Sensori in vigneto: i benefici per l'ambiente

La diffusione di soluzioni di agricoltura di precisione, basate sull’impiego di sensori e sistemi di supporto alle decisioni, ha migliorato la sostenibilità della filiera viticola, soprattutto per quanto riguarda la difesa fitosanitaria e la fertilizzazione

La necessità di coniugare qualità, sostenibilità e competitività sta progressivamente spingendo la viticoltura italiana verso una logica di precisione, con la proficua applicazione di tecnologie digitali e strumenti di monitoraggio per gestire il vigneto in modo mirato. Tra le innovazioni più interessanti spicca l’adozione di sensori per l’applicazione a rateo variabile di fitofarmaci e fertilizzanti. Tradizionalmente, i prodotti fitosanitari vengono applicati in modo uniforme sull’intero appezzamento, privilegiando proprio l’uniformità di distribuzione. Tuttavia, ogni vigneto è caratterizzato da differenze di vigoria, stato nutrizionale, umidità del suolo e condizioni predisponenti lo sviluppo di patologie. I sensori, installati su trattori, droni o piattaforme fisse consentono di rilevare in tempo reale parametri utili ad una valutazione differenziata, come ad esempio l’indice di vegetazione (NDVI), la densità della chioma o lo stato idrico delle piante. Queste informazioni vengono elaborate per supportare una gestione sito-specifica del vigneto e successivamente per modulare l’erogazione dei fattori produttivi. A differenza degli approcci basati su mappe di prescrizione, che per la loro generazione richiedono una fase preliminare di acquisizione ed elaborazione dei dati, l’impiego diretto di sensori nel vigneto consente di adattare l’applicazione degli input direttamente durante il passaggio della macchina in campo e non richiede, al netto della fase di calibrazione, ulteriori attività di elaborazione o preparazione delle mappe.

L’applicazione a rateo variabile permette così di ridurre le quantità di fitofarmaci nelle zone meno vigorose o di intervenire in modo più mirato dove lo sviluppo della chioma è maggiore. Parallelamente, per quanto riguarda la fertilizzazione, la dose di fertilizzante può essere modulata, ad esempio, in funzione dello stato nutrizionale della coltura. I benefici sono molteplici: minori costi, riduzione dell’impatto ambientale, migliore efficacia dei trattamenti e maggiore uniformità quali-quantitativa dell’uva prodotta.

Sensori “on the go”. Permettono di eseguire applicazioni a rateo variabile in tempo reale, adattando la dose di fertilizzanti e fitofarmaci direttamente durante il passaggio del trattore nel vigneto. Nel caso della con - zione, i sistemi più diffusi fanno uso di sensori ottici attivi o passivi, in grado di stimare lo stato vegetativo della coltura attraverso indici di vegetazione, come l’NDVI o l’NDRE, correlati alla vigoria della pianta e al contenuto di clorofilla fogliare, quindi all’azoto disponibile nel terreno. Queste informazioni possono essere integrate con dati provenienti da sensori di conducibilità elettrica apparente del suolo o di umidità, utili per descrivere la variabilità pedologica all’interno dell’appezzamento. I segnali raccolti vengono elaborati da centraline elettroniche compatibili con il protocollo ISOBUS, in modo da regolare automaticamente il funzionamento dello spandiconcime, variandone la portata tramite attuatori elettrici o idraulici. In questo modo la distribuzione del fertilizzante può essere modulata lungo il filare, secondo gli obiettivi agronomici, favorendo un miglior equilibrio vegeto-produttivo del vigneto.

Per quanto riguarda la difesa fitosanitaria, i sistemi più utilizzati si basano su sensori a ultrasuoni o su tecnologie LiDAR, in grado di misurare in modo continuo parametri strutturali della chioma, come altezza, spessore e volume. Queste informazioni consentono di stimare il cosiddetto Tree Row Volume (TRV), un parametro frequentemente impiegato per adattare la quantità di miscela distribuita alla reale massa vegetativa da trattare. In pratica, viene regolata automaticamente la portata di miscela, modificando le modalità di funzionamento degli ugelli. In corrispondenza di fallanze o zone meno sviluppate del filare, gli ugelli possono essere temporaneamente chiusi, evitando una distribuzione inutile di prodotto, perchè costosa e soprattutto dannosa per l’ambiente. La limitazione della deriva e della percolazione a terra di prodotto può comportare una riduzione significativa degli input chimici, fino al 20–40% su base annua, in funzione delle condizioni del vigneto e della struttura della chioma.

Il progetto Winery Farming 4.0. Per valutare la sostenibilità ambientale delle tecnologie precedentemente descritte, nell’ambito del progetto Winery Farming 4.0, finanziato con fondi PNRR, è stata condotta un’analisi del ciclo di vita (LCA, Life Cycle Assessment) al fine di quantificare i possibili benefici legati all’adozione di sensori per supportare l’applicazione a rateo variabile sia di fitofarmaci che di fertilizzanti. In entrambi i casi l’impatto ambientale è stato calcolato con riferimento a una tonnellata di uva raccolta, mentre i benefici ambientali sono stati valutati confrontando i risultati dello scenario base, in cui sono effettuate applicazioni convenzionali, con quelli di una distribuzione a rateo variabile, sulla base di sensori e macchine evolute. Dall’analisi sono state escluse tutte le altre operazioni del ciclo colturale, che sono considerate identiche in entrambi gli scenari.

L’applicazione a rateo variabile di fungicidi è stata condotta dai ricercatori del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali dell’Università di Firenze, in un vigneto commerciale di circa 22 ha, situato nell’area del Chianti Classico e coltivato a Sangiovese, con una densità di circa 5.000 ceppi/ha con allevamento a cordone speronato. Il cantiere sperimentale era costituito da un atomizzatore pneumatico trainato (Martignani M612 Whirlwind), equipaggiato con sensori a ultrasuoni NORAC della Topcon installati sulla parte anteriore della macchina, in grado di rilevare in tempo reale lo spessore e la densità della chioma lungo il filare. I segnali acquisiti dai sensori venivano elaborati dalla centralina elettronica Topcon X25, che modulava automaticamente il volume di miscela distribuita attraverso elettrovalvole dedicate.

A fronte di produzioni simili nei due scenari, la riduzione media della dose applicata è stata del 45%, con una conseguente riduzione dei tempi operativi, che ha comportato anche una piccola riduzione (circa il 2%) nei consumi di gasolio. Complessivamente, sono stati valutati tramite LCA 13 impatti ambientali, che hanno evidenziato riduzioni dello scenario a rateo variabile, oscillanti tra il 3,8 e il 37,3%, con una media del 18,5% circa. L’impronta di carbonio, ovvero l’indicatore maggiormente correlato all’impatto al cambiamento climatico, si è ridotta del 3,8 %, corrispondenti a 25,3 kg di CO₂ eq/t di uva prodotta.

Le prove di fertilizzazione a rateo variabile sono state viceversa condotte dal Dipartimento Territorio e Sistemi Agro-Forestali dell’Università di Padova, in un vigneto di circa 8,5 ha situato nell’area del Conegliano Valdobbiadene Prosecco DOCG, coltivato a Glera e caratterizzato da una notevole variabilità della vigoria vegetativa, dovuta alle condizioni pedologiche del sito, di tipo collinare. Il vigneto presentava una pendenza media di circa il 10%, con filari orientati nord-ovest/sud-est, con allevamento a Sylvoz. Dopo una calibrazione preliminare dei sensori GreenSeeker effettuata in punti campione del vigneto, sono state individuate 3 classi di vigoria, in relazione ai valori di NDVI ottenuti. Per la distribuzione del fertilizzante sono stati installati frontalmente al trattore (un New Holland T4.110F) due sensori collocati a circa 1,5 m dal suolo e orientati verso la parte superiore della chioma, che misuravano in continuo i valori di NDVI della vegetazione. Questi, elaborati in tempo reale dalla centralina dello spandiconcime (Kuhn MDS 12.1) ne regolavano automaticamente la dose, in funzione della vigoria. In tal modo è stato modulato l’apporto di fertilizzante nel vigneto, allo scopo di unformare la produzione di uva, quindi applicando dosi più elevate nelle zone a bassa vigoria e al contrario riducendo la distribuzione nelle aree caratterizzate da maggiore sviluppo vegetativo. L’applicazione a rateo variabile ha permesso di ridurre di circa 30 kg N/ha la distribuzione di fertilizzante, che si traduce in una diminuzione di tutti gli impatti ambientali, variabile tra il 41,5 e il 50,2%, con una riduzione media del 47,8%. L’impronta di carbonio si è abbassata di 48,9 kg di CO₂ eq/t di uva. Anche in questo caso si è assistito ad una riduzione dei costi di produzione. Peraltro, la concimazione a rateo variabile ha visto una diminuzione piuttosto uniforme di tutti gli impatti ambientali considerati, con riduzioni proporzionali. Invece, per la difesa fitosanitaria a rateo variabile le riduzioni non sono distribuite in modo omogeneo: i benefici sono più marcati per gli impatti direttamente collegati all’emissione dei principi attivi nell’ambiente, ovvero l’ecotossicità delle acque dolci (-23,3%) e la tossicità umana (-42,2%). Gli impatti legati al cambiamento climatico (-3,8%) e all’uso delle risorse fossili (-4,0%) mostrano riduzioni più contenute.

In ogni caso, la scelta di investire in soluzioni di agricoltura di precisione deve necessariamente prevedere un’attenta valutazione dell’investimento iniziale, che è generalmente elevato, soprattutto nel caso di impiego di sensori LiDAR e per la necessità di adottare macchinari evoluti, compatibili con il protocollo ISOBUS e quindi equipaggiati con centraline elettroniche. A questi fattori si devono aggiungere i costi legati alla calibrazione dei sistemi, alla manutenzione delle attrezzature e alla formazione del personale. Inoltre, i benefici economici tendono a essere maggiormente tangibili in vigneti di grandi dimensioni e/o caratterizzati da elevata eterogenità, dove generalmente i tempi di ritorno dell’investimento sono più brevi.