Cosa controlla germogliamento, infiorescenza, fioritura sull’olivo

Gli olivi (Olea europaea L.) sono tradizionalmente coltivati nel bacino del Mediterraneo e forniscono sia cibo sano sia servizi ecosistemici, come la mitigazione dei cambiamenti climatici e il controllo dell'erosione del suolo, in particolare nelle zone aride. Nonostante la sua importanza, la fenologia dell'olivo, influenzata dai cambiamenti climatici, è poco studiata.

Per colmare questa lacuna, l’Euro-Mediterranean Center on Climate Change ha valutato il potenziale dei modelli di reti neurali artificiali feed-forward per prevedere le cinque principali fenofasi dell'olivo (germogliamento apicale, infiorescenza, fioritura, indurimento dei noccioli e indice di maturazione dell'olivo) al loro inizio per le cultivar Picholine, Carolea e Coratina. Il set di dati è stato raccolto in sette siti in Italia negli anni 1997-2000. 

A causa delle lacune nel set di dati, i modelli sono stati inizializzati con un addestramento supervisionato con il sottoinsieme di osservazioni fenologiche complete, seguito da un addestramento semisupervisionato basato sul set di dati completo e da stime iterative delle osservazioni mancanti. Nello strato di uscita è stata utilizzata la funzione di attivazione softmax, interpretando le transizioni fenologiche incrementali come proporzionali alle probabilità. Le reti con almeno quattro strati nascosti attivati dalla funzione sigmoide e addestrati con il metodo momentum e parametri linearmente decrescenti hanno dato i risultati migliori.

L'insolazione giornaliera ha costantemente migliorato la previsione del germogliamento rispetto alla temperatura media giornaliera, suggerendo il funzionamento dei meccanismi di attivazione dei fotorecettori.

L'infiorescenza è stata prevista meglio quando è stata aggiunta la temperatura minima giornaliera, il che è coerente con un meccanismo di raffreddamento-calore.

La fioritura è risultata meno coerente, ma la temperatura media è stata uno spunto di controllo primario.

Pertanto, ogni fenofase è probabilmente controllata da diversi fattori climatici.

Quando sono stati testati su due date di fioritura indipendenti nel 2017 e nel 2018 da uno dei siti, i modelli più performanti per ciascuna cultivar hanno fornito errori mediani di 4,3 giorni, 12,1 giorni, 7,4 giorni e 3,7 giorni per Picholine, Carolea, Coratina e la combinazione Picholine+Carolea+Coratina, rispettivamente.

Le previsioni peggiori per Carolea sono probabilmente dovute all'ipotizzata sensibilità di questa cultivar ai cambiamenti climatici, che si sono verificati negli anni tra le osservazioni di addestramento e quelle di prova.

Pertanto, la sensibilità dell'olivo al cambiamento climatico potrebbe essere fortemente dipendente dalla cultivar, il che richiede un'indagine più approfondita in futuro. I modelli calibrati possono essere utilizzati sia come strumenti operativi sia come test di ipotesi per studiare gli effetti dei cambiamenti climatici sulla fenologia dell'olivo.