Μελέτη σε δύο εμπορικούς οπωρώνες ακτινιδίων στην Ιταλία όπου ένα σύστημα εξειδικευμένης άρδευσης («SMARTER») με αισθητήρες και real‑time δεδομένα πέτυχε έως 40% εξοικονόμηση νερού συγκριτικά με παραδοσιακές μεθόδους χωρίς υποβάθμιση της ποιότητας καρπού.

Η μελέτη περιλαμβάνει δύο φάσεις:

Εκτός άρδευσης:

Οι γεωπόνοι ορίζουν ένα “βέλτιστο προφίλ υγρασίας εδάφους” για την καλλιέργεια σε κάθε στάδιο ανάπτυξης.

Αυτό το προφίλ είναι ο στόχος που θέλει να επιτύχει το σύστημα με την άρδευση.
Η επιλογή των στόχων γίνεται με βάση τα χαρακτηριστικά του φυτού, του καρπού και του εδάφους.

Κατά τη διάρκεια της άρδευσης:

Το σύστημα διαβάζει δεδομένα κάθε 15 λεπτά από ένα πλέγμα αισθητήρων εδάφους (2D grid) που μετρούν υγρασία/υδατικό δυναμικό σε διαφορετικά σημεία του εδάφους.

Χρησιμοποιείται αλγόριθμος PI (Proportional–Integral controller) που υπολογίζει τη διαφορά μεταξύ της τρέχουσας κατάστασης και του βέλτιστου προφίλ.

Με βάση αυτή τη διαφορά και την προηγούμενη άρδευση, το σύστημα υπολογίζει πόσο νερό πρέπει να δοθεί για να επαναφέρει το έδαφος κοντά στο επιθυμητό επίπεδο.

Ουσιαστικά, η απόφαση για άρδευση βασίζεται σε μετρήσιμες αποκλίσεις από το βέλτιστο προφίλ, όχι σε στατικές εξισώσεις ή εκτιμήσεις καιρού.

Πώς Συλλέχθηκαν τα Δεδομένα

Πεδίο Εφαρμογής

Οι δοκιμές έγιναν σε δύο εμπορικούς οπωρώνες ακτινιδίου σε Ιταλία:

Χαρακτηριστικό: Orchard Errano Orchard Ancarani
Έκταση: 10 ha, 15 ha
Απόσταση φυτών: 2 m, 2.5 m
Απόσταση γραμμών: 4.5 m, 4.5 m
Χαρακτηριστικά σταλάκτη σταγόνας: 4 l/h, 2 l/h

Τρόπος μέτρησης

Γυψόλιθοι αισθητήρες (gypsum block) μετρούν το υδατικό δυναμικό του εδάφους, που δείχνει πόσο εύκολα ένα φυτό μπορεί να πάρει νερό.

Μετεωρολογικοί σταθμοί καταγράφουν τα δεδομένα.

Το νερό που παρέχεται μετριέται ανά σταγόνα / σταλάκτη μέσω μετρητών ροής

Όλα τα δεδομένα στέλνονται στον κεντρικό υπολογιστή με ασύρματο πρωτόκολλο.

Τρόπος Λειτουργίας του Αλγορίθμου (SMARTER)

Η βασική λογική λειτουργίας είναι η εξής:

1. Λήψη των δεδομένων

Κάθε προγραμματισμένη ώρα άρδευσης (π.χ. πρωί), το σύστημα διαβάζει τα δεδομένα του αισθητήρα.

2. Υπολογισμός απόκλισης (error)

Υπολογίζεται πόσο η τρέχουσα υγρασία διαφέρει από το βέλτιστο προφίλ. Αυτή η απόκλιση είναι το error e(t).

Σύγκριση συνιστώμενων (μπλε γραμμές) και πραγματικών ποσοτήτων άρδευσης (πορτοκαλί γραμμές) (λίτρα ανά σταλάκτη) σε δύο εμπορικούς οπωρώνες (Ancarani και Errano). Με πράσινο χρώμα, οι υδρολιπάνσεις που προγραμματίζουν χειροκίνητα οι αγρότες.

3. PI Controller

Ένας Proportional‑Integral προγραμματιστής υπολογίζει την αναγκαία διόρθωση:

Το Proportional μέρος αντιδρά άμεσα στη διαφορά.

Το Integral μέρος λαμβάνει υπόψη τη σωρευμένη διαφορά στο χρόνο.

Συστάσεις παροχής νερού (advice)

Το σύστημα συγκρίνει το error και τις προηγούμενες αρδεύσεις και προτείνει πόσο νερό πρέπει να δοθεί για να πλησιάσει στο βέλτιστο.

Αυτόματη προσαρμογή

Αν η πραγματική άρδευση είναι διαφορετική από την προτεινόμενη (π.χ. λόγω υδραυλικών περιορισμών), το σύστημα λαμβάνει υπόψη αυτή την πραγματική τιμή στην επόμενη φάση.

Τι μετρήθηκε και πώς αξιολογήθηκε

Εξοικονόμηση νερού

Σε δύο οπωρώνες, το SMARTER πέτυχε μέχρι 40% λιγότερο νερό σε σχέση με τον παραδοσιακό τρόπο άρδευσης.

Κοντά στον βέλτιστο στόχο

Το σύστημα κατάφερε να κρατήσει την υγρασία μέσα στο βέλτιστο εύρος 80% των ημερών της σεζόν, σε αντίθεση με 50% με παραδοσιακή άρδευση.

Ποιότητα καρπού

Παρά τη μείωση του νερού, η ποιότητα καρπού παρέμεινε συγκρίσιμη ή καλύτερη σε δείκτες όπως μέγεθος, σάκχαρα και ξηρά ουσία.

Οικονομική αξιολόγηση

Για οπωρώνες > 5 ha, η επένδυση στο σύστημα επιστρέφει μέσα σε ~1–2 χρόνια από τα λιγότερα έξοδα για νερό και ενέργεια.

Κύρια πλεονεκτήματα της μεθοδολογίας SMARTER

Ανεξάρτητο από το έδαφος

Δεν απαιτεί βαθμονόμηση της υγρασίας ανά τύπο εδάφους, κάτι που απλοποιεί την εγκατάσταση.

Χωρίς ιστορικά δεδομένα
Δουλεύει άμεσα με αισθητήρες μόλις εγκατασταθούν, χωρίς να χρειάζεται εκπαίδευση ή εκ των προτέρων ιστορικά στοιχεία.

Άμεση ανταπόκριση σε βροχοπτώσεις
Το σύστημα “αντιλαμβάνεται” βροχή από την άνοδο της υγρασίας στο έδαφος και μειώνει την άρδευση αναλόγως.

Ευρεία εφαρμογή
Λειτουργεί σε διαφορετικούς τύπους εδάφους και συστήματα άρδευσης χωρίς ιδιαίτερη προσαρμογή.

Συνοπτικό συμπέρασμα

Η μελέτη παρέχει μια λεπτομερή, data‑driven μεθοδολογία για άρδευση ακριβείας σε ακτινίδια με:

• αισθητήρες 2D grid
• controller με PI αλγόριθμο
• real‑time προσαρμογή άρδευσης
• σημαντική εξοικονόμηση νερού
• διατήρηση/βελτίωση ποιότητας καρπού

και όλα αυτά χωρίς να απαιτεί ιστορικά δεδομένα ή ειδική βαθμονόμηση.

Πηγή

Prescriptive watering: Data-driven optimization of water consumption in kiwifruit orchards
Alex Baiard et al., 2026.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2025.111306