Naslov projekta: Zgodnje zaznavanje in upravljanje z boleznimi vinske trte (RESENSE-VITIS)
Šifra/SICRIS: L7-50153
Obdobje: 1. 10. 2023 do 30. 9. 2026
Nosilec: dr. Saša Širca, Kmetijski inštitut Slovenije
Projektna skupina: Seznam raziskovalcev in tehničnega osebja (SICRIS)
Sodelujoče organizacije: 0105 - Nacionalni inštitut za biologijo; 0510-1538 - Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko
Sofinancerja: ARIS in MKGP
Bibliografija projekta: SICRIS
Opis projekta
Vinogradništvo v Sloveniji velja za eno najbolj donosnih kmetijskih panog. V register pridelovalcev grozdja in vina je vpisanih približno 16.000 ha vinogradov, v enem letu pa v Sloveniji pridelamo od 800.000 do 1.000.000 litrov vina. Optimizirano izvajanje zaščitnih ukrepov pomembno vpliva na ekonomske vidike proizvodnje.
Vinske trte v povprečju rodijo 30 let ali več, dolga življenjska doba pa je odvisna predvsem od prehrane in zaščite pred boleznimi in škodljivci. Med najpomembnejše bolezni vinske trte uvrščamo zlato trsno rumenico (Flavescence dorée), virus pahljačavosti vinske trte (GFLV) in skupino glivičnih obolenj pod skupnim imenom eska. Vsi našteti patogeni vodijo do velikih izgub pridelka in odmiranja rastlin. Dve izmed teh bolezni širijo prenašalci, GFLV širijo ogorčice vrste Xiphinema index, zlato trsno rumenico pa širi škržatek Scaphoides titanus. Za njegovo zatiranje so v uporabi fitofarmacevtska sredstva, vendar je njihova uspešnost omejena in žarišča ostajajo prisotna oziroma se širijo. Primer je bliskovito širjenje zlate trsne rumenice na širšem območju Ormoža, zaradi česar je bil sprejet akcijski načrt ukrepov obvladovanja zlate trsne rumenice v Sloveniji.
Ne glede na izbrano metodo ukrepanja proti tem boleznim, so preventivni ukrepi ključnega pomena. Pravega zdravila za okužene rastline ni, lahko jih samo odstranimo iz vinograda. Zato je nujno ocenjevanje zdravstvenega stanja vseh rastlin v posameznem vinogradu, kar je zamudno in predstavlja razmeroma visok strošek. Nekateri vidni znaki okužb tudi niso specifični za posamezno bolezen, zato so nujne molekularne analize, kar dodatno poviša potreben napor in stroške. Te omejitve lahko zaobidemo z uporabo spektralnega slikanja, s katerim pridobimo prostorsko natančne podatke o zdravstvenem stanju rastlin še pred pojavim vidnih znakov okužb. Tako lahko ukrepamo pravočasno in ciljano.
Cilji
Glavni cilj projekta je olajšati zgodnje zaznavanje izbranih bolezni vinske trte, ter jih ločiti od abiotskega stresa. Za dosego tega cilja potrebujemo boljše razumevanje vpliva bolezni na optične lastnosti listov vinske trte v povezavi s spremembami, ki jih povzroča sezonski razvoj rastlin. V tem projektu bomo vključili vinograde iz dveh vinorodnih okolišev v Sloveniji (Primorska in Štajerska), s čimer bomo zajeli širši spekter podnebnih in geoloških razmer, kar bo privedlo do boljše posplošenosti razvitih klasifikacijskih modelov strojnega učenja. Ker je eska kompleksna bolezen, ki lahko ostane skrita več let, bomo vzpostavili dolgoročni program spremljanja te bolezni na izbranih vinogradih. Ta program bomo izvajali v okviru strokovnih nalog s področja integriranega varstva rastlin, ki ga izvaja Kmetijski inštitut Slovenije.
Specifični cilji predlaganega projekta so:
- Vzpostavitev kakovostne spektralne knjižnice, ki bo skupaj z drugimi meritvami omogočala nadaljnje raziskave zdravstvenega stanja vinske trte.
- Vzpostaviti sistem fenotipizacije vinske trte z visoko pretočnostjo, z uporabo brezpilotnih letalnikov in hiperspektralnih senzorjev nameščenih v letalu.
- Razviti klasifikacijske modele za natančno zgodnje odkrivanje zdravstvenega stanja vinske trte.
- Razviti metode za obvladovanje ogorčic Xiphinema index.
- Vzpostaviti dolgoročno spremljanje eske za dodatno izboljšanje klasifikacijskih modelov, razvitih v okviru projekta.
- Spremljanje zdravstvenega stanja trt v dolgoročnem poskusu metod upravljanja z esko.
Aktivnosti
Projekt obsega šest medsebojno povezanih vsebinskih delovnih sklopov (DS 1-6) ter sklop koordinacije projekta (DS 7).
Delovni sklop 1 – Protokoli za izbor vinogradov in oceno zdravstvenega stanja rastlin
Ustrezni vinogradi bodo izbrani na podlagi izkušenj poznavalcev iz KGZS-Zavod Nova Gorica in KGZS-Zavod Maribor. Zajemali bodo izbor rdečih in belih sort v vinogradih s prisotnimi obravnavanimi boleznimi v prejšnjih letih. Pripravili bomo metodologijo ocenjevanja zdravstvenega stanja trsov za vse tri bolezni obravnavane v projektu.
Delovni sklop 2 – Virus pahljačavosti vinske trte (GFLV)
Dejavnosti DS 2 bodo obsegale potrjevanje okužb in daljinsko zaznavanje. Le-te bomo izvajali na Primorskem, saj je razširjenost prenašalca GFLV, ogorčice X. index omejena na to regijo. Prav tako bomo testirali različne metode za ukrepanje proti ogorčicam vrste X. index. Ti poskusi bodo potekali v rastlinjaku ali mikroparcelah, kjer bomo testirali delovanje bionematicidov, ter talnih gliv in bakterij iz zbirke Kmetijskega inštituta Slovenije. Te glive in bakterije bomo testirali za njihovo nematicidno delovanje.
Delovni sklop 3 – Zlata trsna rumenica
V izbranih vinogradih bomo opravili vizualne terenske preglede okužb trsnih rumenic. Potencialno okužene trte bomo potrjevali z molekularnimi analizami v sodelovanju z Nacionalnim inštitutom za biologijo. V okviru projekta bomo pripravili več modelnih simulacij širjenja zlate trsne rumenice in jih uporabili v obeh pridelovalnih območjih. Izbrali bomo uveljavljene modele širjenja bolezni, ter izvedli analizo potencialnega širjenja zlate trsne rumenice ob različnih dejavnikih, ki vplivajo na širjenje njenega vektorja. Ti dejavniki so na primer populacija vektorja, občutljivost trte na okužbo, števila okuženih trt in njihova odstranitev v okviru izvajanja fitosanitarnih ukrepov, gostota vinogradov na območju in drugo.
Delovni sklop 4 – Eska
Delo bo potekalo v vinogradih predvidenih za krčenje ali obnovo po jeseni 2023. Na teh vinogradih bomo izvedli vrednotenje eske, s čimer bomo dobili zanesljive podatke za razvoj modelov določanja te bolezni s hiperspektralnimi posnetki. Zaradi narave poteka eske bomo v izbranih vinogradih spremljali potek te bolezni tudi po poteku tega projekta, v okviru strokovnih nalog, ki jih izvajamo na KIS, KGZS-Nova Gorica in KGZS-Maribor.
Delovni sklop 5 – Daljinsko zaznavanje
Glavni tok informacij gre proti DS 5, kjer bomo razvijali klasifikacijske modele na osnovi rezultatov analiz zdravstvenega stanja rastlin iz prejšnjih delovnih sklopov. Z zajemom hiperspektralnih podatkov z brezpilotnim letalnikom in letalom v časovni vrsti, bomo lahko razvili metode za zgodnje odkrivanje bolezni. V sodelovanju z Laboratorijem za umetno inteligenco Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani bomo hkrati razvili metode za določanje zdravstvenega stanja vinske trte z uporabo poceni klasičnih RGB senzorjev, ki so v uporabi na številnih brezpilotnih letalnikih.
Delovni sklop 6 – Komunikacija in razširjanje
V okviru DS 6 bomo razširjali projektne vsebine in rezultate preko institucionalnih komunikacijskih kanalov (npr. spletna stran) ter članki v recenziranih revijah. Vzpostavili bomo tudi živi laboratorij s področja natančnega kmetijstva, s čimer bo dodatno zagotovljeno širjenje uporabe daljinskega zaznavanja, izobraževanje ciljnih skupin ter tesnejše sodelovanje med deležniki z različnih področij kmetijstva.
Delovni sklop 7 – Vodenje projekta
DS 7 je namenjen usklajevanju dejavnosti v okviru partnerstva z natančnim spremljanjem napredka dela in doseženih rezultatov.
Rezultati
Pričakovani rezultati projekta bodo neposredno aplikativni. Preizkušali bomo nove, ne-kemične metode za blaženje vpliva bolezni, v kombinaciji s pristopi natančnega kmetijstva in sistemi zgodnjega zaznavanja. Glede na pričakovane rezultate projekta bo mogoče izboljšati celostno pridelavo grozdja in zmanjšati negativen vpliv na lokalno biotsko raznovrstnost in podzemne vode. Razvite modele strojnega učenja bomo lahko uporabili na drugih vinogradih, saj bomo z vključitvijo dveh vinorodnih regij povišali sposobnost posploševanja razvitih modelov. Spektralni podatki iz tega projekta bodo spodbudili nadaljnji razvoj modelov za določanje tudi drugih bolezni vinske trte. Nove metode za ukrepanje proti boleznim bodo lahko prešle v uporabo ali vodile do razvoja novih produktov. Vzpostavili bomo tudi živi laboratorij s področja natančnega kmetijstva, s čimer bo dodatno zagotovljeno širjenje uporabe daljinskega zaznavanja, izobraževanje ciljnih skupin ter tesnejše sodelovanje med deležniki z različnih področij kmetijstva. Z večletnim spremljanjem bolezni v kombinaciji z rednim daljinskim zaznavanjem izven časovnih omejitev raziskovalnega projekta bomo bolje razumeli potek bolezni in dodatno izboljšali zanesljivost v projektu razvitih metod.
Ključni rezultati (poročila) bodo objavljeni naknadno.
Povzetek realizacije projekta v letu 2024
Zaključili smo izbor vseh predvidenih vinogradov za spremljanje v projektu, ki so v dveh širših vinorodnih okoliših (Primorska: Slovenska Istra in Kras, Goriška Brda; ter Štajerska: Jeruzalem). Vinogradi predstavljajo reprezentativno mešanico belih in rdečih sort. V izbranih vinogradih, ali njihovi okolici so prisotne raziskovane bolezni, oz. so se le-te pojavljale v preteklosti. Pripravili smo interne protokole za terensko delo ocenjevanja zdravstvenega stanja rastlin, ki smo jih uporabljali pri vseh terenskih pregledih. Izvedli smo slikanja vseh vinogradov s hiperspektralnim in RGB sistemom v časovni vrsti (enkrat mesečno v rastni sezoni) z letalom ter brezpilotnimi letalniki. Slikanja in vizualne preglede rastlin smo izvajali na isti dan ali isti teden, po zaključeni rastni sezoni pa je sledilo procesiranje posnetkov. Izvedli smo vzorčenje izbranih trt ter molekularne analize za detekcijo FD in GFLV. V sklopu priprav na večji lončni poskus varstva trt pred ogorčicami Xiphinema index (prenašalkami virusa GFLV), smo določali prisotnost teh ogorčic v izbranih vinogradih. Pričeli smo vrednotiti različne seve gliv in izolate bakterij, izmed katerih bomo najučinkovitejše izbrali za testiranje v lončnem poskusu, kjer bomo preverjali nematicidne učinke proti ogorčicam X. index.