Use of remote sensing in zoning's studies for terroir and precision viticulture: Implementation in DO Ca Rioja (Spain) / Uso de la teledetección en los estudios del terroir para la viticultura de precisión: Aplicación en la DO Ca Rioja (España)

¹ Departamento de Producción Agraria, Universidad Politécnica de Madrid (UPM), España
² Department of Biotechnology and Food, Science, Universidad de Burgos (UBU), España , Contacto: C/ Puerta de Hierro, 2, 28040 Madrid

^a e-mail: e-mail: Vicente.gomez@upm.es

Abstract

There are two principal ways of plot/exploitation management: Traditional or Conventional Managing (MC) and Precision viticulture (VP). Even though the technological requirements from these systems are different, in both cases, the Zoning or Variability Map for the Terroir (MVT) is required. MVT is a detailed mapping of the plot and enables to know the delineation and characterization of several sectors which make up its variability. The VP manages independently and optimized each of these sectors, allowing, among other things, optimizing the plantation's layout, rootstocks' selection, tillage, cover crop management, fertilization and maintenance programs, adjustment of water needs, diagnosis and pests and diseases management, monitoring of ripening, the harvest timing, etc. and all so in a localized manner according to the characteristics of each sector. Direct Method (MD) is the natural way to get the MVT. The map made from Direct Method defines and characterizes the different sectors indeed, and also provides some information about the terroir characteristics, which allow diagnosing the causes of heterogeneity and thus, handle them properly. Maps obtained by remote sensing from Spectral High Resolution Imaging (IEAR) provide relevant information, they are very affordable, and with an easy accuracy limits and they are obtained quicker than those made from MD. However, this kind of maps split the areas whose differentiation is due to the plant response in a specific situation that may be caused by a nearly endless options, and therefore, they vary with them. These maps are unable to discriminate sectors by the properties according to environmental factors (climate, lithology, geomorphology, soil) that affect the terroir variability, forbidding any direct action on them. Doing a MVT performed through a MD is expensive on large scales (very detailed studies) due to the gap about adequate perform delineations (net fixed error is related to sides length). However, IEAR technology provides a map which is obtained allowing to buffer this problem and also, reducing the costs. Both in maps obtained from MD or IEAR, the sampling quality is a key point. Both density of observations and the number of properties involved in the study determine its utility and the relative directives, when is possible under an international procedure (such as, OIV), must be a quality guarantee. In fact, both methodologies (MD and IEAR) are complementary for doing the MVT and, once the map (done through MD) is available, the right interpretations of the IEAR maps are possible, whether annual, seasonal, depending on the phenological status or any other circumstance that may affect the variability (pests, stress, ...). MVT obtained like that, allows to the viticulturist address the most ambitious goal: the product optimization and homogenization. Specifically, in a short or medium term and by the management carried out with the VP's performance on the terroir's properties in different sectors of the parcel/plot, resulting in the highest uniformity as possible, and also, in the product. In this work, we worked on terroir's variability and the vineyard management systems (MC and VP), highlighting the relevance of mapping, the need for MVT and its complementary performance related to the MD, and the use of remote sensing systems (IEAR) as another discriminative method.

Resumen

Existen dos formas principales de gestión de la parcela/explotación: el Manejo Tradicional o Convencional (MC) y la Viticultura de Precisión (VP). Aunque las exigencias tecnológicas de ambos son diferentes, tanto en uno como en otra, es necesario el Mapa de Zonificación del Terroir o Mapa de Variabilidad del Terroir (MVT). El MVT constituye la cartografía detallada de la parcela y permite conocer la delimitación y la caracterización de los diferentes sectores que constituyen su variabilidad. La VP gestiona de forma independiente y optimizada cada uno de estos sectores, permitiendo, entre otras muchas cosas, la optimización del diseño de la plantación, la selección de patrones, el laboreo, el manejo de cubiertas, la adecuación de la fertilización de fondo y mantenimiento, el ajuste de la nutrición hídrica, el diagnóstico y tratamiento de plagas y enfermedades, el seguimiento de la maduración, la elección del momento de la vendimia, etc. y todo ello de manera localizada en función las características propias de cada sector. El Método Directo (MD) es la forma usual de conseguir el MVT. El mapa realizado a partir del Método Directo delimita y caracteriza los diferentes sectores con eficacia y además aporta información sobre las propiedades del terroir, lo que permite diagnosticar las causas de la heterogeneidad y con ello la posibilidad de manejarlas adecuadamente. Los mapas obtenidos por sensores remotos (teledetección) a partir de Imágenes Espectrales de Alta Resolución (IEAR) aportan información importante, son muy asequibles, facilitan la precisión de los límites y se obtienen más rápidamente que los realizados a partir del MD. Sin embargo, este tipo de mapas separa zonas cuya diferenciación se debe a la respuesta de la planta a una determinada situación que puede estar originada por un sinfín de posibilidades y, por lo tanto varían con ellas. Estos mapas son incapaces de discriminar sectores por las propiedades de los factores del medio (clima, litología, geomorfología, suelo) que afectan a la variabilidad del terroir lo que imposibilita la actuación directa sobre ellas. La ejecución del MVT realizado a partir del MD se encarece a grandes escalas (estudios muy detallados) debido a la dificultad de realizar adecuadamente las delineaciones (el error con malla fija es función de la longitud de los lados). Sin embargo, la tecnología del mapa obtenido de IEAR permite amortiguar este problema y disminuir el coste. Tanto en los mapas obtenidos por el MD como los obtenidos de IEAR la calidad del muestreo es fundamental. Tanto la densidad de observaciones como el número de propiedades implicadas en el estudio determinan su utilidad y las directrices, a ser posible siguiendo normas internacionales (como por ejemplo, OIV), deben ser garantía de calidad. En definitiva, ambas metodologías, MD e IEAR, se complementan para la realización del MVT y, una vez que se dispone del mapa realizado a partir del MD, son posibles las interpretaciones correctas de los mapas obtenidos mediante IEAR, ya sean anuales, estacionales, en función del estado fenológico o por cualquier otra circunstancia que pueda afectar a la variabilidad (plagas, estrés,…). El MVT así obtenido permite al viticultor abordar el objetivo más ambicioso: la optimización y homogeneización del producto. En concreto se trata de que a corto o medio plazo (futuro) y mediante la gestión llevada a cabo con la VP la actuación sobre las propiedades del terroir en los diferentes sectores de la parcela se consiga la mayor homogeneidad posible y así también el producto lo sea. En este trabajo tratamos de la variabilidad del terroir y de los sistemas de gestión del viñedo (MC y VP) destacando la importancia de la cartografía y la necesidad de los MVT y su realización complementando el MD y la utilización de los sistemas de percepción remota (IEAR) como otro método de diferenciación.

Résumé

Il y a deux manières dans la gestion de la parcelle : l'entretien traditionnel ou conventionnel (MC) et la viticulture de précision (VP). Bien que des exigences technologiques parmi eux soient différentes, dans les deux cases, la carte du zonage ou de la variabilité du terroir (MVT) est toujours nécessaire. Le MVT constitue la cartographie détaillée du terrain et révèle la délimitation et la caractérisation des différents secteurs qui composent sa variabilité. Le VP géré de façon indépendante et optimisé chacun de ces secteurs, ce qui permet, parmi d'autres, l'optimisation de la mise en page de la plantation, sélection de porte-greffes, le travail du sol, la gestion des couvertures végétales, première fertilisation du sol et son entretien, l'optimisation de l'eau, le diagnostic et le traitement des maladies et ravageurs, la motorisation de la maturation, le moment de récolte, etc., et tout bien localisée selon des caractéristiques de chaque secteur. Le Méthode Direct (MD) est la manière plus utilisée pour réussir au MVT. La carte qui se réalise à partir du Méthode Direct, définit et caractérise les différents secteurs efficacement et fournit également des informations sur les propriétés du terroir, qui permet diagnostiquer des causes de l'hétérogénéité et donc, la chance de les gérer correctement. Les cartes obtenues par télédétection sur la basse de imagerie spectrales à haute résolution (IEAR) fournissent des informations importantes et sont très abordables, ses limites de précision sont faciles et sont obtenus plus vite par rapport à ceux fabriqués selon des MD. Cependant, ce type de cartes sépare des zones dont la différenciation est due à la réponse de la plante selon une situation particulière qui peut être provoquée par une milliard de possibilités et alors, elle peut varier avec eux. Ces cartes sont incapables pour distinguer les secteurs par ses propriétés selon des facteurs environnementaux (climat, lithologie, géomorphologie, sol) qui affectent la variabilité du terroir et en excluent l'action directe sur eux. Le MVT fourni à partir du MD se rendre plus cher à grandes échelles (études très détaillées), selon la difficulté de l'effectuer adéquatement et ses délimitations (l'erreur de maillage fixe est fonction de la longueur des côtés). Cependant, la technologie IEAR donne une carte qui permet d'amortir ce problème et réduire son coût. Même dans des cartes obtenues par le MD comme ceux obtenus d'IEAR, la qualité de l'échantillonnage est fondamentale. Bien la densité des observations et le nombre de propriétés impliquées dans l'étude, déterminent leur utilité et les lignes directrices, si possible selon les normes internationales (telles que OIV) qui doivent donner une assurance de qualité. En fin, ce deux méthodologies (MD et IEAR) sont complémentaires pour bien faire le MVT, et une fois que la carte réalisé à partir du MD soit disponible, les interprétations correctes des cartes obtenues par IEAR seront possibles, bien annuelles, saisonnières, selon l'état phenologique ou pour d'autre circonstance qui peut affecter à la variabilité (plages, stress,...). Le MVT obtenu permet au viticulteur aborder le but le plus ambitieuse : l'optimisation et homogénéisation du produit. En clair, il s'agit de que au court ou moyen terme et selon la gestion réalisée avec la performance du VP sur les propriétés du terroir dans les différents secteurs de la parcelle, avoir réussi la plus uniformité qui soit possible et au même temps, la plus haute sur le produit. Dans ce travail, nous avons traité la variabilité des systèmes du terroir et de gestion du vignoble (MC et VP) soulignant l'importance de la cartographie, la nécessité des MVT et sa réalisation en complément le MD correspondent, et l'utilisation de systèmes de télédétection (IEAR) comme d'autre méthode de différenciation possible.