Strategie nel campo dei modelli previsionali

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1 Settore A G R O M E T E O R O L O G I A Data 10/06/2004 Revisione GG - 03 Fascicolo Ag000 Sommario: Strumenti indispensabili Tipologia di impiego Gestione dell archivio dati Pubblicazione dei dati su WEB Dati climatici e agricoltura Razionalizzazione dell uso degli a- grofarmaci Modelli previsionali Modelli agrometeorologici disponibili Dati Meteo indispensabili alle elaborazioni: temperatura aria pluviometria bagnatura fogliare umidità relativa altri: velocità vento radiazione solare temperatura a 30 cm. temperatura terreno evaporazione umidità terreno Autore: Per. Agr. Giorgio Gentili Strategie nel campo dei modelli previsionali La strategia DigitEco nel campo delle avversità delle piante agrarie è maturata con la fattiva collaborazione con l'utenza (Enti di ricerca, Università, Regioni, Province, Associazioni, Cooperative, Aziende Agricole, ecc.). In particolare si è voluto soddisfare sia le esigenze della singola Azienda agricola sia le esigenze di Enti che basano la propria attività su un servizio informativo di assistenza all'utenza (sistemi di avvertimento con emissione di bollettini di "lotta guidata ed integrata" e biologica ). La apparecchiature utilizzate per queste applicazioni sono in sintonia con le ultime metodologie consigliate in campo scientifico, consentendo in definitiva: di rilevare e memorizzare i parametri meteorologici di interesse; di fornire indicazioni sull'insorgere delle infezioni fungine e lo sviluppo di popolazioni dannose di insetti; indicare lo stato di a- vanzamento infettivo e la data di presunta evasione, nonché lo stadio fenologico di insetti; di fornire consigli sulla metodica di intervento con gli a- grofarmaci, in termini di scelta dei principi attivi utilizzabili sulla base dell'incremento infettivo della malattia controllata; controllare l'efficacia dei trattamenti effettuati sulle infezioni segnalate tenendo conto delle loro caratteristiche basilari (retroattività d'azione, sistemicità, persistenza d'azione, ecc.) e di eventuali ripercussioni negative che le condizioni climatiche (temperature e piogge) possono avere sulla persistenza del trattamento stesso DigitEco s.r.l. - Via Del Fonditore, 16A Bologna (BO) - Italy - Telefono Fax Sito: info@digiteco.it

2 Pagina 2 Strategie nel campo dei modelli previsionali Fascicolo Ag000 Strumenti indispensabili stazioni agrometeorologiche 1. - Centraline elettroniche. Al fine di disporre delle apparecchiature più idonee si consiglia l utilizzo di stazioni della serie Eco. Queste sono in grado di dialogare con il mondo esterno attraverso le uscite seriali RS-232 (per collegamento a personal computer, apparecchi di trasmissione dati, display e tastiera, ecc.). Possono collegare contemporaneamente otto sensori (versione base), gli otto canali sono in genere sufficienti per le applicazioni agrometeorologiche, comunque con espansioni modulari si possono portare a 16 ed oltre i canali disponibili. I dati memorizzati dalle centraline sono scaricati su un P.C. e vengono in seguito elaborati con software specifici per le avversità delle piante (modelli previsionali). Con le stazioni della serie Eco2 si ha la possibilità di gestire anche soglie di allarme (es. allarme al verificarsi di temperature basse per rischio di gelate, allarme a bassa tensione di alimentazione, ecc.) e la possibilità di compiere automatismi (es. far partire l impianto di irrigazione al verificarsi di condizioni prefissate, ecc.). Queste stazioni consentono inoltre l invio di propria iniziativa di chiamate per la segnalazione degli allarmi al Centro di Controllo Ecodata32 e con messaggi SMS a numeri di telefono associati Sensori. Per l applicazione dei modelli matematici i sensori indispensabili sono: temperatura dell aria ( C); umidità relativa (%UR); pluviometro (mm.); bagnatura fogliare (minuti). Altri sensori di interesse agronomico possono essere: velocità del vento (m/sec.); temperatura terreno ( C); evaporimetro (mm.); radiazione solare globale (W/m²). Si ricorda comunque che alla stazione può essere collegato qualsiasi tipo di sensore in base delle specifiche esigenze di monitoraggio Programmi software per l'utilizzo delle apparecchiature. Tutte le stazioni DigitEco hanno la possibilità di memorizzare i dati misurati per poi trasferirli su un P.C. attraverso un collegamento seriale RS Alla seriale possono essere collegate apparecchiature di trasmissione dati creando delle reti di rilevamento per il controllo di un territorio più o meno esteso. Il formato dei dati utilizzato è il medesimo per tutte le apparecchiature e ciò rende fa si che i programmi software sviluppati dalla DigitEco per le elaborazioni su personal computer possano essere utilizzati indifferentemente con diverse tipologie di apparecchiature, dando la possibilità di creare delle reti composte da una sinergia di centraline DigitEco. Lo scarico dei dati in formato Access consente inoltre l'utilizzo da parte dell'utente di questo potente programma commerciale sfruttandone tutte le potenzialità (creazione di grafici e possibilità di calcolo). Funzioni di esportazione danno la possibilità di generare file in altri formati a largo utilizzo commerciale (per Excel, Lotus, Framework, DB3, ASCII, TXT delimitato, HTML, ecc.). La DigitEco ha approntato programmi software per diverse utilità: "Gestione delle stazioni serie Eco : che permette in sostanza di collegarsi alle stazioni direttamente, via modem telefonico, GSM o attraverso apparati radio, sia con chiamata alle stazioni attuabile manualmente (in ogni momento del giorno da parte dell'utente) o in automatico con lo scarico dei dati ad orari prefissati (generalmente in notturna), di grande utilità per la gestione di una rete di più stazioni. una volta scaricati i dati su P.C. è possibile applicare (creazione di tabelle, grafici e possibilità di controllare e correggere eventuali dati errati) che per specifiche elaborazioni (modelli previsionali per le avversità delle piante, sommatorie termiche, calcoli idrici, ecc.). I programmi disponibili per l'elaborazione dei dati meteorologici vengono inseriti ed accorpati nella gestione attraverso un menù del software Ecodata32 in ambiente Windows.

3 Fascicolo Ag000 Strategie nel campo dei modelli previsionali Pagina 3 Gestione di stazioni su cartina con Sinottico. Livello 1 Acquisizione dati con una stazione Agrometeo o con una rete di più stazioni. Livello 2 Trasferimento dati con diversi supporti trasmissivi. Livello 3 Centro di controllo per: collegamento e gestione delle stazioni; acquisizione dei dati; archiviazione in data-base; validazione, elaborazione dei dati; predisposizione di prodotti divulgativi. Livello 4 Divulgazione dei dati e delle elaborazioni ottenute con diversi supporti per raggiungere il maggior numero di utenti. Esempio di utilizzo di una o più stazioni Agrometeorologiche. Tipologia di impiego Ai fini delle modalità di impiego, è necessario tenere presente che possono essere previsto l utilizzo di singole stazioni e/o di mini reti di due o più stazioni e delle applicazioni territoriali con una rete di stazioni di numero consistente. Applicazione di tipo aziendale La stazione agrometeorologica viene installata in una Azienda. Se costituita da più corpi aziendali potrà essere prevista l installazione di più stazioni. L Azienda dovrà disporre di un personal computer (anche portatile) da collegare alla centralina per effettuare lo scarico dei dati e per le successive elaborazioni con più programmi dedicati (esempio modelli previsionali). Il collegamento potrà essere diretto con seriale RS-232 o prevedere comunque l impiego di supporti trasmissivi (modem telefonico, modem GSM o modem radio). Per la comodità dimostrata è consigliato l utilizzo di un modem GSM che consente, con l alimentazione a pannello solare, di dislocare la stazione in luoghi non serviti da Enel e Telecom. L utente è rappresentato spesso dalla singola Azienda agricola. Applicazione di tipo territoriale È costituita da una rete di rilevamento di più stazioni collegate tramite collegamento telefonico, GSM o apparati radio ad un Centro di controllo per il monitoraggio di un territorio più o meno vasto. La raccolta dei dati di più stazioni è accentrata in un unico Centro di Controllo che consente l'effettuazione di servizi multifunzionali di interesse per il territorio monitorato (ad e- sempio un servizio di avvertimento per le malattie delle piante, di allerta per le gelate tardive, di bilanci idrici, studio e fattibilità di soluzioni innovative, vocazionalità del territorio, ecc.). In questo caso l'utente è rappresentato generalmente da una evoluta Azienda agricola, una Associazione (Cantina, Organizzazione, Cooperativa); un Ente che fornisce un servizio a livello territoriale (Regione, Provincia, ecc.) o un Ente di ricerca (Università, Ditte produttrici di fitofarmaci, Studi Agronomici privati, ecc.) DigitEco s.r.l. - Via Del Fonditore, 16A Bologna (BO) - Italy - Telefono Fax Sito: info@digiteco.it

4 Pagina 4 Strategie nel campo dei modelli previsionali Fascicolo Ag000 La gestione dell'archivio dati e la divulgazione delle informazioni L'utilizzo del programma Ecodata32 in ambiente Windows consente di soddisfare le diverse esigenze degli utenti con l archiviazione dei dati (creazione di archivi storici) e l elaborazioni dei dati. Il database delle stazioni è in formato Access, che garantisce all utente una ampia flessibilità elaborativa (sia con software appositamente predisposti che con query ), assicurata anche da funzioni di esportazione in formati di largo impiego (ad esempio TXT delimitato, Excel, HTML; ecc.). La cognizione di DigitEco nel settore specifico del monitoraggio e modellistica in agrometeorologia garantisce la fattibilità e la predisposizione di programmi di utilità specifica per particolari esigenze elaborative. Inoltre, poiché i bollettini agrometeorologici devono essere tempestivi per fornire le indicazioni tecniche necessarie nei tempi utili, DigitEco ha predisposto delle elaborazioni automatiche con i software agrometeorologici e con la possibilità di pubblicare i dati direttamente su WEB. La pubblicazione WEB garantisce: la tempestività delle informazioni; la massima fruibilità dei dati; la multi utenza; la semplicità di gestione e interpretazione da parte degli utilizzatori finali; il mantenimento di un data base storico sempre consultabile e scaricabile. Pubblicazione dei dati su sito Web DigitEco progetta, realizza e mantiene all'interno dei propri server, applicazioni WEB orientate alla gestione totale delle reti di monitoraggio. Tramite il servizio WEB Digiteco, è possibile la gestione direttamente su Internet della singola e/o della rete di stazioni di rilevamento del cliente. Tutti i dati memorizzati dalle stazioni remote, una volta scaricati dall'applicativo Ecodata32 vengono accentrati sul server WEB dove è fisicamente installata l'applicazione Internet. Per fare questo, è stato realizzato un modulo di trasferimento dati E32RAD, che provvede all'aggiornamento remoto del database dati Internet in completa sicurezza. Il modulo funziona sia tramite collegamento diretto Internet (rete) sia tramite le funzionalità Windows di accesso remoto (modem). Le applicazioni WEB DigitEco, sono protette da password e l'utente remoto autorizzato potrà consultare e scaricare le tabelle dei dati, oltre ad effettuare i grafici direttamente dal proprio browser. Sono disponibili diversi livelli di password, in modo da poter gestire le varie funzionalità a seconda del livello di utenza. Per quanto riguarda la progettazione delle pagine WEB dell'applicazione, su richiesta del cliente, viene sviluppata la grafica dell'applicazione in funzione del proprio sito web principale in modo da ottenere un sito omogeneo nell'aspetto e potere collegare l'applicazione DigitEco al sito del cliente con semplici link HTML. Le applicazioni già realizzate riguardano: la meteorologia: servizi di informazione e di protezione civile; l'agrometeorologia: elaborazione puntuale e sistematica con i modelli previsionali di interesse e la divulgazione dei bollettini agronomici periodici predisposti dall utente; il telecontrollo: telecontrollo remoto di impianti più o meno complessi (ad esempio industriali, discariche, ecc.).

5 Fascicolo Ag000 Strategie nel campo dei modelli previsionali Pagina 5 Importanza dei dati climatici in agricoltura L'agricoltore ha un ruolo importante nella protezione dell'ambiente, che è il luogo dove si fa agricoltura. Per praticare una buona agricoltura sono necessari concreti e credibili strumenti di lavoro che si avvalgono di tecnologie avanzate. Nel settore della produzione ortofrutticoltura, dove il valore delle produzioni esposte alle intemperie è elevato, la possibilità di poter disporre di corrette e tempestive informazioni sull'andamento climatico può consentire di impostare correttamente molte scelte tecniche aziendali. Le principali attività agricole sono connesse al clima, che ne influenza sia l'incremento della produttività reale sia la difesa dalle avversità. In particolare la coltura agraria, inserita in un agroecosistema, subisce l'influenza di: fattori METEO-CLIMATICI: pioggia; temperatura; umidità relativa; radiazione solare; vento; grandine; gelo; ecc. fattori PEDOLOGICI-EDAFICI: ovvero il terreno con le sue proprietà fisiche e chimiche; fattori di TECNICA COLTURALE: lavorazioni; concimazioni; diserbo; inerbimento; sesto d'impianto; forma di allevamento; potatura; trattamenti antiparassitari; ecc. FLORA: ovvero macrorganismi e microrganismi; FAUNA: ovvero fitofagi e parassiti e predatori dei fitofagi. Molti di questi interagiscono fra loro, ma solo i fattori METEO-CLIMATICI (Fig. 1) hanno influenza su tutti i fattori e su tutti gli organismi (coltura agraria; flora e fauna) senza subirne Fig. 1 - Schema di un agroecosistema. alcuna. La conoscenza dell'effetto dei parametri climatici sugli altri fattori dell'agroecosistema è perciò determinante per poter effettuare le scelte di tecnica colturale. Diventa quindi indispensabile per svolgere l'attività agricola poter disporre, oltre alle più generiche previsioni del tempo a carattere locale (già effettuate da organismi preposti), della micrometeorologia. Quest'ultima infatti osserva lo strato atmosferico più prossimo al suolo che risente dell'influenza della morfologia e orografia della superficie terrestre ed è perciò quella che più direttamente interessa le colture agrarie. L'acquisizione di questi parametri sono effettuate da stazioni agrometeorologiche, e l'archiviazione dei dati assume enorme importanza per: la definizione dei microclimi; la definizione delle aree vocazionali; l'individuazione delle aree a rischio; la pianificazione territoriale; la razionalizzazione degli interventi colturali al suolo ed alle piante; l'effettuazione della difesa fitosanitaria con agrofarmaci; la prevenzione delle gelate primaverili attraverso il monitoraggio delle temperature durante le ore notturne; la razionalizzazione dei regimi termici delle colture protette; la decisione sugli interventi irrigui con l'osservazione dell'evapotraspirazione; stabilire le epoche di raccolta in funzione delle relazioni fra stadi fenologici della pianta, maturazione e standard qualitativo del frutto DigitEco s.r.l. - Via Del Fonditore, 16A Bologna (BO) - Italy - Telefono Fax Sito: info@digiteco.it

6 Pagina 6 Strategie nel campo dei modelli previsionali Fascicolo Ag000 La razionalizzazione dell uso degli agrofarmaci La crescente sensibilità alle problematiche ambientali (inquinamento del suolo e delle acque) e di sanità pubblica (possibili intossicazioni degli o- peratori e dei consumatori) ed i sempre più crescenti costi di produzione, stanno indirizzando il settore agricolo ad effettuare con maggiore razionalità gli interventi chimici alle colture. Nel settore della difesa fitosanitaria delle piante, dove la mancanza di una adeguata conoscenza delle avversità da combattere consiglia di effettuare degli interventi a cadenze prestabilite (lotta a "calendario" o a "turno fisso") mantenendo costantemente "coperta" la coltura, risulta importante fornire adeguate informazioni attraverso una aggiornata assistenza, preparata ed aperta alle innovazioni. In alternativa oggi vi sono dei metodi di lotta ("lotta guidata" e "lotta integrata") in grado di indirizzare l'agricoltore in maniera corretta e permettendo una riduzione del numero degli interventi annui effettuati sulle colture. Questi metodi tengono conto della reale pericolosità delle avversità da combattere e consigliano il trattamento solo in conseguenza di un superamento di soglie "di tolleranza" (o "di intervento") precedentemente stabilite e personalizzate ad ogni parassita controllabile, ma sono applicati esclusivamente per la lotta agli insetti dannosi, poiché il loro monitoraggio per controllarne le suddette soglie è facilitato dall'impiego di trappole sessuali a feromoni e/o da controlli visivi sulla vegetazione. Diversamente, per le malattie fungine, l'individuazione della soglia d'intervento mediante l'osservazione diretta dei sintomi non consente l'esecuzione di trattamenti economicamente validi, ciò per la scarsa efficacia dei trattamenti tardivi sul rapido sviluppo epidemico di queste avversità, che può essere rappresentato da una equazione esponenziale di tipo bancario ad interesse composto. Considerando inoltre che queste malattie sono policicliche (cioè in grado di svolgere più cicli infettivi nel medesimo anno) si può facilmente comprendere la necessità di evitare, per quanto possibile, l'insorgere delle epidemie. Infatti anche un solo trattamento errato, soprattutto se ad inizio stagione, può compromettere l'efficacia dell'intera lotta annuale a causa del progredire nel tempo della malattia. Per questo motivo, senza indicazioni, gli agricoltori sono costretti a tenere costantemente "coperta" la vegetazione, effettuando una lotta "a calendario" (o "a turno fisso") ed eseguendo un numero considerevole di trattamenti anticrittogamici, non sempre di reale necessità e non ottenendo spesso ugualmente i risultati sperati. La perfetta conoscenza della epidemiologia dei patogeni ed il monitoraggio e controllo delle concause, che ne favoriscono lo scaturirsi, permettono di applicare una lotta mirata a "turno biologico" anche contro le malattia fungine, permettendo una sostanziale riduzione degli interventi fungicidi, la cui percentuale varia di anno in anno in base all'andamento climatico. Questa strategia di lotta permette infatti di eseguire i trattamenti solo in caso di reale necessità e nei momenti più opportuni, assicurando il contenimento della malattia con risultati spesso superiori, o nei casi peggiori uguali, a quelli raggiunti applicando gli interventi a "turno fisso". Anche il controllo degli insetti può essere agevolato con il monitoraggio di parametri climatici, infatti con l'impiego dei gradi-giorno o delle unità termiche si è in grado di stabilire i momenti critici in cui concentrare i campionamenti consentendo un risparmio di tempo (e quindi di denaro) e razionalizzando la difesa eseguendo gli interventi fitosanitari nei momenti di efficacia massima.

7 Fascicolo Ag000 Strategie nel campo dei modelli previsionali Pagina 7 Da una goccia d acqua, un ragionatore logico, potrebbe intuire l esistenza di un oceano senza nemmeno averlo visto. Così tutta la vite è una grande catena la cui natura si rivela a chiunque ne osservi un solo anello. Un modello matematico è la rappresentazione formale di idee o conoscenze relative ad un fenomeno finalizzata alla comprensione, interpretazione, previsione e controllo del fenomeno (E. Malinvaud). Modelli previsionali I sempre più numerosi apprendimenti ottenuti da studiosi sulla biologia ed epidemiologia delle avversità animali e vegetali delle piante agrarie hanno permesso di dedurre per alcune di esse le fasi di sviluppo dei fitofagi e lo scaturire di infezioni crittogamiche in rapporto all'influenza esercitata da particolari e concomitanti condizioni ambientali. Ciò ha permesso in molti casi lo sviluppo di veri e propri "modelli previsionali", strumenti che aiutano gli o- peratori del settore a stabilire con buona precisione se vi sarà o meno il pericolo di sviluppo del parassita o dell insetto osservato. L'applicazione pratica dei modelli consente di svolgere con maggiore razionalità gli interventi antiparassitari, infatti questi saranno consigliati solo in caso di reale necessità e nei momenti di maggiore efficacia, assicurando il contenimento delle popolazioni dannose con risultati spesso superiori a quelli raggiunti dalla più dispendiosa e irrazionale lotta "a calendario" agevolando l'eliminazione di tutti i trattamenti inutili. La modellistica rimane una metodologia fondamentale nel processo di automazione del settore dell'agricoltura e, più in generale, nelle discipline che trattano del patrimonio ambientale. Ciò grazie alla evoluzione delle tecnologie che, sempre più a costi ammissibili, offrono mezzi di calcolo potenti e versatili. I modelli previsionali sviluppati per il controllo delle avversità sono sempre più numerosi, ma spesso questi nuovi modelli sono adatti a realtà geografiche e ambientali ben specifiche (quelle di studio e applicazione iniziale). Per questo motivo il loro utilizzo in altre zone, con condizioni climatiche differenti, richiede una prudenziale cautela. Ogni esordio di un nuovo modello in una zona diversa da quella dove è stato testato e validato, richiede una necessaria verifica con osservazioni periodiche (meglio se a carattere sperimentale, con la verifica dell incidenza dello sviluppo della popolazione dannosa) con il fine di: accertarne l'efficacia (validazione); apportare le eventuali modifiche ritenute necessarie per quella zona (taratura); acquisire familiarità sul meccanismo di azione (sicurezza del dato ottenuto) DigitEco s.r.l. - Via Del Fonditore, 16A Bologna (BO) - Italy - Telefono Fax Sito: info@digiteco.it

8 Pagina 8 Strategie nel campo dei modelli previsionali Fascicolo Ag000 Modelli agrometeorologici disponibili Coltura Parassita / Insetto / Fenomeno simulato Codice Modello Stato Vite Plasmopara viticola: peronospora infezione primaria Ag e Goidanich Operativo Vite Plasmopara viticola: peronospora infezioni secondarie Ag002 Goidanich Operativo Vite Botrytis cinerea: botrite o muffa grigia della vite Ag Operativo Vite Uncinula necator - Oidium tuckeri: oidio Ag004 I.P.I.O. Sperimentale Vite Lobesia botrana: tignoletta della vite Ag009 Logan Validazione Melo e Pero Venturia inaequalis: ticchiolatura infezione primaria Ag021 Mills Operativo Melo e Pero Fusicladium dendriticum: ticchiolatura inf. secondaria Ag022 Mills Operativo Melo e Pero Cydia pomonella: carpocapsa Ag025 Bugoff-2 Operativo Pero Erwinia amylovora: Colpo di fuoco batterico Ag032 Cougarblight Sperimentale Pomodoro Phytophthora infestans: peronospora Ag201 I.P.I. Pom Operativo Pomodoro Alternaria solani: alternaria Ag202 F.A.S.T. Operativo Patata Phytophthora infestans: peronospora Ag211 I.P.I. Pat Operativo Calcoli Gradi giorno con soglia b selezionabile Ag500 GDD Operativo Calcoli Gradi giorno NOAA con soglie selezionabili Ag501 GDD/NOAA Operativo Calcoli Unità termica solare Ag502 STU Operativo Calcoli Somma termica Ag503 Σ Operativo Irrigazione Calcolo evapotraspirazione metodo Penman Ag510 ETP-Penman Operativo Gelate Soglie allarme per gelate tardive per maggiori colture Ag601 Allarm-Brinate Operativo Via Del Fonditore, 16A Bologna (BO) - Italy Tel Fax info@digiteco.it DigitEco s.r.l. si riserva il diritto di apportare modifiche senza alcun preavviso alle caratteristiche tecniche riportate.