UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA
DIPARTIMENTO DI ECONOMIA
CORSO DI LAUREA IN STRATEGIA, MANAGEMENT E
CONTROLLO
TESI DI LAUREA
LA PRECISION AGRICULTURE,
IL FUTURO TECNOLOGICO PER LA GESTIONE
DELLE IMPRESE AGRICOLE
Candidato:
Relatore:
Chiara Lardani
Prof.ssa Angela Tarabella
1
INDICE
INTRODUZIONE ... 4
CAPITOLO 1: Cos’è la Precision Agriculture ... 7
1.1 Le origini e le fondamenta della Precision Agriculture ... 7
1.2 Il percorso dall’agricoltura tradizionale a quella di precisione ... 17
1.3 Le tecnologie utilizzate nella Precision Agriculture e il ruolo dell’Information (and Communication) Technology ... 20
1.4 L’impatto della Precision Agriculture: benefici economici e vantaggi competitivi ... 22
CAPITOLO 2: Implementare la Precision Agriculture nel 21esimo secolo ... 33
2.1 Innovazioni, tecnologie e strumenti della Precision Agricolture maggiormente usati nelle aziende ... 34
2.2 Applicazioni della Precision Agriculture nel mondo ... 39
2.3 Prospettive di sviluppo della Precision Agriculture ... 46
2.4 Barriere all’adozione della Precision Agriculture ... 57
CAPITOLO 3: Dizionario per l’identificazione della Precision Agriculture ... 59
3.1 Finalità e metodologia per la creazione del dizionario ... 59
3.2 La creazione del dizionario ... 60
3.3 Rappresentazione degli output risultanti dall’uso del dizionario ... 65
3.4 Applicazioni aziendali e possibilità di sviluppo del dizionario ... 67
CONCLUSIONI ... 72
BIBLIOGRAFIA ... 75
2 INDICE DELLE FIGURE
Figura 1 Rappresentazione del processo di creazione del dizionario ... 60
Figura 2 Rappresentazione del dizionario PA ... 65
INDICE DELLE TABELLE Tabella 1: Definizioni di Precision Agriculture ... 16
Tabella 2 Esempio di ammortamento standard ... 27
Tabella 3 Esempio di iperammortamento ... 29
Tabella 4 Preoccupazioni e Opportunità ambientali future previste ... 51
Tabella 5 Preoccupazioni e Opportunità economiche ... 53
Tabella 6 Preoccupazioni e Opportunità tecnologiche ... 54
Tabella 7 Preoccupazioni e Opportunità geopolitiche ... 54
Tabella 8 Esemplificazione del documento risultante dall’dei 25 papers scientifici ... 63
4
INTRODUZIONE
L’agricoltura del nostro secolo si trova ad affrontare scenari economici, sociali e ambientali in rapida evoluzione.
La FAO nel documento “The State of World Fisheries and Aquaculture Opportunities and Challenges” del 2014 stima che i prodotti e le necessità alimentari subiranno un incremento del 60% rispetto alla media annuale, analizzata dal 2005 al 2007, in relazione alla previsione di crescita della popolazione mondiale stabilita a circa 9 miliardi entro il 2050 (Nikos e Bruinsma 2012). Tuttavia, la superficie coltivata a livello globale aumenterà in misura trascurabile e non proporzionale alla crescita della popolazione.
Inoltre, una classe media in crescita, in particolare nelle economie emergenti, richiederà sempre più un’alimentazione variegata, e allo stesso tempo, i consumatori avranno necessità di selezioni di cibo più sano in relazione all’aumento della loro consapevolezza alimentare.
Anche la Commissione per l’Agricoltura e lo Sviluppo Rurale del Parlamento Europeo ha calcolato la stessa stima (McIntyre 2015) dell’aumento della popolazione mondialeconfermando conseguentemente che la domanda di alimenti sani e di una nutrizione ottimale costituisca una delle maggiori sfide future a livello mondiale.
Alcuni trend attuali importanti che dimostrano una notevole diversità rispetto al passato sono ad esempio l’evoluzione tecnologica, i cambiamenti socio-politici, l’incremento del degrado ambientale, le carenze idriche, l’aumentata necessità energetica e l’emergere di nuovi parassiti e malattie che influenzano la produzione agricola1.
Per soddisfare questi obiettivi e per rispondere ai fabbisogni e alle necessità della popolazione, sono state introdotte, a partire dal secolo scorso, importanti innovazioni tecnologiche che hanno permesso al settore primario non solo di aumentare la produttività e diminuire i costi, di offrire maggiore trasparenza al
1“Linee guida per lo sviluppo dell’agricoltura di precisione in Italia” (2015) Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali
5 consumatore rispetto alla tracciabilità dei processi e delle materie prime ma anche, di tutelare l’ambiente.
E’ in questo contesto che si sviluppa l’Agricoltura di Precisione, oggetto di questo elaborato.
L’Agricoltura di Precisione o Precision Agriculture o Precison Farming si sviluppa alla fine del XIX secolo ed ha come obiettivo lo sviluppo e l’utilizzo di tecnologie quali GPS, DGPS, GIS, droni e sensori per eseguire interventi agronomici mirati, da qui il termine “precision”, che tengano conto delle effettive esigenze colturali e delle caratteristiche biochimiche e fisiche del suolo. Il fine ultimo è quello di migliorare la produzione, ridurre i costi ed evitare gli sprechi, minimizzare i danni ambientali ed elevare gli standard qualitativi dei prodotti agricoli.
Da studi recenti emerge che la Precision Agriculture è solo l’inizio diun processo evolutivo dell’agricoltura, rivoluzionario e sorprendente. Infatti sembrerebbe che, entro il 2019, frutta e verdura potranno essere colte dal consumatore direttamente dalla pianta ubicata in uno speciale scaffale idroponico (una specie di serra) all’interno del supermercato. Il cliente così si limiterà a cogliere dalla pianta ciò che gli serve, pesarlo e pagarlo alla cassa. Nello scaffale idroponico non ci sarà terra ma una speciale soluzione ricca di nutrienti nella quale saranno affondate le radici di piante quali ad esempio: funghi, patate, fragole, frutti di bosco, pomodori, insalata, peperoni e verdure varie.
SecondoLucy MacLennan, responsabile tecnico di Sainsbury, una delle più grandi catene commerciali britanniche, questo tipo di distribuzione avrà effetti positivi non solo sulla qualità di ciò che mangiamo, ma anche sull’ambiente visto che, la frutta e la verdura che troviamo al supermarket costa moltissimo sia in termini di trasporto sia in termini di imballaggio. Far nascere e crescere i vegetali direttamente sullo scaffale permetterebbe di eliminare le emissioni inquinanti legate a queste due attività e permetterebbe di beneficiarne anche nel gusto visto che i prodotti maturerebbero direttamente sulla pianta (Metelli et al., 2009/2010)2.
2“Lo scenario evolutivo della grande distribuzione organizzata in Italia” (2009/2010) M. Metelli, M. Bisson, B. Del Curto
6 Il lavoro svolto si articola in tre capitoli: i primi due posso essere definiti teorici in quanto si ripercorre il processo storico dell’agricoltura, da quella tradizionale a quella di precisione, per arrivare a descrivere la Precision Agriculture attraverso un’analisi delle diverse definizioni contenute in “paper” scientifici.
Si analizzano e si spiegano poi le diverse tecnologie utilizzate nell’agricoltura di precisione, i benefici che queste apportano a livello ecologico, sociale ed economico e anche le barriere che ne impediscono l’adozione.
Si procede infine ad un’analisi della situazione mondiale, ovvero, si osserva come le stesse tecnologie siano applicate nei diversi contesti mondiali e, quindi, quali potrebbero essere le diverse prospettive di sviluppo.
Il terzo e ultimo capitolo, invece, si concentra sull’analisi di un “dizionario” appositamente creato e sviluppato per identificare le tecnologie proprie della Precision Agriculture adottate dalle aziende. Inizialmente si spiega come questo è stato pensato e costruito, per poi evidenziare il suo scopo, le sue applicazioni a livello aziendale e i suoi possibili sviluppi futuri.
7
CAPITOLO 1: Cos’è la Precision Agriculture
Sebbene esistano diverse definizioni della Precision Agriculture, Pierce e Nowak (1999) hanno sinteticamente riassunto “un sistema che fornisce gli strumenti per fare la cosa giusta, nel posto giusto, al momento giusto”, dove per “cosa giusta” si intende un intervento agronomico3.
In realtà, le recenti innovazioni tecnologiche portano ad un ampliamento delle opportunità di applicazione e si può quindi estendere tale definizione.
Secondo una definizione più estensiva di PA, questa può essere descritta come “una gestione aziendale (agricola, forestale e zootecnica) basata sull’osservazione, la misura e la risposta dell’insieme di variabili quanti-qualitative inter ed intra-campo che intervengono nell’ordinamento produttivo. Ciò al fine di definire, dopo analisi dei dati sito-specifici, un sistema di supporto decisionale per l’intera gestione aziendale, con l’obiettivo di ottimizzare i rendimenti nell’ottica di una sostenibilità avanzata di tipo climatica ed ambientale, economica, produttiva e sociale”.
1.1 Le origini e le fondamenta della Precision Agriculture
“Con non meno di 10 bilioni di bocche da sfamare entro il prossimo mezzo secolo, l’agricoltura di precisione sarà la colonna portante di un sistema di produzione di cibo sicuro e sostenibile”, queste le parole di Joe Michaels, Senior Director del Global Product Management for Precision Solutions presso CNH Industrial, durante una presentazione all’Enterprise IoT Summit che ha avuto luogo ad Austin, Texas, all’inizio del 2017.
Con la popolazione globale in aumento e la necessità di accrescere rapidamente la produzione di cibo, l’agricoltura di precisione, supportata da strumenti IOT (internet of things), viene applicata ai progetti agricoli allo scopo di migliorare il potenziale dell’industria.
8 La Precision Agriculture nasce negli Stati Uniti d’America agli inizi degli anni novanta.
La prima definizione effettiva proviene dalla Camera dei Rappresentanti degli Stati Uniti nel 1997, che la definiva come “un’agricoltura dove informazione e produzione sono integrate, un sistema progettato per aumentare l’efficienza produttiva, la produttività e la redditività a lungo termine riducendo al minimo gli impatti non voluti sulla fauna e l’ambiente”.
Si intende quindi un moderno concetto di gestione agricola che consiste nell’applicazione di tecnologie, principi e strategie per monitorare e ottimizzare i processi produttivi agricoli in maniera da gestire la produzione agricola in relazione alle reali necessità dell’appezzamento.
La Precision Agriculture si basa su un processo ciclico di osservazione/acquisizione di dati, seguita da un’interpretazione e da una valutazione delle informazioni acquisite, e quindi dall’implementazione di una serie di decisioni rispondenti ad essi.
In sintesi, gli stadi principali dell’agricoltura di precisione sono:
1. raccolta di dati attraverso reti di sensori wireless o droni per avere informazioni su: umidità del terreno, temperatura e irraggiamento dell’area di interesse, fattori infestanti come parassiti o malattie delle piante, le condizioni del raccolto;
2. analisi dei dati raccolti e definizione di un piano di intervento utilizzando sistemi software DSS (Decision Support System) che forniscono supporto nell’ identificazione degli interventi da realizzare. Ad esempio potrebbe essere necessaria una modifica all’attività di irrigazione, una modifica dei pesticidi o dei fertilizzanti utilizzati fino a quel momento;
3. semina,
4. controllo delle applicazioni e degli effetti che queste hanno determinato sul raccolto.
Fondamentali per l’implementazione della Precision Agriculture sono gli strumenti tecnologici, ad esempio: sensori, droni, dispositivi dotati di GPS. Grazie
9 a questi gli agricoltori riescono ad aumentare la qualità, la quantità e la sostenibilità della produzione agricola; ad ottenere maggiore efficienza da macchine e operatori e minori costi diretti di produzione e una maggiore produzione del raccolto. Lo scopo della Precision Agriculture quindi, è quello di mettere in sintonia la gestione del terreno e delle colture con le specifiche esigenze di un campo eterogeneo al fine di migliorare la produzione, minimizzare i danni ambientali ed elevare gli standard qualitativi dei prodotti agricoli.
Obiettivi PA:
ottimizzare l’efficienza della produzione agricola, la qualità dei prodotti e la redditività mediante:
l’impiego di sensori per il monitoraggio in tempo reale dello stato di salute delle colture e per il controllo dell’insorgenza di fitopatogeni,
l’impiego razionale dei fattori (input), agevolando gli operatori e riducendo la stanchezza fisica, i tempi di esecuzione dei lavori, le task ripetitive e l’intensità, annullando errori e massimizzando il profitto (es. guida automatica)
storicizzazione e creazione di banche dati online (cloud computing) per lo sviluppo di Sistemi di Supporto alle Decisioni (SSD) a consultazione facilitata che permettono anche la tracciabilità avanzata (Infotracing) dalla produzione al consumo/vendita
aumentare la sostenibilità climatica e ambientale attraverso:
distribuzione controllata di acqua, fertilizzanti e fitofarmaci in base al reale fabbisogno della coltura con il conseguente miglioramento dell’acqua, dell’aria e la riduzione dei volumi d’acqua per l’irrigazione,
riduzione infiltrazioni sostanze chimiche nelle falde acquifere,
riduzione della pressione esercitata dai sistemi agricoli sull'ambiente;
Oggi la PA è considerata una “soluzione ecologica che ottimizza la qualità e la quantità di prodotti riducendo al minimo il costo, l’intervento umano e le variazioni causate dall’imprevedibilità della natura”; essa è diventata una pratica
10 gestionale di crescente interesse poiché collega i driver chiave direttamente connessi a temi mondiali come la sostenibilità dell’agricoltura e della sicurezza alimentare.
Tutte le nuove definizioni della PA includono termini relativi al rischio, agli effetti ambientali e al degrado, in quanto sono le preoccupazioni chiave alla fine del 20 e all’inizio 21 secolo.
Di seguito la tabella 1 mette in evidenza alcune definizioni di Precision Agriculture estrapolate dai “paper scientifici”.
11
AUTORE DEFINIZIONE JOURNAL ANNO COMPONENTI
F.J.Pierce, P. Nowak
Precision agriculture is the application of technologies and principles to manage spatial and temporal variability associated with all aspects of agricultural production for the purpose of improving crop
performance and environmental quality. Precision agriculture is technology enabled.
Aspects of Precision Agriculture-
Advances in Agronomyvol. 67,pp.1-85
1999
Benefici economici, sociali, ambientali derivanti dall’implementazione della PA H. Kirchmann, G. Thorvaldsson
Precision agriculture is a discipline that aims to increase efficiency in the
management of agriculture. It is the development of new technologies,
modification of old ones and integration of monitoring and computing at farm level to achieve a particular goal.
Challenging targets for future agriculture
-European Journal of
Agronomy 12, pp. 145–161
2000 PA per un’agricoltura sostenibile
12
AUTORE DEFINIZIONE JOURNAL ANNO COMPONENTI
J. V. Stafford
Precision Agriculture is “information intense” and could not be realized without the enormous advances in networking and computer processing power.
Precision Agriculture, as a crop
management concept, can meet much of the increasing environmental, economic,
market and public pressures on arable agriculture.
Implementing Precision Agriculture in the 21st Century- J.agric. Engng Res 76, pp. 267-275
2000
Agricoltura di precisione intesa come progresso del nuovo millennio.
Le tecnologie della PA
N. Zhang, M.Wang, N.Wang
PA is conceptualized by a system approach to re-organize the total system of
agriculture towards a low-input, high-efficiency, sustainable agriculture. This new approach mainly benefits from the emergence and convergence of several
Precision Agriculture-a worldwide
overwiew-Computer and Electronics in agriculture, 36, pp. 13-132
2002
Le tecnologie della PA, i vantaggi derivanti
dall’implementazione e le sue applicazioni nel mondo.
13
AUTORE DEFINIZIONE JOURNAL ANNO COMPONENTI
technologies, including GPS, GIS, miniaturized computer components, automatic control, in-field and remote sensing, mobile computing, advanced information processing, and
telecomunications R. Bongiovanni, J. Lowenberg- Deboer
Precision Agriculture (PA) can help in managing crop production inputs in an environmentally friendly way. By using site-specific knowledge, PA can target rates of fertilizer, seed and chemicals for soil and other conditions. PA substitutes information and knowledge for physical inputs.
Precision Agriculture and Sustainability
Precision Agriculture, Vol.5, pp.359–387,
2004
Benefici ambientali
derivanti dall’applicazione della PA
14
AUTORE DEFINIZIONE JOURNAL ANNO COMPONENTI
A.
McBratney, B. Whelan, T. Ancev
The definition of precision agriculture is still evolving as technology changes and our understanding of what is achievable grows.
One generic definition could be ‘‘that kind of agriculture that increases the number of (correct) decisions per unit area of land per unit time with associated net benefits’’.
Future directions of Precision Agriculture - Precision Agriculture, 6, pp. 7-23 Springer Science+Business Medis Inc. 2005 Tecnologie e criteri applicativi per valutare l’implementazione della PA
J.Li, X. Qin, Z. Meng, J. Chen, M. Ma, M. Ding
Precision agriculture is a comprehensive research based on ecology, economics and sociology. In the research process, we need to consider the relationship of
agro-ecosystem, macroeconomic system and social system. The key points and difficulties in the research is how to
Research on Efficiency Evaluation Systems for Precision Agriculture
-National Engineering Research Center for
2009
Benefici economici, sociali, ecologici della PA.
Indicatori per valutare e interpretare i benefici della PA
15
AUTORE DEFINIZIONE JOURNAL ANNO COMPONENTI
simplify the complicated system, settle the non-quantificational of the partial variables.
Information Technology in Agriculture
Y. S. Tey, M. Brindal
Precision agriculture is a production system that involves crop management according to field variability and site-specific
conditions. Precision agricultural
technologies are those technologies which, either used singly or in combination, as the means to realize precision agriculture.
Factors influencing the adoption of precision agricultural technologies: a review for policy
implications, Precision Agriculture, Vol.13, pp 713-730 2012 Le tecnologie della PA E. Pierpaoli, G. Carli, E. Pignatti, M. Canavari
Precision Agriculture is a fairly new concept of farm management developed in mid-1980s. PA bases its applicability on the
Drivers of Precision Agriculture Technologies Adoption: A Literature
2013
Tecnologie e fattori che spingono all’adozione della PA
16
AUTORE DEFINIZIONE JOURNAL ANNO COMPONENTI
use of technologies to detect and decide what is “right”. Review , Procedia Technology, Vol.8, pp.61-69 R. Schrijver, K.Poppe, C. Daheim
Precision agriculture (PA) or precision farming, is a modern farming management concept using digital techniques to monitor and optimise agricultural production
processes.
Precision Agriculture and the future of farming in Europe- Scientific Foresight Study
2016
Opportunità che nascono dall’implementazione della PA per le politiche europee
17
1.2 Il percorso dall’agricoltura tradizionale a quella di precisione
La storia e l’evoluzione dell’agricoltura vanno di pari passo con lo sviluppo tecnologico umano e lo sviluppo di conoscenze o tecniche di coltivazione.
In generale la storia dell’agricoltura passa progressivamente attraverso varie tappe. L’agricoltura del V secolo viene definita come agricoltura di sussistenza e consisteva in coltivazioni e/o allevamenti destinati al consumo diretto delle famiglie contadine, indispensabili per la sopravvivenza. Soltanto una piccola quantità dei raccolti, in surplus, veniva venduta al mercato o scambiata con altre merci.
Una delle innovazioni che più contribuirono al declino dell’agricoltura di sussistenza in Europa fu l’introduzione, nel XII secolo, del collare per il cavallo. Questo finimento permetteva all’animale di lavorare senza strozzarsi. I cavalli bardati in questo modo erano in grado di trainare con più forza, più velocemente e più a lungo dei buoi, usati in precedenza. Grazie alla potenza del cavallo gli agricoltori potevano ora incrementare la produzione. Potevano usare aratri di ferro su terreni fino a quel momento incoltivabili.
Intorno al XVII secolo, ci fu un altro passo avanti, l’impiego sistematico di colture che arricchiscono il suolo, come fagioli, piselli, trifoglio ed erba medica, i quali fissano l’azoto nel terreno. Il suolo produceva così raccolti più abbondanti. Questo segnò il passaggio verso quella che viene definita agricoltura estensiva basata sul latifondo e sulla rotazione delle colture in cui però vi era uno scarso uso di macchinari e gli investimenti erano minimi.
Già grazie a questi progressi, nonostante la produttività rimanesse bassa, alcuni agricoltori riuscivano a disporre di un sovrappiù di prodotti da destinare alla vendita. Questa evoluzione portò allo sviluppo delle città, dove si potevano acquistare gli alimenti e ci si poteva dedicare all’artigianato e al commercio. È proprio questo il periodo in cui, alcuni ricchi artigiani, commercianti e agricoltori inventarono le prime macchine agricole.
18 Intorno al 1700 Jethro Tull, agricoltore inglese, ideò una seminatrice trainata da cavalli che soppiantò la semina a mano, molto più dispersiva.
Nel 1831, negli Stati Uniti, Cyrus McCormick inventò una mietitrice trainata da cavalli che poteva mietere il grano a un ritmo cinque volte maggiore rispetto a quanto poteva fare un uomo con la falce. Sempre in quel periodo i commercianti iniziarono a importare fertilizzanti in Europa dalle coste sudamericane occidentali. Le innovazioni del XVIII e XIX secolo determinarono quella che viene definita agricoltura di tipo intensivo e specializzata, sempre più meccanizzata, con uso di fertilizzanti e tecniche di ingegneria genetica e con finalità di commercializzazione sul relativo mercato agricolo.
Le implicazioni negative di una pratica agricola intensiva troppo spinta derivavano dal volere elevare il livello di produttività attraverso l’utilizzo di macchinari, pesticidi e fertilizzanti chimici con conseguenze di deforestazione, desertificazione, inquinamento delle falde acquifere e, nell’ultimo periodo, varietà colturali geneticamente modificate (OGM).
La continua crescita dei fabbisogni alimentari mondiali, la necessità di mantenere bassi i prezzi degli alimenti, la riduzione della superficie coltivabile, l’esigenza di coltivare anche in zone nettamente sfavorevoli (talvolta anche per inquinamento) e di poter ottenere prodotti di qualità nutrizionale elevata, ponevano gli operatori davanti ad una limitata rosa di scelte. Questo fu il motivo per cui tra il 1960 e la fine degli anni novanta i governi dei paesi industrializzati indussero la cosiddetta “rivoluzione verde”, ossia investirono in maniera consistente nella ricerca agricola, direttamente sui campi degli agricoltori, cercando altri sistemi per incrementare la produzione alimentare con lo sviluppo di prodotti pesticidi e fertilizzanti, incoraggiandoli ad utilizzare queste nuove tecnologie e rivoluzionando le tradizionali pratiche agrarie con l'abbandono e l’estinzione di molte varietà locali e tradizionali.
Le pratiche tradizionali usate prima della rivoluzione verde avevano il difetto di non essere in grado di fornire prodotti in larga quantità ed economici, attraenti per i consumatori, ma soprattutto coerenti con gli standard qualitativi e di sicurezza imposti dalla legge nonché adatti ai processi di trasformazione industriale.
19 L’agricoltura intensiva infatti presentava evidenti problemi di sostenibilità e per questo di anno in anno cresceva l’esigenza di tecnologia di settore sempre più attenta alle problematiche ambientali.
La Precision Agriculture è l’ultimo frutto delle rivoluzioni agricole moderne, si inizia a diffondere agli inizi degli anni 90 e si avvale di moderne strumentazioni; è mirata all’esecuzione di interventi agronomici tenendo conto delle effettive esigenze colturali e delle caratteristiche biochimiche e fisiche del suolo.
Essa nasce dalla presa di coscienza che il settore agricolo necessita di innovazioni tecniche affinché si possa parlare di agricoltura sostenibile, sia dal punto di vista economico, sia dal punto di vista ambientale.
La prima fase della sua applicazione consiste nella misura e nell’interpretazione della variabilità spazio-temporale, associata con tutti gli aspetti della produzione agraria; il passo successivo nell’utilizzo di questa informazione per gestire la variabilità, adattando gli input agronomici alle specifiche condizioni locali all’interno del campo, e la terza fase nella validazione dell’approccio proposto, mediante l’impiego di indicatori in grado di misurare l’efficacia delle pratiche “sito-specifiche”.
Con la Precision Agriculture, tradizione e innovazione, termini posti in antitesi, provano ad integrarsi l’uno con l’altro cercando di non danneggiare l’ecosistema evitando sprechi e limitando l’impatto ambientale ma anche, cercando di non perdere competitività sui mercati mediante una gestione razionale delle risorse immesse nel sistema produttivo.
Tuttavia, nonostante il processo evolutivo dell’agricoltura, oggi a livello mondiale, le diverse tipologie di coltivazione corrispondenti alle varie “tappe” dell’agricoltura continuano comunque a coesistere in diverse parti del mondo poiché sono legate al livello di sviluppo economico del rispettivo paese di interesse.
20
1.3 Le tecnologie utilizzate nella Precision Agriculture e il ruolo dell’Information (and Communication) Technology
Per definizione, l’Information Technology o informatica, si occupa dell'acquisizione, della registrazione e della comunicazione di informazioni. La Precision Agriculture ha beneficiato degli sviluppi tecnologici relativi alla meccanizzazione e all’automazione in primis sviluppati per altre industrie e, in seguito lo sviluppo dell’informazione, ha permesso di integrare i progressi tecnologici nell’agricoltura di precisione.
L'implementazione della Precision Agriculture è stata resa possibile grazie allo sviluppo di tecnologie e di sensori; tra questi vi sono i sistemi di posizionamento geografico, principalmente i sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS) di cui il GPS è il più comune e il più usato attualmente, che costituiscono un importante potenziatore di “precisione”; il GIS, Geographic Information System, un sistema progettato per ricevere, immagazzinare, elaborare, analizzare, gestire e rappresentare dati di tipo geografico.
Negli ultimi decenni inoltre, molte nuove tecnologie sono state sviluppate o adottate per uso agricolo come i sensori montati a bordo di macchine agricole, sensori geofisici per misurare le proprietà del suolo, tecniche di telerilevamento a basso costo e dispositivi affidabili a memorizzare, elaborare e scambiare / condividere le informazioni.
L’applicazione delle tecnologie dell’informazione presenta chiari vantaggi per ottimizzare l’efficienza produttiva e per aumentare la qualità, ma anche per ridurre al minimo l’impatto ambientale.
Oggi la tecnologia GNSS è ampiamente utilizzata in molte aziende agricole per compiti relativi a sistemi di ricerca (ad es. Sistemi di comando automatico) e per la produzione di informazioni georeferenziali (ad es. Mappatura dei rendimenti). Il GNSS ha permesso inoltre l’espansione di sistemi di guida per macchine e sistemi di traffico controllato (CTF). Tali metodi consentono ai macchinari di guidare con precisione le piste ripetibili, riducendo gli errori commessi dall’operatore, riducendo la fatica e permettendo più tempestività delle operazioni.
21 Rilevante è l’uso della tecnologia di velocità variabile (VRT) che consente la semina precisa, l’ottimizzazione della densità di impianto e la migliore efficienza delle applicazioni di erbicidi, pesticidi e sostanze nutritive, con conseguente riduzione dei costi e riduzione dell’impatto ambientale.
Esistono poi dispositivi per valutare lo stato dei suoli, altri registrano dati meteo o dati del microclima (termometro, igrometro, ecc.).
Particolare importanza è data ai sensori sviluppati per quantificare lo stato fisiologico delle colture (es. Sensori azotati). Questi sensori sono basati su principi di telerilevamento, raccolgono dati basati su punti o dati spaziali dove la risoluzione, cioè la dimensione dei pixel rappresentato digitalmente, può variare da meno di 2 cm a più di 10 metri.
Particolare interesse è stato recentemente dedicato all’utilizzo di veicoli aerei leggeri senza pilota (UAV) spesso chiamati droni, ma ora più correttamente denominati sistemi aerei pilotati in remoto (RPAS), che inizialmente furono sviluppati per scopi militari e che consentono la generazione di immagini ad alta risoluzione.
Queste nuove tecniche hanno l’obiettivo di rendere quanto più possibile omogenea e quindi massima la resa dei terreni utilizzando solo il necessario delle risorse umane e materiali e nel pieno rispetto del territorio.
22
1.4 L’impatto della Precision Agriculture: benefici economici e vantaggi competitivi
L’impiego di tecnologie come computer, satelliti, sistemi GPS, sistemi di posizionamento ad alta precisione e sensori intelligenti ha rivoluzionato l’agricoltura permettendo di aumentare la produzione, ottimizzare tutte le risorse impiegate e la forza lavoro, i costi e le possibilità produttive quanti-qualitative, in base alle caratteristiche specifiche del suolo e/o colturali.
La possibilità di intervenire al momento giusto, nel posto giusto, con il giusto mezzo tecnico, alla giusta dose, appassiona da sempre tutti gli attori della filiera, sia in agricoltura convenzionale, a basso impatto ed anche in agricoltura biologica. La precisione introdotta dalle tecnologie, difatti consente sia per le produzioni in pieno campo e sia per le colture protette, di effettuare una distribuzione mirata dei principali fattori della produzione (acqua, fertilizzanti, agrofarmaci) solo dove serve e nella quantità corrispondente al reale fabbisogno della coltivazione in atto. L’impiego dei sensori consente inoltre anche un monitoraggio in tempo reale dello stato di salute delle colture riducendo pratiche agronomiche poco ben calibrate. Ciò comporta anche il risparmio di sostanze chimiche di sintesi necessarie per la difesa ed il controllo, con risvolti positivi anche nei riguardi della salute dell’ambiente; nel complesso si ottiene una riduzione della pressione esercitata dai sistemi agricoli sull’ambiente.
Sul versante della sostenibilità ambientale, tramite l’ottimizzazione degli input, si ottiene una sensibile riduzione di fitofarmaci (o pesticidi) e fertilizzanti con conseguente miglioramento dell’acqua e dell’aria. Così come una riduzione dei volumi di acqua per l’irrigazione. I nuovi sensori infatti ci permettono una distribuzione controllata in base al reale fabbisogno della coltura (acqua, fertilizzanti) così come il monitoraggio in tempo reale dello stato di salute delle colture.
Ad oggi per le colture erbacee (grano, mais, pomodoro, riso, ecc.), si possono usare mietitrebbia con mappe di produzione (sistemi GNSS); spandiconcime a rateo
23 variabile; tramite telerilevamento con satelliti, droni, sensori prossimali su trattrici per fertilizzazione, diserbo e irrigazione.
Per le colture arboree (agrumi, melo, olivo, pero, pesco, ecc.) oltre ad applicazioni condivise con le colture erbacee, è possibile il monitoraggio di infezioni/infestazioni e operazioni colturali come diradamento/controllo accrescimento frutti dopo verifica ottica prossimale o irrigazione di precisione. Per la viticoltura ad esempio è possibile elaborare mappe di vigore per scelte vendemmiali, di resa e/o parametri qualitativi (maturazione uve); è possibile usare sensori di rilevamento ad alta definizione da piattaforme aeree, droni pilotati e infine monitorare lo stato fitosanitario del vigneto.
In selvicoltura è possibile il monitoraggio e valutazione delle risorse forestali (GNSS, droni, prossimale), il monitoraggio, prevenzione e lotta agli incendi censimento e tracciabilità dei prodotti forestali (RFID).
In zootecnia gli strumenti dell’agricoltura di precisione possono individuare patologie e gestire l’alimentazione, ad esempio sui suini si può avere una stima del peso, gestire l’alimentazione, individuare la tosse, mentre per i polli si può avere il conteggio automatico delle uova, o l’identificazione/ispezione carcasse.
La Precision Agriculture quindi, attraverso l’impiego razionale dei fattori decisionali contribuisce ed agevola gli operatori nel ridurre la stanchezza fisica, i tempi per l’esecuzione degli interventi colturali (es. guida automatica), le task ripetitive e l’intensità, riducendo fino ad annullare le possibilità di errore e, conseguentemente, maggiore efficienza produttiva.
Anche se attualmente lo sviluppo e la diffusione della Precision Agriculture sono in aumento grazie alla progressiva riduzione dei costi delle tecnologie disponibili ed al crescente coinvolgimento dei costruttori nella predisposizione dei modelli commercializzati, numerosi ostacoli alla sua applicazione rimangono e fanno sì che attualmente le tecnologie della PA siano usate prevalentemente dalle grandi imprese agricole (in Italia stanno già sperimentando soluzioni di questo tipo per rendere più efficiente il ciclo di lavorazione e più sostenibile agli occhi del consumatore il prodotto, tra gli altri, Barilla per la filiera del grano, Mutti per il
24 pomodoro, Agroalimentare Sud e Peroni per l’orzo da birra, Coppini e Tampieri per il girasole alto-oleico).
Gli ostacoli all’implementazione sono riconducibili alla percezione culturale, alla mancanza di competenze tecniche locali, infrastrutture e vincoli istituzionali, alle conoscenze e alle lacune tecniche e agli elevati costi di start-up, con, in alcuni casi, un rischio di insufficiente rendimento rispetto all’ingente investimento iniziale necessario.
Gli sforzi della ricerca dovranno in futuro garantire che i benefici dell’innovazione tecnologica siano a disposizione di tutti i nostri agricoltori.
Per poter facilitare l’introduzione delle tecniche di agricoltura di precisione (e quindi ottenere i benefici sopra descritti) è necessario “portare a conoscenza” degli agricoltori di quanto consistano realmente le quantità di ore di lavoro, fertilizzanti, sementi, diserbanti, combustibili e lubrificanti che vengono oggi usate, senza che esista una reale necessità per un loro impiego.
L’adozione delle diverse tecniche di Precision Agriculture consente pertanto di ottimizzare l’attività di gestione e di ridurre, fino ad azzerare quasi completamente, tutti gli sprechi, trovando in tal modo ampia giustificazione economica, energetica ed ambientale. È proprio dalla riduzione di tali sprechi che dovrebbe nascere la voglia e la convinzione a voler investire in sistemi di precisione o ad adattare i mezzi preesistenti con maggiore convinzione che gli oneri sostenuti siano recuperabili in molto meno tempo di quanto non si percepisca immediatamente. Attualmente l’investimento in nuove macchine e in nuove tecnologie avviene nella maggior parte dei casi quando devono essere sostituiti macchinari agricoli esistenti o quando ci sia bisogno di una modifica del sistema di allevamento o del sistema di gestione delle aziende agricole.
La crescita della redditività inoltre, come driver per l’investimento in PA è fondamentale ma non è l’unico, infatti la decisione può essere influenzata anche dalla normativa ambientale o del lavoro.
In questi casi i sistemi tecnologicamente avanzati possono essere considerati l’unico modo per rispettare gli standard più elevati di protezione dell’ambiente naturale e il benessere dei lavoratori.
25 Un altro elemento che, in Italia, dovrebbe spingere all’adozione delle nuove tecnologie deriva della Legge di Bilancio del 2017 e, in particolare, dal Piano Nazionale Industria 4.0 redatto dal Ministero dello Sviluppo Economico, che prevede delle agevolazioni fiscali – il cosiddetto “iperammortamento” del 150% (che rimarrà valido anche per il 2018) – per l’acquisto di beni materiali strumentali4
acquistati nuovi (cioè mai utilizzati da altri soggetti, siano essi il produttore, il rivenditore o qualsiasi tipo di soggetto cedente) o in leasing; ad alto contenuto tecnologico, atti a favorire i processi di trasformazione tecnologica in chiave di industria 4.0.
La Legge è destinata ai titolari di reddito d’impresa indipendentemente dalla natura giuridica, dalla dimensione aziendale e dal settore economico in cui operano e, agli esercenti arti e professioni.
E’ possibile accedere all’iperammortamento in maniera automatica, in fase di redazione di bilancio e tramite autocertificazione. Il diritto al beneficio fiscale maturerebbe infatti quando l’ordine e il pagamento di almeno il 20% di anticipo sono effettuati entro il 31/12/2017 (che quindi con la Nuova Legge di Stabilità del 2017 è slittato al 31/12/2018) e la consegna del bene avverrebbe entro il 31/06/2018 (diventato 31/06/2019) (Ministero dello Sviluppo Economico)5.
Questa manovra, varata per incentivare gli investimenti in beni ad alto contenuto tecnologico, tecnologie e agrifood, consente una maggiorazione del costo di acquisizione del bene del 150%, permettendo quindi di ammortizzare un valore pari al 250% del costo di acquisto e di ottenere un beneficio fiscale incrementale rispetto all’ammortamento ordinario (Ministero dello Sviluppo Economico, 2017).6
Per cui, se ad esempio, venisse acquistato un bene del valore di 1000 euro, questo potrà essere ammortizzato per un valore pari a 2500 euro.
4Per BENI STRUMENTALI si intendono tutti quei beni che hanno un uso durevole, vengono utilizzati all’interno del processo produttivo per la produzione di altri beni; quindi né beni merce in quanto destinati alla vendita, né materiali di consumo.
5 “Piano Nazionale Industria 4.0” (2017) Ministero dello Sviluppo Economico 6 “Piano Nazionale Industria 4.0” (2017) Ministero dello Sviluppo Economico
26 L’allegato A della legge n. 232 dell’11 dicembre 2016, riconosce tra i beni strumentali ammessi all’iperammortamento quei beni funzionali alla trasformazione tecnologica e/o digitale delle imprese in chiave 4.0.
Cioè:
beni strumentali il cui funzionamento è controllato da sistemi
computerizzati e/o gestito tramite opportuni sensori e azionamenti (e si intende macchine e impianti di trasformazione dei prodotti agricoli e macchine motrici e operatrici a condizione che queste possiedano un computer di bordo, sistemi informatici integrati tra azienda e mezzo, dispositivi per il collegamento dati e schermi touch screen);
sistemi l’assicurazione della qualità e della sostenibilità;
dispositivi per l’interazione tra uomo e macchina e per il miglioramento dell’ergonomia e della sicurezza dei posti di lavoro in logica 4.0
Nell’allegato B della stessa legge si descrivono i beni immateriali funzionali e cioè, i dispositivi e gli strumenti per la Precision Agriculture connessi ad investimenti di beni materiali dell’industria 4.0 quali, ad esempio:
i sistemi di localizzazione satellitare; o sistemi di guida assistita e automatica;
sistemi di interconnessione con le altre macchine mediante le tecnologie ISOBUS.
Di seguito viene riportato un esempio del beneficio fiscale ottenibile con l’iperammortamento ponendo a confronto un ammortamento standard di un bene strumentale con l’iperammortamento dello stesso bene.
Nella tabella sottostante è riportato il caso di ammortamento standard un bene (per es. un navigatore satellitare da applicare sul trattore), il cui costo è di 2439 euro7 e l’ammortamento avviene per 5 anni alla quota costante del 20%; l’IRES è
al 24%
27
Anno Prezzo di listino
Quota amm.to Amm.to fiscale (Cioè prezzo di listino*quota di amm.to) F.ndo amm.to iniziale F.ndo amm.to finale Valore netto contabile (prezzo listino -F.ndo amm.to finale) Deduzione (amm.to fiscale*0.24) 2017 2439 20% 487.80 --- 487.80 1951.20 117.07 2018 2439 20% 487.80 487.80 975.60 1463.40 117.07 2019 2439 20% 487.80 975.60 1463.40 975.60 117.07 2020 2439 20% 487.80 1463.40 1951.20 487.80 117.07 2021 2439 20% 487.80 1951.20 2439 0 117.07
28 Come si evince dalla tabella, il totale della deduzione è pari a 585.35euro.
Si osservi invece nella Tabella3 il caso di iperammortamento per lo stesso bene, con quota di ammortamento costante al 20% per 5 anni e aliquota IRES pari al 24%.
Innanzitutto qui, il valore del bene da ammortizzare non sarà più 2439 euro ma 6097.50 euro ovvero, il prezzo del bene maggiorato del 150% previsto dalla manovra (e cioè 2.5 volte il prezzo del bene).
29
Anno Prezzo di listino +150%
Quota amm.to
Amm.to fiscale (Cioè prezzo di listino*quota di amm.to) F.ndo amm.to iniziale F.ndo amm.to finale Valore netto contabile (prezzo listino -F.ndo amm.to finale) Deduzione (amm.to fiscale*0.24) 2017 6097.50 20% 1219.50 --- 1219.50 4878 292.68 2018 6097.50 20% 1219.50 1219.50 2439 3658.50 292.68 2019 6097.50 20% 1219.50 2439 3658.50 2439 292.68 2020 6097.50 20% 1219.50 3658.50 4878 1219.50 292.68 2021 6097.50 20% 1219.50 4878 6097.50 0 292.68
30 In questo caso il totale delle deduzioni è di 1463.40 euro.
Dal confronto delle tabelle si evince che con l’ammortamento standard la deduzione è di 585.35 euro, 117.07 euro all’anno; con l’iperammortamento la deduzione è di 1463.40 euro, 292.68 euro l’anno.
Per cui, il beneficio fiscale incrementale realizzabile con iperammortamento è pari a: 1463.40 - 585.35=878.05 euro.
Il costo reale aziendale del bene sarà quindi pari a 2439 – 1463.40=975.60 euro; risultato dato dal prezzo di listino al netto dei benefici fiscali ottenuti grazie all’iperammortamento.
Allo stesso tempo il maggior risparmio sul costo dell’investimento è pari al 36% ottenuto da: (1853.65 – 975.60) /2439.
Dove:
1853.65 euro è il costo netto dell’investimento in situazione di ammortamento ordinario (2439 – 585.35=1853.65);
975.60 euro è il costo netto dell’investimento ovvero [2439-(6097.50*24%)] e, 2439 euro è il costo sostenuto dall’impresa per acquistare il bene.
Nel Piano Nazionale Industria 4.0 vi sono anche altre misure complementari in grado di favorire gli investimenti per l’innovazione e la competitività. Tra queste, la Nuova Sabatini e il Credito d’imposta spese di formazione Industria 4.0. La prima prevede un contributo a parziale copertura degli interessi pagati dall’impresa su finanziamenti bancari di importo compreso tra 20.000 e 200.000 euro concessi da istituti bancari convenzionati con il Ministero dello Sviluppo Economico che attingono sia ad un apposito plafond (fondi di provvista di scopo) di Cassa Depositi e Prestiti, sia alla provvista ordinaria. L’obiettivo è quello di agevolare l’acquisto di materiali industriali rivolgendosi a tutte le micro, piccole e medie imprese presenti sul territorio nazionale, indipendentemente dal settore in cui operano8.
La seconda ha come obiettivo quello di risolvere uno dei maggiori problemi legati all’adozione delle innovazioni dell’industria 4.0. La formazione del personale.
31 Questa manovra si presenta come una novità rispetto alla legge del 2017 e, consiste in un credito di imposta pari al 40 per cento del costo del personale dipendente impegnato nei corsi di formazione in determinati ambiti e su particolari tecnologie (riconducibili all’industria 4.0), purché l’impresa abbia complessivamente sostenuto un numero di ore di formazione nell’anno in corso superiore alla media delle ore di formazione sostenute nel triennio 2015-2017. Il credito d’imposta massimo concedibile per impresa beneficiaria è pari a euro 300.000 per periodo d’imposta9.
In sintesi, ci sono quattro fattori principali che svolgono un ruolo fondamentale nella decisione di investimento sulle nuove tecnologie che hanno un impatto sul profitto: i prezzi delle materie prime, i prezzi del lavoro, i prezzi dell’energia e l’adesione alla regolamentazione ambientale.
Per concludere, in sintesi:
Costi associati all’attuazione di PA:
I. Costi di informazione relativi agli investimenti necessari alla tecnologia, comprese le spese di locazione per hardware o macchinari specifici; II. Costi di macchinari e delle nuove tecnologie;
III. Costi relativi all’elaborazione dei dati, ai diritti di licenza specifici, ai prodotti software e hardware per l’analisi dei dati;
IV. I costi di apprendimento, soprattutto a causa del tempo aggiuntivo necessario per l’agricoltore a sviluppare schemi di gestione, la calibrazione della macchina, nonché i costi di opportunità “perduti” a causa dell’utilizzo inefficiente della tecnologia PA.
9 “Disegno di Legge di Bilancio” Parte I Sezione I (2018)
32 I benefici potenziali della PA:
i. Offerta di soluzioni tecnologiche per produrre di più con meno risorse e meno costi. Permette di ottimizzare gli input e di incrementare la resa delle colture;
ii. Miglioramento della gestione e della qualità del lavoro;
iii. Miglioramento della sicurezza alimentare e la salute delle piante; iv. Promozione di metodi di agricoltura più sostenibili;
v. Cambiamenti sociali: apprendimento di nuove competenze tecnologiche, ambientali e manageriali.
33
CAPITOLO 2: Implementare la Precision Agriculture nel 21esimo secolo
Secondo uno studio prospettico scientifico elaborato dal Parlamento Europeo nel dicembre 2016 (Woesnel et al., 2016), nei prossimi anni l’agricoltura mondiale si troverà di fronte ad un rapido incremento della popolazione mondiale, cambiamenti climatici, carenza di risorse, cambiamento delle abitudini alimentari, invecchiamento della popolazione, crescente concorrenza nei mercati mondiali e accaparramento dei terreni in molti paesi in via di sviluppo.
Al contempo, una crescente digitalizzazione delle prassi agricole e il conseguente sviluppo delle tecnologie della Precision Agriculture, consentirà di produrre prodotti vegetali e animali con un’efficienza sempre più elevata e con un impatto ambientale sempre più contenuto1 (Ministero delle politiche Agricole e Forestali). La progressiva diffusione della Precision Agriculture si basa sulla considerazione dei potenziali vantaggi derivanti dalla sua applicazione che potrebbero aiutare sia un manager di una “megafarm” in Europa che un piccolo agricoltore in Africa (Mcbratney et al.,2005). 10 Le tecnologie della PA infatti permettono una migliore
gestione ambientale, un maggior monitoraggio del prodotto, maggiore competitività, aumento delle dimensioni aziendali per effetto degli investimenti necessari nelle tecnologie e nel know-how, sostituzione della manodopera poco qualificata con manodopera specializzata con competenze in information technology.
Nonostante i vantaggi sopra descritti alcuni, scettici, sostengono che la PA sia un modo per valorizzare l’egemonia delle multinazionali e quindi, ritengono pericolosa la sua adozione nei paesi in via di sviluppo.
10“Future directions of precision agriculture” (2005) A. Mcbratney, B. Whelan, T. Ancev, J. Bouma
34
2.1 Innovazioni, tecnologie e strumenti della Precision Agricolture maggiormente usati nelle aziende
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
37
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
38
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
39
2.2 Applicazioni della Precision Agriculture nel mondo
Nonostante l’entusiasmo iniziale degli anni 90 in cui, il concetto di Precison Agriculture iniziava a diffondersi, oggi l’applicazione pratica delle tecnologie della PA appare abbastanza limitata; complici le necessarie competenze e capacità da acquisire per il loro utilizzo e l’elevato costo delle attrezzature tecnologiche necessarie per implementarla.
In tutto il mondo l’agricoltura di precisione si è sviluppata ad un ritmo variabile e irregolare sia geograficamente che temporalmente (Swinton et al., 2001)18.
Sulla base dei dati informali disponibili, nonostante la rapida crescita del commercio mondiale e del mercato, la diffusissima disponibilità di apparecchiature per la VRA (variable rate application) e il monitoraggio delle rese, i tassi di adozione differiscono fortemente da un paese all’altro (Norton and Swinton, 2001).
Negli ultimi 10 anni la Precision Agriculture ha comunque visto un’evoluzione. Da essere considerata solo una buona scienza ha iniziato ad essere messa in pratica. Attualmente, il 70- 80% delle nuove attrezzature agricole immesse sul mercato includono una qualche forma di componente della PA al loro interno (CEMA, 2014).
Alcuni studi suggeriscono che l’adozione di tecnologie agricole di precisione sia stata influenzata da caratteristiche socioeconomiche, come la dimensione dell’azienda agricola (Khanna, 2001), l’esperienza agricola, l’istruzione (Hudson e Hite, 2003) e l’accesso alle informazioni (Daberkow e McBride, 2003). Altri studi si sono concentrati sulla profittabilità specifica della tecnologia, sulla posizione dell’azienda agricola e sugli attributi fisici dell’azienda, come la variabilità dei tipi di terreno. Anche se il vantaggio economico rimane comunque il fattore decisivo per l’uso sostenuto delle tecnologie agricole di precisione, altre
18 “Global adoption of precision agriculture technologies: who, when and why?” (2001) S.M. Swinton, J. Lowenberg-Deboer
40 ragioni, come l’atteggiamento verso le tecnologie, possono interessarne l’adozione (Cochrane, 1993).
Inoltre si è notato che l’adozione delle tecnologie della Precision Agriculture sia stata comunque più rapida laddove i terreni e il costo del capitale sono relativamente meno costosi della manodopera (Swinton et al., 2001)19.
Swinton and Lowenberg-Deboer nel 2001 in “Future directions of Precision Agriculture” rilevano che il tasso di adesione alla PA non uniforme è legato al ciclo di sostituzione delle macchine obsolete con quelle in cui sono incorporate le tecnologie della Precision Agriculture. Le decisioni di sostituzione delle vecchie apparecchiature infatti, sono influenzate da molti fattori esogeni all’azienda, quali i tassi di interesse bancari e i prezzi delle materie prime per cui, i tassi di adozione saranno accelerati nei paesi con scarsa manodopera quando i tassi di interesse saranno bassi.
Nonostante le sommarie considerazioni sopra descritte vi è una generalizzata mancanza di informazioni riguardanti la reale diffusione della PA in tutte le parti del mondo, non solo in Europa. Questo è principalmente dovuto alla difficoltà di reperire informazioni di tipo commerciale da parte dei produttori e rivenditori (JRC, 2014).
Ancora più difficoltoso risulta ottenere informazioni sulle reali adozioni da parte degli utilizzatori di tali tecnologie: manca una rete in grado di monitorare le reali evoluzioni e sviluppi dell’agricoltura di precisione nel territorio europeo e ancor più in quello italiano.
Tuttavia, nonostante scarseggino dati attuali relativi alla diffusione della PA nel mondo, con evidenza sappiamo essere stati gli Usa i pionieri della PA nei primi anni del 1980; seguiti da Canada e Australia.
Ovviamente in questi Stati, dove proliferano le aziende agricole di grandi estensioni e a monocultura o quasi, le adozioni di PA sono oramai numerose.
19 “Global adoption of precision agriculture technologies: who, when and why?” (2001) S.M. Swinton, J. Lowenberg-Deboer
41 In Australia però, diversamente da quanto avvenuto in Canada e Usa, Cook et al. (2000) evidenziano che le tecnologie della PA sono state adottate più lentamente rispetto alle aspettative a causa degli alti costi di adozione, degli scarsi benefici percepiti in seguito all’adozione, e dalle scarse conoscenze e abilità possedute dagli agricoltori (N. Zhang et al. 2002).
In questi Paesi l’introduzione della PA è iniziata usando ricevitori satellitari per la localizzazione dei punti di campionamento del suolo e l’applicazione di fertilizzanti in modalità variabile. Furono poi introdotti i sensori per la mappatura delle produzioni per evidenziare la variabilità spaziale negli appezzamenti. Successivamente, ci fu lo sviluppo di nuove tecnologie: i sistemi di ausilio alla guida sono stati i primi ad essere adottati da oltre il 60% degli utilizzatori già a partire dagli anni 2000; i sistemi di guida semi-automatici, più accurati e performanti, la cui crescita è stata esponenziale a partire dal 2009 interessa attualmente oltre l’80% delle aziende.
Nel 2015 si sono registrati significativi aumenti nella diffusione di tecnologie legate alla gestione della variabilità, non solo per quanto riguarda la raccolta dei dati e informazioni, ma anche di quelle legate alla distribuzione variabile dei prodotti (VRA). Nella raccolta dei dati, l’uso di immagini satellitari e la mappatura degli appezzamenti hanno avuto un notevole incremento fino ad arrivare ad una diffusione rispettivamente del 51 e del 41%. I droni, apparsi più recentemente, sono entrati nell’uso aziendale nel 16% dei casi (N. Zhang et al. 2002).
In Europa, il Regno Unito è stato il primo ad intraprendere questa strada. Ad oggi, secondo alcuni sondaggi, è passata la fase iniziale di entusiasmo e gli agricoltori adottano la mappatura dei rendimenti per integrarla con i sistemi di supporto alle decisioni aziendali e trasformarla in piani di gestione (N. Zhang et al. 2002). L’associazione degli agricoltori inglesi poi, partecipa attivamente allo sviluppo della PA finanziando HGCA (Http://www.hgca.com/beprecise), una divisione del Comitato per lo sviluppo dell’agricoltura e dell’orticoltura che, indipendentemente dall’industria e dal governo, svolge sia attività di ricerca sui siti specifici, che attività di formazione agli agricoltori per incoraggiarli ad adottare ed ad impiegare le tecnologie della PA.
42 Inoltre sul loro sito è disponibile uno strumento on line chiamato “Precision Agriculture calculator” che combinando la natura specifica della propria azienda con le tecnologie della PA che si vorrebbero implementare, permette di valutare i vantaggi economici dell’adozione della PA (Zarco-Tejada et al., 2014)20.
La Francia nel 1997-1998 ha seguito il Regno Unito ed ha costituito, per incentivare l’adozione della PA, un ente apposito chiamato Farm Star Service che supporta gli agricoltori che adottano le tecniche della PA con: mappature delle condizioni biofisiche delle colture ottenute per telerilevamento integrate da consigli agronomici per la corretta gestione differenziata delle colture e, inoltre, fornisce seminari e corsi di aggiornamento.
In ogni caso, ad ogginel vecchio continente, dove le aziende medie e piccole sono il backbone anche dell’agricoltura, vi è maggiore difficoltà ad acquisire le professionalità necessarie alla gestione e alla corretta interpretazione di ampie masse di dati derivanti dal monitoraggio delle attività della PA.
Danimarca, Paesi Bassi e Germania sono gli Stati maggiormente interessati ad un suo sviluppo nell’immediato futuro poiché la diffusione delle nuove metodologie su cui si fonda la PA permette un miglioramento della tracciabilità, della qualità e della sanità dei prodotti (Gumpertsberger e Jürgens, 2003).
In Italiala diffusione dell’Agricoltura di Precisione rimane molto limitata rispetto alla situazione internazionale. Ad oggi circa l’1% della superficie agricola coltivata in Italia vede l’impiego di mezzi e tecnologie di agricoltura di precisione (Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali)21.
Le motivazioni non sono da ricercare né nella mancanza di offerta di tecnologie né nella scarsità di ricerche e sperimentazioni intraprese nel nostro territorio. Dipendono piuttosto dalla lentezza che caratterizza il ricambio delle attrezzature
20 “Precision Agriculture: an opportunity for Eu farmers - potential support with the CAP 2014-2020” (2014) Joint Research Centre (JRC) of the European Commission; P. J. Zarco-Tejada, N.Hubbard and P. Loudjani
