Secondo stime della FAO, per soddisfare la domanda, nel 2050 l’agricoltura dovrà produrre quasi il 50% in più di cibo, mangimi e biocarburanti rispetto al 2012. Questa stima tiene conto delle recenti proiezioni delle Nazioni Unite (ONU) che indicano come la popolazione mondiale potrebbe raggiungere i 9,7 miliardi nel 2050. Nell’Africa subsahariana e nell’Asia meridionale, la produzione agricola dovrebbe più che raddoppiare entro il 2050 per soddisfare l’aumento della domanda, mentre nel resto del mondo l’aumento previsto sarebbe di circa un terzo superiore rispetto ai livelli attuali (vedasi la tabella sotto). Di fronte ad un siffatto scenario, l’agricoltura di precisione è uno strumento vitale per soddisfare queste richieste.
Cos’è l’agricoltura di precisione
L’agricoltura di precisione è un sistema di gestione integrato di osservazioni, misure e azioni, correlate a fattori e variabili dinamiche negli ordinamenti produttivi. Ciò al fine di definire, dopo un’analisi dei dati, un sistema di supporto decisionale per l’intera gestione aziendale, con l’obiettivo di una maggiore sostenibilità di tipo climatico e ambientale, economico, produttivo e sociale.
In sintesi, un sistema che fornisce gli strumenti per eseguire le giuste azioni, nel posto e al momento giusto.
Nel concreto grazie al precision farming è possibile ottenere vantaggi economici e ambientali come:
- ottimizzazione degli input utilizzati come fitofarmaci e fertilizzanti con conseguente miglioramento dell’acqua e dell’aria;
- riduzione dei volumi di acqua per l’irrigazione;
- impiego razionale dei fattori decisionali, agevolando gli operatori e riducendo la stanchezza fisica, i tempi di esecuzione dei lavori, i task ripetitivi e l’intensità, annullando errori e massimizzando il profitto (es. guida automatica);
- distribuzione controllata in base al reale fabbisogno della coltura (acqua, fertilizzanti, fitofarmaci);
- impiego di sensori per il monitoraggio in tempo reale dello stato di salute delle colture, controllo dell’insorgenza di fitopatogeni o condizioni ambientali;
- riduzione della pressione esercitata dai sistemi agricoli sull’ambiente;
- efficienza: riduzione delle operazioni colturali per unità di tempo e di superficie con incremento delle rese unitarie;
- tracciabilità avanzata (infotracing) dalla produzione al consumo/vendita;
- storicizzazione e creazione di banche dati online (cloud computing) per lo sviluppo di sistemi di supporto alle decisioni (SSD) a consultazione facilitata;
- riduzione infiltrazioni di sostanze chimiche nelle falde acquifere (N lisciviato può essere ridotto fino al 75%);
- ottimizzazione delle richieste energetiche necessarie;
- migliore logistica delle operazioni di pre e post-raccolta nonché razionalizzazione dei dati per unità di superficie.
Le tecnologie che plasmano il precision farming
La tecnologia dell’agricoltura di precisione può essere categoricamente segmentata in tre ambiti: terrestre, aerea e satellitare. La tecnologia di terra è particolarmente adatta per attività quali la pianificazione della produzione, la mappatura, lo scouting e il controllo preciso della macchina. D’altro canto, le dimensioni aerea e satellitare affrontano sfide più ampie, comprendendo l’analisi dello stato di rendimento in tempo reale che trascende i confini geografici. Adottare un approccio sinergico che fonde queste tecnologie aiuta a trarre il massimo valore da tutte le informazioni disponibili.
- GPS (Global Positioning Systems) e GIS (Geographic Information Systems): la fusione dei sistemi di posizionamento globale (GPS) e dei sistemi di informazione geografica (GIS) costituisce la spina dorsale dell’agricoltura di precisione. Infatti, facilita la raccolta accurata di dati basati sulla posizione, consentendo agli agricoltori di creare mappe dettagliate per applicazioni a tasso variabile, analisi del suolo e rilevamento di parassiti. Il GIS aiuta ulteriormente nell’analisi spaziale, supportando gli agricoltori a prendere decisioni informate basate su più livelli di dati.
- UAV o Unmanned Aerial Vehicles: i veicoli aerei senza pilota offrono una visione “a volo d’uccello” dei raccolti. Dotati di telecamere multispettrali, termiche e iperspettrali, questi droni forniscono un’analisi completa del campo, supportando nel monitoraggio delle colture e identificando problemi come malattie, stress idrico e carenze nutrizionali. Questa tecnologia integra le operazioni a terra, consentendo agli agricoltori di affrontare tempestivamente i problemi.
- Telerilevamento satellitare: il telerilevamento satellitare fornisce dati in tempo reale sullo stress idrico, sulle malattie, sulle anomalie strutturali e sui livelli di nutrienti. Le immagini satellitari aiutano a monitorare la salute delle colture e a pianificare gli interventi in modo efficace. Confrontando i dati satellitari con le ricerche sul campo, gli agricoltori possono ottenere informazioni più approfondite sulle deviazioni dalla norma.
Come migliorare la salute del suolo con l’agricoltura di precisione
L’agricoltura di precisione è un ecosistema dinamico in continua evoluzione, che consente agli agricoltori di perfezionare le proprie pratiche per un utilizzo ottimale delle risorse e un miglioramento della produttività. Questo approccio rivoluzionario apre le porte al miglioramento della salute del suolo, dei rendimenti dei raccolti e delle pratiche sostenibili.
- Tecnologia a tasso variabile (VRT): la VRT consente agli agricoltori di adattare input come fertilizzanti, prodotti chimici e sementi a sezioni specifiche del campo, in base alle loro esigenze specifiche. L’analisi del suolo aiuta a identificare le carenze nutrizionali, consentendo interventi mirati.
- Monitoraggio e mappatura della resa: utilizzando dati GPS e satellitari, la mappatura della resa cattura le sfumature complete del campo e lo stato del raccolto. Gli insight sulla salute della vegetazione, guidano gli agricoltori verso decisioni informate sulla raccolta.
- Padronanza della microirrigazione: la microirrigazione consente agli agricoltori di definire strategie di irrigazione individuando le aree ad alta e bassa umidità del suolo e quindi le aree che necessitano di ulteriore irrigazione.
- Site-Specific Crop Management (SSCM): l’SSCM sfrutta dati GPS e di telerilevamento accurati per reagire alla variabilità del campo e per esempio identificare le aree problematiche con potenziali agenti patogeni attraverso zone di gestione efficaci. Una volta individuati, gli esploratori vengono inviati per un’ispezione approfondita, che culmina in interventi mirati.
- Mappatura innovativa del suolo: l’agricoltura di precisione dipende da una mappatura del suolo di qualità, che offre approfondimenti sulle proprietà, sulla composizione e sul contenuto di nutrienti del suolo. Le moderne tecnologie aumentano la precisione della mappatura del suolo, creando mappe digitali avanzate con dettagli intricati.
- IoT: l’agricoltura di precisione basata sull’IoT offre agli agricoltori sensori che inviano dati in tempo reale e abilitano il controllo da remoto e il monitoraggio centralizzato. I sistemi robotici integrano il lavoro umano, poiché tecnologie come i sistemi di irrigazione innovativi intervengono per affrontare le attività in modo efficiente.
- Intelligenza artificiale: l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico sono fondamentali per l’evoluzione dell’agricoltura di precisione. I sistemi di riconoscimento dei modelli basati sull’intelligenza artificiale ottimizzano l’irrigazione e la nutrizione in base ai tipi di piante. Gli irroratori dotati di intelligenza artificiale identificano e colpiscono specifiche erbe infestanti, rafforzando la salute delle colture senza danneggiare il raccolto previsto.
Un kit di strumenti completo per gli agricoltori moderni. La sinergia di GPS, GIS, UAV, satelliti, VRT, AI e IoT consente agli agricoltori di coltivare in modo più efficiente, ridurre al minimo lo spreco di risorse e aprire la strada a un futuro agricolo sostenibile e guidato dalla tecnologia.
Agricoltura di precisione e robotica: un caso applicativo
Al mondo si producono 2 trilioni di dollari di cibo all’anno e il 35% di questa somma, 700 miliardi di dollari, si perde prima del raccolto.
Per ovviare a questo genere di problemi, la startup italiana Agrorobotica – progetto finanziato nel quadro del POR FESR Toscana 2014-2020 – ha messo a punto SpyFly, una trappola robotica per il monitoraggio degli insetti, in grado di attirare e catturare quelli nocivi, dannosi in fase di produzione e di raccolto. E soprattutto, senza richiedere il continuo presidio umano sul campo per il riconoscimento delle specie.
Grazie agli algoritmi di riconoscimento proprietari, SpyFly è in grado di:
- individuare gli insetti dannosi
- catturarli tramite richiami sessuali a feromoni
- inviare messaggi di allerta in tempo reale all’agricoltore.
Inoltre, grazie alla connessione Internet il monitoraggio delle colture viene fatto tramite un’applicazione installata direttamente sullo smartphone.
L’intelligenza artificiale su cui si basa SpyFly è in grado di analizzare i dati ambientali rilevati in campo e grazie alla combinazione con i dati delle catture degli insetti nocivi, elabora e processa modelli previsionali che possono allertare in anticipo l’agricoltore delle possibili condizioni ideali per l’arrivo di insetti dannosi.
Per realizzare SpyFly, Agrorobotica ha riposto la massima attenzione per l’ambiente usando materiali ecologici, riciclabili e sostenibili. Per tutte queste caratteristiche, la trappola automatizzata ha vinto il premio Innovazione SMAU 2018.
Questa è una delle soluzioni che l’industria tecnologica sta mettendo in campo per l’agricoltura di precisione, un approccio ancora agli inizi, ma che sicuramente sarà protagonista nella nuova economia.
Le problematiche del settore agricolo mondiale
A fronte di un aumento considerevole della domanda, la superficie coltivata a livello globale non può che aumentare in misura trascurabile. Per questo, il settore agricolo è chiamato a risolvere due potenziali problematiche:
- come soddisfare l’aumento delle produzioni con il minor impatto ambientale possibile
- come mantenere alti livelli produttivi con una maggiore efficienza dell’uso dei fattori produttivi
Grazie alle linee guide del Piano strategico per l’innovazione e ricerca nel settore agricolo alimentare e forestale è possibile delineare quattro direttrici principali verso la sostenibilità:
- l’efficienza economica, la redditività e la sostenibilità dei sistemi agricoli, di allevamento e forestali nei diversi contesti;
- la conservazione e riproduzione delle risorse naturali e della biodiversità e la produzione di servizi ambientali tra cui la mitigazione dei cambiamenti climatici;
- la produzione di cibi sani, salutari e di elevata qualità;
- le relazioni tra agricoltura e comunità locali in grado di assicurare la qualità della vita nelle aree rurali.
L’Europa ha il compito quindi di sostenere e rafforzare la produzione agricola, investendo sulla sua sostenibilità.
Spesso le tecnologie sviluppate non rispondono alle esigenze degli agricoltori oppure non possono essere utilizzate a causa della mancanza della connessione a Internet. Per questi motivi sono necessari ancora molti passi in avanti. I recenti investimenti e le nuove priorità di finanziamento, a livello di Stati Membri e UE, offrono segnali incoraggianti.
La Commissione europea, infatti grazie al programma quadro di investimento Horizon 2020, mette a disposizione circa 80 miliardi di euro di stanziamenti, disponibili nell’arco di sette anni, per ricerca e innovazione.
La situazione in Italia
Il 1° settembre 2015 il Ministro delle politiche agricole alimentari e forestali, Maurizio Martina, ha nominato un Gruppo di lavoro con l’obiettivo di aumentare la sostenibilità del modello agricolo italiano attraverso l’innovazione nel breve e lungo periodo, per consentire all’Italia di incrementare le produzioni agricole di qualità e mantenere il primato di agrobiodiversità che ci contraddistingue.
L’obiettivo era quello di raggiungere il 10%, entro il 2021, della superficie agricola coltivata in Italia tramite l’impiego di mezzi e tecnologie di agricoltura di precisione, con lo sviluppo di applicazioni sempre più rispondenti alle produzioni agricole nazionali.
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