A deteção precoce de doenças, nomeadamente do míldio (Plasmopara vitícola) e do oídio (Erysiphe necator), constitui um desafio prioritário para a viticultura, já que as alterações climáticas têm agravado a frequência da sua ocorrência. Estas doenças fúngicas com incidência em todo o território nacional, são responsáveis por perdas de produção e qualidade consideráveis e estão associadas a elevados custos para o seu combate. Atualmente, o diagnóstico destas doenças baseia-se na observação visual, in situ, e quando os sintomas estão já instalados na videira, reduzindo a oportunidade da decisão. Por outro lado, a atuação para o seu combate baseia-se predominantemente na luta química com aplicação de produtos de contacto (carácter preventivo) e/ou penetrantes ou sistémicos (carácter curativo), consoante as condições de risco de desenvolvimento dos fungos. Todavia, o aparecimento de resistências promovidas pela rápida evolução destes fungos, têm diminuído a eficiência destes métodos, arrastando o viticultor para uma perniciosa espiral de agressividade dos tratamentos. Também, a aplicação de produtos químicos é dispendiosa e representa um risco para a saúde humana, para a ecologia e para o ambiente.

A atual posição da União Europeia, apresentada no Pacto Ecológico Europeu, tem como objetivo reduzir a utilização de produtos fitofarmacêuticos em 50% até 2030, exigindo da parte do sector vitícola o delineamento de estratégias de combate para a redução do uso de agroquímicos para o controle das doenças da videira, através de abordagens integradas e ambientalmente sustentáveis.

Atualmente, as metodologias usadas para a deteção de doenças fúngicas na vinha recorrem à captura de imagens espectrais de folhas de videira provenientes de sensores montados em satélites ou drones e estações meteorológicas. Estes sensores, podem ser conectados com equipamentos que transmitem dados, posteriormente tratados através de diferentes algoritmos de processamento de imagem permitindo assim diferenciar o estado sanitário das videiras. Esta abordagem baseia-se no princípio de que a infeção dos tecidos da videira (ex. folha) provoca alterações das suas propriedades óticas relativamente a tecidos saudáveis, as quais podem ser detetadas através de sensores adequados. Outros procedimentos usados integram dados meteorológicos, previsão do estado fenológico da videira, medição da concentração de esporos e inóculo necessários para que a infeção ocorra. A utilização de técnicas de inteligência artificial também tem sido fundamental na análise dos dados provenientes destes equipamentos. Todas as metodologias referidas geram uma quantidade enorme de dados que, acumulados ao longo dos vários anos, permitem antecipar o aparecimento dessas doenças tornando o sistema cada vez mais robusto e com menor possibilidade de erro ajudando os viticultores no apoio à tomada de decisão relativamente a inúmeras ações para a vinha, incluindo a deteção de doenças da videira. Todavia, o desafio persiste e reside na deteção precoce dessas doenças exigindo uma constante monitorização da vinha, na determinação de um diagnóstico fidedigno com a integração de dados provenientes das diferentes plataformas e por último, na atuação resultante da associação efetiva entre a capacidade de diagnóstico, a tomada de decisão pelo produtor, e a atuação rápida e eficaz através de tratamentos alternativos. Neste contexto, este projeto definiu como plano de ação uma abordagem integrada inteligente e autónoma que envolve a aplicação de tratamentos alternativos aos fitofármacos convencionais, de forma espacialmente diferenciada, em articulação com a avaliação precoce do risco de ataques de doenças fúngicas, através da monitorização da vinha, recorrendo a ferramentas de suporte à tomada de decisão e desenvolvimento de plataformas autónomas de leitura. Pretende-se assim substituir a atual abordagem preventiva de aplicação periódica de fitofármacos, por uma abordagem racional de aplicação de tratamentos com mínimo impacto, somente quando e onde necessário, e na quantidade mínima imprescindível. 

Pretende-se aliar o conhecimento de uma equipa multidisciplinar para desenvolver uma ação integrada, inteligente e autónoma de prevenção e combate a doenças na videira (oídio e míldio), utilizando tratamentos alternativos e soluções de deteção com sistemas de visão computacional montados em diferentes plataformas, machine learning e IA integrados num sistema de alertas. Neste contexto, as entidades parceiras pretendem desenvolver, não só as soluções alternativas de tratamentos de combate às doenças, como também os recursos tecnológicos e digitais que permitam determinar a maior probabilidade para o aparecimento dessas doenças e/ou a confirmação da sua presença na vinha de modo a realizar tratamentos diferenciados e precisos.

Neste projeto, serão avaliados três tratamentos inovadores e ambientalmente sustentáveis. O tratamento com partículas de óxido e hidróxido de cobre, revestidas por um biopolímero, permite reduzir significativamente as perdas por lixiviação do cobre aplicado na vinha diminuindo os impactos ambientais e aumentando a eficácia da aplicação de cobre no controlo da infeção por P. vitícola. A aplicação de água ozonada, será outro tratamento usado no combate a estas doenças devido à elevada capacidade oxidante do ozono e à sua decomposição espontânea em oxigénio sem formar resíduos perigosos. O ozono e os seus produtos de decomposição requerem tempos de contato curtos para inativar uma gama alargada de microrganismos, reagindo com os seus constituintes celulares, nomeadamente esporos. No terceiro tratamento serão aplicados compostos fenólicos e compostos orgânicos voláteis (VOCs) em diferentes concentrações nas folhas de videira. Os VOCs apresentam vantagens a nível: fitossanitário – resposta rápida e com boa difusão na folhagem, e a sua persistência e libertação gradual podem ser controladas; económico - atividade em concentrações muito baixas e de custo médio; e ambiental - não deixam resíduos nas folhas e podem ser aplicados com atomizadores.

Um sistema de alerta de risco (deteção precoce da doença), será aplicado para a avaliação da eficiência dos diferentes tratamentos na abordagem integrada em desenvolvimento (alerta-tratamento). Este sistema é constituído por diferentes componentes: os dados recolhidos nas estações meteorológicas são enviados para a cloud por IoT, e as leituras efetuadas com um sensor de campo são carregadas numa plataforma e usadas para prever a probabilidade de desenvolvimento de doenças na vinha. A verificação in situ é realizada por um sensor que recolhe imagens multiespectrais de folhas, fornecendo dados quantitativos relativos ao estado sanitário da videira.

Outro objetivo, passa pela monitorização inteligente da vinha através do uso de imagens de satélite e mapeamento com sensores multiespectrais e térmicos instalados em drones para a recolha de inputs que serão analisados através duma plataforma inteligente. Será feito um cruzamento entre dados obtidos no solo, no que diz respeito à análise de risco, com mapeamentos aéreos, de forma a encontrar relações causais uteis para a análise espácio-temporal de risco de míldio e oídio. O mapeamento do risco destas doenças poderá ser utilizado no suporte à pulverização de precisão (ex. VRT) permitindo uma aplicação diferencial dos tratamentos fitossanitários. A atuação baseada no mapeamento do risco é um instrumento relevante para a gestão racional dos tratamentos fitossanitários e, ao definir um ordenamento das zonas prioritárias de atuação, permite um planeamento mais eficaz dos recursos da exploração (ex. maquinaria).  

Adicionalmente, pretende-se explorar a utilização dos diferentes sensores multiespectrais acoplados a uma plataforma robótica, de forma a realizar leituras na vinha de uma forma autónoma, permitindo abranger uma maior área de vinha, análises de risco, e emissão de alertas, totalmente remota.

ADVID / CoLAB Vines & Wines: Coordenação do projeto; avaliação da eficiência da abordagem integrada, com recurso a tratamentos alternativos; comparação de impactos na biodiversidade e saúde do solo entre os tratamentos alternativos e os convencionais; formação e capacitação tecnológica das PMEs.

Universidade de Aveiro (UA): Desenvolvimento e disponibilização de tratamentos alternativos: partículas de Cu/biopolímero, compostos fenólicos, e VOCs; definição da estratégia de aplicação dos diferentes tratamentos; análise comparativa da eficácia dos tratamentos in situ; promoção de ações de demonstração, disseminação e divulgação do projeto.

XpectralTek: Desenvolvimento e disponibilização de ferramentas de suporte à decisão para monitorização das vinhas e avaliação de risco de ataques de Míldio e Oídio na videira; desenvolvimento de uma plataforma de emissão de alertas e suporte à decisão ao viticultor com base nos dados obtidos pelas diferentes plataformas e dispositivos; exploração da utilização de sensores multiespectrais para a deteção precoce das doenças e avaliação dos tratamentos alternativos.

Spin.Works: Monitorização Inteligente das vinhas, com recurso a dados obtidos através de deteção remota (satélite e drone) para: avaliação do estado geral da vinha e impactos dos tratamentos; desenvolvimento de métodos de monitorização espacial de risco; desenvolvimento de uma abordagem VRT (mapas de prescrição) como suporte à gestão racional dos tratamentos; desenvolvimento e integração em plataforma de monitorização agrícola.

INESC TEC: Exploração da utilização de sensores UV-Vis-SWNIR, e acoplamento de sensores a plataforma robótica de forma a realizar leituras na vinha de uma forma autónoma para a deteção precoce das doenças e avaliação dos tratamentos alternativos.

CATAA: Entidade representante do Centro de Competências da Apicultura e Biodiversidade (CCAB), participará na avaliação do impacto dos tratamentos alternativos e convencionais no microbioma do solo das explorações.

DRAP-C: Recebe um campo de ensaio da abordagem integrada com tratamentos alternativos aplicados mediante alertas no Polo de Inovação de Nelas, ficando responsável pela gestão do mesmo, e participando os ensaios instalados no Dão.

IPV: Instalação e acompanhamento dos ensaios no Polo de Inovação de Nelas e dos campos de ensaio no Dão; avaliação da eficácia dos diferentes tratamentos e do seu impacto na biodiversidade nestes campos de ensaio.

Adega Luís Pato: Suporte à instalação de ensaios e aplicação de tratamentos no âmbito dos delineamentos experimentais; acompanhamento técnico na vinha para recolha de dados in situ (observação visual da presença/ausência das doenças) para validação dos dados obtidos através das outras plataformas e/ou dispositivos (Bairrada).

Alves de Sousa: Instalação, manutenção e colaboração no acompanhamento de campo experimental (Douro).

Quinta dos Roques, O Abrigo da Passarela, Sociedade Agrícola do Casal de Tonda, Lda e João Francisco Abreu da Cunha (Jovem Agricultor): Instalação, manutenção e colaboração no acompanhamento de campos experimentais (Dão), um por parceiro.

Casa de Cello: Instalação, manutenção e colaboração no acompanhamento de campo experimental (Vinhos Verdes).

A UA fornecerá os tratamentos à base de partículas de Cu/biopolímero, compostos fenólicos, e VOCs para os diferentes ensaios e fará a avaliação da sua eficácia in-situ. A observação dos resultados nos campos de ensaio localizados no Douro e nos Vinhos Verdes, assim como o acompanhamento dos mesmos, serão da responsabilidade da ADVID / CoLAB Vines & Wines, e os campos de ensaio localizados no Dão e na Bairrada serão acompanhados pelo IPV. Será instalado e desenvolvido um sistema de alerta de risco num campo de ensaio em cada uma das regiões. Voos de drone serão levados a cabo sazonalmente nos campos de ensaio localizados nas diferentes regiões, de acordo com os factores de risco meteorológicos observados. Uma plataforma robótica autónoma, será desenvolvida e testada num dos campos experimentais.