Migliorare la produttività del grano grazie a una distribuzione intelligente dei concimi

La concimazione svolge un ruolo strategico nella coltivazione del grano, contribuendo alla resa del raccolto, sia in termini quantitativi che qualitativi. Tuttavia, in modo simile a tutti gli input agricoli, ha sia impatti economici che ambientali a causa della dispersione dei fertilizzanti nell'ambiente durante la sua distribuzione, così come qualsiasi fertilizzante in eccesso non utilizzato dalla coltura.

La carenza di nutrienti può influire negativamente sulla salute e sulla crescita delle piante e può ridurre la resa del raccolto. D'altra parte, fornire quantità eccessive di minerali alle piante, superando il loro fabbisogno naturale, non è solo inutile e costoso, ma può anche avere effetti negativi sull'ambiente, come l'inquinamento delle acque sotterranee e successivamente anche di fiumi e acqua dolce, creando squilibri indesiderati.

I campi coltivati sono raramente uniformi; questo è spesso dovuto alla natura eterogenea del substrato. Le colture mostrano variabilità in tutte le fasi, dalla germinazione, allo sviluppo, fino alla produzione di grano; pertanto, la distribuzione degli input di fertilizzazione per le colture deve considerare la variabilità effettiva, e soprattutto la variabilità in prossimità dei tempi fenoligici.

Le attuali tecnologie consentono di gestire la distribuzione con un approccio site-specifico attraverso la modulazione di parti meccaniche di strumenti che aumentano o riducono il dosaggio in base alla richiesta rilevata. Queste tecnologie possono agire attraverso l’elaborazione delle informazioni dirette ottenute da sensori installati sul trattore acquisendo dati lungo il percorso (on-the-go), oppure possono rilasciare una distribuzione in base alle indicazioni inserite in una mappa di prescrizione precedentemente elaborata. È quindi possibile simulare questo tipo di procedura con un gemello digitale.

Attualmente, uno dei metodi per la preparazione delle mappe di prescrizione si basa su indici calcolati su bande spettrali nella gamma di lunghezze d'onda visibili e vicino infrarosso (IR). L’analisi spettrale si basa sul comportamento delle foglie riflettenti in funzione dei pigmenti che attivano un fotosistema, con assorbimento massimo a lunghezze d’onda di 700 nm e 680 nm.

Ciò porta all’ipotesi che i sensori, sia i trattori di bordo prossimali che i sensori a distanza sui satelliti, soddisfino i requisiti per valutare con precisione la copertura vegetale e facilitino la fertilizzazione precoce.

Migliorare la produttività del grano grazie a una distribuzione intelligenti dei concimi

Un campo sperimentale (circa 15 ettari) presso il Consiglio per la Ricerca e l’Economia Agraria (CREA) di Treviglio (BG) nel Nord Italia è stato concimato utilizzando uno spargitore di fertilizzanti centrifughi abbinato ad un trattore, dotato di un sistema satellitare per la distribuzione dell’urea guidata da mappe di prescrizione.

Gli scopi di questa ricerca hanno potuto verificare (i) l’effetto della concimazione, eseguito con criteri di agricoltura di precisione (PA) a un tasso variabile; (ii) il confronto dell’impatto economico delle quantità di fertilizzanti richieste dall’agricoltura di precisione rispetto alla distribuzione richiesta negli anni precedenti (fertilizzanti somministrati in base all’agricoltura convenzionale).

La mappa di prescrizione, che ha guidato la distribuzione di tre diverse dosi di fertilizzante azotato, è stata impostata sulla base di cluster caratterizzati utilizzando informazioni sulla distribuzione dell’indice spettrale NDVI, che è stato confermato dal satellite Sentinel 2 e basato sulla mappa di forza ottenuta da sensori prossimali.

La distribuzione della resa ottenuta sul campo ha mostrato che le aree trattate con una dose ridotta di fertilizzante nel secondo anno di prova hanno mostrato una produzione inferiore rispetto al primo anno, ma c’è stato ancora un aumento complessivo della resa rispetto a un campo concimato in maniera standard. In particolare, la concentrazione del trattamento in alcune aree ha migliorato significativamente la produzione, il che ha contribuito notevolmente all'aumento complessivo della resa.

La quantità complessiva di fertilizzante utilizzata, che è stata monitorata in entrambi gli anni, ha misurato la variazione di peso della tramoggia durante la distribuzione e ha permesso la verifica di un livello desiderabile di concimazione.

Inoltre, lo studio ha monitorato le condizioni costanti di 150 kg / ha di fertilizzante e confrontato la mappa di prescrizione con tre aree in gestione diversa (120, 150 e 180 kg / ha). La quantità totale di fertilizzante complessivo nel corso dei due anni è stata la stessa, con un errore trascurabile inferiore a 0,001.

Le aree trattate hanno mostrato un significativo miglioramento della resa (quasi il 14%) quando la fertilizzazione è stata eseguita secondo la mappa di prescrizione. Con un margine di errore trascurabile inferiore a 0,001, la quantità totale di fertilizzante utilizzata era la stessa in entrambi gli anni.