Negli ultimi anni stiamo assistendo, anche in Italia, al processo di digitalizzazione dell’agricoltura, grazie all’introduzione sul mercato di sistemi di posizionamento satellitare Gnss e di strumentazioni e sensori in grado di fornire all’agricoltore dati e informazioni georiferiti relativi alla coltura, al suolo e al microclima.
La spinta alla diffusione di questi strumenti è stata data dall’aumento di servizi messi a disposizione degli imprenditori a costi sempre più competitivi (sorvoli multispettrali, distribuzioni a rateo-variabile, scansioni geofisiche dei suoli), dalla possibilità di accedere gratuitamente a dati inerenti alla propria azienda (immagini satellitari Sentinel2, dati meteo) e dalla messa a disposizione di incentivi all’acquisto di macchine dotate di tecnologie proprie dell’agricoltura 4.0.
La problematica legata del corretto dosaggio dei fertilizzanti è trattata con sempre maggior attenzione sia per esigenze ambientali dovute alla necessità di ridurre le perdite di nutrienti (soprattutto azoto e fosforo) nelle falde acquifere superficiali e profonde, sia per l’aumento dei prezzi dei concimi che sta interessando i fertilizzanti di sintesi come l’urea in conseguenza dell’aumento dei costi dell’energia. Nel caso dei concimi fosfatici pesa invece l’esaurimento delle riserve naturali e l’incremento della domanda da parte dei paesi emergenti; questa situazione spinge a una riduzione di apporti spesso non giustificati e a una valorizzazione del fosforo contenuto nelle matrici organiche di recupero.
La possibilità di mappare le caratteristiche del suolo permette di modulare la distribuzione dei fertilizzanti in funzione della capacità del terreno di trattenere gli elementi nutritivi per poi renderli disponibili alle colture senza perdite nell’ambiente. Tale capacità dipende soprattutto dal contenuto di limo e argilla e dal tenore di sostanza organica.
La disomogeneità dei suoli dei campi coltivati nelle realtà produttive italiane, in particolare negli ambienti della pianura padana, non dipende tanto dalla estensione media degli appezzamenti che, sebbene in aumento, permane ancora ben al di sotto dei 10 ha, ma piuttosto dalla continua opera di accorpamento e livellatura di appezzamenti più piccoli con passato agronomico differente.
La sostituzione della trazione animale con mezzi meccanici sempre più potenti ha spinto infatti alla creazione di campi più grandi eliminando dislivelli, siepi e altri elementi di separazione. Le unità colturali più estese, a fianco degli indubbi vantaggi operativi, presentano però spesso forti differenze relativamente alla fertilità, alla ritenzione idrica e alla profondità del profilo esplorabile dalle radici.
Caratteristiche del suolo
Per disporre di una mappa di variabilità dei parametri chimico-fisici che caratterizzano il suolo si può procedere con un approccio tradizionale e molto costoso con campionamento a griglia regolare, con maglia più o meno fitta e all’analisi convenzionale dei campioni raccolti. L’interpolazione dei dati con opportune tecniche statistiche consente di mappare i parametri chimico-fisici dei terreni. Tale approccio però presenta elevati costi di campionamento e di analisi dei campioni raccolti con i metodi di riferimento.
Nell’ambito dell’agricoltura di precisione si stanno sviluppando e diffondendo tecniche di indagine speditive dei suoli che permettono una sostanziale riduzione dei tempi e soprattutto dei costi di campionamento rispetto all’approccio con metodi tradizionali.
Strumento fondamentale per la conoscenza della variabilità del suolo è la scansione geoelettrica effettuata con sensori geoelettrici o elettromagnetici. I primi sono strumenti che richiedono il contatto diretto con il suolo (ad esempio Veris3100, Arp-Geocarta), i secondi, basati sul principio dell’induzione elettomagnetica prevedono invece l’utilizzo di sensori che non devono essere a diretto contatto con il suolo (ad esempio EM38, TSM di Geoprospectors).
Questi metodi consentono di definire la conducibilità apparente del suolo su una o più profondità simultaneamente. Questa grandezza fisica, a parità di condizioni di compattamento e umidità del terreno, descrive in prima istanza la densità di carica elettrica per unità di volume presente nella soluzione circolante.
Questa grandezza è strettamente correlata con i parametri granulometrici del suolo e in particolare risponde alle variazioni nella proporzione di scheletro + sabbia e limo + argilla. Le differenze relative tra le diverse zone di un terreno si conservano anche effettuando scansioni in condizioni di umidità e di lavorazioni differenti del terreno. Quindi la variazione di conducibilità elettrica apparente costituisce una misura facilmente acquisibile e robusta sulla base della quale spazializzare le caratteristiche granulometriche di un terreno.
La conducibilità risulta infatti sempre ben correlata alle caratteristiche granulometriche di un terreno che presenti un sufficiente grado di disomogeneità; nello studiare questa correlazione è importante misurare e tenere conto del dell’eventuale presenza di scheletro e non utilizzare il semplice dato di tessitura ottenuto dall’analisi della terra fine.
Le migliori e più robuste correlazioni si ottengono accorpando i dati relativi a scheletro e sabbia e quelli relativi ad argilla e limo totale (50-2 micron) o limo fine (20-2 micron). A questo riguardo è’ importante sottolineare che la capacità del suolo di proteggere la sostanze organica in maniera stabile dipende dal suo contenuto in argilla e limo.
Studio di un appezzamento
La figura 1 riporta come esempio la mappa del contenuto di limo e argilla nello strato 0-50 cm ottenuta dalla spazializzazione dei dati ottenuti con un classico campionamento a griglia regolare su un terreno situato sulle rive dell’Oglio nella zona di Orzinuovi. L’appezzamento è uno dei casi studio analizzati nell’ambito del progetto Consensi, coordinato da Crea-Za e finanziato da Regione Lombardia sulla misura 16.1.01 – gruppi operativi Pei (www.consensi.bio).
Questo terreno è caratterizzato da zone con elevata presenza di scheletro alternate a zone più ricche di argilla. Nella figura 2 viene presentata la mappa di conducibilità elettrica (ECa2) corrispondente allo stesso strato. Sulla base di questa mappa tramite un apposito algoritmo sono stati individuati sei punti di campionamento che sono rappresentativi dell’intervallo di massima variazione di conducibilità, dalla relazione tra conducibilità e contenuto di limo+argilla riportata in figura 3 è stata ricavata la mappa di stima del contenuto di limo più argilla (figura 4) che mostra una buona concordanza con la mappa ricavata dal più oneroso campionamento tradizionale.
Parallelamente alla mappatura geolettrica è oggi possibile mappare a un costo ragionevole il contenuto di sostanza organica del suolo utilizzando sensori ottici che lavorano nelle bande del visibile e del vicino infrarosso. Questo tipo di analisi può essere realizzata sia con strumentazione da laboratorio sia con sensori predisposti per l’analisi in campo dopo aver sviluppato opportuni modelli di calibrazione. Tali metodiche pur non avendo ancora raggiunto i livelli di precisione e accuratezza delle metodiche chimiche di riferimento, che prevedono l’ossidazione per via umida o la combustine dei campioni, permettono a costi ridotti di individuare i gradienti di sostanza organica presenti in campo e quindi di modulare il rateo di distribuzione dei fertilizzanti organici.
Una gestione ottimale dei fertilizzanti richiede di conoscere sia la capacità del suolo di trattenere i fertilizzanti, stimabile dalle mappe di tessitura e sostanza organica, sia un approccio secondo bilancio per definire i fabbisogni colturali in maniera sito-specifica e che dovranno essere forniti in presemina (o in pre impianto) e in copertura.
Dosaggio del concime
Per la concimazione in copertura e durante le diverse fasi vegetative è importante misurare il vigore vegetativo della coltura per modulare la distribuzione. In questo modo è possibile dosare gli elementi nutritivi, stimare in maniera sit-specifica l’efficienza dei fertilizzati ed evitare di fornire quantità superiori alla capacità di stoccaggio del terreno e di asportazione da parte delle piante riducendo costi e inquinamento.
Il fabbisogno colturale è quantificato mediante la stima delle asportazioni massime ricavabile dai dati storici di produzione mappata in campo e/o dal monitoraggio in stagione del vigore vegetativo mediante sensori multispettrali utilizzati a terra, montati su drone o su satellite. I dati di questi sensori consentono il calcolo di opportuni indici vegetativi (Ndvi, Ndre, Cig ecc.) o di modelli di regressione basati sui valori di riflettanza della vegetazione per opportune bande spettrali. In particolare, il monitoraggio in stagione del vigore vegetativo permette di compensare eventuali carenze di nutrienti.
Ad esempio, un metodo efficace e semplice è quello del calcolo dell’“indice di risposta” con il quale si definisce, per ogni zona omogenea individuata in base alle caratteristiche del suolo e/o del vigore vegetativo, il valore massimo di un indice vegetazionale e quindi si va a modulare la distribuzione di fertilizzante in base alla differenza tra indice massimo e indice attuale nelle singole aree. Metodiche più raffinate richiedono la predisposizione di strisce (strips) dove si fornisce una dose di “lusso” di fertilizzante in modo da massimizzare il vigore vegetativo e confrontarlo con le aree fertilizzate secondo bilancio per gli opportuni aggiustamenti.
Una rapida diffusione
L’analisi dei dati storici di vigore (oggi ottenibile abbastanza facilmente dai dati satellitari) può invece aiutare a definire le aree costantemente ad alta e a bassa produttività e quelle invece più soggette alle particolari condizioni climatiche di ogni singola annata.
L’investimento iniziale per la mappatura del terreno e per l’analisi dei dati satellitari costituisce senza dubbio ancora un costo notevole, ma considerando sia il fatto che non è necessario ripetere tale operazione nel medio periodo, sia il crescente costo dei fertilizzanti, è possibile prevedere una rapida diffusione di queste pratiche anche sulle colture foraggere e industriali e non solo sulle colture di pregio come quelle viticole o cerealicole destinate al consumo umano.
