Methods to estimate growth and production in fruit plantations based on Precision Agriculture technologies

Abstract

En les darreres dues dècades, els sistemes de producció intensius i superintensius han transformat la fructicultura als països mediterranis, augmentant la mecanització i l’eficiència. A Espanya, el cultiu d’ametllers ha crescut un 367 % i el d’oliveres un 22 %. Tanmateix, aquests sistemes afronten desafiaments relacionats amb la sostenibilitat per la dependència de la fertirrigació i l’increment dels costos de gestió.Aquesta tesi aborda aquestes problemàtiques mitjançant tecnologies avançades d’Agricultura de Precisió en conreus d’ametllers i oliveres. La primera part optimitza índexs de vegetació basats en imatges satel·litals (Sentinel-2, PlanetScope) i UAVs, introduint l’Índex de Frondositat-LiDAR (LLI) com a eina clau per gestionar el dosser. La segona part avalua els efectes de la fertilització nitrogenada i el reg, revelant que una gestió equilibrada del nitrogen i del dosser millora l’eficiència, el rendiment i la qualitat del producte, promovent una agricultura més sostenible.

En las últimas dos décadas, los sistemas de producción intensivos y superintensivos han transformado la fruticultura en los países mediterráneos, aumentando la mecanización y eficiencia. En España, el cultivo de almendros creció un 367 % y el de olivos un 22 %. Sin embargo, estos sistemas enfrentan desafíos relacionados con la sostenibilidad debido a la dependencia de la fertirrigación y mayores costos de gestión.Esta tesis aborda estas problemáticas mediante tecnologías avanzadas de Agricultura de Precisión en huertos de almendros y olivos. La primera parte optimiza índices de vegetación basados en imágenes satelitales (Sentinel-2, PlanetScope) y UAVs, introduciendo el Índice de Frondosidad-LiDAR (LLI) como herramienta clave para gestionar el dosel. La segunda parte evalúa los efectos de la fertilización nitrogenada y riego, revelando que una gestión equilibrada del N y del dosel mejora la eficiencia, el rendimiento y la calidad del producto, promoviendo una agricultura más sostenible.

Over the past two decades, intensive and super-intensive production systems have transformed fruit farming in Mediterranean countries, increasing mechanization and efficiency. In Spain, almond cultivation has grown by 367%, and olive cultivation by 22%. However, these systems face sustainability challenges due to fertigation dependence and rising management costs.This thesis addresses these issues through advanced Precision Agriculture (PA) technologies in almond and olive orchards. The first part optimizes vegetation indices derived from satellite imagery (Sentinel-2, PlanetScope) and UAVs, introducing the LiDAR Foliage Index (LLI) as a key tool for canopy management. The second part evaluates the effects of nitrogen fertilization and irrigation, revealing that balanced nitrogen and canopy management enhance efficiency, yield, and product quality, promoting more sustainable agriculture.