Diserbo insalate, con la meccatronica taglio netto alla chimica

La gestione delle infestanti in orticoltura e, più in generale, il governo della coltura è un problema di non facile soluzione. Questo a causa della brevità di molti cicli produtti­vi, che rende difficile il rispetto dei tempi di carenza dei presidi fitosanitari, la scarsa di­sponibilità di principi attivi, soprattutto per le colture orticole secondarie, l’elevato nume­ro di controlli sulla presenza di residui di so­stanze chimiche condotti dalla pubblica am­ministrazione e dalla gdo. Particolarmente severi sono i controlli condotti sul prodotto destinato all’estero, talvolta usati con finalità diverse da quelle della tutela della salute del consumatore.
Vi è quindi grande attenzione da parte dell’orticoltore verso le soluzioni mecca­troniche che permettano di eludere l’uso di sostanze chimiche o di ridurne le quantità utilizzate.

La ricerca
Queste tecnologie si basano su sistemi in grado di discriminare la presenza di vegeta­zione (il caso più semplice), di discriminare la pianta coltivata dalla vegetazione infestante, di discriminare una singola parte di pianta (ad esempio il frutto).
La ricerca in questo specifico campo è o­rientata verso lo sviluppo e l’adozione di dispositivi di visione artificiale e software di analisi dell’immagine e su sistemi di con­trollo di organi attuativi che realizzano l’o­perazione desiderata. Questa può essere la distribuzione mirata e precisa di agrochimici, cioè limitando la distribuzione alle sole in­festanti o alla sola pianta coltivata o a parti specifiche di pianta (esigenza più sentita in viti e frutticoltura). Oppure, nella gestione delle infestanti, l’operazione di diserbo che può essere affidata a soli organi meccanici, escludendo l’uso di diserbanti chimici.
In Italia diversi centri di ricerca si occupano di biofotonica, ossia della possibilità di rilevare attraverso metodiche diverse la presenza e lo stato di una determinata entità biologica. Le linee di ricerca più battute per sviluppa­re macchine destinate a operare sul campo utilizzano immagini computerizzate da sot­toporre, a seconda degli obiettivi, a analisi cromatica, analisi 3D stereometrica o morfometrica, analisi termica, ecc.
Molto attivo in questo settore il Crea-Ing di Monterotondo, che opera a diversi livelli in­tegrando questo filone di ricerca in quello più ampio dell’agricoltura di precisione. Diverse sono anche le case costruttrici italiane ed europee che hanno sviluppato o stanno e­laborando soluzioni applicative interessanti.

Le applicazioni
In orticoltura le applicazioni più interessan­ti riguardano l’operazione di diserbo e sono indirizzate sia a una forte riduzione nell’im­piego di principi attivi e sia all’adozione di sistemi di tipo meccanico in sostituzione di quelli chimici. La prima strada è percorsa soprattutto dalla ricerca, pubblica e privata, statunitense (dove è molto diffusa la semi­na), la seconda da quella europea e italiana in particolare, dove invece prevale il trapianto.
Disponendo di diserbanti selettivi per le ap­plicazioni di post emergenza con diserbanti selettivi, è sufficiente che l’irroratrice sia ca­pace di modulare la quantità di liquido distri­buita sulla scorta delle informazioni inviate dal sistema che rileva la presenza di vege­tazione attraverso l’analisi in tempo reale di una serie di immagini.
La dose distribuita è modificata in base alla presenza di infestanti, ma la distribuzione av­viene in continuità. Con tali sistemi, applica­bili anche in pre-semina o in pre-emergenza, è possibile conseguire una riduzione com­plessiva di prodotto distribuito. L’insufficien­te disponibilità di diserbanti selettivi in orti­coltura, ha stimolato lo studio e lo sviluppo di irroratrici capaci di effettuare una distri­buzione diretta del prodotto sull’infestante e limitata ad essa permettendo l’impiego di prodotti non selettivi.
In Europa è stata invece privilegiata la solu­zione meccanica rispetto a quella chimica, resa più facilmente applicabile dalla diffusio­ne del trapianto rispetto alla semina.
In generale, uno dei problemi che incontra chi sviluppa questi sistemi meccatronici ri­guarda la rapidità dell’analisi delle immagini. A tale riguardo, basti considerare che con velocità di avanzamento sul campo di soli 2 km/h, corrispondenti a poco più di mezzo metro al secondo, nel caso di orticole colti­vate a sesto di impianto fitto, come le insa­late in cespo, in un solo secondo il sistema deve individuare da due a tre piante per fila.
Diventa quindi importante rendere estrema­mente rapida l’analisi dell’immagine e tale obiettivo si può più facilmente raggiungere operando in condizioni standardizzate. Inol­tre, il ricorso al trapianto fornisce la possibili­tà di utilizzare la dimensione come elemento discriminante fra la coltura e le infestanti. Mi­nore è il numero di parametri utilizzati dall’al­goritmo di discriminazione e più veloce può essere la risposta data dal sistema.
Il secondo problema riguarda l’esecuzione dell’operazione prevista: il dispositivo mec­canico, sia esso un utensile che lavora il ter­reno o l’ugello di una irroratrice, deve inter­venire nello spazio libero fra le piante di una medesima fila in tempi inferiori al secondo. Per questo è necessario individuare disposi­tivi di trasmissione della potenza molto reattivi ricorrendo a sistemi elettrici, micro-idraulici o pneumatici.
Nel caso di lavorazio­ne del suolo la velocità dell’interazione utensi­le-terreno può causare effetti non desiderati, come la formazione di buche e l’imbrattamen­to delle piante limitrofe con la terra (situazione deprecabile nella coltivazione di insalate) superabili solo attraverso un attento studio del fenomeno.
Nel caso dell’irrorazione la velocità di eroga­zione dell’ugello è solo in apparenza meno problematica. Infatti, la ricerca applicata ha spesso evidenziato problemi di non facile soluzione come l’effetto splash generato dalla elevata velocità di emissione del liquido (necessaria per garantire il raggiungimento del bersaglio in modo quasi istantaneo) e dal tensioattivo necessario per migliorare la ba­gnatura dell’infestante.
In questo caso può migliorare la precisione dell’operazione l’uso di additivi che modifi­chino la fluidità del liquido irrorato, limitando la produzione di schizzi e, di conseguenza, la contaminazione della coltura. Anche la scelta dell’ugello influisce notevol­mente sul risultato. Questo deve essere pre­disposto per operare ad impulsi e caratteriz­zato da una distribuzione circolare anziché a ventaglio. Ovviamente la problematica esposta si at­tenua in colture caratterizzate da sesti di impianto che prevedono maggiore distanza fra le piante di una medesima fila, come ad esempio le solanacee da bacca.