Il progetto E-crops per applicazioni di agricoltura di precisione in orticoltura e frutticoltura

Un contributo decisivo per la gestione agronomica delle colture e il monitoraggio quali-quantitativo del prodotto dal campo al post-raccolta

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Produttività, qualità e sostenibilità

Il comparto ortofrutticolo rappresenta senza dubbio uno dei più importanti e strategici settori dell’agricoltura italiana, che in questo ambito vanta importanti primati e una posizione di rilievo nel complesso scenario dell’agricoltura mediterranea e, più in generale, di quella europea. Da sempre, il settore della produzione di frutta e ortaggi si caratterizza più di altri per la sua dinamica predisposizione all’adozione di innovazioni, di processo e di prodotto, con il fine ultimo di promuovere la competitività del comparto nel quadro evolutivo dei mercati di riferimento, nonché l’ottenimento di produzioni con standard qualitativi sempre più elevati.

In questo contesto, è indispensabile osservare come il concetto stesso di qualità abbia subito negli ultimi decenni una radicale evoluzione, in particolare in termini di percezione da parte dei consumatori. Ai tradizionali e pur sempre validi attributi merceologici ed organolettici, si sono aggiunti altri importanti fattori nella definizione della qualità dei prodotti, fra i quali la loro sicurezza, il valore nutrizionale e le loro caratteristiche funzionali e salutistiche. Sempre maggiore rilevanza assume poi, fino a diventare un’imprescindibile leva di mercato, la sostenibilità del processo produttivo, che deve essere rispettoso dell’ambiente, usare in maniera efficiente le risorse a disposizione (in particolare acqua e nutrienti), contribuire alla difesa degli ecosistemi e dell’agro-biodiversità.

In quest’ottica, il settore ortofrutticolo risulta essere in prima linea nello scenario dell’agricoltura di precisione e, più in generale, in quello relativo all’adozione di tecnologie digitali, cogliendone pienamente le opportunità per rendere più sostenibili ed efficienti i processi produttivi. Da un recente studio condotto dall'osservatorio Smart AgriFood della School of Management del Politecnico di Milano e del Laboratorio Rise (Research & Innovation for Smart Enterprises) dell'Università degli Studi di Brescia, emerge come il settore ortofrutticolo è quello che conta il maggior numero di soluzioni in questo ambito, indirizzate prevalentemente alle fasi di coltivazione e raccolta dei prodotti.

Partner ed ambiti applicativi

In questo solco si colloca l’attenzione che il progetto E-Crops riserva all’applicazione di innovativi approcci tecnologici nel settore ortofrutticolo, a cui è interamente dedicato l’Obiettivo Realizzativo 6 (OR6). In sintonia con lo spirito dell’intero progetto, gli enti di ricerca (CNR e Università del Salento) e le imprese tecnologiche coinvolte (Sysman Progetti e Servizi srl, FOS, SIT) collaboreranno con APOFRUIT (organizzazione leader in Italia nel settore delle produzioni di frutta e ortaggi) al fine di sviluppare ed applicare nuove conoscenze e un’ampia gamma di novità tecnologiche in risposta alle esigenze di specifici ambiti applicativi lungo l’intera filiera, dalla gestione del processo produttivo in campo a quella del prodotto in fase di raccolta e post-raccolta.

In particolare, in relazione alla gestione agronomica di campo, con le attività di progetto si intende da un lato agire sulla gestione razionale dell’irrigazione e della fertilizzazione, in ragione degli importanti effetti di tali pratiche sulla produttività delle colture e sulla qualità dei prodotti ortofrutticoli, nonché sul potenziale impatto ambientale del processo; dall’altro, si intende mettere a disposizione delle imprese agricole moderni strumenti per ottimizzare il monitoraggio (in campo ed in laboratorio) di alcuni parametri connessi con la stima delle produzioni, con il processo di maturazione e con la valutazione della qualità dei prodotti, su cui si gioca gran parte della programmazione dell’offerta commerciale e della conseguente competizione sui mercati internazionali.

Dalle tecnologie di sensing agli algoritmi di calcolo

Innanzitutto, saranno studiate e applicate nuove modalità di acquisizione di dati da sensori prossimali di vario tipo (es. per la misura delle variabili climatiche, dei parametri del suolo, dello stato fisiologico delle piante, dei parametri qualitativi dei frutti) ricorrendo a reti e sistemi IoT (Internet of Things) e all’impiego di innovative piattaforme robotiche di tipo UAV e UGV. In alcuni casi i sensori impiegati saranno altamente innovativi, in quanto sviluppati in apposite sezioni del progetto E-Crops, come i biosensori da installare nelle piante per il monitoraggio delle variazioni nella composizione della linfa ed utili a prevedere l’insorgenza di condizioni di stress, oppure i nuovi sensori spettrali e di immagine per la valutazione del livello di maturazione dei frutti.

I dati acquisiti attraverso le varie tecnologie di sensing saranno integrati ed elaborati attraverso specifici algoritmi di calcolo, che consentiranno in particolare di: i) supportare la programmazione razionale della fertirrigazione, attraverso il monitoraggio in tempo reale del sistema suolo-pianta-atmosfera e l’applicazione di modelli di bilancio idrico-nutrizionale; ii) mappare la variabilità spaziale di campo attraverso tecniche di geostatistica, al fine di definire specifiche Management Zones per la gestione di interventi sito-specifici con tecniche di applicazione a rateo variabile; iii) supportare la programmazione della raccolta attraverso modelli predittivi del carico produttivo e dello stato di maturazione dei frutti, basati sull’applicazione di tecniche di analisi multivariata e/o di analisi dell’immagine.

Prove in campo e piattaforma DSS

Tutte le tecnologie descritte saranno implementate e testate presso aziende agricole associate ad APOFRUIT, considerando alcune colture ‘modello’ ed i relativi sistemi colturali (quali actinidia in pieno campo, pomodoro in serra e fragola in tunnel-serra), selezionati in quanto esempi rappresentativi in termini di gestione agronomica e di importanza economica per i territori di riferimento (Basilicata, Sicilia). Nell’ambito delle aziende selezionate sono stati identificati appositi lotti sperimentali, presso cui sono in fase di installazione dispositivi di campo (es. stazioni agro-meteorologiche e reti di sensori suolo-pianta) e saranno condotte specifiche campagne di misurazione con dispositivi dotati di sensori spettrali (UGV, UAV). In collaborazione con i tecnici di campo, si provvederà nel corso delle prove ad acquisire tutte le informazioni relative alla gestione agronomica dei lotti e ad effettuate specifici rilievi quali-quantitativi sulla pianta e sul prodotto, finalizzate all’attività di calibrazione e/o validazione dei sensori e degli algoritmi di calcolo.

Quindi, come già sottolineato, l’obiettivo specifico relativo all’applicazione delle tecnologie digitali al settore ortofrutticolo sarà, da un lato, di supportare la gestione agronomica delle colture attraverso il calcolo di specifici indicatori di efficienza e sostenibilità del processo produttivo; dall’altro, di agevolare il monitoraggio quali-quantitativo del prodotto dal campo al post-raccolta, al fine di supportare la programmazione di filiera ed il miglioramento delle caratteristiche qualitative del prodotto. Considerando inoltre le specifiche esigenze dei vari operatori coinvolti dalla scala aziendale a quella comprensoriale (agricoltori, tecnici di campo, responsabili qualità, operatori di magazzino, ecc.), il progetto svilupperà specifiche applicazioni software nell’ambito di Sistemi di Supporto Decisionale (DSS), accessibili in versione Web/App attraverso PC o dispositivi mobili (smartphone, tablet), per la consultazione dei dati complessi acquisiti lungo l’intera filiera produttiva e provenienti da fonti diversificate (es. per tipologia di sensore ed informazione acquisita, per scala spazio-temporale) nonché dei conseguenti risultati dell’elaborazione degli algoritmi di supporto decisionale.

La presente pubblicazione è stata realizzata con il cofinanziamento dell’Unione Europea, PON Ricerca e Innovazione 2014-2020. Info: www.e-crops.it.