Guardando i campi dall'alto spesso si notano aree in cui la coltura è più verde e ricopre completamente il suolo, mentre in altre zone si intravede il terreno e la crescita delle piante appare stentata. Le cause di queste differenze di vigorìa possono essere molteplici, ma a fine stagione hanno lo stesso impatto sulla bilancia.
L'agricoltura di precisione ha proprio come scopo quello di gestire la variabilità in campo, puntando ad ottenere produzioni omogenee su tutta la superficie coltivata. Nel caso della nutrizione questo significa misurare o stimare il fabbisogno delle diverse aree di campo e fornire concimi a dosi variabili a seconda delle esigenze reali delle piante.
La distribuzione a rateo variabile dei fertilizzanti, principalmente azotati, è una pratica che può essere effettuata con due approcci: attraverso mappe di prescrizione oppure tramite sensori in grado di calibrare la portata dello spandiconcime mentre si avanza in campo.
Tralasciando l'uso delle mappe di prescrizione, ci concentreremo in questo articolo sull'impiego di quei sensori, definiti on-the-go, che montati sui trattori sono in grado di valutare la vigorìa delle piante che hanno davanti e di inviare precise istruzioni allo spandiconcime che cambia in tempo reale il rateo di distribuzione.
Il sensore GreenSeeker di Trimble montato su una barra irroratrice
(Fonte foto: Trimble)
"L'uso di questi sensori permette di gestire al meglio la concimazione azotata e possono portare anche ad un risparmio complessivo di prodotto", spiega Carlo Bisaglia del Crea Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari di Treviglio (Bg).
"Tuttavia devono essere intesi come uno strumento da inserire all'interno di una gestione agronomica complessiva del campo, che tenga conto di tutti i fabbisogni nutritivi delle piante, non solo sul fronte dell'azoto, nonché del loro benessere".
Sensori per la calibrazione istantanea della concimazione
L'utilizzo di tecnologie per la distribuzione a rateo variabile dei concimi azotati è relativamente semplice. Di solito i prodotti in commercio sono dotati di una sorgente luminosa che colpisce la coltivazione intorno al trattore. La luce emessa viene riflessa dalle foglie e intercettata da uno o più sensori multispettrali che misurano l'intensità della luce riflessa nelle diverse lunghezze d'onda.
Come spieghiamo approfonditamente in questo articolo, grazie all'analisi della firma spettrale delle piante è possibile elaborare degli indici che sono in grado di fornire una stima attendibile della vigorìa della vegetazione e cioè di quanto questa è efficiente nell'utilizzare l'energia luminosa per sintetizzare nutrienti.
Nella foto è possibile distinguere i due sensori CropSpec di Topcon ai lati della cabina del trattore
(Fonte foto: Topcon)
L'indice Ndvi è sicuramente il più noto tra gli indici di vegetazione, ma ce ne sono molti altri a disposizione e alcuni costruttori hanno elaborato dei propri indici sulla base delle prove effettuate in campo con la propria attrezzatura. In molti tuttavia utilizzano l'Ndvi, che fornisce un valore che oscilla tra 0 e 1, dove 0 è il terreno nudo o la vegetazione morta e 1 è il suolo completamente coperto con vegetazione in salute. Tra questi due valori ci sono infinite sfumature che descrivono lo stato di vigore della coltura.
"Prima di entrare in campo, l'agricoltore deve decidere quanti ratei gestire, di solito non più di tre o quattro, e assegnare ad ognuno di essi una dose di fertilizzante", spiega Bisaglia. "Sta poi all'agricoltore scegliere l'approccio nutrizionale da adottare. Una strategia potrebbe essere dare la dose minima di concime alle aree di campo con indice Ndvi vicino a 1 e aumentare le dosi man mano che la vigorìa scende. Ma la scelta dipende dall'obiettivo aziendale, dalla situazione di campo e dalla coltura che si sta andando a concimare".
La calibrazione può dunque essere fatta a priori, sulla base delle conoscenze tecniche dell'agricoltore e sui consigli forniti dal costruttore, che spesso conduce delle prove in campo su diverse colture e in diversi areali. Ma la calibrazione può essere eseguita anche attraverso l'utilizzo di fasce di calibrazione.
Lo Yara N-Sensor ALS 2 montato sulla cabina di un trattore
(Fonte foto: Yara)
"La fascia di calibrazione è una zona ristretta di campo in cui la coltura è stata concimata abbondantemente con azoto fin dalla sua semina. Si può quindi dedurre che quella zona di campo, che non deve essere scelta tra le aree svantaggiate, come le capezzagne, abbia il più alto indice di vigore riscontrabile in campo", sottolinea Carlo Bisaglia. "Potrò usare quindi i valori registrati in quell'area come punto di riferimento per calibrare i differenti ratei da utilizzare".
Concimazione on-the-go: i sensori disponibili
In commercio esistono numerosi sensori sviluppati dalle case costruttrici per la distribuzione in tempo reale dei concimi azotati. Riportiamo di seguito alcuni esempi in ordine alfabetico, che non vogliono essere esaustivi dell'intera offerta di mercato, ma che hanno la sola funzione di presentare alcune delle tecnologie oggi disponibili.
Ag Leader OptRx. Si tratta di sensori in grado di elaborare due distinti indici di vigore, l'Ndvi e l'Ndre. Questo ultimo è particolarmente sensibile alla presenza di clorofilla nelle foglie. Arvatec, che distribuisce i prodotti Ag Leader in Italia, ha messo a punto insieme ad alcuni atenei italiani delle tabelle di taratura per le principali colture che facilitano l'impiego dei sensori per la concimazione in tempo reale.
I sensori possono essere montati frontalmente ad un trattore (in foto), oppure anche sulla barra irroratrice, nel caso di concimazioni fogliari.
Ai lati della barra caricata frontalmente sono presenti (in bianco) i due sensori Ag Leader OptRx
(Fonte foto: Arvatec)
Holland Scientific Crop Circle. La società Holland Scientific produce diversi modelli del sensore multispettrale Crop Circle che possono essere utilizzati per la distribuzione a rateo variabile dei concimi azotati. Si tratta tuttavia di sensori pensati per il mondo della ricerca e non sono plug-and-play.
Isaria Pro Compact e Pro Active. Il sistema Pro Compact della tedesca Isaria si basa su due sensori, da applicare frontalmente al trattore, ad esempio agganciati agli specchietti retrovisori laterali, che monitorano due bande di campo. Si tratta di sensori passivi, che non hanno una fonte di luce propria, ma che compensano la variabilità della luce solare grazie ad un ulteriore sensore montato sul tettuccio del mezzo.
Il sistema Pro Active invece è costituito da una barra da agganciare frontalmente al mezzo alle cui estremità vengono montati due sensori dotati di una fonte di illuminazione propria. In entrambi i casi i dati raccolti sono utilizzati per la regolazione istantanea dello spandiconcime.
Un sensore Isaria Pro Compact montato sullo specchietto retrovisore del trattore
(Fonte foto: Isaria)
Topcon CropSpec. I sensori di Topcon, sviluppati in collaborazione con Yara, devono essere montati sul tettuccio della cabina, ad una altezza di 2-4 metri da terra e monitorano due bande laterali al mezzo. CropSpec utilizza una sorgente luminosa propria per raccogliere i dati in campo. Gli indici di vigore possono essere usati in tempo reale per la concimazione.
Trimble GreenSeeker. Trimble ha sviluppato due sensori, uno portatile, che può essere utilizzato dall'agricoltore per fare delle rilevazioni puntuali (ad esempio sulle fasce di calibrazione), e uno invece da installare frontalmente al trattore oppure sulla barra irroratrice.
Il sistema, che è dotato di sorgente luminosa propria, illumina la coltura sottostante e misurando la firma spettrale delle piante fornisce in maniera immediata l'indice Ndvi, che viene poi utilizzato per la concimazione a rateo variabile.
Yara N-Sensor ALS 2. È uno strumento sviluppato dalla norvegese Yara che si basa su due sensori, montabili sul tettuccio della cabina di un mezzo agricolo, come un trattore, che illuminano due bande laterali di coltura larghe ognuna 4,2 metri. Per poter lavorare in qualunque situazione il sensore è dotato di una fonte di luce propria.
Il sistema, che raccoglie dati su circa 50 m2 al secondo, è stato migliorato introducendo un algoritmo proprietario che produce un indice di vegetazione che minimizza l'influsso del suolo nudo o di eventuale rugiada presente sulle foglie. Inoltre Yara ha sviluppato degli specifici algoritmi per le principali colture estensive che permettono di avere una calibrazione automatica del sensore.
Nella scelta del prodotto più adatto alle proprie esigenze bisogna tenere in considerazione un aspetto importante: l'interoperabilità. I dati raccolti dai sensori devono infatti essere elaborati in tempo reale da una centralina a bordo del mezzo, che a sua volta deve comunicare con lo spandiconcime per modulare la dose. Si tratta di un passaggio di dati potenzialmente difficoltoso, soprattutto se si utilizzano attrezzature di molteplici marche. In questo caso l'assistenza che il produttore o il rivenditore possono fornire è essenziale.
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Concimazione a rateo variabile on-the-go: un'opportunità in più
La concimazione a rateo variabile è uno strumento importante per gestire la variabilità in campo e fornire alle piante la corretta nutrizione. I sensori visti precedentemente devono tuttavia essere intesi come strumenti a servizio dell'agricoltore, che non possono sostituire la valutazione del contesto produttivo e agronomico in cui si opera.
Il sensore Crop Circle di Holland Scientific viene usato soprattutto nell'ambito della ricerca
(Fonte foto: Tommaso Cinquemani - AgroNotizie®)
Banalmente, l'agricoltore deve sempre tenere in considerazione lo stadio fenologico delle piante, le condizioni ambientali e la tipologia di concime che ha a disposizione. "Ad esempio - afferma Bisaglia - concimi a lento rilascio o con inibitori dell'ureasi sono in grado di mettere l'agricoltore nelle condizioni di gestire anche la variabilità temporale, oltre a quella spaziale. L'utilizzo di prodotti che forniscono nutrimento nel tempo può essere utile per colture come il mais, in cui è difficile entrare dopo la quarta-quinta foglia".
Un altro esempio riguarda il riso, che in alcune varietà risente di una concimazione azotata squilibrata. Utilizzando le curve di calibrazione disponibili per ogni varietà e impiegando i sensori on-the-go è possibile distribuire la giusta dose di azoto, ottimizzando la produzione ed evitando problemi, quali ad esempio l'aborto fiorale o lo sviluppo del brusone.
Resta però un dubbio: di quanta precisione ha bisogno l'agricoltore? "Di solito non si impostano più di tre-quattro livelli di concimazione. Aumentare la complessità non solo non porta a risultati tangibili, ma rischia di non essere neppure gestibile a livello tecnologico”, conclude Carlo Bisaglia. "Ogni agricoltore deve infatti considerare i sensori come una fonte di dati, che tuttavia sono inutili se non possono essere gestiti dall'attrezzatura preposta alla distribuzione del concime".
