Vol. IA - Innovazioni in Agricoltura

Impatto agronomico e zootecnico: pratiche agricole sostenibili 

Questo ebook è stato realizzato con il contributo della Regione Lombardia nel quadro del Progetto “Produrre oggi: la diffusione dell’innovazione tecnologica e gestionale nell’impresa agricola, attraverso la social enterprise e altri strumenti di comunicazione”, ammesso a finanziamento con decreto n. 12782 del 27 dicembre 2013 della Regione Lombardia. L'iniziativa è inserita nel Bando anno 2013 del P.S.R. 2007-2013-Misura 111, sottomisura B, del FEARS - Programma di Sviluppo Rurale 2007-2013 della Regione Lombardia.


Editore: Centro Studi l'Uomo e l'Ambiente

Via N. Copernico 15 - 35124 Padova

In redazione:
Francesca Cremonese
Giuseppina Vittadello
Etta Artale

Sabato, 18 Ottobre, 2014

VoI. IA - 1. Agricoltura & robotica

18 Settembre, 2014

I robot agricoli (Agbots) sono tra le innovazioni più importanti dell’agricoltura moderna e ricoprono diversissimi ruoli. Gli Agbots hanno forme e dimensioni diverse in base al ruolo e al compito che devono svolgere. Alcune forme sono inusuali, tuttavia efficaci nella gestione delle coltivazioni. Sono congegni relativamente nuovi derivanti dall’interazione fra due mondi: quello degli apparati meccanici miniaturizzati, con elevate capacità di auto-dislocazione e operative, e quello dei sensori, anche loro sempre più piccoli e affidabili. La nuova generazione di Agbots è in grado di operare e rilevare, con la precisione vicina a quella di una strumentazione da laboratorio, la posizione, lo stato del suolo e della vegetazione, consentendo interventi pressoché “chirurgici” che un provetto agronomo non sarebbe capace di effettuare con mezzi ordinari.

 

1.1. I robot agricoli

I robot agricoli, detti anche Agbots o Farm Bots, rappresentano una nuova frontiera della tecnologia. La loro forma e dimensione dipende dallo scopo per cui vengono create. Qui di seguito ne citiamo alcune tra le più innovative.

Robot per il monitoraggio del terreno

Il progetto Plantoid coordinato dall’Istituto Italiano di Tecnologia di Pontedera vuole realizzare un prototipo di robot che imiti gli apparati radicali. Grazie a questo nuovo robot sarà possibile creare un network di protesi rizosimili la cui capacità di esplorazione del terreno si avvicini a quella delle comuni radici.

"Progetto  Plantoid". Sperimentazione

Un appropriato set di sensori consentirebbe alrobot di orientarsi e valutare le caratteristiche chimiche e gli stimoli dell’ambiente edafico.
Questo robot radicale potrebbe essere impiegato anche per:

  • il monitoraggio del terreno;
  • l’ottimizzazione delle operazioni di fertilizzazione o irrigazione;
  • lo studio della rizosfera. 

"Progetto  Plantoid". Sperimentazione


Robot per la semina

Gli Swarm Farm Bots sono piccolissimi robot (swarm significa sciame) in grado di muoversi autonomamente sul piano e possono collaborare fra loro. Vengono impiegati per effettuare operazioni colturali che richiedono precisione e massima dislocabilità.

Robot “Prospero” realizzato dalla Dorhout R&D

Uno di questi robottini è stato realizzato dalla Dorhout R&D, una Company high tech che opera nel campo dell’intelligenza artificiale. Il robot si chiama Prospero. Prospero è un Autonomous Micro Planter-AMP (micro piantatrice autonoma), in grado di operare in grandi numeri, per effettuare la semina, la cura e la raccolta di una coltivazione in pieno campo o in ambiente confinato. Per adesso Prospero semina soltanto, ma è molto preciso: trivella il suolo, lo fertilizza e vi inserisce dei semi. Insomma, un lavoro accurato che può essere effettuato in file ma anche seguendo una tracciato bidimensionale a piacere.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

1.1.1. I Droni: robot volanti

Esistono anche dei micro robot che sono in grado di volare: i droni. I droni sono dei piccoli aerei o elicotteri (controllati o autonomi), che volando possono monitorare suolo, colture e bestiame.

Ne esistono di piccoli, i Robobees (Robot Ape), ma anche di grandi, copie di aerei in miniatura.

L’ape robot è prototipo realizzato da un gruppo di studio dell’Università di Harvard. Il tentativo è di creare un “Autonomous flying honey bee robot” (ape robot volante in modo autonomo), complesso macchinario delle dimensioni di un imenottero. I ricercatori collaborano con alcuni scienziati dell’Università di Sheffield e del Sussex per arrivare ad elaborare un modello di software che sia in grado di simulare l’attività cerebrale dell’ape. In questo modo il robot potrebbe diventare autonomo, prendendo, mentre vola di fiore in fiore, decisioni appropriate relativamente al contesto operativo.


Schema di RoboBees

Il fine ultimo dell’utilizzo del flying honey bee robot dovrebbe essere principalmente quello di garantire l’impollinazione delle coltivazioni e quindi di ovviare al problema contingente della moria di api a causa dell’inquinamento.

I droni volanti di più grandi dimensioni hanno forme più simili a quelli di veri aerei o elicotteri e pesano pochi chili. Sono  oggetti volanti guidati da terra che vengono spesso definiti con l’acronimo di APR (Areomobile a Pilotaggio Remoto).
La prima applicazione dei droni in agricoltura è sicuramente il monitoraggio dei campi. Gli APR possono aiutare a valutare dove i terreni sono più irrigati o malati, oltre a misurare l’altezza e l’estensione di colture e alberi.
I droni possono essere anche impiegati per monitorare animali al pascolo, avvistare eventuali capi scappati o addirittura per monitorare i pesci. Un nuovo sistema in via di definizione, infatti, permetterà di vedere dentro l’acqua e misurare la taglia di un banco di pesci.

Drone agricolo

I droni sono equipaggiati di sensori e videocamere di ultima generazione e sono in grado di fornire informazioni molto dettagliate sullo stato delle colture. Possono essere programmati per eseguire voli e rilievi in completa autonomia, senza il supporto di un pilota a terra essendo forniti di un pilota automatico munito di GPS. La videocamera è collegata al pilota automatico e le informazioni raccolte vengono trasferite a un software a terra che le rielabora e quindi fornisce una mappatura del terreno ispezionato.
I droni possono fornire una visione da qualche metro dal suolo fino ad un massimo di 120 m,forniscono immagini molto più economiche di quelle satellitari e hanno una risoluzione più grande. Inoltre, dato che i droni volano sotto le nuvole, è possibile raccogliere le immagini anche con il cielo coperto.
La visione dall’alto fornita dai droni permette di avere simultaneamente tre tipi diversi di visione:

  • mappature che evidenziano problematiche collegate all’irrigazione, variazioni sulla tipologia di suolo e la presenza di infestanti o funghi;
  • immagini multi spettrali, presi nello spettro visibile e infrarosso, che forniscono informazioni sullo stato delle coltivazioni compreso un eventuale stato di stress della pianta;
  • animazioni create in base alle riprese fatte a distanza di ore o giorni, a seconda della possibilità, che consentono una migliore gestione della coltura.

I droni in agricoltura permettono di ottimizzare l’impiego di risorse quali acqua e suolo, e fornire fertilizzanti e pesticidi solo dove e quando necessario.
Esistono droni agricoli per ogni di tipo di coltura e per tutte le aziende agricole. Attualmente funzionano meglio per le culture erbacee rispetto a quelle arboree.
Il drone è un ottimo alleato nella lotta agli infestanti. 

 

Esempio di quadricottero unmanned

 

Nelle culture del mais nel mantovano i coltivatori hanno usato un quadricottero unmanned per spargere con precisione capsule con ovature di imenottero, un parassita che si nutre delle uova della piralide, altro parassita che affligge gravemente queste colture. L’operazione è stata rapida e micro-invasiva per l’ambiente e senza problematiche legate alle condizioni meteo.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

1.1.2. Sfere sentinella

L’Università Politecnica di Madrid per le sue sperimentazioni all’interno del progetto Rosphere, ha messo a punto delle sfere in grado di muoversi anche su terreni sabbiosi e incoerenti, dove le zampe meccaniche incontrerebbero invece difficoltà a procedere. 

Rosphere (o spherical robot) è provvista di una specie di pendolo interno, definito “instability generator mechanism” (meccanismo che produce instabilità), il quale consente alla palla di sbilanciarsi dinamicamente(avanti/indietro/di lato), in modo di poter rotolare e anche cambiare direzione.

 
Meccanismo di funzionamento di Rosphere

 

Foto del meccanismo di funzionamento di Rosphere

Il robot è fornito di GPS e sensori di prossimità, con il quale guida la sua navigazione, e, grazie alla sagoma, può attraversare una coltivazione erbacea senza produrre danni.

Rosphere raccoglie sul campo dati relativamente al suolo e alla coltivazione. I dati vengono quindi elaborati da due micro-computer interni per essere poi trasmessi grazie ad connessione Wi-fi.
Per ora il prototipo misura l’umidità del terreno, ma presto la gamma di rilevazioni potrà essere ampliata, rendendo il robot particolarmente adatto per utilizzi nell’ambito dell’agricoltura di precisione.

 
Giovedì, 18 Settembre, 2014

1.2. Casi pratici

Ladybird

In Autralia nell’azienda agricola di Ed Fagan, produttrice di cipolle, barbabietole e spinaci, è stato testato il robot agricolo Ladybird (Coccinella) ideato dall'Università di Sidney dove un gruppo di ricerca guidato dal professor Sukkarieh si dedica a ridefinire delle aree fondamentali della robotica, come la tecnologia sensoriale, materiali di sviluppo e meccanismi autonomi complessi.

Il robot Ladybird è adatto all'agricoltura su grandi superfici ed è alimentato ad energia solare. Il dispositivo possiede una serie di sensori che identificano il grado di sviluppo degli ortaggi e le specie infestanti, che siano vegetali o animali. Inoltre, il dispositivo possiede un braccio meccanico che ha il compito di rimuovere le erbacce oltre che permettere una potenziale raccolta autonoma.

Ladybird è stato progettato e costruito specificatamente per il settore degli ortaggi. Il robot è in grado di condurre autonomamente operazioni di sorveglianza, mappatura, classificazione e localizzazione per tutta una serie di ortaggi diversi. È in grado di percorrere autonomamente in lungo e in largo le file e di passare anche da una fila a quella successiva; il tutto raccogliendo dati. I sensori comprendono laser, videocamere e fotocamere iperspettrali.
I test futuri relativi a Ladybird comprenderanno un braccio robotico prensile, situato sotto il veicolo per il rilevamento o campionatura in vista di una raccolta automatizzata.

Progetto europeo CROPS

Il progetto europeo CROPS (Clever Robots for Crops - Robot Intelligenti per le Colture) è stato finanziato all’interno del 7° Programma Quadro, vede la partecipazione di quattordici partner provenienti da dieci nazioni diverse ed è coordinato dall’Università di Wageningen UR (Paesi Bassi).
Il progetto CROPS si focalizza sullo sviluppo di nuove tecniche per sensori, bracci robotici, pinze e intelligenze artificiali impiegabili in agricoltura.
Uno dei risultati ottenuti riguarda un robot in grado di raccogliere autonomamente ortaggi maturi.

La base del robot consiste in una piattaforma semovente sulla quale sono montati un braccio robotico con un dispositivo all’estremità che permette la presa e il taglio dei frutti, un compressore per i pneumatici, un sistema di controllo elettronico, computer e sensori per la rilevazione della frutta e degli ostacoli. La localizzazione dei frutti maturi avviene in due fase differenti. Sulla "mano" robotica è stata integrata una telecamera 3D.

Il robot è in grado di  muoversi grazie alla presenza di telecamere di tipo diverso. Infatti il robot possiede una telecamera a colori e una a tempo di volo (TOF-camera). Quest’ultima permette di stimare in tempo reale la distanza tra la telecamera e gli oggetti o la scena inquadrati. Tale stima è possibile in quanto viene misurato il tempo che occorre ad un impulso luminoso per percorrere il tragitto telecamera-oggetto-telecamera. Questo tragitto è chiamato tempo di volo.
Le immagini provenienti da entrambe le telecamere vengono integrate per fornire le indicazioni complete sul colore e posizione degli ortaggi. Se un ortaggio è giudicato maturo il robot gli posiziona il braccio di fronte, ricalcola la posizione del frutto grazie alle telecamere (una a colori e una a 3D) integrate nella mano robotica e lo raccoglie.

Il robot del progetto CROP è in grado di raccoglie i peperoni in serra in completa autonomia

Le sperimentazioni in una serra commerciale hanno dimostrato che il sistema può raccogliere i frutti maturi in completa autonomia.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

1.2.1. Monitoraggio della salinità del suolo

Un gruppo di ricerca dell’Università di Southampton (Regno Unito) ha sviluppato un nuovo gruppo di sensori per la misurazione della salinità del suolo senza asportare il terreno.

Le novità di questi sensori consistono in:

  • capacità del sensore di misurare la concentrazione di cloruro, uno dei due componenti del sale, nell’umidità del suolo;
  • raccolta delle informazioni in loco, ovvero senza il campionamento del terreno con successiva analisi in laboratorio;
  • misura della sola concentrazione di cloro presente nella parte umida del suolo, ovvero quella che di fatto viene vista dalla pianta, tralasciando quella cristallizzata, che non ha impatto rilevante sulla pianta;
  • capacità di condividere le informazioni raccolte con altri sensori grazie ad una rete wireless;
  • possibilità di creare mappe di tutto l’appezzamento di terreno.

I sensori possono essere istruiti per effettuare diverse misurazioni a intervalli di tempo programmati e a profondità diverse. Si possono quindi ottenere informazioni anche su come varia la concentrazione di cloruri con la profondità del suolo.
Il tempo di vita del sensore si aggira intorno all’anno.

I sensori sono collegati a una unità che può essere tranquillamente impiantata e lasciata sul terreno. L’unità di base funziona a batteria e può trasmettere dati e informazioni tramite connessioni radio, Bluetooth, rete satellitare o telefonica, oppure può registrare i dati in locale su scheda che può essere ritirata dall’agricoltore stesso. Ogni unità può controllare fino a 7 sensori.
Questo tipo di informazioni possono essere molto utili anche per studiare il metodo di irrigazione più idoneo.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

2. I vantaggi dell’agricoltura di precisione

L’agricoltura di precisione mira a una gestione innovativa dell’attività agricola che determina maggiore sostenibilità e salvaguardia ambientale, maggiore produttività e benefici economici più elevati.

Nell’agricoltura di precisione l’agricoltore può gestire “su misura” le attività della sua azienda in modo da ottimizzarne il potenziale. Infatti, l’intervento è previsto solo dove e quando sia veramente necessario.
Questa selezione degli interventi è possibile grazie all’impiego congiunto di software collegati a sistemi di posizionamento, quali GIS (Geographic Information System) e GPS (Global Positioning System), sensori controllori e attuatori posizionati sia sul terreno, sia su mezzi in movimento (trattori, trebbiatrici, etc.) sia su mezzi aerei.

I dati elaborati forniscono mappe georeferenziate con tutte le specifiche dell’appezzamento: tipo di suolo, coltura, situazione idrica e nutritiva ecc.; quindi mettono in evidenza eventuali carenze e forniscono indicazioni precise su dove e come intervenire.
Con tale sistema l’agricoltore ottiene telerilevazioni satellitari o aeree che identificano con precisione la topografia dell’azienda, lo stato e composizione dei suoi terreni con le relative zone di disomogeneità in termini di sviluppo vegetativo delle colture, e le dotazioni idriche e nutritive del suolo.


Mappa di prescrizione georeferenziata

Tali informazioni permettono di impiegare solo e soltanto le risorse necessarie per il corretto sviluppo delle colture e di evitare spese per trattamenti superflui. In questo modo si ottiene un risparmio economico e si migliora la sostenibilità ambientale.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

2.1. La situazione in Europa e in Italia

L’Europa risponde alla richiesta di una maggior produzione di cibo dovuta all’aumento della popolazione e di una maggiore sostenibilità dell’agricoltura mobilitando agricoltori, scienziati, politici e ovviamente finanziamenti per sviluppare tecniche agricole alternative.

Il programma Orizzonte 2020, che succede temporalmente al 7° Programma Quadro, copre il settennio 2014-2020 e rappresenta il più grande Programma Europeo di Ricerca e Innovazione. La sezione del programma dedicata al settore agricolo-forestale si pone come guida nel trattare le tematiche e le sfide poste dal settore in un ottica di tripla prestazione, ovvero con obiettivi economici, sociali e ambientali.

La necessità di aumentare la produzione mantenendo l’integrità dell’area rurale sia nella salvaguardia dell’ambiente, sia nella qualità di vita e creazione di posti di lavoro, comporta l’adozione di un nuovo modello di agricoltura, ottenibile attraverso un approccio pluridisciplinare.
Da questo progetto globale si sviluppano altre strutture, quali ad esempio EIP-AGRI, ovvero una Partnership sull’Innovazione Europea (EIP – European Innovation Partnership) sul tema “Produttività agricola e sostenibilità”.

Quest’ultimo non è un programma di finanziamento, bensì rappresenta la chiave innovativa del processo che punta sulla cooperazione tra tutti gli attori del settore, sia pubblici sia privati, a livello regionale, nazionale ed europeo. Si vuole superare il modello lineare, dal laboratorio alla pratica, per arrivare ad un “modello innovativo e interattivo” che prevede la creazione di gruppi di lavoro multi - attore che lavorano su temi specifici. Oggetto di studio è certamente l’innovazione tecnologia ma molta importante anche quella non tecnologica e quella organizzativa e sociale.

L’agricoltura di precisione è vista come una delle migliori soluzioni per aumentare la produzione di cibo in un contesto di sostenibilità ambientale e, al tempo stesso, migliorare la condizione economica degli agricoltori.

Il progetto europeo dedicato al settore agro-alimentare, che combina le tecnologie di informazione e comunicazione (ICT) con la ricerca in agricoltura e robotica, è ICT-AGRI ERA-NET. Attualmente sono 18 i partner appartenenti a 16 paesi diversi che lavorano in questo progetto per ottimizzare l’equipaggiamento per l’agricoltura e l’allevamento di precisione: sensori high-tech, videocamere, monitor e robot.

L’agricoltura di precisione ha cominciato a diffondersi anche in Italia, soprattutto al nord, dove il supporto di Regioni e laboratori Universitari come il CRAST (Centro di Ricerca dell’Università Cattolica Sacro Cuore) di Piacenza ed enti di ricerca, tra cui l’ESA (Ente Spaziale Europeo) ne hanno facilitato la conoscenza e la diffusione. In questa area esistono diversi e validi esempi di come si può applicare e migliorare la tecnica adattandola ancora di più alle singole esigenze.

L’Italia inoltre partecipa al progetto AGRICARE (Introducing innovative precision farming techniques in AGRIculture to decrease CARbon Emissions) a cui partecipano Veneto Agricoltura (coordinatore), l’ENEA, l’Università di Padova - Dipartimento Territorio e Sistemi-Agroforestali, e la Maschio Gaspardo SpA. L’obiettivo di questo progetto europeo mira a realizzare un’agricoltura di precisione che permetta di contrastare fenomeni di degrado del terreno, di risparmiare risorse e ridurre la produzione dei gas serra.

Queste tecnologie forniscono la possibilità di impiegare le risorse (acqua e fertilizzanti) in maniera più razionale. I limiti sono dati dall’applicabilità di queste innovazioni, che si devono adeguare alla produzione agricola, e dall’agricoltore che deve imparare a usare tecnologie a volte complesse.
Per migliorare tecnologia e prestazioni è necessaria una condivisione dei dati raccolti anche con organismi di ricerca e istituzionali.


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2. 2. L’effetto del cambiamento climatico sui prodotti agricoli

Oltre alla necessità di aumentare la quantità di cibo da produrre per far fronte all’aumento demografico mondiale, c’è il problema del cambiamento climatico e quindi della necessità di adattarsi e di adattare le colture a tale cambiamento.

La necessità di adattarsi significa adottare una serie di misure che vanno dall’impiego di varietà colturali più idonee, fino all’uso di sistemi d’irrigazione più adatti.
Nella selezione di varietà idonee si deve tener presente che queste devono resistere non solo  al cambiamento climatico, ma anche al cambiamento della composizione dell’aria stessa. Come riportato su “Nature”, il cambiamento climatico, in particolare l’aumento della concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera, si ripercuote sull’aspetto nutrizionale delle colture.


 

In colture quali grano, riso, mais, soia, piselli e sorgo è prevista una diminuzione del contenuto di zinco e ferro, due nutrienti importantissimi la cui carenza nell’alimentazione umana costituisce già un problema di salute planetario. Inoltre, grano e riso diminuiranno il loro contenuto proteico.
Reggono meglio mais e sorgo, grazie al tipo di fotosintesi caratteristico di queste piante.
Questo tipo di reazioni delle piante può comportare dei seri problemi futuri di malnutrizione.

Da un punto di vista della capacità di adattamento ai cambiamenti climatici della coltura in sé, i ricercatori di Stanford, che hanno studiato le potenzialità di adattamento di grano, orzo e mais, affermano che mentre il potenziale di adattamento è limitato per grano e orzo, il mais è la coltura con il potenziale più alto.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

2.3. I sistemi di supporto alle decisioni

I DSS (Decision Support System – sistema di supporto alle decisioni) raccolgono, organizzano, interpretano e integrano in modo automatico le informazioni necessarie per consigliare le azioni più appropriate a dare risposta alle più diverse esigenze colturali, siano esse strategiche a lungo termine, oppure decisioni tattiche da prendere in tempi molto brevi. I DSS sono stati creati a partire dagli anni ’80 come uno strumento necessario a dare risposta alla crescente complessità richiesta dalla gestione di sistemi colturali più rispettosi dell’ambiente. In una moderna agricoltura sostenibile il minore apporto di prodotti chimici (in particolare fertilizzanti e prodotti fitosanitari) e il minor consumo delle risorse naturali (acqua, suolo, energia, ecc.) deve conciliarsi con il raggiungimento di elevati standard produttivi (sia in termini qualitativi che quantitativi) e il mantenimento, o preferibilmente l’incremento, dei bilanci economici delle aziende agricole.

Attualmente in commercio vengono immessi software facili da usare e con applicazioni fruibili da tablet a costi contenuti.
Inoltre, per facilitare la diffusione in agricoltura di queste tecnologie, sono stati regolamentati e uniformati i protocolli di comunicazione dei veicoli agricoli, del formato dei file e dei dati. In questo modo tutti i macchinari, indipendentemente dalla fabbrica produttrice, potranno comunicare tra loro.

I DSS possono riguardare le coltivazioni come la salvaguardia delle risorse idriche, del suolo e del paesaggio. Ad esempio all’interno del programma europeo LIFE+ è stato finanziato il progetto SoilConsWeb con lo scopo di creare un DSS on line sulla conservazione di suolo e paesaggio.

Progetto Europeo per la creazione di un DSS per la conservazione del suolo e del paesaggio


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2.3.1. Casi pratico: granoduro.net®

granoduro.net® è un servizio web interattivo che fornisce supporti decisionali dalla semina alla raccolta per la coltivazione di varietà di frumento duro di alta qualità riferiti alle condizioni agronomiche ed ambientali di ogni singolo appezzamento. Per le sue caratteristiche GranoDuro.net si propone come un sistema di supporto alle decisioni (DSS, Decision Support System).

I punti di forza del servizio sono:

a)  l’architettura del sistema;

b)  la visione olistica del percorso colturale;

c)  l’applicazione web;

d)  la “qualità” dei supporti decisionali.

Il servizio è stato disegnato in modo tale che le informazioni relative alla coltura ed all’ambiente giungano al DSS attraverso un flusso continuo alimentato da sensori agrometeorologici automatici e da attività di analisi e monitoraggio. Tali informazioni vanno ad implementare basi di dati che costituiscono il punto di partenza di un processo che, attraverso l’uso di strumenti avanzati di calcolo (quali ad esempio i modelli matematici), di una base di conoscenze e di sistemi di interpretazione, porta alla formulazione di supporti decisionali (vedi figura sotto).

Mappa concettuale GranoDuro.net

Granoduro.net® prende in considerazione tutti gli aspetti chiave della produzione di grano duro di qualità, in particolare fornisce supporti decisionali relativi a:

a) condizioni meteorologiche,

b) densità di semina,

c) sviluppo della coltura,

d) fertilizzazione azotata,

e) diserbo chimico e rischio relativo alle principali malattie fungine.

Granoduro.net® acquisisce e fornisce informazioni relative alla situazione attuale del rischio per alcune malattie, quali: Ruggine Gialla, Septoriosi, Oidio, Ruggine Bruna, Fusariosi della spiga, nonché la probabilità di presenza di micotossine oltre il limite di legge.
Il rischio viene definito da modelli epidemiologici che considerano l'influenza della fase fenologica della coltura, dell'andamento meteorologico e delle caratteristiche statiche dell'unità produttiva (quali la suscettibilità varietale, la precessione e le operazioni colturali) sullo sviluppo delle malattie e sulla produzione delle micotossine.
Una serie di alberi decisionali suggeriscono un possibile impiego delle informazioni fornite dal DSS per la difesa del frumento duro dalle malattie fungine (vedi esempio nella figura  sotto). 

Albero decisionale granoduro.net®

Sulla base della fase fenologica e del rischio calcolato dal modello di malattia, l’albero decisionale permette di valutare la necessità o meno di effettuare un trattamento fitosanitario.
Per raccogliere le informazioni meteorologiche è stata creata una rete di stazioni che copre in modo adeguato le principali aree climatiche cerealicole. Le stazioni rilevano in continuo i dati (temperatura ed umidità dell’aria, precipitazioni e bagnatura fogliare) e li trasferiscono al centro di elaborazione tramite sistema GPRS.
Grazie all’architettura del suo flusso informativo e di analisi dei dati, granoduro.net® è in grado di fornire informazioni in tempo reale. E’ pertanto possibile consultare il servizio 24 ore su 24 ed avere aggiornamenti a richiesta in modo da prendere decisioni tempestive.
I modelli matematici ed i processi decisionali utilizzati in granoduro.net® provengono dalla ricerca svolta presso l’Università Cattolica del Sacro Cuore, da altri Enti (quali ad esempio la Regione Emilia-Romagna) e da HORTA. Tali modelli sono stati calibrati ed adattati alle specifiche esigenze di questo servizio sulla base dell’esperienza e di specifici dati sperimentali, tutti ampiamente documentati in letteratura e validati nelle più svariate situazioni colturali. Le informazioni fornite sono quindi da considerarsi accurate e robuste.

Il sistema di supporto alle decisioni è consultabile via web. HORTA fornisce granoduro.net® attraverso il proprio sito internet (http://www.horta-srl.com ), avvalendosi della infrastruttura tecnologica del CRPA (Centro Ricerche Produzioni Animali) di Reggio Emilia.

I supporti forniti da granoduro.net® non sostituiscono chi è deputato a prendere le decisioni, ma entrano a far parte del suo processo decisionale fornendo un patrimonio di informazioni difficilmente reperibili in altro modo. Ad ogni decisione segue un’operazione colturale che, in modo più o meno rilevante, modifica lo stato della coltura; attraverso il monitoraggio continuo dell’ambiente colturale si susseguono quindi cicli ripetuti di flussi informativi che portano alle successive decisioni (vedi figura sotto).

 
Cicli di flusso informativo GranoDuro.net 

 

 


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

2.3.2. Caso pratico: vite.net®

Un secondo servizio sviluppato da HORTA è vite.net®: sistema di supporto alle decisione per la gestione integrata e sostenibile del vigneto. Il sistema è disponibile in tempo reale su piattaforma web mediante un accesso tramite username e password: è quindi disponibile 7 giorni su 7, 24 ore su 24, e non richiede l’installazione di specifici programmi sul proprio computer.

Il DSS vite.net® è basato su:

a) una rete agrometeorologica,

b) un server in grado di archiviare i dati meteo e le informazioni agronomiche e operative (come il registro dei trattamenti) relative ad ogni specifico vigneto,

c) un complesso di diversi modelli matematici che utilizzano i dati raccolti per generare le informazioni utili per la gestione tattica dei trattamenti e delle pratiche colturali.

Il DSS si compone di due parti principali:

  • un sistema integrato per il monitoraggio in tempo reale delle componenti del vigneto (aria, suolo, piante, malattie e insetti) e la memorizzazione dei rispettivi dati;
  • un applicativo disponibile on-line che, analizzando questi dati con tecniche di modellistica avanzata, fornisce in tempo reale allarmi e informazioni per supportare il processo decisionale.

Per il funzionamento ottimale di vite.net®, il vigneto viene suddiviso in unità produttive (UP), ovvero in zone omogenee dal punto di vista varietale, di sesto e densità di impianto nonché di tipologia di terreno. La gestione di una UP è uniforme nel corso della stagione e viene definita all’inizio della stagione stessa. Questa operazione avviene solo ad inizio stagione e prevede la raccolta, organizzazione e integrazione di informazioni sito-specifiche sia statiche (che non cambiano nel corso della stagione e sono immesse nel sistema dall’utente una volta sola) sia dinamiche (che cambiano nel corso della stagione). Per ogni UP si ricevono in tempo reale i dati rilevati nel vigneto attraverso sensori o monitoraggi; questi dati rappresentano gli input per i modelli previsionali operanti nel sistema. Gli output dei modelli, aggiornati di ora in ora, offrono informazioni che si riferiscono agli aspetti chiave della gestione del vigneto: la difesa dalle malattie fungine e dagli insetti dannosi, la protezione assicurata dall’ultimo trattamento effettuato, lo sviluppo della pianta e la stima della produzione, la gestione della chioma, gli stress termici e idrici.

Il diagramma concettuale di vite.net ® (vedi figura) prevede che le informazioni statiche e dinamiche di ogni vigneto acquisite per mezzo di sensori (es. sensori meteo) o attività di monitoraggio (es. tramite palmari) fluiscano in tempo reale in un database remoto. 
Diagramma concettuale di vite.net

Dal diagramma si vede che il DSS immagazzina le informazioni raccolte dai sensori, quindi le controlla e le analizza tramite modelli matematici e infine le interpreta attraverso il confronto con il cosiddetto “expert knowledge” (conoscenze degli esperti) ed fornisce supporti decisionali e di allerta che l’utente può utilizzare per prendere decisioni informate circa la gestione del vigneto. Con l’esecuzione di un’azione (ad esempio un trattamento fungicida) lo stato del vigneto si modifica (nell’esempio si modifica il rischio di malattia) e pertanto – sempre tramite il monitoraggio dell’ambiente vigneto – si attiva un nuovo ciclo di informazioni: le informazioni quindi si muovono “da” e “verso” il vigneto in un circolo continuo che inizia con un monitoraggio e termina con un’azione.
Nel DSS vite.net® sono inclusi diversi modelli e varie funzionalità (vedi figura sotto).

Modelli e funzionalità di vite.net

vite.net® offre inoltre al viticoltore la possibilità concreta di implementare la difesa integrata e di fornire giustificazione delle proprie decisioni relative alla difesa qualora soggetto a controlli di verifica di conformità alla normativa vigente.

Il DSS vite.net è stato sviluppato da Horta S.r.l., spin-off dell’Università Cattolica del Sacro Cuore, nell’ambito del progetto europeo MoDeM_IVM (A web-based system for real-time monitoring and decision making for integrated vineyard management; (www.modem_ivm.eu )


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

3. Irrigazione e fertirrigazione

La richiesta di acqua da parte delle colture, il cambiamento climatico e la necessità di ottimizzare la risorsa idrica, ha portato allo sviluppo di tecniche di irrigazione maggiormente sostenibili, quali la microirrigazione.

La microirrigazione indica un insieme di sistemi irrigui dove l’acqua viene diffusa tramite erogatori a bassa pressione direttamente vicino alla pianta ed al suo apparato radicale. Questo tipo di irrigazione distribuisce piccoli volumi di acqua in tempi abbastanza lunghi e con elevata frequenza. L’efficienza e l’uniformità di distribuzione di questa tecnica di irrigazione non hanno eguali.
Se alla microirrigazione viene abbinata la fertirrigazione i risultati produttivi sono ancora migliori. L’impiego dell’irrigazione a goccia senza la fertirrigazione, fa perdere un notevole vantaggio nell’applicazione del metodo, che nell’abbinamento delle due tecniche trova la sua migliore utilizzazione ed efficienza.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

3.1. L’irrigazione a goccia

L’irrigazione a goccia permette di fornire la giusta quantità d’acqua al posto giusto, garantendo la possibilità di fornire anche piccoli apporti.

 

Questo tipo di irrigazione permette una forte riduzione dei consumi irrigui e questo, unito alla bassa pressione necessaria per l’impianto, comporta una notevole diminuzione anche delle richieste energetiche per il funzionamento dei sistema. 

 Esempio di valvola di controllo per la riduzione della pressione

I costi di gestione sono minori rispetto all’irrigazione per aspersione, mentre il costo di installazione è proporzionale alla superficie da coprire.

Questo tipo di irrigazione è vantaggiosamente applicabile anche in aree collinari ed è compatibile con la fertirrigazione. Questi due fattori sono particolarmente rilevanti nei vigneti.
Certamente questo tipo di irrigazione ha dei limiti, rappresentati dalla necessità di interventi irrigui frequenti e dal tempismo esatto, che infatti deve essere calcolato tenendo presente i meccanismi di movimento dell’acqua nei differenti tipi di suolo.

I gocciolatori possono essere posizionati a qualche distanza dal terreno (appesi sotto chioma),

 


opuure posizionati a terra

o interrati.

Ogni situazione presenta vantaggi e svantaggi e la scelta dell’opzione più idonea dipende dallo studio dell’insieme del vigneto.
L’irrigazione sottochioma risulta la più facilmente controllabile ma risulta d’intralcio alla spollonatura; l’irrigazione a terra è la più economica ma richiede attenzione nell’utilizzo delle macchine; l’irrigazione interrata è la più efficace ed è fuori dal rischio di danneggiamenti ma è molto costosa e di difficile ispezione.
Con l’irrigazione a goccia si deveintervenire quando la pianta non ha ancora raggiunto condizioni di stress e gli interventi devono avere una durata minima (ovvero l’acqua deve avere il tempo di arrivare all’apparato radicale) ed una massima (oltre la quale l’acqua si spingerebbe a profondità inutili) che dipende dalla tessitura del terreno, dalla spaziatura fra i gocciolatori e dalla loro portata. 


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

3.2. La fertirrigazione

La fertirrigazione è una pratica di concimazione che consiste nella somministrazione dei concimi usando come vettore l'acqua d’irrigazione.

La tecnica si può applicare, con impianti di tipologia differente, sia per la concimazione minerale sia per quella organica (usando ad esempio i liquami) ma in genere si adotta per la concimazione minerale.
La fertirrigazione comporta infatti la miscelazione con l'acqua irrigua di una soluzione fluida di concimi, operazione impossibile da effettuarsi con la maggior parte dei fertilizzanti organici. 

Il vantaggio della fertirrigazione consiste nell'ottimizzazione della nutrizione minerale, in quanto la somministrazione dei concimi può essere adattata alla dinamica dei fabbisogni nutritivi della coltura nel corso del ciclo: un impiego ottimale dell'impianto contempla anche la variazione del dosaggio e della formula di concimazione secondo la fase fenologica della coltura. La fertirrigazione si presta per essere adottata nei sistemi d'irrigazione in pressione, preferibilmente con distribuzione localizzata (irrigazione a goccia o altri sistemi di microirrigazione).

Le metodologie di fertirrigazione sono fondamentalmente due:

  • Distribuzione di elementi nutritivi continua e proporzionale all'intervento irriguo. Questo metodo ha il vantaggio di essere estremamente semplice e consente di aumentare la distribuzione dei fertilizzanti all'aumento della domanda di acqua di irrigazione. E' una metodologia che si avvicina alla tecnica della fertirrigazione delle colture fuori suolo. Estrema importanza ha la composizione chimica della soluzione, la sua conducibilità elettrica e la reazione del pH. Nella versione estrema il terreno costituisce solamente un supporto della coltura.
  • Distribuzione di elementi nutritivi definita e suddivisa per ciascuna fase fenologica. Il fabbisogno della coltura viene stimato attraverso un bilancio che considera le asportazioni, le immobilizzazioni, le perdite, gli apporti e le disponibilità naturali. Quindi viene suddiviso, considerando i rapporti ottimali fra gli elementi, per ciascuna fase fenologica ottenendo la quantità da distribuire periodicamente.

I prodotti impiegati nella fertirrigazione devono essere completamente solubili in acqua per evitare occlusioni negli erogatori e mobili nel terreno per poter raggiungere facilmente l'apparato radicale. 


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4. La valorizzazione energetica delle colture

Le indicazioni programmatiche che emergono dalle ultime finanziarie pongono il comparto agricolo al centro della filiera agro-energetica sia per quanto riguarda la generazione elettrica su piccola scala, che per la produzione ed il riutilizzo in azienda dei biocarburanti. La ricerca, da tale punto di vista, svolge un ruolo di primo piano mettendo a disposizione il know-how maturato nel corso di specifici progetti scientifici, guidando gli agricoltori verso scelte più oculate volte a garantire da un lato la remunerazione degli investimenti e dall’altro la sostenibilità ambientale. In particolare lo sviluppo di innovazioni tecnologiche nel settore della meccanica agraria può concorrere alla riduzione dei costi di produzione delle colture energetiche.

Esistono, infatti, contesti agricoli o agro industriali in cui è vantaggioso l'esercizio di impianti di cogenerazione o trigenerazione a biomassa. In questo tipo di istallazioni viene bruciata biomassa proveniente sia da scarti di lavorazione sia da colture dedicate.

Le biomasse sono combustibili solidi costituiti da tre componenti principali: fibre di cellulosa (ca. 50%) immerse in una matrice di emicellulosa (ca. 25%) e lignina, oltre a composti secondari di natura inorganica. I combustibili che derivano dalle biomasse possono essere utilizzati in modo efficiente e pulito, pertanto è fondamentale valutarne alcuni loro importanti parametri chimico fisici.

La pirolisi è una tecnologia per mezzo della quale la biomassa viene portata ad alta temperatura in assenza di ossigeno. Questa, decomponendosi, produce essenzialmente vapori, aerosol e piccole quantità di gas lasciando un residuo solido ricco in carbonio (char). La gassificazione consiste nella trasformazione di un combustibile solido, nel caso specifico la biomassa, in combustibile gassoso, tramite la reazione con ossigeno.


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4.1 La ricerca del CRA

L’ente CRA (Consiglio per la Ricerca in Agricoltura) è in prima linea nella ricerca per lo sviluppo delle agro-energie.

Sono diversi i centri di ricerca del CRA coinvolti nella realizzazione di progetti nazionali sulle agro-energie, tra cui il progetto SUSCACE (progetto per il supporto scientifico alla conversione agricola verso le colture energetiche). Per questo progetto partecipano i seguenti centri di ricerca del CRA:

  • Unità di Ricerca per l’Ingegneria Agraria (CRA-ING):
  • Unità di ricerca per le Produzioni Legnose fuori Foresta (CRA-PLF);
  • Centro di Ricerca per le Colture Industriali (CRA-CIN).

Le ricerche si focalizzano anche sulla riconversione del settore bieticolo-saccarifero.
I progetti prendono in considerazione aspetti agronomici, tecnologici e meccanici di specie arboree a rapida crescita (pioppo, robinia, eucalipto) e di specie erbacee oleaginose (colza, girasole, Brassica carinata, soia) ed erbacee ligno-cellulosiche (canna comune, sorgo da fibra, canapa).

In particolare, l’Unità di Ricerca per l’Ingegneria Agraria del CRA ha realizzato, presso la propria sede di Monterotondo (Roma), il primo Centro Sperimentale Dimostrativo sulle agro-energie in Italia, con il duplice obiettivo di favorire il trasferimento delle innovazioni tecnologiche ai fruitori finali della ricerca e l’incontro tra i diversi attori delle filiere agro energetiche (industria, imprese agro-meccaniche, imprenditori agricoli, contoterzisti).


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4.1.1 La trasformazione energetica delle biomasse

L’impianto pilota del CRA è costituito da una caldaia (generatore di vapore) di 348 kW (300.000 kCal/h) a griglia mobile, con un sistema di alimentazione della biomassa a doppia coclea. La struttura è in grado di produrre 500 kg/h di vapore saturo a 1,2 MPa che viene poi fatto espandere in una turbina da 20 kW su cui è calettato un alternatore per la produzione di energia elettrica da immettere in rete.

Impianto pilota del CRA per la trasformazione energetica delle biomasse

Il vapore allo scarico della turbina viene fatto condensare in uno scambiatore vapore/acqua per la produzione di acqua calda a circa 90° C che, attraverso una rete di teleriscaldamento, viene a sua volta impiegata per riscaldare gli ambienti del CRA-ING. L’impianto è dotato, inoltre, di uno scambiatore di calore fumi/aria che svolge una duplice funzione: utilizzare il cascame energetico dei fumi di scarico della caldaia ad alta temperatura per un eventuale utilizzo in una turbina a gas a combustione esterna; studiare la formazione di scorie di fusione sulla griglia che l’uso di combustibile solido con basse temperature di fusione delle ceneri comporta. Tale prodotto può, infatti, disturbare il regolare processo di combustione, alterandone i flussi di aria primaria e favorendo il surriscaldamento della griglia e i fenomeni corrosivi.
Lungo la linea di scarico dei fumi sono presenti 2 sistemi di abbattimento del particolato: un ciclone per la rimozione più grossolana e un filtro a maniche per la rimozione delle particelle più fine.
È inoltre previsto un impianto ad assorbimento a bromuro di litio che, sfruttando l’acqua calda nei periodi estivi, produce energia frigorifera per il raffrescamento dei locali del CRA-ING (trigenerazione).
Quando non è richiesta energia termica da parte dell’utenza, un aerotermo dissipa l’energia in eccesso non utilizzata.
La movimentazione del combustibile avviene grazie ad un nastro trasportatore che trasferisce la biomassa dai cassoni di stoccaggio alle coclee di alimentazione della caldaia.

Nastro trasportatore per la movimentazione del combustibile

Lo stoccaggio della biomassa avviene all’interno di cassoni dotati di spintore idraulico interno per l’alimentazione del sistema di movimentazione. Sono presenti un cassone grande, trasportabile, per il funzionamento convenzionale dell’impianto, e uno piccolo, fisso, utilizzato esclusivamente per le sperimentazioni.


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4.1.2 . Impianto pilota per la produzione di idrogeno e metano da residui zootecnici

Il CRA ING ha progettato e sviluppato, in collaborazione con ENEA UTRIM, un impianto pilota a doppio stadio per la produzione di idrogeno e metano da residui zootecnici all’interno del progetto SOS-ZOT. L’impianto è situato presso il CRA PCM.

Le deiezioni zootecniche vengono convogliate in una vasca aperta, dove è presente acqua piovana, a cui vanno aggiunti insilato di sorgo, liquame, glicerolo e microorganismi per far sì che il processo biologico abbia luogo.

 Bioreattore progetto SOS-ZOT

L’impianto è composto da due bioreattori in grado di elaborare i residui zootecnici ed in grado di produrre, sotto opportune condizioni, idrogeno nel primo reattore e metano nel secondo. 

Modello di funzionamento del bioreattore del progetto SOS-ZOT

 

Dal bioreattore 1 (B1) escono una fase liquida ed una fase gassosa. La fase liquida è composta essenzialmente di acetato, etanolo e acido butirrico, in quantità pari circa alla portata entrante; quella gassosa è invece composta da idrogeno e anidride carbonica in pari percentuale volumica. La corrente liquida deve essere inviata tramite pompa dosatrice al bioreattore di metanogenesi.
Al reattore 2 (B2) dovrà pervenire oltre che il brodo di fermentazione di B1 anche la giusta quantità di microorganismi starter metanogeni. Da B2 uscirà una fase liquida, il digestato, che sarà convogliata in una vasca di raccolta, e una fase gassosa composta essenzialmente di metano e anidride carbonica.
La temperatura, in entrambi i reattori, deve essere compresa in un intervallo di 35-40 °C. La pressione è prevista di 0,8 atm in B1, di 1 atm in B2.
Il pH per B1 dovrà essere di circa 5, mentre per B2 si dovrà attestare a 7. Per assicurare tali valori entrambi i reattori dovranno essere dotati di un controllore di pH che farà immettere nei reattori la corretta quantità di soluzione che ripristini i valori desiderati.
La strategia di separazione degli stadi consente di ottimizzare ciascuna fase del processo sia utilizzando consorzi microbici differenti e specifici, sia impostando differenti valori dei parametri chimico-fisici quali temperatura, pH, tempi di ritenzione idraulica, assicurando una migliore efficienza di degradazione dei materiali organici e un’elevata resa energetica. I gas ottenuti possono venir utilizzati separatamente oppure miscelati nelle desiderate proporzioni per ottenere biometano, una miscela gassosa più energetica e meno inquinante del solo metano.


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4.2. Il progetto europeo Biomaster

La produzione di biometano rappresenta una risorsa per molte realtà agricole, tuttavia solo una piccola parte viene di fatto sfruttata. Il progetto BIOMASTER, cofinanziato da “Intelligent Energy Europe” (IEE) è nato proprio per trovare le modalità ottimali per sfruttare queste potenzialità soprattutto nel campo dei trasporti. Il progetto ha incluso 17 partner distribuiti in tutta Europa tra cui Austria, Italia, Polonia, Svezia e Regno Unito.

Il metano e ancora di più il biometano destano molto interesse in quanto risultano in grado di:

  • ridurre i livelli di inquinamento urbano (il gas naturale produce i più bassi livelli di emissioni nocive);
  • minimizzare le emissioni che hanno maggiore impatto sulla qualità dell’aria;
  • produrre il 23% in meno di emissioni di CO2 rispetto al diesel

Inoltre, nota molto importante, il biometano è una fonte rinnovabile.
Il biometano è un gas prodotto dalla degradazione della sostanza organica in assenza di ossigeno. Grazie alla combinazione unica di alcuni vantaggi, quali basse emissioni di gas serra e di inquinanti e una ridotta rumorosità dei motori, i benefici del biometano superano di molto quelli degli altri biocombustibili. Il progetto ha dimostrato sia la fattibilità tecnica del biometano come carburante per i trasporti, sia la possibilità di produrre il biometano dai rifiuti e da altri sottoprodotti, rendendo le comunità locali più indipendenti da eventuali riduzioni nella fornitura di combustibili fossili o aumento dei prezzi.

I risultati principali, in termini di investimenti complessivi, produzione di energia rinnovabile e riduzione di CO2, sono riportati nel grafico. 

I risultati per ogni singolo partner variano in modo significativo.
Per l’Italia ha partecipato la Regione Trentino. I risultati ottenuti evidenziano una mancanza tra gli stakeholders locali di conoscenze approfondite sul potenziale del biometano per uso nei trasporti. Inoltre, l’incertezza sulla validità della digestione anaerobica per il trattamento di diverse biomasse, unita ad una forte preoccupazione legata alla scarsa accettazione sociale degli impianti, hanno reso difficile lo sviluppo completo del progetto. L’emanazione nel dicembre 2013 del decreto nazionale che incentiva il biometano ha ridestato l’interesse verso questa opzione e le possibili applicazioni anche in ambito locale.

Le stime per il  Trentino

  • 26 TJ di capacità produttiva di biometano nel 2014
  • 2 599 341 litri di carburante all’anno utilizzato nei veicoli
  • Riduzione di 4 229 t CO2/anno

 


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5. Il miglioramento varietale

I cambiamenti climatici, la necessità di aumentare le produzioni, l’importanza di un’agricoltura sostenibile e la limitazione nell’uso dei fitofarmaci sono alcune delle cause che stimolano la ricerca a selezionare nuove varietà di colture in grado di rispondere a tutti questi requisiti. Si parla quindi di miglioramento genetico; questo miglioramento può avvenire in maniera tradizionale o impiegando le biotecnologie. In ogni caso l’importante è ottimizzare la nuova varietà prima che i suoi parassiti si evolvano anch’essi per adattarsi a loro volta ai cambiamenti.

Le nuove apparecchiature hanno portato ad una notevole riduzione dei tempi di selezione anche per metodi tradizionale in quanto permettono di:

  • individuare all’interno delle colture i geni responsabili di eventuali resistenze, e quindi si possono impiegare per le sperimentazioni solo le piante maggiormente dotate;
  • prevedere la capacità di resistenza della nuova varietà fin dall’inizio, e quindi si evita l’attesa della crescita naturale della pianta.

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5.1. L’adattamento del pioppo al cambiamento climatico

L’Università Politecnica di Madrid insieme con la Scuola Tecnica Superiore di Ingegneria e del Centro di Biotecnologia e Genomica delle Piante di Malaga, hanno scoperto come migliorare la tolleranza degli alberi alle temperature elevate ed ad altri stress ambientali. La possibilità di avere piante maggiormente resistenti agli stress ambientali comporta uno sfruttamento maggiormente sostenibile delle risorse forestali nonché una salvaguardia del patrimonio boschivo. L’equipe di ricercatori spagnoli ha pubblicato di recente sulla rivista scientifica Plant Physiology i risultati ottenuti.

La ricerca si è concentrata sul pioppo. Il pioppo rappresenta un albero modello, in quanto tutto il suo genoma è stato decodificato. Il pioppo trova largo impiego in piantagioni di tipo intensivo e il suo legno viene impiegato sia nel settore del recupero energetico, quindi come biomassa, sia nell’industria del legno.

 

 

Foglia di Populus tremula
Crediti foto a Leo Michels www.imagines-plantarum.de/

 Foglie di Populus alba  Crediti foto a plantae.altervista.org

La ricerca portata avanti dai ricercatori spagnoli ha portato alla creazione di un esemplare ibrido (Populus tremula× Populus alba) che presenta delle caratteristiche molto interessanti, soprattutto in relazione alle problematiche inerenti al cambiamento climatico. Infatti, i pioppi ibridi creati presentano una tolleranza decisamente più elevata alle alte temperature rispetto agli alberi di controllo, e, in contemporanea, dimostrano una maggior resistenza alla siccità, alla presenza di erbicidi, alle contaminazioni e ad altre forme di stress abiotico tipici del settore forestale.
Questa ricerca è partita dai risultati di una precedente ricerca spagnola, che ha studiato nel dettaglio i meccanismi che utilizzano le cellule vegetali per proteggersi da certi fattori di stress.
L’aumento della temperatura a seguito del cambiamento climatico risulta essere una delle maggiori cause di moria delle foreste. Il calore promuove lo svolgimento e aggregazione delle proteine e la pianta reagisce allo stress mediante la messa in funzione di proteine termoresistenti (HSP – Heat Shock Protein)). Queste proteine hanno la capacità di riconoscere le altre proteine in stati alterati e quindi intervengono prevenendo o invertendo le aggregazioni “anomale” e quindi promuovono meccanismi e soluzioni alternativi. Nei casi in cui le HSP non riescano a ripristinare la proteina alterata, agiscono in modo che quest’ultima venga avviata alla sua scomposizione.
Tra le proteine termoresistenti, la più comune nelle piante è la sHSP. È proprio da una sovresposizione alla sHSP che i ricercatori spagnoli sono riusciti ad aumentare la tolleranza termica del pioppo ibrido. Le tecniche impiegate per ottenere tale ibrido includono manipolazioni molecolari e biotecnologiche.

Coltivazione in vitro del nuovo ibrido del pioppo

La pioppicoltura sta vivendo un momento molto positivo in quanto presenta degli indubbi vantaggi nell’impiego per la produzione di biomassa con scopo di recupero energetico. Inoltre, la FAO stessa promuove le piantagioni intensive come una alternativa possibile per supplire alla domanda mondiale di legno e ad altri prodotti forestali. I vantaggi diretti di questa scoperta riguardano i settori sociali ed economici (creazione d’impiego, sviluppo rurale…), ma ne beneficiano indubbiamente anche il settore ambientale e la ricerca scientifica. La presenza di boschi è essenziale per affrontare al meglio il cambiamento climatico, infatti, l’aumento della temperatura sta portando alla perdita di aree boschive. A questo è inoltre correlata la conservazione della biodiversità e i corsi d’acqua.

La ricerca si è sviluppata all’interno dei progetti EIADES e LIFE+ (BioxiSoil).

 


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5.2. Il pino tollerante agli stress idrici.

Neiker-Tecnalia, Istituto Basco per la Ricerca e lo Sviluppo in Agricoltura, in collaborazione con l’Università dei Paesi Baschi e l’Istituto di Ricerca sulle Specie Arboree delle Nuova Zelanda, ha selezionato una varietà di pino resistente alla siccità. Si tratta di un ibrido creato dall’incrocio di Pinus radiata x Pinus attenuata e chiamata Radiata Pine.

 Pinus radiata
Crediti foto a plantae.altervista.org

Pinus attenuata
Crediti foto a Sevcik Mesterhazy & Valenta photo

Questa nuova varietà sembra essere particolarmente indicata per il popolamento boschivo nei prossimi anni data la previsione di un cambiamento climatico. Questa nuova varietà infatti risulta resistere bene a periodi di scarsità d’acqua e, inoltre, fornisce un legno id qualità.
La tecnica impiegata per questa selezione è molto innovativa e veniva impiegata soltanto in Canada. Questa tecnica, chiamata somatic embryogenesis, risulta molto interessante perché permette di preservare i genotipi.

Radiata pine: la nuova varietà resistente agli stress idrici selezionata nei laboratori di ricerca di Neiker-Tecnalia


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

5.3. Nuove varietà di vite resistenti

La Fondazione Edmund Mach da 16 anni sta lavorando per riuscire a selezionare varietà di vite che siano resistenti alle principali patologie, quindi siano idonee per una agricoltura sostenibile e/o biologica e, al tempo stesso, forniscano uve adatte ad una produzione vinicola di qualità.

La strategia seguita dalla Fondazione per raggiungere tali obiettivi è quella del miglioramento genetico delle cultivar stesse. L’impiego di varietà resistenti alle principali patologie comporta un impiego minore di fitofarmaci durante la coltivazione con conseguente miglioramento dell’impatto ambientale della coltivazione, ma anche una riduzione dei residui di prodotti chimici nelle uve. Quest’ultimo aspetto assume un particolare rilievo in quanto il concetto di qualità oggi tiene sempre più conto anche della salubrità dello stesso prodotto agricolo.
Cultivar di questo tipo possono trovare impiego immediato in vitigni situati in zone “sensibili”, ovvero posti in prossimità di abitazioni, scuole e altri luoghi di aggregazione, o “difficili”, ovvero in aree poco o per niente meccanizzabili che necessitano di interventi a mano o in condizioni di rischio per l’operatore (vigneti in pendenza).

Per l’ottenimento di varietà resistenti a oidio e peronospora, i ricercatori della Fondazione E. Mach hanno studiato dapprima le cultivar di vite resistenti a queste patologie, anche se non idonee alla vinificazione, e quindi le caratteristiche dei vitigni tipici del trentino sia di ambiente di fondovalle come di media o alta collina.
Quindi, i ricercatori hanno proceduto a selezionare un certo numero di varietà tramite incroci e miglioramenti genetici ottenibili tramite un’elezione clonale di varietà standard e resistenti.
Nel 2013 sono state impiantate le prime 12 varietà in via sperimentale sui terreni della Fondazione. Si parla di:

  • Solaris, Aromera, Sauvignon gris, Muscaris, Helios e Bronner a bacca bianca;
  • Cabernet Carbon, Cabernet cortis, Cabernet Cantor, Prior,Vinera, Monarch e Cabino a bacca rossa.

Nel corso del 2014, sempre in via sperimentale, si sono aggiunte altre varietà tra cui le cultivar Regent e Johanniter.

Le varietà ottenute da queste sperimentazioni sono da considerarsi nuove a tutti gli effetti e come tali devono sottostare alla procedura di iscrizione al registro nazionale primi di poter essere commercializzate.
Sei delle varietà sopra citate hanno completato la procedura di registrazione e sono state inserite nel registro nazionale. Queste cultivar sono: 

Solaris

Come costituzione la varietà Solaris risale all'anno 1975. Si tratta di un incrocio Merzling x (Saperavi Severinyi x Muscat Ottonel). Matura alquanto precocemente e le sue uve a bacca bianca presentano di norma un elevato grado zuccherino. Il vino ha un bouquet fruttato che ricorda a volte l'ananas o le nocciole al gusto presenta una buona struttura armonico ed alcolico.

 

Johanniter

E’ una varietà bianca costituita nel 1968 da Johannes Zimmerman presso l'Istituto Statale di viticoltura di Freiburg. Si tratta di un incrocio tra Riesling * [Seyve-Villard 12.481* (Ruländer*Gutedel)].Il vino ha una delicata nota fruttata, è caratterizzato da una sensazione di pompelmo, mentre il bouquet è intenso e piacevole. Al gusto è armonico, piuttosto vellutato e pieno. 

Helios

La varietà Helios è ottenuta dall’incrocio Merzling x Fr. 986-60. Questa varietà a bacca bianca è mediamente precoce, presenta un grappolo di medie grandi dimensioni ed una equilibrata vigoria. Il vino ottenuto presenta note fruttate, al gusto struttura di medio corpo.

Prior

La varietà a bacca rossa Prior (Fr 484-87) è il risultato dell’incrocio (Joan Seyve 234-16 X Bl. Spätburgunder) X (Merzling X (Saperavi severnyi X St. Laurent)). E’ una varietà a maturazione medio tardiva e molto produttiva. Il vino si presenta con note floreali-fruttate, di media struttura, consigliato per un consumo d’annata.

Cabernet Carbon

Varietà a bacca rossa ottenuta dall’incrocio di Bronner x Cabernet Sauvignon. L’epoca di maturazione è medio-tardiva, ed i vini presentano note speziate-balsamiche con una buona struttura ed un buon estratto.

Cabernet Cortis

Varietà a bacca rossa ottenuta dall’incrocio di Solaris x Cabernet Sauvignon. Epoca di maturazione precoce, i vini presentano note fruttate molto intense, un buon corpo ed elegante struttura. Varietà adatta per produrre vini di buon livello qualitativo.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

5.4. Nuove varietà di vite tolleranti a oidio e peronospora

A luglio sono state presentate le microvinificazioni ottenute dalle quattro varietà resistenti alla botrite opportunamente selezionate dai ricercatori Fondazione Edmund Mach.

Queste varietà sono altamente qualificate, resistenti ed ecologicamente compatibili. Le cultivar sono state ottenute tramite attività di miglioramento genetico tradizionale e sono state chiamate: Iasma Eco 1, Iasma Eco 2, Iasma Eco 3 e Iasma Eco 4.

Iasma Eco 1

Vitigno di buona vigoria, con epoca di germogliamento precoce, acino ellittico lungo con buccia di medio spessore e di color blu-nero. Presenta grappolo lungo, alato-conico, spargolo. Da abbondante e regolare produzione e presenta ottima resistenza allo spacco dell’acino ed alla botrytis.
La maturazione fisiologica è tardiva, si situa in terza-quarta epoca (fine settembre –primi di ottobre); possiede una ottima capacità d’accumulo di zuccheri pur conservando valori di acidità medio elevati.
Non presenta anomalie, sopporta bene i freddi invernali e mostra una buona resistenza alla peronospora ed all’oidio.
Si adatta molto bene a varie tipologie di terreni anche i meno dotati o poco profondi e ricchi di calcare attivo, preferisce terreni di collina di media fertilità.
Vitigno indicato per la vinificazione, il vino da giovane ha un aroma fruttato, da frutti di bosco e amarena, con un leggero invecchiamento si accentua la nota speziata; buona tenuta acidica anche a basse produzioni e in annate calde. 

Iasma Eco 2

Vitigno di media vigoria, con epoca di germogliamento precoce, acino medio piccolo, sferico con buccia di medio spessore e di color blu-nero. Presenta grappolo medio, alato-cilindrico, leggermente spargolo. Da buona e regolare produzione e presenta medio-buona resistenza allo spacco dell’acino ed alla botrytis.

La maturazione fisiologica si situa in terza epoca (ultima decade di settembre); possiede una buona capacità d’accumulo di zuccheri pur conservando valori di acidità medio elevati.
Sopporta bene i freddi invernali e mostra una buona resistenza alla peronospora ed all’oidio.
Si adatta molto bene a varie tipologie di terreni ma preferisce terreni di collina di buona fertilità.
Vitigno indicato per la vinificazione, il vino da giovane ha un aroma fruttato, da amarena-ribes, con un leggero invecchiamento si accentua la nota speziata; buona tenuta acidica anche a basse produzioni e in annate calde. Dà vini di ottima colorazione rosso rubino intenso, buon corpo, di medio-alta alcolicità, con buona consistenza, mediamente acidi.

Iasma Eco 3

Vitigno di buona vigoria con epoca di germogliamento media, acino medio sferoidale con buccia di medio spessore e di color verde-giallo. Presenta grappolo medio, conico, mediamente compatto, spesso alato. Da buona e regolare produzione con discreto-buona resistenza allo spacco dell’acino ed alla botrytis. Non presenta anomalie e sopporta bene i freddi invernali.

La maturazione fisiologica si colloca in terza epoca (seconda decade di settembre); possiede una buona capacità d’accumulo di zuccheri , con valori di acidità medio-bassi specialmente in annate calde. Mostra una buona resistenza alla peronospora e media all’oidio.
Preferisce terreni di medio impasto di collina con una discreta fertilità.
Vitigno consigliato per produrre vini di delicata aromaticità. Il vino ha un aroma che ricorda la melissa, e la pesca bianca con caratteristiche organolettiche intense; medio-bassa tenuta acidica, bassa in annate calde.

Iasma Eco 4

Vitigno di buona vigoria con epoca di germogliamento media, acino medio ellittico con buccia di medio spessore e di color verde-giallo. Presenta grappolo lungo, conico, spesso alato e spargolo. Da buona e regolare produzione con ottima resistenza allo spacco dell’acino ed alla botrytis. Non presenta anomalie e sopporta bene i freddi invernali. Mostra una buona resistenza sia alla peronospora che all’oidio.

Preferisce terreni di medio impasto di collina con una buona fertilità ma si adatta molto bene anche a terreni e ambienti meno dotati.
La maturazione fisiologica si situa in terza epoca (seconda decade di settembre); possiede una buona capacità d’accumulo di zuccheri con acidità medio bassa.
Vitigno indicato per la vinificazione, in particolar modo per la produzione di vini bianchi freschi; ha un aroma fruttato, caratteristiche organolettiche intense e fini a nota fruttata; medio bassa tenuta acidica. 

 


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

5.5. La diffusione dei risultati: il portale Syngenta

E-licensingè la nuova banca dati on line sviluppata da Syngenta che elenca e descrive alcune tecnologie frutto dell'attività di ricerca e sviluppo della multinazionale svizzera nel campo del miglioramento genetico, non ogm.

Il sito è stato concepito per far si che centri di ricerca, società terze e stakeholders potessero condividere in maniera trasparente i dati e i risultati ottenuti con lo scopo di favorire e rilanciare l'innovazione in agricoltura. Nel sito si trovano informazioni su:

  • promotori per regolare l'espressione genica;
  • kit di strumenti biotech per favorire la ricombinazione del materiale genetico e l'ibridazione;
  • geni di resistenza a malattie e parassiti di cucurbitacee, brassicacee e solanacee.

Proprio per incentivare lo scambio di informazioni, il database è accessibile gratuitamente per enti di ricerca e organismi non-profit.


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

Vol. IA - Link utili

9th European Conference on Precision Agriculture

Agraria
All Smart Pigs
Articolo: Sistemi innovativi di gestione degli effluenti zootecnici finalizzati al controllo dei nutrienti, in particolare azoto e fosforo
Articolo: Analisi dei margini di convenienza aziendali-distrettuali in alcuni modelli organizzativi di gestione degli effluenti di allevamento (EA)
Articolo: Progettazione e implementazione di un sistema logistico per la gestione degli effluenti zootecnici nell'area del bacino scolante della laguna di Venezia
Agricoltura 24
Associazione Australiana Produttori di Ortaggi e Patate

Basque Research
Batfarm
Bellucci GEA CowView

CEMA – Agricultural Machinery Industry in Europe
Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas
CowView - EU-PLF
Communicating the bioeconomy – CommNet
Cordis – Servizio Comunitario in Materia di Ricerca e Sviluppo
COSAPAM
CRAST

DeLaval

Eco-FCE

Decision Support Systems in Agriculture: Some Successes and a Bright Future
Direttiva 91/676/CEE
Direttiva acque 2000/60/UE
Direttiva emissioni 2001/81/UE
Direttiva suolo 2004/35/UE
Direttiva 2010/75/UE
Direttiva IPPC– Kyoto 96/61/UE
Drone Magazine

Egnos - European Geostationary Navigation Overlay Service
Ente CRA
Ente CRA- Unità di Ricerca per l’Ingegneria Agraria
ERSAV – portale nitrati
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Giovedì, 18 Settembre, 2014