Concimazione, è tempo di rateo variabile

Con il ritorno della primavera, è il momento di mettersi all'opera ed eseguire accuratamente le concimazioni primaverili sia in campo aperto sia in vigneto e frutteto. Al termine dell'inverno, fornire alle piante il corretto apporto di nutrienti è fondamentale per evitare problemi durante lo sviluppo vegetativo e quindi ottenere ottime rese finali.

La concimazione può essere condotta con fertilizzanti organici - letame, compost o digestato - oppure minerali - solidi (granulari o polverulenti) o liquidi (in soluzione o in sospensione) - per apportare sostanza organica (SO) e i micro- e macroelementi (azoto, fosforo, potassio) necessari.

La concimazione organica - sempre più importante a causa della progressiva diminuzione del contenuto di SO (spesso inferiore all'1.5%) nei suoli agricoli italiani - ha effetti positivi sulla composizione chimica e sulla struttura dei terreni. Dal canto suo, la fertilizzazione minerale fornisce nutrienti utili alle piante per affrontare al meglio eventuali stress ambientali provocati dalle escursioni termiche primaverili, crescere in modo ottimale e produrre di più.
 

Concimazione minerale, mille e uno tipi di macchine

La distribuzione dei concimi minerali solidi è affidata agli spandiconcime, oggi disponibili anche per la distribuzione a rateo variabile e costituiti da un telaio, una tramoggia (con agitatore meccanico) per il fertilizzante, un sistema di regolazione della dose e un apparato di distribuzione. Caratterizzata da una forma tronco-conica/piramidale o prismatica, la tramoggia dei modelli portati può contenere da 300 a 2.500 litri di concime, mentre quella dei modelli trainati ha capacità che vanno da 1.500 a 12mila litri.

Il sistema di regolazione della dose, che controlla il flusso di prodotto verso l'apparato di distribuzione, può funzionare per gravità, per estrazione forzata mediante un convogliatore che porta il fertilizzante attraverso delle aperture di uscita regolabili oppure può essere di tipo volumetrico con rulli che ruotando estraggono il concime. I due sistemi effettuano una distribuzione proporzionale al regime di rotazione del motore (DPM) oppure all'avanzamento (DPA).
Di grande importanza, l'apparato di distribuzione del fertilizzante deve garantire buona uniformità di distribuzione in senso longitudinale e trasversale alla direzione di avanzamento della macchina.
 
La concimazione minerale può essere a tutto campo o localizzata in bande/linee in superficie. Per la distribuzione in pieno campo, gli spandiconcime possono utilizzare sistemi di distribuzione lineare per gravità, a trasporto pneumatico o per reazione centrifuga (gli unici di cui si tratta nell'articolo). La concimazione localizzata su bande interfilari in vigneti e frutteti è effettuata con modelli centrifughi muniti di deflettori opportunamente sagomati, mentre quella su linee in campi di colture sarchiate è condotta con modelli (centrifughi e non) dotati di una serie di tubi.

Con larghezze di lavoro variabili da 6 a 24 metri, gli spandiconcime centrifughi sono i più usati e distribuiscono fertilizzanti minerali in granuli che vengono proiettati (mediante dischi rotanti o tubo oscillante, entrambi azionati dalla pdp) all'esterno ad elevata velocità, con traiettoria parabolica e trasversale alla direzione di avanzamento, per cadere poi a terra per gravità.
Gli spandiconcime centrifughi a dischi - dotati di palette radiali - regolano la dose con sistemi per gravità o ad estrazione forzata. Affiancano i modelli monodisco ad asse verticale quelli a doppio disco con dischi controrotanti che limitano l'asimmetria di distribuzione tipica dei primi. Sui modelli a tubo oscillante, sono disponibili un sistema di regolazione per gravità e un tubo che compie fino a 400 doppie oscillazioni al minuto.
 

Situazione attuale in Italia

A livello italiano, gli spandiconcime non se la passano benissimo: l'età media del parco macchine circolante - circa 200mila le unità stimate - è superiore ai quindici anni e i macchinari in uso sono non solo sono privi di certificazione Enama, ma anche esonerati dal controllo della funzionalità. Per essere certi di condurre la fertilizzazione minerale in modo ottimale, sarebbe necessario prevedere la sostituzione degli spandiconcime più obsoleti o, perlomeno, effettuare interventi di taratura e manutenzione adeguati.

Inoltre, nonostante la Direttiva nitrati 91/676 imponga l'adozione di sistemi di applicazione capaci di garantire una buona uniformità di distribuzione e solo gli spandiconcime pneumatici o centrifughi a due dischi permettano di raggiungere quest'obiettivo, il 60% dei macchinari usati nelle aziende agricole italiane è di tipo centrifugo monodisco.
 
In Italia sono frequenti i casi in cui le concimazioni sono accompagnate da una scarsa uniformità di distribuzione, sprechi di fertilizzante, perdite di azoto e problemi agronomici/ambientali.
Da test condotti dal Disafa dell'Università di Torino su macchine in uso nella Pianura padana, è emerso che nell'85% dei rilievi fatti il coefficiente di variazione (CV) dell'uniformità di distribuzione trasversale superava il limite prestabilito e nel 50% dei rilievi le differenze tra dose di distribuzione target e dose reale erano pari o superiori al 20%.
 

Spandiconcime: work in progress

L'uso più frequente dei fertilizzanti minerali rispetto a quelli organici ha spinto le case costruttrici ad investire molto nella ricerca di soluzioni performanti ed eco-friendly sui macchinari per la concimazione minerale, in primis quelli centrifughi a due dischi. Gli aspetti più studiati sono stati l'aumento del flusso di prodotto dalla tramoggia all'apparato di distribuzione e l'ottimizzazione della caduta sui dischi rotanti.

Inoltre, per permettere di regolare la dose con precisione, alcuni spandiconcime sono stati equipaggiati con sistemi per la pesatura automatica. Da 1 a 4 celle di carico estensimetriche - posizionate tra la tramoggia e il telaio - misurano il rateo di distribuzione e inviano le informazioni sulla dose distribuita ad una centralina elettronica.
Tra gli esempi, il sistema di pesatura completamente automatico con sensore di referenza presente sui modelli a doppio disco Kverneland Exacta CL GeoSpread e quello elettronico che equipaggia Maschio Gaspardo Primo EW, dotato anche di un dispositivo a doppia serranda per la regolazione della dose e per l'apertura/chiusura rapida del condotto di caduta. Anche Arbos MCA-W Elektro dispone di un sistema di pesatura autocalibrante e continuo.
 
Concepiti per razionalizzare gli input e ridurre l'impatto ambientale, i sistemi per la parzializzazione della larghezza di lavoro presenti su molti spandiconcime diminuiscono la percentuale di prodotto non a bersaglio, limitandone la distribuzione a bordo campo.
Sui modelli più recenti, un grande apporto in tal senso è dato dall'elettronica. Oltre a poter operare in modalità manuale o memorizzata senza controlli elettronici e sensori per la regolazione della dose, gli spandiconcime possono funzionare in modalità semi-automatica o automatica utilizzando una centralina elettronica per regolare la portata in funzione della velocità e del peso rilevati.
 

La fertilizzazione a rateo variabile sta "variando"

Ulteriore step successivo allo sviluppo di spandiconcime che mantengono la dose costante anche al variare della velocità di avanzamento (Distribuzione proporzionale all'avanzamento - DPA) sono i macchinari che aumentano o diminuiscono la dose a seconda del punto del campo per un'applicazione a rateo variabile (Variable Rate Technique - VRT), in linea con i principi dell'agricoltura di precisione.
La concimazione a rateo variabile prevede lo spargimento di una dose maggiore dove la produzione o il vigore sono minori e presuppone la creazione di mappe di prescrizione sulla base di mappe di produttività o di vigoria. Le mappe di produzione sono realizzate utilizzando i dati di resa (georeferenziati mediante Gps) rilevati dai sensori delle mietitrebbie al momento della raccolta l'anno precedente, mentre quelle di vigoria si basano sui dati telerilevati da satelliti o aeromobili poco tempo prima della fertilizzazione.

Sempre più usati in ambito agricolo, satelliti, aerei e droni - muniti di Gps e fotocamere multispettrali - scattano immagini rilevando la radiazione solare riflessa dalla coltura in atto nelle bande del visibile e dell'infrarosso. L'analisi delle immagini permette di estrapolare i dati per il calcolo degli indici di vigore Ndvi (Normalized difference vegetation index) e Ndre (Normalized difference red-edge index), fondamentali per elaborare le mappe di vigoria.
Mediante le curve di calibrazione agronomica, è possibile mettere in relazione il vigore della varietà coltivata con la dose di concime necessaria e creare così le mappe di prescrizione per la concimazione a rateo variabile.
 
Strumenti ancora più evoluti sono i sensori ottici montati anteriormente alle trattrici per l'analisi spettrale sulla coltura in tempo reale. Le informazioni, inviate ad una centralina incaricata della gestione degli spandiconcime posteriori, permettono una fertilizzazione sito specifica senza mappe di prescrizione.
Esempio sul mercato è CropXplorer, sistema proposto nel pacchetto CNH Industrial Agxtend. Montato sull'attacco anteriore dei trattori New Holland, Case IH e Steyr, CropXplorer si avvale di due sensori ottici ad alta precisione per raccogliere dati di biomassa, che servono per calcolare il fabbisogno effettivo di azoto delle piante e regolare in automatico lo spandiconcime a rateo variabile. In combinazione con le misure dei sensori, possono essere usate mappe di resa potenziale.
 

Distribuzione sito specifica, ecco alcune novità

Chi opta per la concimazione a rateo variabile, deve dotarsi di un trattore con sistema di guida satellitare e di uno spandiconcime predisposto, possibilmente Isobus compatibili per comunicare e semplificare la gestione del cantiere.

Tra gli spandiconcime centrifughi capaci di distribuire il fertilizzante a rateo variabile, è stato premiato nell'ambito del concorso Novità tecniche ad Eima 2018 il nuovo modello a doppio disco KUHN Axis 40.2 H EMC, che utilizza il motore rotativo SpeedServo per regolare rapidamente il dosaggio e il sistema di distribuzione offrendo un'efficienza di spargimento maggiore del 25%.
 
Al Sima 2019 ha invece debuttato lo spandiconcime a doppio disco Kubota DSXL-W Geospread, progettato per garantire un'alta velocità di distribuzione durante le operazioni di concimazione a rateo variabile. Dotato del sistema di spandimento RotaFlow ridisegnato e di otto pale per disco, DSXL-W Geospread offre un'elevata precisione e una perfetta sovrapposizione ad ogni velocità di avanzamento. In più, permette di distribuire il concime a due differenti ratei, uno sul lato destro e uno sul sinistro.
 

Variable Rate Technique anche per la concimazione organica

Il crescente interesse per l'agricoltura biologica sta imponendo anche il rinnovamento dei macchinari per lo spargimento di matrici organiche in un'ottica di agricoltura di precisione. Allo studio di prototipi per l'applicazione del VRT nella concimazione organica del vigneto è dedicato il progetto Life Vitisom, che coinvolge otto partner, tra cui l'Università degli studi di Milano e Casella Macchine Agricole.

Nell'ambito del progetto, sono stati messi a punto 5 prototipi che regolano in automatico la quantità di prodotto (letame, compost, digestato) da distribuire nelle varie aree dei vigneti, basandosi su mappe di prescrizione redatte a partire da immagini satellitari o rilevazioni in tempo reale di sensori prossimali. I 5 differenti macchinari sono di fatto spandiletame a rotori posteriori (orizzontali o verticali) a funzionamento idraulico dotati di hardware e software per la distribuzione a rateo variabile.

Nel corso dei test in campo, i prototipi sono stati in grado di adeguare prontamente il rateo distribuendo quantità variabili da 0 a 40 tonnellate per ettaro, ma hanno presentato notevoli differenze tra le dosi effettivamente distribuite e le dosi target. Tali scostamenti dipendono dal grado di riempimento del cassone e dall'aumento della densità della matrice organica, oggetto di un'azione di compressione da parte degli organi convogliatori.
 
Dunque, letame, compost e digestato sono stati sottoposti a prove reologiche di laboratorio in modo tale da ottenere dati utili all'implementazione del software che gestisce il sistema idraulico di dosaggio dei macchinari e al miglioramento della dinamica di distribuzione delle tre matrici organiche. In conclusione, ulteriori prove in campo attendono i prototipi ottimizzati in relazione alla VRT, ma non ancora pronti per l'immissione sul mercato.