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giovedì, 22 Febbraio 2024

Siccità: decisiva l’irrigazione digitale

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Nel preoccupante scenario dell’aumento della siccità, che rende sempre più problematica la gestione idrica in agricoltura, abbiamo intervistato Elio Romano, ricercatore presso il CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari di Treviglio (BG), esperto in agricoltura digitale, che negli ultimi anni ha dedicato gran parte della sua attività di ricerca all’irrigazione di precisione attraverso la preparazione di strumenti interpretativi di dati provenienti dal terreno, dalle colture e dall’ambiente.  

Elio Romano, ricercatore CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari

Cos’è l’irrigazione di precisione?

L’irrigazione di precisione si inserisce nel contesto della definizione più ampia di agricoltura di precisione che considera tutte le strategie utilizzabili e scaturite dalla gestione delle informazioni provenienti dall’azienda agricola. Queste informazioni sono costituite dalle elaborazioni ed interpretazioni dei dati di diversa natura, da quelli produttivi a quelli ambientali, da quelli fisiologici a quelli patologici, comprendendo qualsivoglia tipo di dato raccolto nelle varie operazioni agricole.

In particolare, declinare il concetto di agricoltura di precisione alla pratica irrigua vuol dire raccogliere i dati, elaborarli ed interpretarli per ottenere le informazioni sulla possibile individuazione di zone a differente gestione irrigua. Questo significa che potrebbero, per esempio, essere individuate due o tre zone del terreno con differente comportamento nei confronti dell’acqua, come potrebbero essere dei terreni a maggior prevalenza di argilla o di sabbia. Così anche la presenza di scheletro nel terreno, cioè pietre, ghiaia e ciottoli, che possono favorire il drenaggio rispetto ad altre parti che ne sono prive.

L’origine di questa modalità di gestione è basata sulla consapevolezza che abbiamo sull’ eterogeneità del terreno dei campi coltivati. Molto spesso, per esempio, i terreni di coltivazione hanno uno storico molto variegato di accorpamenti e divisioni causati da successioni, vendite, passaggi di proprietà. Già solo questo genera negli anni una differente gestione delle scelte colturali, delle relative pratiche agricole condotte sui diversi terreni e delle conseguenti scelte irrigue e nutrizionali. Il risultato dei loro accorpamenti in un momento successivo è spesso genesi di campi che appaiono come un mosaico di zone con caratteristiche differenti tra loro. A ciò si aggiunge la natura dello strato più profondo del terreno che può avere una elevata variabilità a causa della sua formazione. Siti in cui avveniva il passaggio di un corso d’acqua, ad esempio, offrono una rilevante variegatura di terreni con caratteristiche differenti, in funzione della posizione relativa al precedente passaggio dell’acqua, mostrando spiccate differenze in termini di tessitura.

Irrigazione di precisione significa, quindi, utilizzare le informazioni per corrispondere nella maniera più ottimale possibile alle esigenze della coltura ed in base alle caratteristiche del substrato su cui avviene la coltivazione. Corrispondere non vuol dire solo conferire la giusta quantità di acqua, ma anche individuare il momento in cui le piante ne hanno maggiormente bisogno.

I tradizionali sistemi di irrigazione normalmente tengono conto delle caratteristiche medie del terreno e stabiliscono una quantità costante di acqua da distribuire alla coltura per ogni evento irriguo, gestito spesso su un calendario prefissato.

L’irrigazione di precisione cambia del tutto prospettiva, partendo dalla variabilità del terreno e dalle informazioni circa lo stato della coltura e le condizioni meteorologiche, mira a calcolare di volta in volta la più adeguata dose irrigua per ogni zona che richiede una differente gestione.

Qual è l’importanza dell’irrigazione digitale in condizioni di siccità?

Fig. 1 – Misura della permeabilità del terreno in studio.

L’acqua è un elemento indispensabile per la nutrizione e la crescita della coltura. Ogni specie vegetale ha una sua esigenza idrica ed in genere trova corrispondenza nella zona geografica in cui è autoctona, cioè nel proprio luogo d’origine. All’aumentare della distanza da questi luoghi, la corrispondenza tra la quantità di acqua necessaria per la regolare fisiologia e l’acqua da eventi meteorologici si riduce. Per questo motivo la coltivazione di specie che richiedono molta acqua a causa della loro conformazione e per i loro processi metabolici può essere limitata in ambienti con carenza d’acqua. La genetica trova soluzioni che valorizzano le capacità di resistenza a stress idrici delle specie coltivate, consegnando nuove cultivar che possono quindi vincere questi limiti. Anche le ricerche di metodi irrigui che limitano la dispersione dell’acqua, localizzandone la consegna alle piante, costituiscono un validissimo supporto alla gestione in condizioni limitanti.

Entrambi questi settori di ricerca mirano ad ottenere soluzioni che agiscono in maniera uniforme su tutto il campo.

L’irrigazione digitale si aggiunge e si integra a questi metodi, cercando di valorizzare la quantità disponibile di acqua, distribuendola maggiormente dove può avere il suo miglior effetto, nella parte del campo che più lo richiede ed evitando che il bene acqua finisca in zone su cui la coltura possa beneficiarne di meno. Viene da sé quindi che in un contesto di siccità, in cui le quantità di acqua o la frequenza della disponibilità idrica possono ridursi, approfondire queste metodologie può comportare una conseguenza nella qualità e nella quantità del prodotto agricolo coltivato.

In questo contesto, qual è il contributo della ricerca CREA?

I cambiamenti climatici hanno effetti sugli andamenti meteorologici e quindi sulla distribuzione e la frequenza delle piogge e sull’innalzamento delle temperature. La conseguenza è una tendenza all’incremento di superfici che mostrano ampi periodi di siccità.

Il CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari (CREA IT), modulando l’esperienza di ricerca condotta nell’ultimo decennio nell’ambito della Precision Farming, sta approfondendo lo studio sull’irrigazione di precisione.

In particolare, presso l’azienda sperimentale della sede di Treviglio, già pilota nell’applicazione delle strategie per la conduzione delle pratiche agricole con tecnologie rateo-variabile, si sta lavorando al perfezionamento di algoritmi utili all’identificazione, sui terreni in studio, delle zone a differente gestione. I dati elaborati hanno provenienza da fonti informative diverse e con frequenze di acquisizione delle caratteristiche dettate dalla sensoristica applicata.

Sono allo studio dati relativi alla conducibilità del terreno ad elevata risoluzione e con campionamenti mirati per le analisi del terreno e la calibrazione di altri metodi basati su sensori di umidità inseriti nel terreno e metodi ottici basati sulle onde elettromagnetiche, registrate da droni o da satelliti.

Fig. 2 – Nodo trasmettitore in acquisizione durante la coltivazione del mais.

Per quanto riguarda i sensori inseriti nel terreno, la sperimentazione si sta sviluppando al fine di verificarne la più opportuna densità per un monitoraggio completo. In questo caso, i sensori sono collegati a nodi trasmettitori che, ad elevata frequenza, inviano i valori di temperatura ed umidità dell’aria e a diverse profondità del terreno. I dati raccolti vengono poi elaborati immediatamente, trasmessi online e visualizzati su una dashboard, ovvero un cruscotto di osservazione, in tempo reale. Queste informazioni permettono di ottenere mappe in falso colore, cioè grafici in cui sono indicate le eventuali disomogeneità che rappresentano le zone a differente gestione.

Nel caso della modalità ottica, i valori di riflettanza raccolti dai droni o dai satelliti vengono elaborati per ottenere indici numerici che esprimono lo stato della coltura e che possono pertanto evidenziare zone sottoposte a maggiore stress idrico. Gli studi presso il CREA IT di Treviglio sono particolarmente dedicati allo studio degli algoritmi, necessari per l’integrazione di queste diverse fonti informative e dei differenti pesi da attribuire ai dati ottenuti. Questi procedimenti matematici e statistici servono anche per la preparazione di mappe da fornire agli impianti di irrigazione, dotati di tecnologia rateo variabile al fine di distribuire il bene idrico, valorizzandone la distribuzione in funzione della maggiore utilità possibile.

Giulio Viggiani
Giornalista pubblicista e componente dell’Ufficio Stampa CREA 

Svolge attività di branding, media relations, implementazione ed aggiornamento contenuti dell’area stampa del sito CREA, pianificazione eventi, rassegna stampa press e audio-video; news e comunicati stampa su seminari, convegni, eventi, studi e attività scientifiche dell’ente.

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