Irrigazione di precisione, i sensori da soli non bastano

In un contesto produttivo sempre più condizionato da lunghi periodi di siccità estrema è d’obbligo ricordare l’importanza di un uso razionale della risorsa idrica. Strategie di irrigazione, tecnologie di precisione e problematiche che ne ostacolano ancora la diffusione su larga scala sono stati i tre ambiti di intervento nel webinar "Smart irrigation, tecnologie e strategie per il risparmio idrico" organizzato da Fieragricola Tech, in collaborazione con Edagricole. Abbiamo affrontato l’argomento delle tecnologie per l'irrigazione di precisione con Salvatore Luca Gentile del Consorzio di Bonifica di Secondo Grado per il Canale Emiliano Romagnolo, Brunella Morandi del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari Università di Bologna, e Claudio Corradi, tecnico frutti-viticolo specializzato in impianti irrigui per frutteti vigneti e verde ornamentale.

Sensoristica per la smart irrigation

Salvatore Luca Gentile parte proprio dal concetto di efficienza, ovvero quanta dell’acqua che somministriamo con un intervento irriguo viene effettivamente utilizzata dalle colture.

«Per evitare sprechi è fondamentale somministrare una quantità giusta nello strato di terreno esplorato dalle radici. Una somministrazione eccessiva va più facilmente incontro a fenomeni di evapotraspirazione, ruscellamento superficiale e infiltrazione negli strati profondi del terreno con un abbassamento dell'efficienza di irrigazione. Per sapere quando intervenire e con quanta acqua è possibile sfruttare diversi metodi di misura:

• metodi diretti: con sensori volumetrici o sensori tensiometrici; immagini satellitari che ci permettono di comprendere vigore o stress idrico; sensori in vivo per le misurazioni puntuali effettuate direttamente sulla vegetazione.
• metodi indiretti: un bilancio idrico (differenza tra entrate e uscite all'interno del sistema suolo pianta atmosfera) per stimare il contenuto idrico del terreno e di conseguenza il potenziale stress per la pianta.
• metodi integrati: i Dss come Irriframe (portale gratuito gestito direttamente dal consorzio per il canale Emiliano romagnolo) offrono un consiglio irriguo sulla base di dati meteo regionali e pochi semplici dati che l'agricoltore inserisce in maniera molto semplice come la localizzazione dell’appezzamento, la tessitura del suolo, la coltura in atto e le caratteristiche dell'impianto irriguo. Nel sistema è possibile integrare la sensoristica: stazioni meteo locali, sensori di umidità del suolo, sensori di livello della falda, sensori di accrescimento del frutto, pressostati/contatori di volume, dati da remoto (satellite e drone) e VRI. Grazie a questo sistema oltre all’irrigazione di precisione è possibile eseguire anche la fertirrigazione.

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Tra i sensori di ultima generazione troviamo:

• Termoigrometro, che permette la conoscenza in continuo del VPD in condizioni di pieno campo;
• Sensore ottico multibanda che fornisce informazioni radiometriche da cui ricavare informazioni biometriche e fisiologiche;
• Sensore LIDAR 3d per conoscere le caratteristiche geometriche della canopy;
• Sensore termico per la stima dello stress vegetativo;
• Sensore in vivo chiamato Bioristor che misurando la concentrazione di ioni all'interno del flusso linfatico è in grado di definire specie per specie (parliamo delle colture orticole da reddito della dell'areale emiliano romagnolo sul quale è stato tarato) lo stress idrico direttamente dalla vegetazione.

Questi sensori crop talker possono essere installati in campo e utilizzati in modo integrato per raccogliere diverse informazioni direttamente dalla pianta».

La fisiologia al servizio dell’irrigazione di precisione

«In un contesto climatico altamente variabile, per gestire in maniera efficiente risorsa idrica abbiamo bisogno di conoscere come rispondono le piante alla disponibilità o alla mancanza di acqua - spiega Brunella Morandi, ecofisiologa del Distal dell’Università di Bologna -. L'acqua viene assorbita dalle radici e trasportata in tutta la pianta fino ad essere evapotraspirata dalle foglie seguendo un gradiente di tensione (ovvero il potenziale idrico). Il potenziale idrico del fusto è uno dei primi parametri ad essere influenzato dalla scarsità idrica e questo a sua volta influisce riducendo i flussi xilematici e floematici. Quando si verifica uno stress idrico a livello di tronco e di branca la tensione aumenta molto (potenziale idrico diventa più negativo) e per il frutto diventa molto più difficile attrarre acqua e nutrienti con impatti negativi sulla produzione».

Perciò, quali possono essere le strategie di gestione per ottimizzare la gestione dell'acqua nei frutteti?  Non esiste una ricetta unica però ci sono sicuramente almeno tre strategie da seguire:

1. Deficit idrico controllato

La riduzione dell'apporto idrico può essere applicata nelle fasi fenologiche in cui la pianta o i frutti vengono influenzati in maniera minore dall'irrigazione. Per esempio, nello sviluppo del frutto di pesco c'è una fase in cui le risorse (gli zuccheri) vengono destinati all'indurimento del nocciolo, in questo momento un leggero stress idrico non va a influenzare in maniera significativa la pezzatura. Nel pero può essere applicato nelle prime fasi di crescita del frutto che corrispondono anche alla fase di crescita veloce dei germogli. In questo caso, perciò, la riduzione dell’apporto idrico ci aiuta anche a gestire il rapporto vegeto produttivo andando a ridurre il numero dei germogli e la competizione con i frutti. La principale preoccupazione legata a questa prima strategia è proprio quella di andare a influenzare la pezzatura. In realtà se siamo in grado di gestirle bene possiamo ottenere anche dei vantaggi qualitativi. In una prova su pero, per esempio, abbiamo ottenuto un aumento sostanziale della percentuale di sostanza secca a fronte di una lieve riduzione del diametro.

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2. Sistemi di supporto decisionale

Per gestire l'irrigazione in maniera precisa a questi livelli servono dei sistemi di decisionale. La maggior parte degli agricoltori purtroppo utilizza ancora l'esperienza come sistema di supporto decisionale. Fino a qualche anno fa andava bene ma adesso, con le condizioni climatiche che cambiano e la riduzione della disponibilità idrica, può non essere più sufficiente. La ricerca innanzitutto e le aziende produttrici di mezzi tecnici offrono diversi sistemi di supporto decisionale: i più diffusi sono basati sul calcolo dell’evapotraspirazione (ETc) e sullo stato idrico del suolo. Tuttavia, hanno il limite di non considerare la variabile pianta. Esistono infatti altri sistemi, meno diffusi, basati sullo stato idrico della pianta misurato attraverso sensori. Tra questi: Florapulse è un sensore che misura in tempo reale e in continuo il potenziale idrico del tronco e quindi ci dice qual è lo stato idrico della pianta in tempo reale. Esistono sensori che misurano le variazioni diametrali del tronco che sono direttamente correlate allo stato idrico della pianta oppure sensori che misurano direttamente il flusso di linfa all'interno del tronco. Infine, esistono sensori che misurano in continuo la crescita del frutto.

3. Ombreggiamento

Una terza strategia è l'utilizzo di reti ombreggianti (reti antigrandine nere). In una prova condotta su melo si è visto che l'ombreggiamento del 50% , oltre a ridurre effettivamente la radiazione solare, riduce anche notevolmente l'evapotraspirazione senza però nessun effetto negativo sulla fotosintesi e nessuna riduzione di pezzatura.

Sensori: opportunità pratiche e criticità

«La sensoristica applicata all’irrigazione è sicuramente uno strumento di crescita nella competenza tecnica legata a questa materia. Ma parallelamente alle opportunità pratiche esistono ancora delle criticità» ha spiegato Claudio Corradi, tecnico frutti-viticolo specializzato in impianti irrigui per frutteti vigneti e verde ornamentale.

Ancora oggi la tecnica irrigua è basata prevalentemente su valutazioni empiriche legate alla quantità di acqua erogata, all’osservazione in campo e alle esperienze maturate nelle annate precedenti ma non sempre si arriva a conoscere con certezza la profondità di bagnatura raggiunta e la quantità di acqua che il terreno ha assorbito.  Disporre di dati oggettivi riferiti al comportamento dell’acqua nel terreno, in rapporto alla coltura e al suo apparato radicale, può essere sicuramente uno strumento in grado di rivoluzionare la tecnica irrigua.

«Il ruolo fondamentale della sensoristica sarà sicuramente quello formativo: acquisiremo tutti, dati alla mano, maggiore consapevolezza sul risultato reale dell’irrigazione secondo determinati volumi o tempi di somministrazione. Acquisita la consapevolezza irrigheremo meglio a beneficio della coltura innanzitutto e magari anche del risparmio idrico se ridurremo gli sprechi (non necessariamente – magari ci renderemo conto che irrighiamo poco).

Non solo. La possibilità di monitorare le condizioni di umidità del terreno, sia a seguito delle piogge che delle irrigazioni, ed il comportamento/movimento dell’acqua nel terreno, possono essere di supporto a decisioni agronomiche anche importanti in virtù delle risposte al confronto fra tecniche agronomiche differenti. Un esempio su tutti potrebbe essere quello dell’utilizzo del decompattatore in arboricoltura in funzione del periodo di utilizzo e/o del confronto fra utilizzo e non utilizzo. Non necessariamente si avranno risposte rivoluzionarie rispetto a quanto ci si aspetta ma in ogni caso saranno supportate da risconti oggettivi e non da supposizioni».

Come arrivarci?

«Alcune grandi aziende si muoveranno in autonomia, alcune lo hanno già fatto, altre lo stanno facendo, e questo è positivo. La vera rivoluzione tecnologica avverrà quando la maggior parte delle aziende avrà modo di attingere a queste informazioni che, come primo passo, potrebbero essere trasferite loro dai tecnici di campagna che sono una figura fin d’ora chiamata a costruirsi una propria rete di monitoraggio e verifica per raccogliere esperienze concrete da tradurre ai produttori nella loro attività di assistenza.

Di fronte ad informazioni precise, e ad un costo accessibile delle tecnologie, ogni produttore dovrebbe essere stimolato a dotarsi di sensori propri perché solo con una sensoristica aziendale sarà possibile ‘leggere’ il dato di dotazione idrica reale del terreno della specifica azienda comprensivo della pratica irrigua che sta eseguendo, della specificità del terreno, della coltura e dell’impianto irriguo utilizzato. A questo punto se abbiamo appurato che le tecnologie ci sono e che la motivazione da parte dei produttori sicuramente arriva quello che serve è un valido sistema di accesso a queste strumentazioni. Oggi, per esempio, esistono soluzioni molto interessanti, comode ed accattivanti che però, oltre al costo di acquisto, prevedono un canone annuo di abbonamento. Questo al momento potrebbe essere il principale limite, non tanto perché spesso è un dettaglio che viene esposto al produttore in un secondo momento, ma soprattutto perché ormai ogniuno di noi ha un carico di abbonamenti da rinnovare ogni anno che la metà basterebbe e la cosa potrebbe essere disincentivante.

L’ideale sarebbe che la formula di acquisto dei sensori comprendesse già nel pacchetto il servizio di tutte le applicazioni collegate fermo restando che, soprattutto in questa fase, il perfezionamento tecnologico potrebbe essere molto rapido e pertanto rendere opportuno, anche come esigenza sentita dall’agricoltore stesso, una frequente sostituzione dei sensori con prodotti di tecnologia più recente. Non si dimentichi oltretutto che il produttore potrebbe avere interesse, magari con il tempo, a dotarsi di più sensori per diversificare gli appezzamenti e le colture. Molto probabilmente nei prossimi anni la crescita dell’offerta da questo punto di vista comporterà un abbassamento dei costi di acquisto e l’opportunità del ‘libero accesso alle applicazioni’ potrebbe essere una condizione preferenziale nella scelta della sensoristica».

In conclusione, con grande probabilità nel prossimo futuro la diffusione della sensoristica applicata all’irrigazione sarà soggetta ad una diffusione capillare non con la funzione prevalente di rendere la pratica irrigua super automatizzata, ma prevalentemente come fonte di raccolta di informazioni reale sugli effetti dell’irrigazione stessa al fine di impostare correttamente i tempi e i volumi adeguati. L’accessibilità in termini di costo e di servizio, oltre alla semplicità e praticità di lettura delle informazioni saranno da questo punto di vista determinanti.

L’incontro fa parte di una serie di appuntamenti di avvicinamento alla prossima Fieragricola Tech, ovvero l’evento verticale di Fieragricola dedicato all’innovazione in agricoltura, che si terrà il 29 e 30 gennaio 2025 a Verona. 

Non perderti i workshop Edagricole in fiera:

1. Smart irrigation, applicazioni in melicoltura: 29/01 dalle ore 10:45 alle ore 11:45 presso il Tech Forum Blu;
2. L’automazione dell’alimentazione degli animali: 29/01 dalle ore 12:00 alle ore 13:00 presso il Tech Forum Blu;
3. Agrivoltaico più piccoli frutti, un’opportunità concreta: 29/01 dalle ore 13:30 alle ore 14:30 presso il Tech Forum Blu;
4. Il kiwi, una delle prime colture beneficiarie dei vantaggi dell’irrigazione intelligente: 29/01 dalle ore 15:45 alle ore 16:45 presso il Tech Forum Blu;
5. Zootecnia di precisione: 29/01 dalle ore 13:45 alle ore 15:45 nella Tech Arena;
6. Viticoltura rigenerativa: 30/01 dalle ore 10:45 alle 12:45 nella Tech Arena;
7. Agrivoltaico e viticoltura, positive le prime esperienze: 30/01dalle ore 10:45 alle ore 11:45;
8. L’utilità della smart irrigation nell’orticoltura in serra: 30/01 dalle ore 12:00 alle ore 13:00.