Introduzione
In questo modulo apprenderete la scelta e l’uso delle tecnologie digitali per l’acqua a supporto di un approccio CSA, evidenziandone la funzione pratica. In particolare apprenderete:
9.1 Le tecnologie digitali nella prospettiva del Green Deal
9.2 Tipi di tecnologie digitali a supporto della CSA
9.3 Impatto delle tecnologie digitali sul concetto e sulla pratica del CSA
9.4 Agricoltura intelligente sostenibile e transizione digitale
9.5 Tecnologie digitali e buone pratiche CSA
Verranno fornite conoscenze di base ed esempi come approccio pratico e personalizzato per l’implementazione delle competenze necessarie per la scelta e l’uso razionale di macchinari, attrezzature e raccolta dati con supporto digitale secondo i principi e le azioni dell’Agricoltura Climatica Intelligente (CSA).
Impatto delle tecnologie digitali sul concetto e sulla pratica della CSA
La pandemia COVID-19 ha dimostrato ancora di più l’importanza di fornire agli utenti dell’istruzione e del lavoro sistemi di comunicazione digitale efficaci, evitando perdite di tempo e stand-by all’interno della filiera della conoscenza. I DSS, intesi come strumenti software disponibili online per gestire le decisioni e le macchine e gli attrezzi a controllo digitale, sono fondamentali in questa fase per un passo avanti verso l’Agricoltura 4.0 in Europa. Ciò significa colmare il divario digitale nelle aree rurali investendo nella banda larga e dando agli agricoltori l’opportunità di investire nel futuro digitale. L’educazione e la formazione digitale devono accompagnare questo processo tecnologico, coinvolgendo gli agricoltori come il resto della società, soprattutto i giovani. Nella prossima programmazione 2021-2027 le istituzioni dell’UE hanno annunciato ingenti finanziamenti incentrati sull’Agenda Digitale, per lo più inclusi nel Programma Europa Digitale (DEP) volto a rafforzare la rete dei Poli di Innovazione Digitale Europei (EDIH).
Recenti rapporti sull’analisi dei fabbisogni formativi (TNA) (EIP-AGRI, Nuove competenze per l’agricoltura digitale, febbraio 2020) hanno dimostrato che c’è una crescente domanda di corsi online mirati alle competenze digitali, come nel caso dell’agricoltura intelligente, che può essere l’Internet of Things (IoT) collegato alle buone pratiche sul campo e all’uso di software che consentono agli agricoltori di controllare la lavorazione del suolo e la fertilizzazione, i trattamenti delle malattie e dei parassiti delle colture e il tempo di raccolta in base alle condizioni meteorologiche, del suolo e della crescita delle piante per un’agricoltura più sostenibile.
L’elevata specializzazione dell’orticoltura di pieno campo ha sottolineato l’importanza delle soluzioni tecnologiche più avanzate che rispondono alle esigenze degli agricoltori per trattamenti fitosanitari più sostenibili, efficaci e precisi. Le tecnologie digitali che migliorano la sostenibilità e l’efficacia delle prestazioni sono disponibili sul mercato con l’offerta di macchinari e attrezzature sempre più automatizzati e facili da usare, interconnessi attraverso sistemi di rete grazie all’uso di App su PC, Tablet o Smartphone.
Le tecnologie digitali basate sull’agricoltura di precisione (PA) sono strategiche per la CSA, a causa dell’alto livello di specializzazione delle coltivazioni e del tasso di manodopera attualmente necessario, con conseguenti potenziali rischi per la salute derivanti dalla presenza umana, ad esempio durante l’uso di pesticidi. L’obiettivo combinato di ridurre i pesticidi e aumentare la sicurezza del lavoro, del cibo e dell’ambiente è possibile se basato su criteri di PA. Ciò di cui gli agricoltori hanno bisogno è la disponibilità di banda larga per utilizzare tutte le potenzialità delle tecnologie digitali, macchinari, attrezzature e software di facile utilizzo per automatizzare il più possibile le fasi di produzione agricola, costi ragionevoli per un acquisto fattibile e giustificato da prestazioni eccellenti e finanziamenti disponibili per gli investimenti in tecnologie digitali.
Queste condizioni sono in linea con il nuovo programma della PAC 2021-2027, che stabilisce che il 40% della spesa della PAC sarà dedicata agli obiettivi del Green Deal e alla promozione delle tecnologie digitali come mezzo per ridurre il consumo di fonti energetiche, l’impronta di carbonio, l’inquinamento da sostanze chimiche e il degrado del suolo, nonché con il Green Deal che fissa gli obiettivi di una nuova strategia per l’Unione Europea verso una società equa e prospera con un’economia moderna, efficiente sotto il profilo delle risorse e competitiva, che riduca le emissioni di gas serra e diventi la prima società neutrale dal punto di vista climatico entro il 2050.
Tipi di tecnologie digitali a supporto della CSA
Gli studi hanno dimostrato che solo il 50% dell’efficacia dei trattamenti è legato alle sostanze chimiche, mentre la parte restante è legata alla decisione di quando, cosa e come trattare. L’agricoltura può diventare più efficiente e sostenibile applicando le tecniche dei sensori, dei droni e della robotica per ottimizzare la fertilizzazione, l’irrigazione, i trattamenti e ottenere un’efficace copertura del suolo/pianta, riducendo l’uso di prodotti chimici e risparmiando acqua. Il trattore è ancora considerato l’opzione di macchina più adatta per i trattamenti in campo, poiché può trasportare un’irroratrice che tratta più file contemporaneamente. Il controllo dei dati meteo, del suolo e delle colture può aiutare a percepire lo stato attuale della pianta e a decidere il trattamento in base a modelli predittivi basati sui dati.
ISOBUS è attualmente il sistema più utilizzato per programmare e gestire le attrezzature in base al controllo dei dati e adattare le impostazioni alle condizioni rilevate controllando le previsioni meteorologiche, i dati del terreno, delle colture, dell’irrigazione e del campo.
I sensori aiutano non solo a limitare l’uso di fertilizzanti o pesticidi, ma anche a mantenere una buona condizione strutturale del suolo, che è così importante per mantenere la capacità di infiltrazione ed è un aspetto fondamentale delle Buone Condizioni Agricole e Ambientali (BCAA).
Allo stesso modo, le buone pratiche agronomiche che favoriscono una rapida e completa copertura del suolo riducono l’esposizione dei suoli nudi e il rischio di capping sui suoli limosi.
Le colture hanno bisogno di una buona fertilità del suolo e di una giusta quantità di acqua sul terreno che può essere controllata con l’uso di sensori, che inviano i dati a un software che li analizza, essenziali per prendere le decisioni e mantenere una quantità equilibrata di umidità che potrebbe indurre la proliferazione delle crittogame.
La salute delle piante è il prerequisito per un buon raccolto e il controllo dei dati dal campo e dalle previsioni meteorologiche aiuta a limitare l’inutile eccesso di irrigazione e di prodotti chimici.
I veicoli aerei senza pilota (UAV), detti anche droni, possono fornire tutte le informazioni sul campo, aggiungendo ulteriori dati a quelli forniti dai sensori sul campo, con una panoramica generale sulle erbe infestanti e sul potenziale sviluppo di patologie.
Le colture permanenti o stagionali in campo aperto comprendono molte specie, con esigenze idriche e sanitarie molto diverse. L‘acqua e il suolo sono fattori chiave da preservare dall’inquinamento che potrebbe derivare, ad esempio, da un uso scorretto di prodotti chimici.
L’agricoltura di precisione (PA) può fornire ai produttori tutti i tipi di tecnologie digitali che combinano la qualità e la quantità dei prodotti con le buone pratiche agricole, le migliori condizioni ambientali e la salubrità delle colture. Le macchine agricole, i trattori, le attrezzature e i sistemi di irrigazione sono ancora gli strumenti fondamentali per l’agricoltura, ma più recentemente le tecnologie digitali stanno cambiando lo scenario della futura Agricoltura Climatica Intelligente, basata su Sistemi di Supporto alle Decisioni come elaborazione della raccolta di dati dal campo attraverso sensori e droni.
Un mix di analisi del suolo, mappatura della resa e sensori remoti può contribuire al DSS ottimizzando l’irrigazione e i trattamenti in campo. Un terreno sano, ricco di sostanze nutritive, ben lavorato e adeguatamente irrigato con tecnologie di precisione che favoriscono la fertilità, è un prerequisito per rafforzare le colture e limitare i pesticidi.
Nella serra al centro dei sistemi di fornitura di sensori e software c’è il Decision Support System (DSS), che permette di aumentare l’efficacia dell’analisi e di conseguenza l’ottimizzazione delle scelte da prendere. Si tratta di uno strumento di monitoraggio e controllo completo che garantisce la flessibilità dell’implementazione grazie all’architettura modulare personalizzabile in base alle specifiche esigenze.
In base alla scelta dei sensori e degli attuatori installati, il DSS offre diversi servizi di gestione e fotografia del controllo microclimatico della serra e in tempo reale rileva i dati termo-igrometrici analizzandoli ed elaborandoli e intervenendo automaticamente con alert su specifici casi di rischio per le piante.
I DSS sono modulari, trasmettono dati in modalità wireless, sono facili da usare e sono dotati di autodiagnosi dei malfunzionamenti, gestendo anche il risparmio energetico e altri fattori interconnessi e gemellati.
Le tecnologie digitali nella prospettiva del Green Deal
L’intensificazione sostenibile (SI) è un percorso tracciato combinando produttività e sostenibilità e fissando un concetto adatto agli obiettivi dopo 50 anni di PAC (Commissione Europea, 2012).
Questo concetto è stato sviluppato dagli scienziati come aumento della produzione agricola in modo sostenibile (Buckwell, 2014) e come sostenibilità dell’intensificazione delle colture (Bonari, 2014);
Negli anni successivi questo processo è stato evidenziato come una nuova via basata sulla conoscenza: “La transizione verso l’intensificazione ecologica in agricoltura è un processo ad alta intensità di conoscenza che non dovrebbe essere percepito come la promozione di vecchie pratiche tradizionali” (Caron et al., 2014) e “L’approccio dell'”intensificazione sostenibile” (SI) e quello dell'”agricoltura intelligente per il clima” (CSA) sono altamente complementari” (Campbell, 2014).
L’agricoltura intelligente dal punto di vista climatico è identificata come un nuovo paradigma per l’accesso a un valore aggiunto alimentare sicuro, di alta qualità, sostenibile dal punto di vista economico e ambientale, nutriente e diversificato, con la valutazione dell’impronta di carbonio, dell’impronta idrica e dell’impronta sociale, che contribuisce a un’agricoltura intelligente, che produce “di più con meno“.
Tutti questi concetti e sviluppi portano allo stesso tempo agli obiettivi del Green Deal come condizione per la nuova Politica Agricola Comune, e alle tecnologie digitali come strumenti fondamentali.
Il futuro dell’agricoltura viene plasmato dalla ricerca, dall’innovazione e dalla creazione di capacità nel settore agroalimentare, sostenute da varie iniziative quadro multi-finanziarie volte a collegare la sostenibilità con l’innovazione, come il Cluster 6 di Horizon Europe e il Programma Europa Digitale.
I due programmi mirano rispettivamente a:
Tecnologie digitali e buone pratiche CSA
La transizione digitale in agricoltura comprende tutti quei processi socio-tecnologici che accompagnano l’introduzione e l’uso delle tecnologie digitali e che portano a cambiamenti nelle interazioni all’interno del sistema agro-rurale. Le implicazioni a lungo termine della transizione digitale dipendono da come questi processi vengono gestiti.
Le tecnologie digitali e la connettività offrono un enorme potenziale. Possono garantire una produzione agricola e alimentare più efficiente e sostenibile e rappresentano elementi chiave per migliorare la qualità della vita e assicurare uno sviluppo equilibrato nelle aree rurali. Tuttavia, la digitalizzazione non garantisce di per sé risultati positivi, poiché può dare origine a nuove sfide e vulnerabilità. Per questo motivo, il sostegno pubblico dovrebbe essere gestito in modo da orientare questo processo verso lo sviluppo di sistemi agroalimentari sostenibili e comunità rurali più forti, interconnesse e resilienti.
La transizione digitale avverrà in un contesto in continua evoluzione, caratterizzato da numerose sfide derivanti da cambiamenti climatici, degrado ambientale, instabilità geopolitica, cambiamenti nei canali di approvvigionamento ed evoluzione della domanda di mercato. Per questo motivo abbiamo bisogno di un’agricoltura e di aree rurali in grado di affrontarle e pronte ai cambiamenti oltre che alla capacità di adattamento e mitigazione.
Uno studio del CCR (Barabanova e Krzysztofowicz, Digital Transition: Long-term Implications for EU Farmers and Rural Communities , 2023) in stretta collaborazione con la DGAGRI cerca una strategia che riunisca l’interazione esistente tra transizione digitale, politiche e resilienza nel settore agricolo e nelle aree rurali, concentrandosi su alcuni possibili cambiamenti in vista della trasformazione.
Le finalità più ampie che i processi di transizione digitale sono chiamati a perseguire comprendono la capacità dell’agricoltura e delle aree rurali di far fronte agli shock e di proseguire nel percorso di trasformazione sistemica (resilienza), la transizione verso modelli produttivi più sostenibili (transizione verde), la capacità di partecipare attivamente all’interno della società attraverso l’uso delle tecnologie digitali (cittadinanza digitale) e il benessere delle persone, migliorando le condizioni di lavoro, l’accesso ai servizi e alle infrastrutture e rafforzando i legami sociali.
In questo contesto è evidente che non è possibile guidare la transizione digitale in agricoltura con programmi studiati a tavolino, ma piuttosto che è necessario coinvolgere maggiormente il mondo agricolo nella scelta di buone pratiche nell’introduzione di tecnologie digitali in grado di coniugare sostenibilità, produttività e resilienza delle imprese agricole e alimentari e del settore di filiera.
Agricoltura intelligente sostenibile e transizione digitale
L’agrifotovoltaico, noto anche come agrivoltaico e agri-pv, consiste nella produzione di energia rinnovabile su terreni agricoli, senza consumare suolo e senza sottrarre spazi produttivi all’agricoltura e all’allevamento.
È previsto l’utilizzo di pannelli solari che, per le loro caratteristiche tecniche e fisiche, consentono di sottendere lavori agricoli e pascolo di animali, rispettando e incentivando le varie attività.
I moduli fotovoltaici, infatti, vengono installati a un’altezza da terra che consente di svolgere comodamente le consuete pratiche colturali, riducendo al contempo il fabbisogno idrico e lo stress termico delle colture grazie alla protezione e all’ombreggiamento offerti dai pannelli.
Parlando di tipologie di pannelli solari, essi vengono installati soprattutto nelle aree rurali con altezze e geometrie che consentono di svolgere le consuete attività agricole e zootecniche sotto e tra le superfici. Anche il sistema agri-pv trova applicazione in diversi contesti:
- bacini idrici;
- aree marginali, abbandonate o degradate;
- edifici e fabbricati rurali a uso strumentale.
Questa innovativa tipologia di impianto fotovoltaico trova spazio anche nel contesto delle comunità energetiche, con vantaggi rilevanti, quali:
- conservazione dei terreni per uso agricolo e zootecnico;
- funzione di supporto alle piante;
- regolazione dell’acqua piovana;
- l’ombreggiatura generata dai pannelli solari che, come detto, riduce la richiesta di acqua e lo stress termico delle colture;
- protezione delle colture da grandine, maltempo, precipitazioni e condizioni climatiche estreme.
D’altra parte, l’impatto paesaggistico dei pannelli agri-pv deve essere valutato e non deve essere consentito nelle aree naturali protette e nei paesaggi culturali significativi.
Una nuova frontiera per ridurre le sostanze chimiche e contribuire a questo obiettivo strategico del Green Deal, è costituita dall’uso sperimentale dei raggi ultravioletti (UV) efficaci contro alcune crittogame. Gli effetti germicidi dei raggi UV sui patogeni sono ben noti in letteratura (Allen et al. 1998, Caldwell et al. 1999, ecc.). In particolare, i raggi UV-B (spettro di lunghezza d’onda tra 280 e 315 nm) sono efficaci per uccidere batteri e funghi, mentre i raggi UV-C (spettro di lunghezza d’onda tra 100 e 279 nm) sono efficaci anche per ridurre i virus, oltre a batteri e funghi.
I primi esperimenti sull’uso dei raggi UV per inibire alcune patologie vegetali, soprattutto l’oidio della vite (Uncinula necator), sono stati condotti negli Stati Uniti a partire dal 1990, sulla base di prove promettenti (Michaloski, A.J. 1991), ma le dosi necessarie per sopprimere la vite danneggiavano in modo inaccettabile anche il fogliame (David M. Gadoury et al., 1992). Nel 2010, una ricerca condotta in Norvegia ha dimostrato che, applicando i raggi UV di notte, è possibile utilizzare dosi molto più basse per sopprimere i patogeni (Suthaparan, A., Stensvand, A. et al. 2012), risolvendo il problema del danno alle piante con le alte dosi di UV richieste per le applicazioni diurne.
L’uso combinato di radiazioni UV e trattamenti fogliari basati su pratiche di agricoltura conservativa può costituire un modello che riduce l’uso di prodotti chimici, l’impoverimento del suolo e le emissioni di gas serra, aumentando la produttività, la qualità e la sostenibilità.
Conclusioni
Le tecnologie digitali sono strettamente legate alla possibilità di ridurre l’uso di prodotti chimici, le emissioni di gas serra e l’irrigazione, mentre allo stesso tempo possono aumentare la produttività delle colture e la competitività delle aziende agricole.
Allo stesso tempo, la ricerca sta avanzando per contrastare gli effetti del cambiamento climatico e andare oltre la mitigazione e l’adattamento delle colture, cercando alternative di produzione più sostenibili e resilienti.
È quindi necessario ricercare un uso diffuso e fattibile delle tecnologie digitali per le piccole e medie aziende agricole, rendendo più diffusi e accessibili i macchinari e le attrezzature intelligenti e i sistemi di supporto alle decisioni.
Quiz
Assegnazione
- Descrivere cosa si intende per agrofotovoltaico.
- Motivare l’importanza dell’utilizzo delle tecnologie digitali in termini di:
- riduzione dei prodotti chimici
- risparmio di energia e acqua
- riduzione delle emissioni di gas e dell’impronta di carbonio
- miglioramento della produttività delle aziende agricole
Riferimenti
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Artale, V., Calmanti, S., Carillo, A., Dell’Aquila, A., Herrmann, M., Pisacane, G., Ruti, P.M., Sannino, G., Struglia, M.V., Giorgi, F., Bi, X., Pal, J.S., Rauscher, S., 2010: An atmosphere-ocean regional climate model for the Mediterranean area: Assessment of a present climate simulation. Climate Dynamics, 35 (5), pp. 721-740. ISSN: 09307575 ec-earth.org
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