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Precision forestry – scouting pest and deseases

La diagnosi precoce dei rischi di biosicurezza delle aree a bosco ha un grande rilievo ecologico ed economico.

Le nuove tecnologie basate sui sensori forniscono strumenti per il controllo dei parassiti e dei microrganismi nelle aree forestali.

Nei boschi e nelle foreste è nota l’esistenza di diversi microrganismi e insetti. Il loro monitoraggio e controllo sono molto importanti.

Si utilizzano trappole dotate di sensori di immagine a bassa potenza per eseguire il monitoraggio in remoto ed automatico. Le trappole costituiscono una rete di sensori (wsn) e le immagini vengono inviate in comunicazione wireless a una stazione di controllo.

La presenza di alcuni virus nel terreno può essere rilevata attuando la reazione a catena della polimerasi quantitativa in tempo reale (RT-qPCR)

Sensori acustici dotati di sonde per l’acquisizione di suoni, sono utilizzati per il riconoscimento ed il controllo di parassiti, di vettori.

I sensori acustici sono in grado di fornire un flusso costante di informazioni per la diagnosi precoce di rischi biologici. Individuano treni di impulsi (burst)  ed il contenuto spettrale (spectral cepstrum) del segnale acustico inviato dalla attività degli insetti. Il rilevamento temporale può avvenire alcuni giorni dopo l’ovodeposizione, a seconda della specie. La capacità di rilevamento e identificazione dipende dalla sensibilità del sensore acustico e dalla sua risposta in frequenza, dalla distanza di rilevamento, dalla granularità dei sensori, dalla popolazione di insetti, dai rumori di fondo e ambientali.

Molti elementi, tra cui umidità, umidità disponibile, luce, temperatura, condizioni del terreno, insetti e malattie delle piante possono influenzare il rilascio di composti organici volatili dagli alberi, alterando così il normale odore.

La rilevazioni di composti organici volatili, di odori è affidata alle tecnologie combinate di naso e lingua elettronico/a.

Dispositivi di nuova generazione possono essere utilizzati per lo scouting degli insetti nocivi e per i vettori di malattie.

Il naso artificiale (artificial intelligent noses /or electronic noses) è un approccio  innovativo, rapido e non invasivo. Focalizza le sue utilità nello scouting di batteri, funghi, infezioni virali, danni da insetti, – composti organici volatili – emessi  dalle piante. Utilità funzionali alle analisi di crescita, difesa, salute – delle piante.

Il gruppo sensori – naso elettronico – si compone anche di algoritmi per l’analisi predittiva.  La tecnica dell’e-nose, comparata alle tradizionali – gas chromatography – mass spectrometry (GC-MS) techniques – è non invasiva, rapida e – a basso costo. Le sfide, in corso, riguardano le performances dei sensori, l’uso in aree aperte, la determinazione dei cambiamenti di stato fisico, chimico, biologico durante lo stadio asintomatico.

 Il gruppo sensori è costituito da famiglie di sensori – “gas sensors” – “conductivity sensors”, “gravimetric sensors”, and “optical sensors”.

Ciascuna famiglia può essere arricchita da sensori specializzati, anche di nuova ideazione, per il detecting di particolari gas, spettri, composti organici volatili.

Il naso elettronico non sostituisce, ma integra, i tradizionali interventi di laboratorio o di altri sensori utili allo steso scopo: PCR, FISH, ELISH, fluorescence imaging, hyperspectral techniques, GC-MS,  enzymatic biosensor, DNA-based biosensor, antibody-based biosensor.

Certamente, costituisce un notevole avanzamento tecnologico nelle analisi predittive a basso costo.

Le reti di sensori specializzati per la predizione (early pest detecting), collegate a nodi sensore (radio / blue / zig), inviano i dati in real time (attraverso data loggers) a torri di ricezionea satelliti – per l’analisi e l’elaborazione offerta dal cloud e dai software dedicati di supporto alle decisioni.

rete di sensori in una area forestata – lay out