Pezzuolo Andrea, Cillis D., Sartori L.

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1 Montichiari (BS) 11 Dicembre 2015 Dalla variabilità di campo all Agricoltura di Precisione Pezzuolo Andrea, Cillis D., Sartori L. Università degli Studi di Padova Dipartimento Territorio e Sistemi Agro-Forestali (TeSAF)

2 Punti chiave Agricoltura di Precisione e variabilità? La variabilità e le sue interazioni Possibili soluzioni per lo studio e la definizione della variabilità Progetto LIFE + AGRICARE

3 Frumento 5 t/ha Punto di partenza La risposta produttiva di una coltura può essere considerata uniforme su tutta la superficie aziendale coltivata??? Frumento 2 t/ha Frumento 5 t/ha Frumento 8 t/ha Può risentire dell andamento climatico stagionale Ci sono zone dell azienda che producono di più di altre Siamo in grado di definire queste differenze rapportandole ad una specifica area coltivata???

4 Perché Agricoltura di Precisione? è solo l utilizzo di un sistema di guida? è l applicazione di strategie e tecnologie per una gestione della variabilità associata a tutti gli aspetti della produzione agricola, in relazione alle reali necessità dell appezzamento. (Pierce and Nowak, modificato) PIU AMBITI OPERATIVI... Gestione spaziale e temporale della variabilità allo scopo di dosare i fattori produttivi in base alle reali necessità della campo (STUDIO VARIABILITA ) Impiego di macchine intelligenti in grado di modificare la propria modalità operativa (RATEO VARIABILE) Registrazione, archiviazione, consultazione e utilizzo dei dati (MAPPATURE, TRACCIABILITA, LOGISTICA ).

5 Perché Agricoltura di Precisione? Condizione essenziale per poter parlare di Agricoltura di Precisione? La variabilità variabilità!!

6 La variabilità e le sue interazioni La variabilità rappresenta l attitudine di un fenomeno (oggetto di nostra osservazione) a presentarsi in maniera differente all interno dell appezzamento. variabilità spaziale interessa la componente spaziale variabilità temporale interessa la componente temporale variabilità colturale variabilità gestionale interessa la componente colturale (avvicendamento) indotta dall efficienza delle agrotecniche

7 Studio della variabilità (FASE 1) Come posso studiare la mia variabilità di campo??? Qualsiasi dato o osservazione può essere utile basta che sia: - Misurabile - Georeferenziata all interno del campo. Sensori remoti Foto satellitari Telerilevamento Telerilevamento aziendale Sensori prossimi Mappatura delle produzioni Monitoraggio suolo/pianta Monitoraggio attrezzature Campionamenti georeferenziati Analisi terreno Scouting (malerbe, patogeni, ecc).

8 Studio della variabilità Impiego di sensori Un offerta in continua evoluzione Stazionari (temperatura, umidità, clima, ) Mobili (georesistivimetri, radiometri, ) Remoti (telerilevamento e immagini satellitari) Prossimi (sensori ottici, elettrici ) Pianta (vigoria, clorofilla, malerbe, ) Suolo (UR, tensione, densità, profilo, topografia, salinità, ) Macchine (parametri motore, velocità, temperature, funzionamento in campo, ) Ottici (RGB, NIR, radiometri multi-iper spettrali, termici, laser-scanner) Elettromagnetici (conduttivimetri, resistivimetri, umidità, ) Altri (ultrasuoni, meccanici inclinometri e accelerometri, fisici)

9 Studio della variabilità Mappe di produzione Permettono di individuare le differenze produttive all interno del campo Gestione ordinaria Gestione precisa - Costo mappatura contenuto (dotazione su macchine recenti, es. contoterzisti). - I dati salvati non richiedono un immediata elaborazione (inizio però a registrare un archivio storico aziendale).

10 Studio della variabilità Mappe di produzione Ricevitore satellitare Sensore di portata e di umidità posto sull elevatore (POSIZIONE IN CAMPO) (QUANTIFICA) Computer di bordo (ELABORAZIONE E SALVATAGGIO DATI) Mappa di produzione

11 Studio della variabilità Utilizzo di sensori Utilizzo di APR (Aeromobile a Pilotaggio da Remoto) Consentono il rilevamento di dati georeferenziati provenienti da sensori su di essi installabili (ottici,elettrici, ecc) consentendo di monitorare dati quali: - vigoria - dimensioni - stress - attività fotosintetica - infestanti - Quali sono i fattori chiave in termini economici? 1) Capacita di carico drone (+kg=+ ) 2) Sensori in dotazione (-kg=+ ) + 3) Affidabilità (500/1000ore?) e obsolescenza 4) Processing e gestione dei dati raccolti 5) Osservare regolamento ENAC Ad oggi! - Opportunità per società di servizi - Valida soluzione quando non ci sono alternative di monitoraggio più economiche e veloci.

12 Studio della variabilità Utilizzo di sensori Utilizzo di APR (Aeromobile a Pilotaggio da Remoto) Valutazioni semplici Delineare zone di mancata emergenza Valutazioni più complesse es. analisi spettrale - Alta temperatura suolo minore ombreggiamento (poco vigore fogliare); - Alta temperatura foglie possibile condizione di stress.

13 Studio della variabilità Utilizzo di sensori (suolo) Sensori ad induzione elettromagnetica (EMI) Sensori a corrente diretta (DC) - Misurano la conducibilità elettrica (EC). - La corrente viene indotta al suolo attraverso un campo magnetico a bassa frequenza originato da un elettrodo. - Misurano la resistività elettrica apparente (ER). - Iniettano corrente elettrica tramite elettrodi mobili che investe un volume di suolo e sottosuolo

14 Cosa fa? Studio della variabilità Utilizzo di sensori (suolo) Analisi della resistività (Automatic Resistivity Profiling) Rileva la variazione di resistività elettrica del suolo (Ohm/m) che è legata principalmente alle variazioni di tessitura. Come lavora? - 1 asse immette una corrente debolmente alternata - 2 asse misura differenza di potenziale nello strato 0-50 cm - 3 asse misura differenza di potenziale nello strato cm - 4 asse misura differenza di potenziale nello strato cm Risultato? La georeferenziazione dei dati (DGPS) permette di ottenere una mappatura ad alta risoluzione delle 3 profondità indagate (0-50 ; ; 0-200)

15 Studio della variabilità ARP + Campionamento suolo Sinergia con tecniche di indagine tradizionale riduzione ed ottimizzazione del numero di analisi (campionamento selettivo). Tessitura Macro/meso elementi Carbonio organico ph Capacità di scambio cationico (C.S.C) Salinità Altro

16 Quali obiettivi seguono lo studio della variabilità? 1 - Studio della variabilità di campo; 2 - Definizione delle zone omogenee; 3 Definire obiettivi/gestione delle singole zone 4 Predisporre mappe di prescrizione; 5 Applicare agrotecniche a rateo variabile. Es. concimazione, semina

17 Definizione delle ZONE OMOGENEE (FASE 2) parte dell appezzamento con un livello di resa diverso che può essere gestita in maniera uniforme ma differente rispetto ad altre zone Purchè la variabilità presenti una struttura spaziale ed un intensità tale da renderne possibile una gestione differenziata in termini tecnici ed economici

18 Definizione delle ZONE OMOGENEE (FASE 2) Utili nella definizione delle zone Sistemi informativi geografici (GIS) Localizza i dati reali in un sistema di coordinate su mappe in formato digitale; Gli elementi possono essere raggruppati in diversi strati informativi (layer) Utili nella gestione delle zone (FASE 3) Strumenti di supporto alle decisioni aziendali (SSDA) Modelli che simulano lo sviluppo della coltura e gli scambi idrico-nutrizionali sulla base di specifiche condizioni pedoclimatiche e gestionali impartite (condizioni reali).

19 Obiettivi e gestione delle singole zone omogenee (FASE 3-4) Studio della variabilità e il possibile aiuto di SSDA mi aiutano a definire le prescrizioni La mappa di prescrizione viene trasferita al sistema informativo elettronico di bordo delle trattrici o macchine operatrici per la distribuzione a dosaggio variabile, mediante supporto di memoria portatile

20 Agrotecniche a rateo variabile (FASE 5) Concimazione VRA basata su mappe Lo spandiconcime modifica la dose di prodotto da distribuire sulla base di informazioni contenute nelle mappe di prescrizione. 300 kg/ha 250 kg/ha

21 Agrotecniche a rateo variabile (FASE 5) Semina VRA basata su mappe La seminatrice modifica la distanza di deposizione sulla fila (piante/mq) in base alle informazioni contenute nelle mappe di prescrizione. 9,5 p/mq 7 p/mq

22 Agrotecniche a rateo variabile (FASE 5) Altro VRA basata su mappe Modifica l'entità di prodotto da distribuire sulla base delle informazioni contenute nelle mappe di prescrizione TRATTAMENTI FITOSANITARI Controllo delle sezioni di barra/singoli ugelli IRRIGAZIONE Controllo velocità di rientro o portata per settore

23 Valutazione della loro efficienza! Interpretazione della variabilità di campo (Raccolta dati) Applicazioni variabili (Prescrizioni e VRT) Gestione della variabilità (Analisi dei dati raccolti)

24 Introducing innovative precision farming techniques in AGRIculture to decrease CARbon Emissions LIFE13 ENV/IT/ Veneto Agricoltura (Beneficiario coordinatore) Maschio Gaspardo (Beneficiario associato) Università di Padova TESAF (Beneficiario associato) ENEA(Beneficiario associato)

25 LIFE13 ENV IT 0583 AGRICARE Introducing innovative precision farming techniques in Agriculture to decrease Carbon Emissions Background: Lo sviluppo e l applicazione di tecniche colturali virtuose possono contrastare in modo importante le cause del cambiamento climatico ma per raggiungere questo obiettivo è necessario valutarle e creare idonee condizioni per la loro diffusione. Obiettivo principale: dimostrare che una gestione del terreno in linea con i principi e le tecniche dell AGRICOLTURA CONSERVATIVA attuata mediante macchine dotate delle più avanzate innovazioni meccatroniche (AGRICOLTURA DI PRECISIONE) ha un potenziale importante in termini di riduzione delle emissioni GHG e di protezione dei suoli (aumento della sostanza organica e difesa fenomeni di degrado) Azioni principali: 1) Testare in condizioni aziendali, prototipi di macchine per lavorazioni ridotte/non lavorazioni gestite con agricoltura di precisione in confronto con tecniche convenzionali. 2)Valutare tramite modelli suolo, pianta, clima i benefici ambientali di tali tecniche. 3) Analizzare le barriere alla diffusione delle tecniche innovative in diversi contesti agricoli 4) Attuare strategie di trasferimento tecnologico a livello regionale, nazionale ed europeo

26 LIFE - AGRICARE Beneficiario associato ENEA Beneficiario associato MASCHIO GASPARDO Beneficiario associato TESAF UNIPD Beneficiario coordinatore (Veneto Agricoltura) Monitor Commissione europea

27 L LIFE - AGRICARE LIFE+ Strumento comunitario per l ambiente Sottoprogramma Environment policy and governance Area di realizzazione: azienda agricola Vallevecchia Inizio progetto 01 giugno 2014 Fine progetto 31 maggio 2017 Costo complessivo Costo eligibile/ammissibile Contributo UE (37,69% del costo complessivo)

28 Pilot farm: Vallevecchia - Brussa di Caorle (VE)

29 Azienda Sperimentale: Vallevecchia - Brussa di Caorle (VE) Appezzamenti sperimentali: 16 Superficie totale: 23,6 ha Rotazione: frumento, colza, mais, soia Tecniche di lavorazione: - Convenzionale aziendale (CT) - Minima lavorazione superficiale (MT) - Strip-tillage a 55 cm (ST) - Semina su sodo (NT)

30 Il progetto LIFE+ AGRICARE Agricoltura Conservativa Lavorazione convenzionale (CT) [testimone aziendale]

31 Il progetto LIFE+ AGRICARE Agricoltura Conservativa Minima lavorazione superficiale (MT)

32 Il progetto LIFE+ AGRICARE Agricoltura Conservativa Strip-tillage (ST) a 55 cm

33 Il progetto LIFE+ AGRICARE Agricoltura Conservativa No-tillage (NT)

34 Applicare un concetto di innovazione integrata

35 Studio della variabilità FASE 1 Mappe di produzione Analisi ARP (Automatic Resistivity Profiling)

36 Studio della variabilità FASE 1 Analisi ARP (Automatic Resistivity Profiling) Analisi del terreno georeferenziate (0-10 cm; cm; cm) 20 PUNTI (su 23,6 ha)

37 Definizione zone omogenee FASE 2

38 Studio della variabilità di campo FASE 3 SALUS (System Approach to Land Use Sustainability) Modello colturale in grado di simulare lo sviluppo giornaliero di specie vegetali e gli scambi idrici-nutrizionali all interno del sistema suolo-pianta-atmosfera validato sulla base di dati reali rilevati (gestione agronomica, terreno, clima, ibridi/varietà colture). Valutazione di lungo periodo dei nuovi sistemi colturali applicati dal punto di vista dello stock di carbonio e delle emissioni di gas serra. Valutazione dell incidenza della gestione colturale sull evoluzione del carbonio organico. Supporto decisionale per la determinazione delle prescrizioni (per zona omogenea) relative alla dose di semina e fertilizzante azotato (concimazioni di copertura) Semina variabile Concimazione variabile Colza NO SI Spandiconcime (da febbraio 2015) Frumento NO SI Spandiconcime (da febbraio 2015) Mais SI SI Seminatrice /spandiconcime (da aprile 2015) Soia SI SI Seminatrice /spandiconcime (da maggio 2015)

39 Definizione delle prescrizioni (semina) FASE 4-5 Esempio: definizione delle densità di semina ed esportazione delle prescrizioni (MAIS)

40 Definizione delle prescrizioni (concimazione) FASE 4-5 Esempio: definizione delle concimazioni di copertura ed esportazione delle prescrizioni (MAIS)

41 Lo fase di studio della variabilità non si deve mai arrestare Mappe di produzione (2015)

42 PASSATO PRESENTE FUTURO Grazie!