La gestione sito-specifica delle malerbe con le tecnologie 4.0

Gli erbicidi sono indispensabili per garantire rese produttive elevate, ma l’impiego intensivo pone crescenti criticità agronomiche e ambientali. L’agricoltura di precisione offre una risposta concreta, intervenendo solo dove necessario

Gli erbicidi rappresentano oltre un terzo del totale dei prodotti fitosanitari impiegati nell’Unione Europea; la loro applicazione intensiva configura un rilevante fattore di rischio ambientale, soprattutto in scenari agricoli ad alta specializzazione seminativa. In tali contesti il ricorso massiccio a questi prodotti è associato a potenziali criticità per la qualità e la sicurezza delle acque superficiali e sotterranee, oltreché a rischi (ancora non del tutto pienamente conosciuti e valutati) per la salute umana e per la salvaguardia della biodiversità; rischi, questi, da attribuirsi ai prodotti della degradazione dei principi attivi.

La letteratura evidenzia inoltre come le sostanze più frequentemente rilevate nelle acque, talvolta con concentrazioni superiori ai limiti normativi, siano riconducibili ad alcuni tra i principali principi attivi erbicidi, tra cui glifosate, terbutilazina e bentazone, ampiamente utilizzati per il controllo delle infestanti negli interventi di pre e post-emergenza su mais e nelle colture erbacee di pieno campo.

Tuttavia, la gestione delle infestanti costituisce un elemento cardine dei sistemi agricoli moderni, in quanto esse rappresentano, su scala globale, il principale fattore biotico di riduzione delle rese colturali. In questo scenario, a livello sia europeo che mondiale si è verificata una crescente dipendenza dall’impiego di erbicidi (e più in generale di prodotti fitosanitari), riconosciuti per il loro contributo al mantenimento di livelli produttivi adeguati e alla sicurezza degli approvvigionamenti agroalimentari, tali che in alcuni sistemi colturali, basati su varietà geneticamente modificate tolleranti agli erbicidi, rappresentano l’unica modalità di controllo adottata. Tuttavia, l’adozione di modelli gestionali fortemente semplificati, sebbene operativamente vantaggiosi, favorisce nel tempo la selezione di biotipi resistenti, con conseguente progressiva riduzione dell’efficacia degli interventi e necessità di incrementare i dosaggi dei principi attivi impiegati.

Di fronte a queste problematiche, l’impiego delle tecniche di agricoltura di precisione e di sistemi di supporto alle decisioni basati su dati di campo può favorire una rapida transizione verso sistemi di gestione a ridotto impiego di erbicidi chimici, sostenuta anche da provvedimenti di incentivazione fiscale. Le aziende agricole dispongono oggi di trattori di nuova generazione, dotati di sistemi di guida satellitare RTK e di interfacce ISOBUS, ma anche di barre irroratrici evolute, in grado di praticare una distribuzione a dose variabile, con un efficace controllo di sezione o addirittura del singolo ugello.

Di fatto, sono già disponibili a livello commerciale soluzioni per una gestione sito-specifica delle infestanti, ovvero in grado di erogare il prodotto solo dove sono presenti le malerbe, con distribuzione a dose variabile basati sul “patch-spraying” (distribuzione a chiazze), in grado di attivarsi secondo prescrizioni istantanee, con il supporto di sensori applicati direttamente sull’attrezzatura (applicazioni “on-the-go”) o su mappe di prescrizione realizzate attraverso un preventivo monitoraggio del campo, anche con il supporto di droni.

Il patch-spraying. Uno dei più noti sistemi di questo tipo è il WeedSeeker 2 sviluppato dalla Trimble, che si avvale di sensori ottici attivi (ovvero indipendenti dall’intensità della luce solare) in grado di rilevare le malerbe, unitamente a ugelli di precisione in grado di effettuare il trattamento erbicida in tempo reale.

Il principio di funzionamento si basa sulla riflettanza spettrale della vegetazione: le piante si caratterizzano per la loro risposta caratteristica alla radiazione luminosa, assorbendo la radiazione nel campo del rosso e riflettendola invece nel vicino infrarosso. Ciò consente al WeedSeeker 2 di distinguere in tempo reale tra suolo nudo e vegetazione; l’attuazione è assicurata da un algoritmo di classificazione che traduce la misura ottica in un’azione immediata, di attivazione (o meno) del singolo ugello. Si tratta di una logica binaria estremamente rapida (qualche millisecondo), che consente una distribuzione discontinua e selettiva dell’erbicida, a risoluzione centimetrica. Di fatto, il sistema può essere considerato una forma di tecnologia VRT (Variable Rate Technology), seppur nella più essenziale versione “on/off”. I benefici agronomici sono rilevanti: si registrano riduzioni dell’uso di erbicidi fino al 70–95% e una minore pressione selettiva sulle malerbe. Tuttavia, le prestazioni dipendono dal contesto operativo: il sistema esprime il massimo della sua efficacia in presenza di infestanti isolate, mentre incontra maggiori difficoltà in condizioni di copertura vegetale densa.

Con una logica simile funziona il sistema “See & Spray” di John Deere, che rappresenta una delle soluzioni più avanzate nella difesa fitosanitaria di precisione, segnando un’evoluzione netta rispetto ai tradizionali trattamenti erbicidi di pieno campo. Il principio è quello della distribuzione selettiva, basata sull’impiego combinato di visione e intelligenza artificiali, operanti in tempo reale. Una rete di videocamere ad alta definizione (fino a 36 unità distribuite lungo la barra irroratrice) è in grado di acquisire in continuo immagini del suolo e della vegetazione; i dati vengono elaborati in pochi millisecondi da modelli di machine learning, addestrati a riconoscere le infestanti anche in condizioni complesse di “green-on-green”, ovvero in presenza di vegetazione a diverse tonalità di verde. Rispetto ai sistemi ottici tradizionali, fondati sulla sola riflettanza, in questo caso il riconoscimento è di tipo morfologico e spaziale, con un potenziale incremento della selettività. Dal punto di vista operativo, l’intervento di diserbo è puntuale: ogni ugello dell’irroratrice viene attivato esclusivamente in presenza della malerba, con tempi di risposta inferiori ai 200 millisecondi. Il risultato è una distribuzione estremamente mirata degli erbicidi, che consente riduzioni medie dell’ordine del 70%, con benefici evidenti in termini economici e ambientali.

Le mappe di prescrizione. Il controllo automatico delle sezioni di barra o addirittura dei singoli ugelli, integrato con la georeferenziazione GNSS, rappresenta un’ulteriore concreta possibilità di distribuzione mirata dei diserbanti, superando la logica del trattamento uniforme su tutta la superficie dell’appezzamento. Alla base di questo approccio vi è una caratterizzazione agronomica ben nota ovvero che, di norma, le malerbe non si distribuiscono in modo casuale all’interno dell’appezzamento, ma tendono a proliferare in modo aggregato, con aree ad alta infestazione alternate a zone poco o per nulla interessate. In molti casi, soprattutto in presenza di specie perenni, la collocazione di queste aree risulta anche relativamente stabile nel tempo.

Per ottenere una mappatura sufficientemente accurata, una delle soluzioni oggi più diffuse è rappresentata dall’impiego di droni UAV (Unmanned Aerial Vehicles) equipaggiati con sensori multispettrali. Operando ad altezza da terra contenuta (40-60 m), questi sistemi sono in grado di fornire immagini ad altissima risoluzione, anche inferiori ai 3 cm, offrendo una notevole flessibilità operativa, con efficienti rilievi in momenti chiave del ciclo vegetativo, sia della coltura che delle infestanti. Tuttavia, i limiti della tecnologia attuale sono legati proprio alla natura dei sensori utilizzati, che si basano sulla misura della riflettanza. Questo approccio non consente, nella maggior parte dei casi, di distinguere in modo affidabile le infestanti dalla coltura né di discriminare tra specie diverse. Di conseguenza, le applicazioni pratiche si concentrano prevalentemente nelle fasi di pre-semina o nelle soluzioni di semina diretta, dove il contrasto tra vegetazione e suolo risulta più evidente.

Dopo l’acquisizione della posizione delle infestanti, è possibile elaborare mappe di prescrizione finalizzate ad un’irrorazione sito-specifica, modulando le dosi in funzione dell’intensità di infestazione e intervenendo solo al superamento di soglie predefinite.

I risultati sperimentali confermano l’efficacia di questo approccio: l’applicazione differenziata dei diserbanti consente riduzioni delle dosi anche dell’80-90%, mantenendo livelli di controllo compresi tra l’85 e il 98%, senza incrementi significativi del grado di infestazione negli anni successivi. In questa prospettiva, la distribuzione sito-specifica degli erbicidi si configura come uno degli strumenti più promettenti per coniugare l’efficienza agronomica, la sostenibilità economica delle aziende e la salvaguardia ambientale.