualex® and Multiplex3®) for the non-destructive estimation of vine nutritional status and berry phenolic ripeness was evaluated in regarding their applicability in Prevision Viticulture.
The experimental work was performed in several vineyards located in Leza (Basque Country, Rioja Alavesa). Zone delineation was performed after merging the information provided by multispectral imagery of the fields with that obtained in situ from a regular sampling grid. The procedure used for zone delineation consisted on a fuzzy k-means cluster analysis followed by the run of two zoning algorithms specifically designed in this Thesis. This methodology allowed the early definition of zones that remarkably differed in the characteristics of the grapes at harvest, irrespective of the information source: grape composition after veraison or the combination of the Normalized Differential Vegetation Index (NDVI), soil electric apparent conductivity (ECa) and bunch number. However, in order to get a more relevant zoning from an agronomic and oenologic point of view, it was necessary, in the first case, to perform grape sampling once veraison was well-completed and, in the second one, to include in the zoning process a variable that estimated crop load.
The spatial extrapolation model allowed the integration of the variation existing for water status within a field, since it was possible to estimate it across its whole surface after measurements made at some reference sites. Nevertheless, to get a model with reasonably good prediction ability, it was necessary to include in the model an auxiliary variable directly related to water deficit. The variable considered was whole berry carbon isotope ratio (¿13C) measured in the previous season, which in this Thesis had been proved to be a good integrator of plant water status in cv. Tempranillo.
Lastly, the sensors for non-destructive estimation of vine nutritional status and berry phenolic ripeness did not performed sufficiently well to consider them, at this point of their development, a suitable alternative of classic analytical methods.
As a whole, that the application of Precision Agriculture tools in Viticulture has been shown to have a great potentiality, even though there are a lot of aspects to be developed from the scientific, technical and technological points of view before they can be applied in a generalized manner to increase the profitability of the field.
