Claudia Di Bene, Michele Pisante, Marcello Donatelli

Agricoltura di Precisione: evoluzione tecnologica per migliorare la gestione dei sistemi agricoli

Nutri la mente, nutri il corpo Convegno – Innovazione tecnologica e Agricoltura di Precisione

25 ottobre 2017

Museo Nazionale Etrusco di Villa Giulia – Roma

Agricoltura convenzionale

Pratiche agricole intensive Conseguenze

Rapporto FAO – febbraio 2017

• Nutrire in modo sostenibile una popolazione in forte crescita.

• Garantire sostenibilità delle risorse naturali ed energetiche in uso.

• Far fronte ai cambiamenti climatici.

• Contrapporsi all’andamento del mercato (rincaro dei prezzi dei fattori produttivi e diminuzione di quelli di vendita per i prodotto agricoli e zootecnici.

• Al 2050 la popolazione globale è proiettata verso i 10 miliardi di persone...

• L’agricoltura può sostenere questa tendenza?

• Le risorse disponibili saranno sufficienti?

Sfide dell’Agricoltura nel XXI secolo

Agricoltura verso la sostenibilità:

• Garantire efficienza economica e stabilità delle produzioni dei sistemi agricoli, zootecnici e forestali.

• Conservare risorse naturali e biodiversità.

• Produrre servizi ambientali (mitigazione dei cambiamenti climatici).

• Produrre cibi sani, salubri e di elevata qualità (costante e controllata).

• Migliorare la qualità della vita nelle aree rurali (relazioni tra agricoltura e comunità locali).

• Innovazione genetica.

• Innovazione agro-tecnologica.

• Ricorrere a nuovi sistemi di difesa.

COME FARLO?

COSA FARE?

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Nuova metodologia integrata di gestione sostenibile della produzione agricola

Agricoltura di Precisione

Da un modello di AGRICOLTURA GENERALIZZATA con applicazioni omogenee ed uniformi dell’intera superficie coltivata a un modello di AGRICOLTURA AVANZATA e DIFFERENZIATA che si basa sull’analisi e gestione efficiente della variabilità spaziale (sito-specifica).

CICLO e FASI

Agricoltura di precisione: definizione

• Presupposto basilare: Cambiamento di paradigma.

• Adattare la GESTIONE agronomica alla VARIABILITÀ spaziale e temporale (del suolo e della coltura).

• Gestione agronomica sito-specifica cioè differenziazione di ogni fattore di produzione in base alla variabilità spaziale presente in campo.

Pierce e Novak (1999):

Fare la cosa giusta, al momento giusto, nel punto giusto.

Vantaggi agro-ambientali ed economici

Diffusione dell’Agricoltura di Precisione nel mondo

• Dove? Paesi dove l’agricoltura è più avanzata.

• Gli Stati Uniti sono al primo posto (Erikson & Widmar, 2015).

80% agricoltori utilizza trattrici con GPS a guida automatica (50%) e manuale con barra a led (30%).

33% usano sistemi GPS per controllo irroratrici e 24% per la semina.

Trattamenti a rateo variabile: 30% fertilizzazioni, 40% correttivi pH e 13% fitosanitari.

40% agricoltori che adottano sistemi di campionamenti suolo per zone

40% mietitrebbiatrici equipaggiate con sistemi di mappatura delle produzioni.

• Australia (20%), seguita da Argentina e Brasile.

• Europa: Germania, Regno Unito, Olanda, Francia.

Dati elaborati da Casa & Pisante (2016)

L’Italia è pronta per l’Agricoltura di Precisione?

Elementi contrari

Ad oggi circa l'1% della superficie agricola coltivata in Italia vede l'impiego di mezzi e tecnologie di agricoltura di precisione (MiPAAF, 2016).

Elementi favorevoli • Significativa crescita nell’occupazione

giovanile (+14%) in agricoltura • Finanziamenti ed agevolazioni rivolti

ai giovani agricoltori.

Linee Guida MiPAAF - 2016

Obiettivo: arrivare al 10% della SAU entro il 2021, con lo sviluppo di applicazione sempre più adatte alle produzioni agricole nazionali.

Messa a punto di un piano di azione a partire dalle linee guida per diffondere in Italia l’Agricoltura di Precisione.

https://www.politicheagricole.it/flex/cm/pages/ServeBLOB.php/L/IT/IDPagina/10349

Strumenti disponibili a livello nazionale e regionale

Misura 4, sottomisura 1

Fabbisogno 02

Misura 4

Sottomisura 4.1

Fabbisogno 05

Sottomisura 4.1

Sottomisura 4.1

Fabbisogno 12 Strategia generale

Strategia generale Misura 4

Sottomisura 4.1

Misura 2

Fabbisogni 12, 15 Sottomisura 4.1, 16.1

Sottomisura 16.01, 16.02

Fabbisogni 16 Strategia generale

priorità 2

PSR

Programmi di Sviluppo Rurale di 13 regioni italiane: previste strategie di intervento che aprono ampi spazi di attuazione e diffusione dei metodi di gestione agronomica e degli approcci decisionali dell’Agricoltura di Precisione

Priorità della Politica Agricola Comune (PAC) 2014-2020 con la finalità di garantire la sicurezza alimentare, mitigare i cambiamenti climatici e ridurre l’impatto dell’agricoltura sull’ambiente Anche il programma Horizon 2020 prevede un budget di circa 5 miliardi dedicato ai temi dell’agricoltura.

Pubblicazioni scientifiche sull’Agricoltura di Precisione

Analisi del numero di pubblicazioni scientifiche annuali (1993-2015) estratte dal database bibliografico SCOPUS – Elsevier (Casa & Pisante, 2016)

Parole chiave: «Precision agriculture» «Precision farming» «Site-specific agriculture»

Italia 9°

Totale Mondo 5400 (100%)

Totale Italia 171 (3%)

Pubblicazioni scientifiche nazionali suddivise per tipologia di coltura (CREA, 2016).

Ripartizione studi: • 60% agronomici • 27% ingegneristici • 20% informatici • 11% ambientali

Progetti di ricerca nazionali sull’Agricoltura di Precisione

2619

1410

888

76

5444444444444

333333333

AGRICOLTURA_DI_PRECISIONE

VITICOLTURA_DI_PRECISIONE

REMOTE_SENSING

TELERILEVAMENTO

NDVI

AGRICOLTURA

CONCIMAZIONE

GPS

IRRIGAZIONE

RISO

RTK

AGRICOLTURA_CONSERVATIVA

IRRIGAZIONE_DI_PRECISIONE

SOFTWARE

VIGNETO

VRA

Key words

Occorrenza delle parole chiave più frequenti relativamente ai progetti di AdP (140 record).

172 record: 140 Agricoltura e 32 Ambiente

Modificato a partire da Casa & Pisante (2016)

Il CREA e l’Agricltura di Precisione

Le attività principali seguono due approcci: • Mappatura. • Monitoraggio. Per stimare la produttività, il rilevamento di anomalie e lo studio delle dinamiche stagionali dei sistemi agricoli e forestali

Studio dei sistemi agricoli e forestali

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• Uso di dati da remote sensing:

Indici, semplici o composti, ad uso diretto

Inputs per modelli di simulazione

• Applicazioni:

Sistemi di supporto alle decisioni molto utili in caso di agricoltura di precisione.

Aumentare la capacità di monitoraggio sul territorio

Remotely

sensed data Correction/Calibration

Field direct measures

• Canopy reflectance (Field

Spectroradiometer)

• Canopy chlorophyll (MC-100)

• LAI (Portable LICOR)

• Crop N concentration (Lab

analysis)

Data

interpretation

Crop/soil

model Nitrogen

Nutritional

assessment

Web-GIS

Platform Ancillary data

• Meteorological observations

• Soil parameters

• Field management

• Crop measured data

Applicazione in un tipico sistema colturale mediterraneo a frumento-pomodoro

Valori di LAI e correzione e calibrazione dei valori di azoto (N) stimati dal satellite a

livello fogliare tramite l’assorbimento di N reale e ottimale predetto da modello di

simulazione.

Esempio per supporto alle decisioni: il caso della fertilizzazione azotata

Integrazione tra indice nutrizionale azotato derivato dalle immagini satellitari e il modello biofisico di simulazione

Nact > Nc Nact < Nc

Da immagini satellitari al modello di simulazione: • I valori di LAI (max e % di decrescita) sono stati usati per impostare la parametrizzazione colturale

del modello EPIC per le voci legate al LAI. Da modello a immagine satellitare: • I valori giornalieri di crescita colturale simulati dal modello EPIC sono stati usati per calcolare la

biomassa secca in funzione del LAI. • Correzione e calibrazione dei valori di N stimati da satellite a livello fogliare (Na, Nc) usando i valori

giornalieri di assorbimento reale e ottimale dal modello EPIC model.

FieldSpec

MC-100

Laboratory N%

LAI

Chlor. Index (CI red edge)

EO data

Field data

LAI

Chlor. cont. (with

calibrated parameters)

EPIC

model data

W

(biomass as LAI

function)

Na

Nc

NNI

Daily dry biomass

Chlor. cont.

(calibration)

1)

2)

3)

Schema del metodo usato:

Ricerca e formazione

Satellite

Conclusioni • Anche in Italia iniziano a diffondersi le TECNOLOGIE per

adottare l’agricoltura di precisione (GPS Autoguida, sistemi mappatura mietitrebbiatrici, ecc.).

• La diffusione non può prescindere dai vantaggi economici (a meno di aiuti come PSR).

• È necessario continuare a investire in:

RICERCA: per migliorare le capacità di interpretazione dei risultati e di applicazione delle tecniche e metodologie.

FORMAZIONE PROFESSIONALE: di tecnici per assistenza con competenze multidisciplinari e conoscenze tecniche avanzate (es. informatiche, elettroniche, meccaniche e agronomiche).

Grazie per l’attenzione

Claudia Di Bene claudia.dibene@crea.gov.it

Marcello Donatelli marcello.donatelli@crea.gov.it

Michele Pisante mpisante@unite.it

Diffusione agricoltura di precisione