Fenotipizzazione digitale nei ceraseti: mappatura della relazione tra fenotipo e carico di frutti a partire da una singola immagine scattata con lo smartphone

Nei ceraseti clonali, ogni albero condivide lo stesso patrimonio genetico. Eppure, percorrendo i filari, emergono evidenti differenze nella struttura e nella carica produttiva tra piante vicine. Quantificare questa variabilità a livello di appezzamento rimane una sfida pratica, e i valori medi tendono sistematicamente a nasconderla.

La fenotipizzazione digitale mira a rendere questa variabilità misurabile e tracciabile a livello di singola pianta.

Come funziona Phenoria

Phenoria è uno strumento basato su smartphone che stiamo sviluppando per la fenotipizzazione digitale degli alberi da frutto, con l'obiettivo di estrarre informazioni sulla pianta a partire da una sola fotografia per pianta.

Da questa immagine, un modello di intelligenza artificiale rileva e conta i singoli frutti, segmenta la struttura della chioma e quantifica variabili come la copertura fogliare, la densità della chioma, il grado di maturità del fogliame, la distribuzione verticale delle foglie e dei frutti, il rapporto foglie/frutti e altri parametri.

Figura 1. Processo di analisi di Phenoria: dall'acquisizione dell'immagine tramite smartphone alla segmentazione della struttura della chioma e al conteggio dei frutti.

Due fenotipi differenti all'interno dello stesso ceraseto

Operando in un ceraseto commerciale in prossimità della raccolta, abbiamo confrontato il fenotipo strutturale degli alberi appartenenti al 20% con la maggiore carica produttiva (755 frutti per pianta in media) con quello degli alberi appartenenti al 20% con la carica produttiva più bassa (137 frutti per pianta in media). Le differenze emerse sono risultate evidenti.

Gli alberi con elevata carica produttiva presentavano chiome aperte, una minore copertura fogliare, fogliame più maturo e un rapporto foglie/frutti più basso: frutti esposti e un'architettura della pianta maggiormente orientata alla riproduzione.

Gli alberi con bassa carica produttiva presentavano invece chiome dense, un'abbondante crescita di germogli attivi e un rapporto foglie/frutti molto più elevato: frutti nascosti dal fogliame e un'architettura maggiormente orientata alla crescita vegetativa.

Figura 2. Confronto dei fenotipi strutturali tra gli alberi appartenenti al 20% con la maggiore carica produttiva e quelli appartenenti al 20% con la minore carica produttiva all'interno dello stesso appezzamento.

Mappare la variabilità all'interno dell'appezzamento

La mappatura di questi fenotipi all'interno dell'appezzamento ha evidenziato settori distinti caratterizzati da una concentrazione di alberi con elevata e bassa carica produttiva.

È interessante osservare che, nei settori a bassa carica produttiva, gli alberi apparivano più vigorosi nelle immagini acquisite tramite drone, in linea con le chiome dense e l'intensa crescita vegetativa rilevate da Phenoria a livello del suolo.

Figura 3. Mappa dell'appezzamento ottenuta tramite drone, che mostra la distribuzione spaziale dei fenotipi caratterizzati da elevata e bassa carica produttiva.

Dove cercare le cause di queste differenze

Una singola fotografia scattata con uno smartphone non può spiegare perché questi settori presentino caratteristiche differenti. Le cause risiedono spesso nel suolo, nell'irrigazione o nella storia della gestione agronomica. Tuttavia, può indicare con precisione dove cercare queste spiegazioni.

Fonte immagini: Tomás del Campo Smith

Tomás del Campo Smith
Phenoria

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