Innovazioni, tecnologie e strumenti della Precision Agricolture maggiormente

Dagli anni 90 ad oggi la sinergia tra la meccanizzazione e l’ingegneria ad alta tecnologia sta rivoluzionando l’agricoltura. Grazie all’impiego di tecnologie come: computer, satelliti, sistemi GPS, sistemi di posizionamento ad alta precisione e sensori intelligenti, è possibile controllare la variabilità che caratterizza ogni appezzamento di terreno e quindi, di conseguenza, ottimizzare le risorse impiegate, i costi e aumentarne la produzione, (Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali, 2016) 11_.

Le tecnologie e gli strumenti della Precision Agriculture possono essere impiegate dall’agricoltore in numerose attività quali per esempio: la preparazione del terreno, la protezione e la raccolta delle colture utilizzando la tecnica del telerilevamento e i sistemi GPS; la semina, la fertilizzazione e l’irrigazione utilizzando sensori che vengono applicati alle macchine.

Tramite sensori, sistemi GPS, sistemi GIS e telerilevamento si possono raccogliere i dati riferibili all’appezzamento del terreno specifico. L’agricoltore così può conoscere le giuste quantità di sementi, d’acqua e di concimi da fornire secondo le caratteristiche (struttura, composizione, umidità) del terreno. Dopo la raccolta dei dati si deve aprire un’attenta fase di elaborazione e analisi di questi per individuare e scegliere le strategie con cui agire sull’appezzamento al fine di ottenere una resa migliore.

L’Agricoltura di Precisione infatti deve essere intesa come una vera e propria strategia gestionale in cui, i dati in ingresso forniti dalle varie tecnologie adottate dall’agricoltore relative ad una certa coltivazione, vengono ricondotte verso determinati valori in uscita (tipicamente valori di resa produttiva e di qualità), secondo uno schema di attuazione interno che tende a fornire in uscita i parametri

11 “LINEE GUIDA PER LO SVILUPPO DELL’AGRICOLTURA DI PRECISIONE IN

35 ottimali per quella coltivazione che, di fatto “comunica” determinate esigenze di acqua, luce e così via al sistema stesso (Woesnel et al., 2016) 12_.

Come detto, la fase principale per poter applicare le tecniche della Precision Agriculture riguarda lo studio della variabilità di un appezzamento; per poter esaminare con cura la variabilità è fondamentale la raccolta dei dati. L’acquisizione dei dati relativi alla variabilità dei parametri riscontrabili all’interno di un appezzamento permette di definire i fattori sui quali poter ragionare per definire le scelte e le strategie da adottare. Per la raccolta dati esistono diverse tecniche:

 Informazioni georeferenziate. La georeferenziazione si riferisce alla

relazione esistente tra un’informazione territoriale e la sua posizione geografica, la posizione nello spazio definito dalla superficie terrestre nella quale il fenomeno si è verificato. Queste informazioni rendono possibile il confronto tra i diversi dati spaziali rilevati in uno stesso campo come: proprietà fisiche del suolo, produzione, irrigazione, contenuto di fertilizzanti, applicazioni di prodotti chimici a volume variabile.

La georeferenziazione è usata nei sistemi GIS (Gambella, 2012) 13_.

 Telerilevamento: è una tecnica che permette di acquisire informazioni

sulle caratteristiche di un oggetto attraverso l’analisi di dati che non entrano in contatto con esso (Lillesand et al, 1994). L’acquisizione dei dati nel telerilevamento si basa sulla misurazione della quota di energia elettromagnetica che, raggiunta la superficie terrestre e gli oggetti che si trovano su essa, viene riflessa o emessa; sia essa proveniente dal sole, dalla terra, dalla vegetazione o generata da strumenti radar o laser. In agricoltura, lo spettro di maggior interesse parte dalle onde dell’ultravioletto (UV) all’infrarosso. Le informazioni prodotte dal telerilevamento possono essere

12 “L’ Agricoltura di precisone e il futuro dell’agricoltura in Europa. Studio prospettico scientifico” EPRS Servizio Ricerca del Parlamento europeo Unità Prospettiva scientifica (STOA), Dicembre 2016

13 _{“Introduzione all’agricoltura di precisione” (2012) Dr. F. Gambella, Dip. Ingegneria del} Territorio, Universita’ degli Studi di Sassari

36 utilizzate per prevedere il bisogno di azoto nel grano, per stimare la resa del cotone, per valutare i danni degli insetti nel grano, per aiutare nell’applicazione di insetticidi, per stimare la concentrazione di argilla sul terreno, per rilevare e classificare le anomalie. Tutte queste informazioni possono essere reperite in tempi brevi anche su superficie ampie e inoltre, il telerilevamento rende possibile ripetere l’acquisizione dei dati più volte nel corso del ciclo colturale per avere sempre dati aggiornati sulla coltura (Gambella, 2012) 14_.

 Sistemi GIS (Sistemi d’informazione geografica): sono un’applicazione

software costituita da più moduli finalizzati ad acquisire, controllare, integrare, elaborare e rappresentare dei dati che sono spazialmente riferiti alla superficie terrestre (Servadio, 2003). Un GIS localizza elementi di dati spaziali appartenenti al mondo reale in un sistema di coordinate su mappe in formato digitale. Un GIS può combinare dati geografici a dati di altro genere per generare mappe tecniche sintetiche. Ai fini dell’agricoltura di precisione l’impiego di questi strumenti è fondamentale perché essi consentono di gestire una grande quantità di dati, con il fine elaborarli associandoli a funzioni di analisi, e visualizzarli alla fine graficamente in modo geo-referenziato (Gatto, 2013)15_{. Nel caso della gestione variabile di}

un appezzamento, tali modelli consentono di sovrapporre informazioni differenti riferite alla stessa area, facilitandone la comprensione delle relazioni esistenti a loro carico nella parte del terreno esaminata (Basso, 2003). I GIS in combinazione con il GPS possono essere impiegati per effettuare il controllo della navigazione delle macchine agricole in campo.

14 _{“Introduzione all’agricoltura di precisione” (2012) Dr. F. Gambella, Dip. Ingegneria del} Territorio, Università degli Studi di Sassari

15 _{“Applicazione delle tecnologie di Agricoltura di Precisione nella coltivazione del Mais in una} azienda cerealicola-zootecnica” (2013) S.Gatto

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 Sistema GPS (Sistema di posizionamento globale). E’ lo strumento

migliore per identificare e registrare la posizione di un oggetto sulla superficie terrestre. E’ un sistema in grado di fornire informazioni di posizione nelle tre direzioni spaziali (x, y, z), velocità e tempo. La posizione di un utente GPS si calcola in base alla distanza dai 24 satelliti, disposti intorno alla terra, rispetto al punto considerato. L’utilizzo del sistema GPS in agricoltura offre la possibilità di poter esprimere la posizione di un punto qualsiasi nell’appezzamento come coppia di coordinate geografiche. In agricoltura un ricevitore satellitare può essere utilizzato per:

1. rilevare i confini di un appezzamento,

2. determinare la posizione di una macchina operatrice all’interno di un appezzamento,

3. effettuare un campionamento del suolo,

4. i sistemi di navigazione: sistemi elettronici di guida che sfruttano ricevitori satellitari che indicano il percorso ottimale da seguire tramite segnali luminosi o acustici (barra di guida) o che guidano autonomamente la macchina durante il percorso rettilineo (guida semiautomatica).

 DGPS (Differential GPS): permette di migliorare il posizionamento basato

sul Global Positioning System. L’uso delle tecniche differenziali consente di calcolare in tempo reale le posizioni corrette (x,y,z) con una precisione elevata senza bisogno di correggere successivamente i dati dopo che questi sono stati registrati. Questo tipo di GPS è utile per svolgere operazioni come la mappatura dei raccolti con elevata risoluzione, la guida su traiettorie parallele, il campionamento del suolo e la distribuzione dei fertilizzanti e pesticidi a volume variabile nello spazio (VRA), o la guida in automatico dei veicoli agricoli (Gambella, 2012)16_.

16 _{“Introduzione all’agricoltura di precisione” (2012) Dr. F. Gambella, Dip. Ingegneria del} Territorio, Università degli Studi di Sassari

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 Sensori in tempo reale (real-time sensing). L’utilizzo di un sistema di

sensori offre l’opportunità di automatizzare la raccolta dei campioni sul suolo e sulle colture ad un maggiore livello d’intensità (Gambella, 2012)17_.

Si dividono in:

1. yield sensors (sensori di rendimento) che usano sensori ottici, sensori basati

sul peso e sensori a raggi y;

2. field sensors (sensori del terreno) questo sistema consente agli utenti di

registrare osservazioni visive sulla crescita delle colture, sulle erbacce, sulle malattie o su altre anomalie all’interno di un campo;

3. soil sensors (sensori del suolo) che si dividono in sensori ottici, raggi IR o

microonde, penetrometri e sensori ad induzione elettromagnetica per studiare le caratteristiche del terreno, questi permettono ad esempio di conoscere il livello di umidità del terreno e di interagire in modo intelligente con il sistema di irrigazione.

4. Crop sensors (sensori del raccolto) e cioè, sensori ad induzione

elettromagnetica ed all’IR, radiometri e analizzatori d’immagine che permettono di valutare come i cambiamenti ambientali incidono sullo sviluppo delle piante

5. Anomaly sensors (sensori di anomalie) sono dei sensori e dei sistemi di

spruzzatura che permettono di individuare con molta precisione le zone infestate.

I dati ottenuti con gli strumenti sopra descritti devono poi essere applicati secondo la Variable Rate Technology (VRT), una tecnologica che permette di stimare l’applicazione economicamente ottimale degli input gestiti. La Variable Rate Technology consente la semina precisa, l’ottimizzazione nelle applicazioni di erbicidi, pesticidi e sostanze nutritive, con la conseguente riduzione di costi e la riduzione dell’impatto ambientale.

17 _{“Introduzione all’agricoltura di precisione” (2012) Dr. F. Gambella, Dip. Ingegneria del} Territorio, Università degli Studi di Sassari

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