OBIETTIVI GENERALI

L’innovazione delle imprese agricole deve partire dalla qualità gestionale delle stesse, infatti, all’alba del terzo millennio le strategie globali sullo sviluppo dell’agricoltura ruotano prevalentemente intorno al concetto di Climate-Smart-Agriculture (CSA) (FAO, 2015, Sherr et al.,2012). Nei paesi con economie avanzate, come il nostro, spesso la CSA si coniuga con la necessità di sviluppare innovazione tecnologica in grado di supportare sistemi di produzione a gestione oculata con particolare.

riferimento al controllo degli sprechi, al reddito aziendale e ad una razionale gestione delle tecnologie.

Nelle agricolture avanzate, pertanto, il concetto di CSA tende a coincidere con quello di sistema agricolo di qualità. In quest’ottica l’Agricoltura di Precisione (AdP) può concretamente contribuire al conseguimento di detti obiettivi.

Per Agricoltura di Precisione (AdP) si considerano i principi ed i metodi di gestione agronomica basati sull’osservazione e la risposta alle variazioni che esistono all’interno di aree coltivate (es.: tessitura del suolo, umidità, sostanza organica, ecc.) e le azioni mirate all’ottimizzazione delle pratiche agronomiche di gestione, rivolte alla sostenibilità avanzata (ambientale, climatica, economica, produttiva e sociale).

L’Unione Europea ha prodotto un documento di sintesi sull’Agricoltura di Precisione dal titolo “Precision agriculture: an opportunity for EU farmers – potential support with the CAP2014-2020” (JRC, 2014).

L’Agricoltura di Precisione rappresenta un approccio decisionale basato su informazioni di gestione aziendale progettato per migliorare la gestione dei processi di produzione agricola. In tal modo l’AdP è in grado di fornire un approccio gestionale ottimizzato sia in termini di produzione agricola che di redditività. Inoltre si evince come, parte della redditività possa derivare dall’ottimizzazione dei fattori di produzione (macchine, manodopera, fertilizzanti, prodotti chimici, sementi, acqua, energia, ecc.) determinando benefici sia economici che ambientali.

Ad oggi, l’infrastruttura tecnologica dell’AdP è in grado di sostenere un‘implementazione più ampia, malgrado siano ancora presenti ostacoli per l’adozione di sistemi integrati di gestione da parte degli operatori. I principali 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 sull’investimento.

Attività di Ricerca

La produzione di frutti in campo di alta qualità, richiede un monitoraggio accurato e continuo dei fattori che condizionano il microclima dei frutti stessi e dell’intera vegetazione delle piante.

Le tecniche attuali di gestione della produzione agricola prevedono sia strumenti meccanici gestiti dall’uomo, sia strumenti automatizzati ad alto impatto ambientale (cablati, ecc). L’utilizzo di nuove tecnologie di rilevazione dei dati e di tecniche avanzate di analisi intelligente permetterebbe invece sia un monitoraggio più capillare e flessibile dei parametri di interesse, che la possibilità di compiere elaborazioni avanzate sui dati immagazzinati. Diventa quindi possibile l’estrazione di informazioni utili per l’individuazione delle caratteristiche chimico-ambientali che influenzano il prodotto finale al fine di garantire la qualità complessiva del processo produttivo e di individuare eventuali azioni da intraprendere per elevarla. In questa ottica, il presente progetto si propone di impiegare l’emergente tecnologia del digitale mediante l’applicazione dell’Internet of Things (IoT) per monitorare in modo efficiente e pervasivo, pur con limitato impatto ambientale, tutte le fasi che caratterizzano la produzione viticola. In particolare saranno studiati i parametri ambientali più importanti che condizionano le scelte delle appropriate tecniche colturali quali cimatura, trattamenti con agrofarmaci, irrigazione, concimazione, raccolta. Ciò consentirà di effettuare gli interventi al momento giusto, con tempestività riducendo al minimo sia l’impiego delle materie prime, che rappresentano i precursori dell’inquinamento ambientale, che i costi di gestione del vigneto conferendo più competitività al prodotto finale.

La ricerca si propone quindi di attivare una piattaforma informatica avente come obiettivo il monitoraggio real time delle operazioni che vengono effettuate. Il tema della ricerca risulta coerente con la Strategia Nazionale di Specializzazione Intelligente (SNSI) poiché si impiegheranno le tecnologie collegate all’ambito “Internet of things” le quali risultano centrali per la connessione a più ampio livello delle componenti degli ambienti viticolo, olivicolo, ecc., ai fini del suo monitoraggio e controllo per l’ottenimento di prodotti di qualità.

Per agricoltura di precisione (AdP) si intende l’applicazione di tecniche di gestione agronomica basate sull’osservazione e la risposta alle variazioni che esistono all’interno di aree coltivate (es.: tessitura del suolo, umidità, sostanza organica, ecc.) e le azioni mirate all’ottimizzazione delle pratiche agronomiche di gestione, rivolte alla sostenibilità avanzata (ambientale, climatica, economica, produttiva e sociale). Una definizione estesa dell’AdP può essere sintetizzata in “fare la cosa giusta, al momento giusto, nel posto giusto”.

L’AdP rappresenta, quindi, un approccio decisionale basato su informazioni di gestione aziendale progettato per migliorare la conduzione dei processi di produzione agricola. Pertanto l’AdP è in grado di fornire un approccio gestionale ottimizzato sia in termini di produzione agricola che di redditività. Oltre a ciò si deduce come, parte della redditività possa derivare dall’ottimizzazione dei fattori di produzione (macchine, manodopera, materie prime, ecc.) determinando benefici sia economici che ambientali.

L’AdP, ad oggi, in Sicilia è applicata in un numero di aziende molto limitato, mentre in Italia non supera il 2-3% delle aziende agricole. I motivi della scarsa diffusione di tale tecnica 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 sull’investimento.

Lo sviluppo dell’agricoltura di precisione è stato reso possibile, a partire dai primi anni ’90, dalla disponibilità di un assetto tecnologico articolato in tre livelli:

1) posizionamento geografico (GPS, GLONASS, GSNN),

2) informazione geografica (GIS)

3) applicazioni (sensori – remoti o prossimali – attuatori per il dosaggio variabile, il controllo delle sezioni, i sistemi di guida, ecc.) il cui sviluppo è in continua rapida crescita.

La disponibilità di tale assetto tecnologico consente l’applicazione articolata dell’AdP che prevede quattro fasi attuative:

1) il monitoraggio di dati (ambientali, produttivi, pedologici, meccanici, ecc.),

2) l’analisi/elaborazione

3) la decisione/azione

4) il controllo

Questi quattro punti sono finalizzati alla gestione sostenibile delle risorse (fertilizzanti, sementi, prodotti fitosanitari, energia, acqua, suolo, ecc.) per mezzo del controllo delle macchine agricole che le gestiscono. Le applicazioni già da oggi disponibili, invece, sono raggruppabili, indicativamente, nei seguenti gruppi:

1) Guida assistita grazie al supporto del sistema satellitare e ad un monitor installato in cabina aiuta a mantenere traiettorie più precise rispetto alla guida totalmente manuale permettendo di ridurre le oscillazioni trasversali del veicolo (e conseguentemente le sovrapposizioni) e permettendo velocità operative più elevate.

2) Guida automatica si basa su un sistema di guida elettro-idraulica installato sul trattore o su altre tipologie di macchine semoventi agricole. Il veicolo adegua automaticamente la traiettoria ottenendo velocità più elevata e minime sovrapposizioni trasversali. La precisione di guida può essere di 2 cm utilizzando i sistemi RTK (Real Time Kinematic).

3) Dose variabile consente la distribuzione di dosi variabili di prodotto (fertilizzanti, sementi, prodotti fitosanitari) in funzione delle esigenze. Tali esigenze possono essere predeterminate e preregistrate (mappe di prescrizione) oppure misurate in tempo reale con sensori prossimali (ad es.: sensori NDVI per l’azoto). Richiede macchine operatrici (irroratrici, defogliatori, spandiconcime, spandiliquame, spandiletame, ecc.) dotate di sistemi di variazione della portata indipendenti dalla velocità.

4) Sensori remoti e prossimali consentono analisi fisiologiche sullo stato delle colture in tempo reale (ad esempio tenore in clorofilla) fornendo indicazioni all’operatore e/o input operativi alle macchine operatrici con cui dialogano (es.: NDVI, NIR, ecc.).

5) Controllo delle sezioni consente la distribuzione puntuale dei prodotti, evitando nel contempo la sovrapposizione sulla stessa area coltivata (ad es.: diserbanti, fertilizzanti, sementi) lungo i bordi degli appezzamenti o lungo le testate. Richiede macchine operatrici (barre distributrici, seminatrici, ecc.) dotate di sezioni azionabili indipendentemente.

6) Isobus consente di realizzare la comunicazione di dati tra il trattore e le varie macchine operatrici. Tale controllo è personalizzabile dall’operatore, in funzione delle esigenze e riguarda l’ottimizzazione dei parametri di funzionamento delle macchine.

7) Traffico controllato riduce il passaggio “incontrollato” delle macchine sugli appezzamenti, limitando il compattamento del suolo fino all’85% selezionando percorsi preferenziali su cui tutte le macchine dei diversi cantieri verranno indirizzate.

8) Mappatura delle produzioni nelle vendemmiatrici, macchine per la raccolta delle olive, mietitrebbiatrici, e nelle trincia caricatrici attuali è possibile abbinare i sistemi di misura delle quantità caricate (produzione) con la posizione geografica in cui tali quantità sono state raccolte, permettendo di tracciare mappe di produzione, utili per definire strategie future di ottimizzazione, riducendo le eventuali differenze rilevate tra appezzamento ed appezzamento, ma anche all’interno dello stesso appezzamento.