La biodiversità microbica è un parametro di fondamentale importanza per valutare la resa potenziale dei suoli. Infatti, non basta dosare la quantità di nutrienti richiesta per ogni coltura, è inoltre necessario che essi siano assimilabili per le piante. L'attività biologica di batteri e funghi rende assimilabili tali fattori produttivi, evitando o almeno mitigando i fenomeni di "stanchezza" del terreno, causati anche da situazioni di scarsa biodiversità funzionale della sua componente microbica.
Finora, l'analisi chimico-fisica del terreno costituiva l'unico modo per valutare la accessibilità dell'apparato radicale delle piante ai nutrienti contenuti nel suolo, e poter così diagnosticare accuratamente il dosaggio dei concimi.
Tale metodo è però costoso, ed i risultati delle prove in laboratorio sono di difficile interpretazione per l'agricoltore.
In questo articolo raccontiamo la storia di un gruppo di ricercatori dell'Università di Padova, che nonostante la scarsa disponibilità di fondi per la ricerca - ormai malattia cronica del nostro paese - è riuscito a sviluppare una invenzione sin dall'idea iniziale fino allo stadio pre-commerciale.
Il funzionamento del fertimetro si basa su un fatto molto semplice: l'attività biologica dei microrganismi si può misurare in funzione della loro capacità di degradare la materia organica.
Le tecniche disponibili per raggiungere questo scopo sono due: misurare la quantità di CO2 e/o CH4 sprigionati oppure misurare il tasso di degradazione di una o più sostanze di riferimento.
La prima tecnica è chiamata respirometria, viene utilizzata nell'industria del compostaggio dei rifiuti e per il monitoraggio e ottimizzazione degli impianti di biogas.
Il fertimetro, sviluppato dai ricercatori dell'Università di Padova, si basa invece sulla seconda tecnica: misura la velocità con la quale i batteri degradano la cellulosa e le proteine. Il principio di funzionamento è tanto semplice quanto ingegnoso: tre fili di cotone (cellulosa) e tre di seta (proteina) vengono posti a contatto con il terreno interrandoli. Per ogni gruppo, un filo è lasciato "al naturale" e gli altri due sono pre-imbevuti in soluzioni contenenti azoto e fosforo.
In funzione dalla concentrazione di tali due nutrienti nel suolo, i microorganismi "mangeranno" più o meno velocemente i fili, e tale velocità è dunque direttamente correlata alla resa produttiva del terreno mediante delle tabelle di calcolo.
Realizzando la prova in almeno sei punti per ettaro dell'appezzamento, è possibile calcolare con precisione quanto concime dosare in quel terreno. La prima versione del fertimetro (Figura 1) consiste in una sonda di plastica da infilare nel terreno. I fili sono tenuti in tensione da apposite molle ed un sistema elettronico rileva il tempo trascorso dall'inizio della prova fino a quando i fili si spezzano. I dati vengono poi scaricati su un Pc, ed un programma calcola i dosaggi di concimi in base alla sequenza dei tempi di rottura dei fili.
Il sistema è stato testato con buoni risultati in oltre 95 località in Italia, Francia, Spagna, Germania, Colombia e India, con la collaborazione di circa 150 persone, fra agricoltori e agronomi responsabili della preparazione degli esperimenti e raccolta dati.
Nel frattempo il concetto vinse una menzione d'onore fra le migliori invenzioni presentate al TriesteNext forum for innovations, a settembre 2013, fu oggetto di una intervista in un programma radio (RAI EtaBeta 29/09/2013) e di diversi articoli in giornali italiani.
Vinse poi il Premio PoCN dell'Area science park di Trieste per le sue potenzialità industriali.
Nel 2016 l'invenzione vinse il Premio innovazione a Fieragricola e la ditta austriaca Pessl instruments ne acquisì la licenza per la sua produzione e vendita.
I vantaggi competitivi della tecnica proposta sono riassunti nella seguente tabella.
La bellezza e semplicità del concetto sono illustrate nella Figura 2.
Anziché dover disporre di più strumenti, da infilare in altrettanti punti dell'appezzamento per poi scaricare i dati di ciascuno su un Pc, con la nuova versione l'agricoltore dovrà solo interrare i fili per un tempo predefinito, poi recuperarli e misurare sul posto la loro perdita di resistenza, rispetto quella rilevata su campioni di filo prima dell'interramento. Tale sistema, oltre che più comodo ed economico per l'agricoltore, rende risultati ancora più precisi rispetto a misurare il tempo fino alla rottura dei fili caricati con le molle, e richiede dunque meno tempo di interramento.
I lettori interessati possono rivolgersi direttamente agli inventori del fertimetro per richiedere maggiori informazioni o per avviare sperimentazioni:
Andrea Squartini: squart@unipd.it
Giuseppe Concheri: giuseppe.concheri@unipd.it
Stefano Tiozzo: stefano.tiozzo@unipd.it
Finora, l'analisi chimico-fisica del terreno costituiva l'unico modo per valutare la accessibilità dell'apparato radicale delle piante ai nutrienti contenuti nel suolo, e poter così diagnosticare accuratamente il dosaggio dei concimi.
Tale metodo è però costoso, ed i risultati delle prove in laboratorio sono di difficile interpretazione per l'agricoltore.
In questo articolo raccontiamo la storia di un gruppo di ricercatori dell'Università di Padova, che nonostante la scarsa disponibilità di fondi per la ricerca - ormai malattia cronica del nostro paese - è riuscito a sviluppare una invenzione sin dall'idea iniziale fino allo stadio pre-commerciale.
Il Fertimetro.1
L'équipe che ha concepito l'idea è composta dal professore Andrea Squartini, (microbiologia, agro-ecologia ambientale), il professore Giuseppe Concheri, (chimica dei suoli, biochimica e fisica), e il dottore Stefano Tiozzo, (ingegneria meccanica e sviluppo tecnico), con la collaborazione esterna della ditta Waresolutions di Chioggia (Ve) nella figura dell'ingegnere Gianni Marchesan.Il funzionamento del fertimetro si basa su un fatto molto semplice: l'attività biologica dei microrganismi si può misurare in funzione della loro capacità di degradare la materia organica.
Le tecniche disponibili per raggiungere questo scopo sono due: misurare la quantità di CO2 e/o CH4 sprigionati oppure misurare il tasso di degradazione di una o più sostanze di riferimento.
La prima tecnica è chiamata respirometria, viene utilizzata nell'industria del compostaggio dei rifiuti e per il monitoraggio e ottimizzazione degli impianti di biogas.
Il fertimetro, sviluppato dai ricercatori dell'Università di Padova, si basa invece sulla seconda tecnica: misura la velocità con la quale i batteri degradano la cellulosa e le proteine. Il principio di funzionamento è tanto semplice quanto ingegnoso: tre fili di cotone (cellulosa) e tre di seta (proteina) vengono posti a contatto con il terreno interrandoli. Per ogni gruppo, un filo è lasciato "al naturale" e gli altri due sono pre-imbevuti in soluzioni contenenti azoto e fosforo.
In funzione dalla concentrazione di tali due nutrienti nel suolo, i microorganismi "mangeranno" più o meno velocemente i fili, e tale velocità è dunque direttamente correlata alla resa produttiva del terreno mediante delle tabelle di calcolo.
Realizzando la prova in almeno sei punti per ettaro dell'appezzamento, è possibile calcolare con precisione quanto concime dosare in quel terreno. La prima versione del fertimetro (Figura 1) consiste in una sonda di plastica da infilare nel terreno. I fili sono tenuti in tensione da apposite molle ed un sistema elettronico rileva il tempo trascorso dall'inizio della prova fino a quando i fili si spezzano. I dati vengono poi scaricati su un Pc, ed un programma calcola i dosaggi di concimi in base alla sequenza dei tempi di rottura dei fili.
Figura 1. Il fertimetro versione 1
Il sistema è stato testato con buoni risultati in oltre 95 località in Italia, Francia, Spagna, Germania, Colombia e India, con la collaborazione di circa 150 persone, fra agricoltori e agronomi responsabili della preparazione degli esperimenti e raccolta dati.
Dalla ricerca al mercato
L'invenzione risale al 2008. Dopo il successo ottenuto con la sperimentazione menzionata prima, il gruppo di ricerca ottenne il brevetto italiano VI2011A000154 e successivamente il brevetto internazionale PCT N. WO2012 140523 A1, (Squartini, Concheri, Tiozzo, Università di Padova), valido in Europa, Usa, Canada, Giappone, Cina, Thailandia, Vietnam, India e Indonesia.Nel frattempo il concetto vinse una menzione d'onore fra le migliori invenzioni presentate al TriesteNext forum for innovations, a settembre 2013, fu oggetto di una intervista in un programma radio (RAI EtaBeta 29/09/2013) e di diversi articoli in giornali italiani.
Vinse poi il Premio PoCN dell'Area science park di Trieste per le sue potenzialità industriali.
Nel 2016 l'invenzione vinse il Premio innovazione a Fieragricola e la ditta austriaca Pessl instruments ne acquisì la licenza per la sua produzione e vendita.
I vantaggi competitivi della tecnica proposta sono riassunti nella seguente tabella.
Tabella 1. Vantaggi del fertimetro rispetto alle tecniche di laboratorio convenzionali
L'evoluzione del concetto: Il Fertimetro.2
Nei nove anni trascorsi dalla sua invenzione fino ad oggi, l'elettronica di consumo ha fatto passi da gigante. Il fertimetro del futuro sarà dunque presumibilmente basato sull'utilizzo di uno smartphone corredato di relativa cella di carico dinamometrica e app per l'analisi dei risultati in tempo reale.La bellezza e semplicità del concetto sono illustrate nella Figura 2.
Anziché dover disporre di più strumenti, da infilare in altrettanti punti dell'appezzamento per poi scaricare i dati di ciascuno su un Pc, con la nuova versione l'agricoltore dovrà solo interrare i fili per un tempo predefinito, poi recuperarli e misurare sul posto la loro perdita di resistenza, rispetto quella rilevata su campioni di filo prima dell'interramento. Tale sistema, oltre che più comodo ed economico per l'agricoltore, rende risultati ancora più precisi rispetto a misurare il tempo fino alla rottura dei fili caricati con le molle, e richiede dunque meno tempo di interramento.
Figura 2: Schema concettuale del Fertimetro.2, basato su uno smartphone dotato di cella di carico e app
Conclusione
L'agricoltura di precisione è la chiave per garantire la competitività delle aziende agricole italiane in un contesto in cui la concorrenza globale diventa sempre più forte. La tecnologia sviluppata dai ricercatori dell'Università di Padova consentirà agli agricoltori, in un futuro molto prossimo, la possibilità di ottenere notevoli risparmi nel consumo di concimi, diagnosticando esattamente la dose necessaria in ogni porzione dell'appezzamento, mediante una tecnica molto affidabile, di facile implementazione e a basso costo.I lettori interessati possono rivolgersi direttamente agli inventori del fertimetro per richiedere maggiori informazioni o per avviare sperimentazioni:
Andrea Squartini: squart@unipd.it
Giuseppe Concheri: giuseppe.concheri@unipd.it
Stefano Tiozzo: stefano.tiozzo@unipd.it
