A amendoeira (Prunus dulcis) atualmente está distribuída um pouco por todo o mundo, detendo a Europa a maior área desta cultura (36%). Em Portugal encontra-se sobretudo na Terra Quente transmontana e Riba Côa, especialmente nas encostas de Freixo de Espada à Cinta e Barca d’Alva, distribuindo-se ainda pela zona centro do país, Alentejo e Algarve. Neste enquadramento, as diferenças de produtividade estão associadas à disponibilidade de água para a cultura, porem a amendoeira pode adaptar-se a regiões quentes e secas, sendo particularmente tolerante ao stresse hídrico.

 Recentemente verifica-se um aumento gradual da produção de amendoa, subsistindo ainda um grande potencial de crescimento, nomeadamente em zonas onde os solos são mais pobres, não só pelo seu potencial económico da atividade, mas também pela capacidade potenciadora de fixação de população no interior (também jovens sem qualquer diferenciação de género). De facto, a amendoeira está adaptada a solos pedregosos, pouco espessos, declivosos, de reduzida capacidade de retenção de água, sujeitos a processos de erosão ativa.

 Apesar da grande importância económica que esta espécie tem vindo a ganhar, e existindo já diversos estudos focados na sua produção e conhecimento dos fatores que a potenciam e limitam, faltam instrumentos de apoio à gestão que otimizem de forma simples e agregadora todos os parâmetros que fazem variar a qualidade do produto final nas explorações agrícolas.

Assim, identificada esta oportunidade para apoiar o rejuvenescimento desta atividade, com esta candidatura propõe-se agregar todo o conhecimento já existente, quer na comunidade científica, quer na comunidade agrícola e local, por forma a desenvolver uma poderosa ferramenta de apoio à gestão, que potencie por um lado as características deste produto e por outro minimize custos de produção e riscos ambientais associados, mantendo e protegendo toda a biodiversidade e ecossistemas locais onde se insere.

Neste contexto, é de máxima prioridade desenvolver instrumentos apoiados nas novas tecnologias e tendências de gestão de precisão para, por um lado otimizar a atividade, e por outro aliciar os jovens muitos familiarizados com as novas tecnologias, para abraçarem projetos nestas áreas. Aponte-se que a incorporação de tecnologia de apoio à produção sustentável através da agricultura de precisão é uma realidade nas atuais linhas orientadoras da Política Agrícola Comum, onde a sua adoção e desenvolvimento será cada vez mais um fator diferenciador e de colocação de mercado. No caso particular da amendoeira, sendo uma espécie com tendência de crescimento na produção local e com presença em zonas de pouco potencial agrícola, irá certamente potenciar uma melhor gestão com foco na otimização dos processos agrícolas de forma mais sustentável e com maiores rendimentos, melhorando o produto final e diminuindo o risco de poluição associada. Ao mesmo tempo a incorporação da tecnologia, especialmente nas zonas mais desfavorecidas do país, permite também atrair jovens com várias valências no sector primário.

O projeto está alinhado com os principais conceitos da atualidade, tais como: Agricultura 4.0 e a sua ligação com sistemas tecnológicos e de comunicação, internet of things (IoT), Inteligência Artificial (IA) onde a computação de alto desempenho permite quantificar processos intensivos de dados, Big Data e respectiva conversão em features para modelos de IA e a Business Inteligence (BI), que permitem compilar estrategicamente os dados de forma a facilitar a sua interpretação por parte do produtor de amendoa.

 No âmbito dos factores edafoclimáticos, reconhece-se que apesar da amendoeira apresentar tolerância ao stress hídrico, afecta negativamente o rendimento primário dos componentes da amendoeira, tamanho do núcleo e peso do miolo. Neste contexto, os períodos críticos de crescimento sensíveis ao fornecimento de água são o desenvolvimento vegetativo, o crescimento do fruto e a pós-colheita. Acresce ainda que as propriedades físicas e químicas do solo podem determinar o insucesso da cultura, destacando-se a textura, profundidade efetiva, matéria orgânica, porosidade, pH e capacidade de troca catiónica.

 Assim, considera-se que a monitorização em tempo real com recurso a sensores de precisão estrategicamente colocados nas culturas, captação de imagens através de drones, e estações meteorológicas, que juntamente com modelos de análise de dados baseados em Inteligência Artificial (IA), como algoritmos de aprendizagem automática, constituirão uma ferramenta essencial para tomar decisões cirúrgicas, melhorando práticas e processos com vista ao aumento da produtividade e qualidade, poupando no recurso à água, fertilizantes, fitofármacos e energia. Assim propõe-se a monitorização do/a(s): solo em várias profundidades; água (do solo ou de irrigação); ar (junto ao solo a na copa da arvore); dendrómetros instalados nas arvores; imagens de NDVI recolhidas por drones; dados meteorológicos (recolhidos localmente e por estações meteorológicas de referência). Paralelamente, assumem-se as seguintes metas:

 i) recolha e armazenamento de dados provenientes de diferentes fontes de monitorização, para criação de uma ontologia comum e transversal, para análise de acordo com os intervalos ótimos da cultura;

ii) desenvolvimento de uma ferramenta tecnológica inteligente para análise de dados recolhidos, com recurso a tecnologias de inteligência artificial, com capacidades de aprendizagem e automação (i.e., com utilização de uma plataforma de IoT que permite a implementação de várias camadas de abstração).

iii) implementação de uma interface web user friendly para aceder aos vários módulos da plantaforma, fornecendo visualização dos dados/informação sobre o espaço agrícola em questão;

iv) desenvolvimento de um sistema de apoio à decisão que fornece recomendações e alertas ao agricultor com base nos sistemas de aprendizagem inteligente;

v) criação de ferramenta de automação baseada numa combinação de parâmetros fornecidos pelo agricultor com os valores fornecidos pelos sistemas inteligentes de análise de dados, em ambiente real.

 A validação do sistema será assegurada com duas abordagens: (i) realização de amostragens e testes laboratoriais que confrontem e validem os dados medidos em campo pelos sensores instalados; (ii) validação em caso de uso real, com recurso a sistemas de sensores de alta precisão para confrontação com os dados recolhidos pelo sistema de monitorização, a par da validação com imagens recolhidas por drones (NDVI e multiespectral) para análise da reação da planta e qualidade do produto final.

O Departamento de Ciências da Terra (DCT) será o elemento agregador de todas as valências técnicas do projeto, fazendo o ponto de ligação entre os produtores agrícolas e a componente tecnológica a desenvolver. Através do DCT serão efetuadas também todas as análises laboratoriais a nível de solo (tipo e teor em macro e micro nutrientes, matéria orgânica, pH, condutividade), água (pH, condutividade – TDS, oxigénio dissolvido, potencial redox, catiões – Na, K,Ca, Mg e aniões – HCO3^- ; SO4 ^2-;  Cl , NO3^-, PO4 ^2-) culturas( caracterização da cinética de micro e macro nutrientes, quantificação de fotoassimilados com análise por infravermelhos e florescência, estado hidro da cultura, colorimetria CIELAB e índice de permeabilização tecidular para a aferição de potenciais stresses. O DCT será também responsável pela interpretação dos dados dos sensores e respetivas tendências, assim como colaborar nos requisitos e definições do algoritmo inteligente a ser desenvolvido e apresentado na User Interface a desenvolver pela PME tecnológica, Ambiosfera. O DCT será também responsável pela recolha das imagens de drones e SIGs (Sistemas de Informação Geográfica) que posteriormente serão analisadas no algoritmo inteligente. Será também responsável pela articulação de todos os trabalhos de instalação dos dispositivos de monitorização no terreno em coordenação com os produtores agrícolas e respetiva comunicação com o servidor, a nível da monitorização sensorial dos solos, água, características físicas da planta, ar ambiente, estações meteorológicas, e imagens recolhidas no local. A Ambiosfera, por sua vez, será responsável pela arquitetura de aquisição de dados quer a nível da escolha da base de dados quer da plataforma de Internet of Things (IoT).

 Os produtores a integrar no projeto serão os responsáveis pela coordenação dos trabalhos no campo, a nível de instalação dos equipamentos de monitorização assim como na cooperação nas amostragens para posterior análise laboratorial. São também uma peça fundamental na interpretação dos dados monitorizados e analisados laboratorialmente da qualidade dos solos e da cultura, no ponto de vista produtivo. Os seus contributos, juntamente com os do DCT, irão alimentar o algoritmo nos requisitos e interpretação dos dados.

 A Associação de Beneficiários do Roxo, juntamente com o Centro de competências para o Regadio Nacional, serão peças fundamentais na ligação entre todas as partes envolvidas no projeto, desde a DCT e Ambiosfera como os produtores. Terão um papel fundamental também na definição estratégica dos objetivos e metodologias do projeto, tendo em conta os atuais quadros comunitários e políticas, nacionais e europeias para o setor agrícola.

 Transversalmente a todas as entidades integrantes do consórcio há a responsabilidade de promoção e divulgação dos resultados do projeto, embora em esferas diferentes. O DCT, sendo um centro de investigação irá promover o projeto junto da comunidade científica através da redação de teses de mestrado, de papers científicos e participação em conferências da especialidade. Por outro lado, a empresa PME do setor tecnológico (Ambiosfera) irá promover os resultados através dos seus canais próprios de divulgação (BCSD Portugal e Sinestecnopolo) assim como através da participação em eventos tecnológicos do setor da agricultura de precisão. Os parceiros Associação de Beneficiários de Roxo, Centro de Competências para o Regadio Nacional e os produtores a integrar no presente projeto, irão promover os resultados e metodologias aplicadas em casos práticos, junto dos principais players e outros produtores, de forma a facilitar a integração da solução no mercado.