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El trabajo se realizó en una parcela de viñedo situada en la localidad de Valdefinjas (Zamora)

Evaluación de Índices Espectrales obtenidos mediante UAV sobre variedades minoritarias de vid

R. Vacas1*, R. Martínez1, S. Vélez2, S. Álvarez1, J.A. Rubio1, E. Barajas1

1 Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León. Ctra. Burgos km. 119. 47071 Valladolid

*e-mail: ita-vacizqru@itacyl.es

2 Group Agrivoltaics, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, Freiburg, Alemania

05/06/2024
Las variedades minoritarias de vid son un reflejo de las tradiciones vitivinícolas locales. Con características únicas de sabor y aroma, pueden aportar diversidad y complejidad a los vinos. Además, su cultivo puede ser una forma de preservar y mantener la biodiversidad en el sector vitivinícola, mejorando la sostenibilidad de la producción de vino debido a su resistencia a enfermedades y a condiciones climáticas extremas. El objetivo principal de este trabajo consiste en evaluar el potencial agronómico de tres variedades minoritarias, comparando los índices espectrales, obtenidos mediante el uso de vehículos aéreos no tripulados (UAV) con parámetros de producción y de calidad de la uva.
Los datos se tomaron durante la campaña 2022
Los datos se tomaron durante la campaña 2022.

Introducción

Las variedades ‘Bruñal’, ‘Gajo Arroba’ y ‘Mandón’ han sido recuperadas y caracterizadas a partir de los trabajos de prospección de variedades minoritarias de vid (Rubio et al., 2005) llevados a cabo por el Instituto Tecnológico Agrario de Castilla León (ITACyL). Han sido reconocidas y recogidas en el Registro de Variedades Comerciales de Vid de España. Su interés radica en la adaptación durante años a sus zonas de cultivo, con posibilidades de enfrentar condiciones exigentes del entorno, y a sus interesantes y diferentes características enológicas.

La variedad ‘Bruñal’ fue citada por García de los Salmones (1914) como presente en la provincia de Salamanca. Santana (2011) sugirió la participación de ‘Bruñal’ en la génesis de algunas variedades del noroeste de la Península Ibérica, aspecto que corroboraron Cunha et al. (2015). Las sinonimias oficiales de ‘Bruñal’ son Albarín Tinto y Baboso Tinto, y en Portugal, Alfrocheiro Preto. ‘Gajo Arroba’ coincide con la variedad portuguesa Cornifesto (Rubio et al., 2005). La variedad ‘Mandón’ fue citada por García de los Salmones (1914) en Salamanca. El nombre principal es Garró y sus sinonimias oficiales son ‘Mandón’ y Mandó. Estas variedades minoritarias son muy valoradas y están siendo cada vez más utilizadas en las zonas vitivinícolas de donde proceden y en zonas cercanas, por lo que su uso y difusión precisan ensayos para conocerlas a fondo.

El objetivo de este trabajo fue estudiar su comportamiento y profundizar en su conocimiento mediante la utilización de sensores remotos que aprovechan las tecnologías de imagen de alta resolución para proporcionar información sobre el viñedo, parámetros agronómicos de producción y de calidad.

Material y Métodos

El trabajo se realizó en una parcela de viñedo de 1 ha, situada en la localidad de Valdefinjas (Zamora) con coordenadas 41º27´1,25´N y 5º28´20,55´´O (ETRS89 UTM30N) a una altitud de 770 m y con una pendiente máxima del 20% la plantación se realizó con las variedades de Vitis vinífera L., ‘Gajo Arroba’, ‘Bruñal’ y ‘Mandón’, plantadas con un marco de 2,8 x 0,9 m (3968 plantas.ha-1). El sistema de conducción fue espaldera vertical, en cordón Royat bilateral, con 3 pulgares de 2 yemas por brazo (12 yemas/cepa).

El diseño experimental consistió en 6 repeteciones con 3 tratamientos y parcelas elementales de 20 cepas (Fig. 1a). Los datos se tomaron durante la campaña 2022. El vuelo fotogramétrico autónomo se realizó en DOY 202 a las 13:55 y a 60 m de altura, empleando un sensor multiespectral y térmico: Micasense Altum de 3,2 MP de resolución que captura las bandas: R, G, B, Red Edge, NIR y la banda térmica LWIR a bordo de un dron DJI INSPIRE 2. Se capturaron 303 imágenes que se procesaron en el software Agisoft Metashape Professional v1.7.6, generando un ortomosaico calibrado radiométrica y geométricamente de 3,07 cm/px de GSD y una nube de puntos 3D para la generación de los modelos digitales de elevaciones (MDE).

Para la obtención de los índices se utilizó el software QGIS. En primer lugar, se calculó el Índice de Vegetación Normalizado (NDVI) según la ecuación (1) y se extrajeron los pixeles puros de vegetación, segmentado con valores de pixel inferiores a 0,5 tomados como umbral entre vegetación y suelo. Posteriormente se generó una máscara que clasifica la vegetación y el suelo con valores de 1 y de 0 respectivamente (Fig. 1c) usada para segmentar el resto de índices. También se realizó la máscara inversa para obtener el mapa con los pixeles de suelo y obtener un mapa de índice NDWI con valores exclusivos del suelo (Fig. 1b). La superficie de vegetación nadir (CANAREA) se halló mediante la función de conteo de pixel utilizando la máscara de clasificación.

Figura 1. a) Croquis del ensayo. b) Mapa NDWI y curvas de nivel. c) Detalle de ortofoto, IVs y máscara de vegetación. d) Nube de puntos 3D...

Figura 1. a) Croquis del ensayo. b) Mapa NDWI y curvas de nivel. c) Detalle de ortofoto, IVs y máscara de vegetación. d) Nube de puntos 3D.

La altura de las cepas se estimó mediante la diferencia entre el modelo digital de superficie (MDS) y el modelo digital del terreno (MDT) generados a partir de la clasificación de los puntos del terreno y vegetación en la nube de puntos densa (3D) (Fig. 1d).

La Diferencia Normalizada de Borde Rojo (NDRE) se obtuvo mediante la ecuación (2) (Richardson et al., 2002).

Para el cálculo del índice NDWI (Índice Diferencial de Agua Normalizado) se utilizó la fórmula (3) (McFEETERS, 1996) que emplea la combinación G-NIR, resultando valores + para los elementos de agua y - o 0 para el suelo y la vegetación, mientras que los valores más bajos (hasta -1) son signos reveladores de condiciones de sequía.

DT es la diferencia medida entre la temperatura del aire (Ta) y las hojas del cultivo (Tv) y para su cálculo se empleó la ecuación (6) que se basa en la información proporcionada por la banda térmica LWIR (8-14 µm) en centi-Kelvin y las medidas de temperatura media del aire tomadas con un sensor HOBO durante el vuelo (37 °C).

El Índice de Contenido de Clorofila del Dosel (CCI) se determinó aplicando la fórmula (4) propuesta por (Maccioni et al., 2001).

El Índice de Vegetación Ajustado al Suelo Optimizado (OSAVI) se calculó mediante la ecuación (5) desarrollada por Rondeaux et al. en 1996 usando el coeficiente de ajuste del suelo Y= 0,16. Los valores pueden oscilar entre -1 y 1, los valores altos indican una vegetación más densa y saludable, mientras que los valores más bajos indican menos vigor. Es resistente a la variabilidad en el brillo del suelo y tiene una mayor sensibilidad a la cobertura vegetal superior al 50% y es usado en áreas con vegetación donde el suelo es visible a través del dosel y donde el NDVI se satura por alta densidad de plantas.

Mediante la herramienta estadísticas de zona, se extrajeron los datos de cada parcela experimental usando la capa vectorial que delimita las mismas.

NDVI = (NIR-R) / (NIR+R) (1)

NDRE = (NIR – Red Edge) / (NIR + Red Edge) (2)

NDWI = (G - NIR) / (G + NIR) (3)

CCI = ((NIR - Red Edge) / (NIR + Red Edge)) / ((NIR - R) / NIR + R)) (4)

OSAVI = (NIR –G) / (NIR + G +Y); Y=0,16 (5)

dT = Ta – Tv; Tv=(cK/100) – 273,15) (6)

Altura = MDS-MD

Se han medido en vendimia los parámetros de producción: número de racimos, producción por cepa y peso de racimo. Además de los parámetros de calidad en mosto, Concentración de sólidos solubles, Grado Alcohólico Probable, pH, Acidez Total, Ácido Málico, Ácido Tartárico, Potasio e Índice de Polifenoles Totales (IPT). El análisis estadístico de los resultados se ha realizado mediante análisis de varianza con el programa Statgraphics Centurion 17.2.

Resultados y discusión

Se han encontrado diferencias estadísticamente significativas en los parámetros de producción relativos al nº de racimos y peso de racimo (Tabla 1), siendo la variedad ‘Bruñal’, la que ha mostrado un mayor número de racimos, y menor peso de racimo. Sin embargo, no se han encontrado diferencias con significación estadística en cuanto a la producción por cepa y al rendimiento por hectárea entre las variedades analizadas.

Se han encontrado diferencias significativas en todos los parámetros de calidad medidos. La variedad ‘Mandón’ obtuvo los valores más elevados en cuanto al º Brix, grado probable, acidez total, ácido tartárico, potasio e IPT, aunque mostro valores similares a ‘Bruñal’ y ‘Gajo Arroba’ de pH, ácido málico y potasio. ‘Gajo Arroba’ mostró resultados significativamente menores en contenido de azúcares, grado probable, acidez total y ácido tartárico seguramente condicionados por valores de peso por racimo mayores. ‘Bruñal’ obtuvo los valores más bajos en polifenoles y los más elevados en pH, málico y potasio.

Para los parámetros obtenidos mediante sensor remoto, se han encontrado diferencias significativas en el índice NDWI, para el que los valores más elevados se corresponden con la variedad ‘Mandón’. Los índices de NDVI y OSAVI, con valores muy similares, muestran cierta tendencia a valores más elevados para la variedad ‘Bruñal’, aunque sin llegar a alcanzar significación estadística. Tampoco se han encontrado diferencias entre las tres variedades en: Altura, dT, CCI y CANAREA.

El cuanto al mapa del índice NDWI del suelo, se observa un patrón de distribución similar a las curvas de nivel de la parcela (Fig. 1B). Correspondiendo valores de NDWI más bajo a las zonas con mayor pendiente y valores más elevados en zonas con menor pendiente. Lo que podría estar relacionado con zonas de mayor humedad. En la zona más elevada, con suelos muy blancos, la reflexión ha saturado el sensor.

Tabla 1. IVs, parámetros de producción y enológicos mostrados por las variedades ‘Mandón’, ‘Bruñal’ y ‘Gajo Arroba’...

Tabla 1. IVs, parámetros de producción y enológicos mostrados por las variedades ‘Mandón’, ‘Bruñal’ y ‘Gajo Arroba’. Significación estadística (p): ns, no significativo, *, p<0,05, **, p<0.01.

Conclusiones

La variedad ‘Bruñal’ tiene un mayor número de racimos, aunque de menor peso, aspecto importante a la hora de adoptar el manejo específico de cada variedad. La variedad ‘Mandón’ obtuvo los valores más elevados en los parámetros de calidad, lo que sugiere una buena adaptación y potencial para producir vinos de alta calidad. Para las medidas realizadas mediante sensores remotos, se observó que las tres variedades mostraron un comportamiento agronómico similar en cuanto al vigor, altura, superficie de canopy, contenido de clorofila y diferencia de temperaturas. Sin embargo, el NDWI fue más elevado en ‘Mandón’.

Dado que se trata de un viñedo joven y recién formado, es importante señalar que los resultados obtenidos hasta el momento son preliminares. Por lo tanto, será necesario seguir recopilando datos y realizando mediciones en las siguientes campañas para poder obtener conclusiones más precisas y fiables sobre el comportamiento de las variedades de uva y su potencial productivo en el futuro.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido financiado por fondos FEADER gracias al proyecto VARMINTEC. Los autores desean agradecer a Bodegas Numanthia por su valiosa contribución para la realización de este trabajo.

REFERENCIAS

Cunha, J., Zinelabidine, L.H., Teixeira-Santos, M., Brazão, J., Fevereiro, P., Martínez-Zapater, J.M., Ibáñez, J., Eiras-Dias, E. 2015. Grapevine cultivar 'Alfrocheiro' or ‘Bruñal’ plays a primary role in the relationship among Iberian grapevines. Vitis 54 (Special Issue): 59–65.

García de los Salmones, N. 1914. Memoria General de las Sesiones del Congreso y Ponencias Presentadas. C. N. de Viticultura, Pamplona. Imprenta provincial. Provincial.

Maccioni, A., Agati, G., Mazzinghi, P., 2001. New vegetation indices for remote measurement of chlorophylls based on leaf directional reflectance spectra. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 61, 52–61. https://doi.org/10.1016/S1011-1344(01)00145-2

McFEETERS, S.K., 1996. The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features. International Journal of Remote Sensing 17, 1425–1432. https://doi.org/10.1080/01431169608948714

Richardson, A.D., Duigan, S.P., Berlyn, G.P., 2002. An evaluation of noninvasive methods to estimate foliar chlorophyll content. New Phytologist 153, 185–194. https://doi.org/10.1046/j.0028-646X.2001.00289.x

Rubio, J.A., Yuste, J., Arranz, C., Martín, J.P., Ortiz, J.M. 2005. Variedades autóctonas de vid de Arribes del Duero: descripción y sinonimias. Viticultura y Enología Profesional, 99: 5-17.

Santana, J.C., 2011. Identificación genética, estructura y orígenes de las variedades de vid (Vitis vinifera L.) cultivadas en Castilla y León. T. Doctoral. ETSIA Palencia (UVA). 192 pp.

La variedad ‘Mandón’ obtuvo los valores más elevados en los parámetros de calidad, lo que sugiere una buena adaptación y potencial para producir vinos de alta calidad

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