A agricultura é responsável pela utilização anual cerca de 75% (3.389 hm³) do total de água, a nível nacional, sendo o sub-sector das frutas responsável por 51 hm³ (estimado) no regadio. Por outro lado, é sabido que as práticas de rega podem influenciar as emissões de gases de efeito estufa (GEE: metano (CH₄), dióxido de carbono (CO₂) e óxido nitroso (N₂O)), tendo sido demonstrado que estratégias de rega deficitária têm o potencial de diminuir o efeito das emissões de GEE (Sapkota, A., et al., 2020).

Tendo em conta que o regadio é uma operação cultural praticada nos diversos sistemas de produção pretende-se com esta iniciativa contribuir para que esta operação seja ainda mais sustentável.

A gestão de rega é cada vez mais importante para os agricultores. No entanto, há ainda uma dificuldade de percecionar as mais-valias económicas da gestão da água de rega, o que leva a que vários agricultores resistam à implementação de tecnologia de gestão da água de rega.

A tecnologia “WFC” consegue associar as mais-valias da poupança de água pela gestão da rega á da melhoria da produção, permitindo visualizar o correspondente ganho económico diariamente e acumulado durante a campanha agrícola. Adicionalmente, esta tecnologia permite substituir o agricultor na programação do seu sistema de rega para atender às variações sistemáticas que a tecnologia deteta, determinando automaticamente quando, onde e quanto regar, bastando ao agricultor com esta solução ser o supervisor da correta execução dos componentes do sistema de rega, cuidando-o de eventuais avarias normais nestes sistemas. 

A solução tecnológica “WFC” conseguirá assim contribuir simultaneamente para os quatro objetivos da Agenda e Investigação e Inovação e Sustentabilidade da Agricultura, Alimentação e agroindústria, nomeadamente:

         i.       -   Pela maior racionalização do uso da água: torna a agricultura mais resiliente, que proteja o ambiente, assegure a sustentabilidade dos recursos água, (…);

           -  Pela maior qualidade nos frutos por serem mais doces: promove o apetite dos consumidores contribuindo para a população mais saudável (…)

      iii.               - Pelo uso de tecnologias diversas: potencia a atração de mais jovens para os territórios rurais e para a atividade agrícola (…)

     iv.            - Pela melhoria do rendimento: cria melhores condições para o aumento do rendimento dos produtores (…).

A solução tecnológica “WFC” requer a monitorização contínua e em tempo real, com visualização ininterrupta de dados, e portanto, necessita de uma tecnologia de nova geração para aquisição e transmissão da informação em modo remoto, fiável e validada, sobretudo, a baixo custo. Como tal, no decorrer do projeto serão testadas outras tecnologias de medição, como a tecnologias de imagem, como LiDAR, multiespectral, 4K que permitam, desenvolver um sistema disruptivo da análise dos frutos para acompanhamento do seu desenvolvimento / crescimento diário / e evolução do estado de maturação. Estes sistemas permitem aumentar o número de frutos monitorizados, através da observação simultânea de dois ou mais frutos numa só imagem com elevada frequência e em tempo real, com economia de custos em comparação com a tecnologia de dendrometria que requer um sensor (com um custo considerável) por cada fruto. Em simultâneo, e uma vez que a visão computacional (análise de imagens) requer uma validação prévia através de medições exatas para minimização dos erros e calibração das imagens, serão desenvolvidos neste projeto dendrómetros personalizados e de baixo custo compatíveis com a variabilidade existente nos pomares (solo, cultivares, etc).

 

A pera rocha, produto bandeira nacional responsável por 48,1% (82M€) em valor das exportações nas frutas frescas (pomóideas, prunóideas, morangos e kiwi - INE 2020), apresenta oscilações em termos do consumo de água. Ciente da importância da boa gestão dos recursos hídricos, ao longo dos últimos 15 anos, a APAS tem vindo a desenvolver investigação em que correlacionou as flutuações do estado hídrico do solo e o ritmo do crescimento da pera Rocha. Esta investigação tem demonstrado que o ritmo pontual do crescimento dos frutos (medido através de dendrómetros) aumenta em fruteiras sujeitas a momentos de stress hídrico moderado e outros de maior disponibilidade de água. Assim, a APAS desenvolveu um método de condução de rega para explorar esta interação que permite melhorar a qualidade de frutos, aumentando o calibre (até +5 mm de diâmetro) e o Brix (açúcar) dos frutos (até +1º), mantendo ou aumentando a produtividade (kg/ha; até + 10%). O valor da produção pode ser aumentado (€; até + 15%) com poupança da água de rega até 50%, em comparação com fruteiras com rega convencional e/ou em plena satisfação hídrica em locais com total disponibilidade de água. Algumas das limitações com a metodologia atualmente utilizada pela APAS, para conduzir a rega guiada pelas necessidades / respostas das plantas, e que esta iniciativa pretende ultrapassar são a necessidade de deslocações frequentes aos locais para recolher os dados dos sensores, tempo considerável na análise manual dos dados e a automatização dos controladores de rega.

Esta candidatura tem o objetivo geral de aplicar o conhecimento de campo, acumulado pela APAS, para desenvolver um serviço automatizado de gestão da rega em tempo real:  O Wise Fruit Control. Este sistema pretende promover o uso eficiente da água através de uma condução de rega ajustada às necessidades das plantas, em contraste com a programação fixa da rega ou pela rega conduzida pela informação da água no solo. Para tal serão aplicadas tecnologias inovadoras adaptadas às culturas frutícolas. Esta nova forma de incrementar eficiência no uso da água visa também a adaptação à crescente falta de água, derivado às alterações climáticas, bem como à necessidade de minimizar emissões de gases com efeito de estufa GEE. O sistema WFC permitirá: 1) medir e transmitir remotamente e em tempo real a informação obtida dentro de pomares; 2) a análise automática da informação e comparação com as curvas padrão, suportada por técnicas de Machine Learning com base nos dados históricos existentes; 3) a monitorização e visualização diária dos dados; 4) a integração automática das recomendações de rega em plataformas que gerem os controladores remotos na central de rega da exploração frutícola e, deste modo, conduzir a rega. O WFC permitirá monitorizar em larga escala muitos mais pomares do que atualmente se consegue, com uma redução significativa de custos operacionais, permitindo saber, em tempo real, quando e quanto se deve regar ao longo de todo o ciclo do crescimento do fruto.

Nesta sequência, seguem-se os sete principais objetivos específicos (OE):

OE 1 - Desenvolvimento do protótipo do sistema Wise Fruit Control (WFC) aplicado à cultura da pereira. Este será um serviço avançado de gestão de rega, controlado remotamente e em tempo real, que inclui modelos de previsão do crescimento dos frutos, da quantidade de produção e do rendimento do agricultor.

OE 2 - Testar tecnologias para a dendrometria, incluindo desenvolvimento de sensores de baixo custo. O melhor sensor será depois identificado através de uma análise custo-benefício;

OE 3 – Comparar a rega conduzida pela tecnologia WFC com a rega feita pelo agricultor. Para tal serão instalados campos de demonstração / testagem em diferentes regiões do país com condições meteorológicas mais quentes e secas, nomeadamente na zona desfavorecida do distrito de Beja;

OE 4 – Avaliação das possíveis mais-valias do sistema WFC para a redução dos GEE e para a saúde dos solos. Para tal serão feitas medições das concentrações dos GEE na atmosfera para estimar a pegada ambiental, em particular a carbónica, e será estimada a biodiversidade microbiana dos solos.

OE 5 - Divulgar e demonstrar os ganhos de sustentabilidade ambiental e económicos obtidos através da aplicação do WFC de uma condução de rega ajustada às necessidades das plantas, em contraste com a programação fixa da rega ou pela rega conduzida pela informação da água no solo. Estes ganhos serão quantificados com a determinação da pegada hídrica nos dois sistemas de rega (Litros H₂O / Kg fruta).

OE 6 – Adaptar o sistema WFC à cultura da macieira. Tendo em conta a semelhança de comportamento cultural entre pereira e macieira, criar e validar para a cultura da macieira as curvas padrão do crescimento diário e acumulado dos frutos bem como, a evolução das classes de calibre ao longo do tempo. Para além disso, serão desenvolvidos modelos de previsão computacional

O WFC agrega um conjunto de players que desenvolvem as suas atividades no setor agrícola, nomeadamente na fruticultura a empresas de tecnologia, instituições de I&D, polos de inovação e centros de competências

 ÁREA DE TRABALHO (AT) 0 - Coordenação

APAS

- coordenação e dinamização da parceria, bem como, acompanhamento e avaliação do plano de Acão;

 AT 1 - Sistemas de medição (diâmetro de frutos, água (rega e solo))

 SFColab, APAS

- Selecionar, adquirir e/ou adaptar e testar equipamentos que permitam ser usados na dendrometria com sistemas de comunicação remota

 Trigger; APAS

- Integração de sensores dendrómetro em logger de acesso remoto.

- Instalação de controladores de atuação e comando de electroválvulas com comunicação sem fios e sistema de suporte à autonomia energética.

AT2 - Criação de algoritmos.

InPP; APAS

- Criação de algoritmos programáveis de inteligência artificial para prever a evolução das classes de calibre ao longo do tempo (período de crescimento dos frutos) e à colheita em função do número de frutos por árvore e do calibre médio de frutos em cada momento e à colheita;

AT3 - Plataforma web de alojamento da tecnologia WFC.

InPP, Trigger; APAS

- Criação e programação da plataforma web (dashboard) com BackEnd para obter dados dos equipamentos e análise de toda a informação e, com FrontEnd (output) para visualização dos resultados/recomendações/ordens para controladores ou atuadores;

AT4 - Campos de ensaio.

 INIAV – Pólo de inovação de Alcobaça; APAS; Trigger; SFColab, COTR

- Instalação de campos de testagem em pomares experimentais de pereira e/ou macieira;

 APAS; Trigger; SFColab; INIAV – Pólo de inovação de Alcobaça, COTR

- Instalação de campos demonstrativos em pomares comerciais de pereira e macieira nas regiões do Oeste e Alentejo;

 ISA; APAS

- recolha e análise dos GEE.

 InPP, APAS

Recolha e análise de amostras de solo para estimar a biodiversidade microbiana

Azevagro, Lda; Carlos Baptista; Vale Maceira, Lda; SHFC, Lda; Paulo Renato; Helder Rodrigues; Irmãos Rodrigues, Lda;  (…)

- Disponibilização da exploração frutícola para instalação de equipamentos de recolha de dados de campo.

- Realizar e/ou acompanhar os trabalhos de incorporação dos resultados do projeto na exploração agrícola relativamente ao seu sistema de rega WFC.

- colaboração na colheita manual de dados relativos aos frutos na árvore.

AT5 - Divulgação e disseminação.

 Comunicland, APAS, INIAV – Pólo de inovação de Alcobaça; InPP; Trigger; SFColab, COTR.

- Produção, comunicação e disseminação de conteúdos como materiais audiovisuais (fotografias, vídeos, etc.) e textos técnicos sobre a utilização da tecnologia, entre outras consideradas relevantes; organização de eventos de disseminação como dias de campo ou seminários.

 

APAS, InPP; Trigger; SFColab; Comunicland

- Análise de desempenho técnico-económico financeira e Marketing