Per contribuire alla ripresa dell'agricoltura, è necessario attuare un'ampia gamma di cambiamenti normativi, economici e sociali, ma un elemento chiave di questo puzzle è la tecnologia.
Gli agricoltori stanno integrando immagini satellitari, droni, sensori a terra, robotica e analisi dei dati con intelligenza artificiale (IA) o apprendimento automatico (ML) nelle pratiche di agricoltura rigenerativa o "intelligente". Grazie a questi strumenti moderni, gli agricoltori possono ottimizzare il loro lavoro, contrastare il degrado del suolo, aumentare le rese e migliorare l'efficienza delle risorse. Queste tecnologie offrono un tipo di informazione prima inaccessibile e il loro utilizzo può aiutare gli agricoltori ad assumere un ruolo proattivo nell'anticipare e adattarsi ai cambiamenti futuri.
L'aumento dei costi agricoli e la limitata disponibilità di risorse rappresentano da sempre una sfida, ma le possibilità offerte dalla tecnologia sono enormi. L'integrazione dei progressi tecnologici può aprire la strada a una gestione sostenibile del territorio e promuovere la resilienza agricola, un raggio di speranza per un futuro migliore. In questo articolo, analizzeremo il potenziale trasformativo della tecnologia per la riqualificazione dei terreni degradati, esaminando alcuni degli strumenti disponibili e delle potenziali strategie.
Strumenti per l'agricoltura intelligente
Sebbene sia un settore relativamente nuovo, quello dell'agricoltura intelligente, che utilizza tecnologie di rilevamento, comunicazione e analisi per migliorare l'efficienza, la produttività e la sostenibilità delle tecniche agricole, è già in crescita. Ha raggiunto un valore di 22,65 miliardi di dollari nel 2023 e si prevede che registrerà un tasso di crescita annuo composto (CAGR) del 13,7% tra il 2024 e il 2030. [footnoteRef:2]
Di fronte alle crescenti sfide del settore, l'agricoltura intelligente è diventata un'iniziativa fondamentale. Essa comprende un'ampia gamma di strumenti per sfruttare le tecnologie più recenti e avanzate e sta rivoluzionando il modo in cui l'uso del suolo viene valutato e migliorato, portando a pratiche agricole più efficienti e sostenibili.
Immagini satellitari:
pur essendo fisicamente distanti dal suolo, le immagini satellitari rappresentano uno degli strumenti più rivoluzionari a nostra disposizione. Monitorando vaste aree di terreni agricoli, spesso difficili da ispezionare da terra, queste immagini offrono una prospettiva aerea del territorio e ci permettono di scoprire modelli nascosti di erosione, stato di salute della vegetazione e utilizzo del suolo. Queste informazioni contribuiscono a definire misure mirate per affrontare la causa principale del problema.
L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) vanta una lunga storia di supporto all'agricoltura intelligente; ad esempio, pubblica regolarmente dati gratuiti provenienti dai suoi satelliti. Oltre a queste immagini precise, la missione SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) dell'ESA fornisce dati sui livelli di umidità del suolo, che gli agricoltori possono utilizzare per pianificare l'irrigazione e che li avvisano in caso di siccità o stress idrico.
Sensori per il suolo:
anziché i tradizionali test di laboratorio sulle condizioni del suolo, i sensori intelligenti forniscono dati continui e in tempo reale sullo stato del terreno. Questi sensori monitorano i livelli di umidità, il contenuto di nutrienti e il pH, offrendo un quadro dettagliato delle condizioni del suolo e della sua capacità di supportare la vita vegetale. Nei terreni degradati, l'impiego di sensori come il sensore per il suolo Seeed Studio MODBUS-RTU RS485 (Figura 1) fornisce dati intelligenti che rivelano i problemi del suolo sottostanti.
I sensori di umidità e temperatura di Seeed Studio hanno un grado di protezione IP68, quindi possono essere lasciati sul pavimento per lunghi periodi di tempo (fonte: Mouser Electronics)
I sensori combinano le misurazioni di umidità, temperatura e corrente elettrica (opzionale) nel terreno per identificare i problemi; ciò fornisce informazioni intelligenti e consente una migliore gestione delle risorse, in particolare dell'acqua.
Automazione intelligente
: l'automazione in agricoltura ha aperto le porte a nuove possibilità in termini di efficienza e precisione. Molteplici attività, come l'irrigazione o la gestione dei parassiti, possono essere automatizzate, contribuendo a un migliore utilizzo delle risorse e a un aumento della salute e della produttività delle colture.
Inoltre, esistono applicazioni complementari in grado di raggiungere livelli di efficienza ancora maggiori. Ad esempio, i sistemi agrivoltaici (immagine 2) utilizzano pannelli solari mobili e automatizzati per coprire animali e colture, generando energia e al contempo proteggendo o migliorando le condizioni di crescita.
I componenti elettronici più importanti di queste soluzioni, come i microcontrollori e i moduli wireless e a radiofrequenza, sono in continua evoluzione, contribuendo a migliorare le applicazioni e l'efficienza dell'automazione, nonché a ridurre i costi di implementazione.
Strategie per migliorare le condizioni di crescita:
nell'applicazione di misure di agricoltura rigenerativa, è necessario definire alcune aree importanti. Il primo passo consiste nell'individuare i problemi specifici del suolo prima di stabilirne l'utilizzo; ovvero, se verrà utilizzato per il pascolo, la coltivazione o attività ricreative.
Successivamente, è essenziale definire le risorse disponibili, sia economiche che fisiche, per la fattibilità della trasformazione pianificata. Gli sforzi per rigenerare il suolo e le strategie di ripristino degli ecosistemi hanno avuto un effetto considerevole, ma permangono dei limiti che devono essere presi in considerazione.
Ottimizzazione del flusso del suolo:
le immagini satellitari sono essenziali per la rigenerazione del suolo e possono essere utilizzate sia per monitorare i progressi che per pianificare il flusso del terreno. Piantagioni e foreste non ottimizzate per la topografia del suolo possono facilmente erodersi e subire deflusso idrico, con conseguente perdita di nutrienti. Le immagini satellitari ci consentono di riorganizzare il suolo seguendo il principio di progettazione Keyline, [footnoteRef:4] che offre numerosi vantaggi, soprattutto nei pascoli aridi e montani. Questo principio identifica il flusso naturale dell'acqua e ottimizza l'apporto di acqua e fertilizzanti in base a questo movimento naturale attraverso una progettazione a terrazze, contribuendo a prevenire il deflusso e a ridurre il consumo di risorse.
Il rapporto "Case Studies: Regenerative Agriculture in Action" dell'Istituto Europeo di Innovazione e Tecnologia ha analizzato il caso di un'azienda agricola in Italia dove si riscontrava una notevole differenza di altezza tra le diverse zone del pascolo: la zona più bassa raggiungeva un'altezza di 1,8 m, mentre sulle colline arrivava solo a 70 cm. Tuttavia, dopo l'applicazione del metodo Keyline, non si è osservata alcuna differenza significativa
Pascolo di precisione:
le immagini satellitari aiutano anche a valutare l'impatto del bestiame sul suolo, facilitando l'implementazione di procedure di pascolo più precise che minimizzano l'impatto ambientale e migliorano il benessere degli animali. Questo può essere integrato con soluzioni di pascolo intelligenti che includono moduli di posizionamento di precisione e comunicazione IoT. Di conseguenza, gli agricoltori possono monitorare il bestiame in modo più efficace e ampliare l'accesso a pascoli più estesi.
Il modulo di posizionamento u-blox MAX-M10 vanta un'elevata velocità di rilevamento e consuma solo 25 mW, garantendo una lunga durata della batteria. Questo dispositivo può essere combinato con un modulo Bluetooth®, come il modulo Bluetooth 5.2 u-blox NORA-B1, per la comunicazione IoT locale. In alternativa, il modulo a radiofrequenza u-blox SARA-R4 (in foto) offre sia il posizionamento mobile LTE che il posizionamento GNSS (Global Navigation Satellite System) in un unico modulo.
Il chip u-blox SARA-R4 è disponibile in un formato SARA LGA miniaturizzato (26×16 mm e 96 pin) (fonte: Mouser Electronics)
L'implementazione dell'intelligenza distribuita:
a differenza dei sistemi a soglia fissa o delle regressioni lineari multiple, un sistema di intelligenza artificiale offre un livello di adattabilità superiore e può continuare a migliorare e autoregolarsi man mano che acquisisce più dati. Un esempio è Edge Impulse: una soluzione indipendente dall'hardware che consente l'implementazione dell'intelligenza decentralizzata in locale, anziché nel cloud. Ciò elimina la necessità di una connessione internet e riduce il numero di componenti ad alto consumo energetico.
La tecnologia Edge Impulse è stata implementata in diversi dispositivi hardware, come la scheda di controllo Arduino Edge, per progettare sistemi di irrigazione intelligenti basati su tecnologia AA. Il controller Arduino è specificamente progettato per applicazioni esterne, come l'irrigazione intelligente o l'idroponica, e dispone di sedici ingressi per sensori idrostatici di livello dell'acqua, oltre a una batteria da 12 V, 5 Ah con un'autonomia fino a 34 mesi. Include connettività Bluetooth per la comunicazione locale ed è espandibile con modem 2G/3G/CatM1/NB-IdC, LoRa®, Sigfox e Wi-Fi® aggiungendo schede Arduino MKR compatibili. In un caso di studio pratico condotto da Edge Impulse, il controller Arduino è stato combinato con una serie di relè e sensori idrostatici per realizzare un sistema di controllo e feedback per l'irrigazione intelligente delle colture, con l'obiettivo di massimizzare i raccolti, minimizzare il degrado del suolo e ridurre lo spreco d'acqua.
Aziende agricole resilienti:
la rigenerazione intelligente del suolo implica una combinazione di strumenti e strategie per ripristinare il terreno a uno stato idoneo alla raccolta. Nella gestione del suolo, soluzioni come quella sviluppata nel caso di studio Edge Impulse consentono l'erogazione controllata di risorse come acqua e fertilizzanti, fornendo al contempo un complesso meccanismo di feedback nell'ambito di un progetto di rigenerazione più ampio.
I sensori intelligenti rappresentano un punto di partenza efficace per identificare i problemi più rilevanti per la salute del suolo, ma si inseriscono in un quadro più ampio di miglioramento continuo. L'analisi visiva, sia tramite osservazione diretta che immagini satellitari, aiuta gli agricoltori a individuare aree specifiche in cui una migliore gestione del suolo e un'allocazione più oculata di acqua, piante e bestiame potrebbero produrre risultati positivi. Seguendo questi processi, e raccogliendo dati da sensori del suolo e sistemi di irrigazione intelligenti installati in queste aree, gli agricoltori possono determinare i livelli ottimali di variabili come il contenuto di umidità o il pH per quel particolare appezzamento di terreno.
Questi dati possono essere utilizzati per sviluppare modelli predittivi più complessi, in grado di tenere conto delle future condizioni meteorologiche, degli spostamenti degli animali e di altri fattori. A sua volta, ciò facilita una gestione accurata delle risorse del territorio, garantendo che vengano fornite solo quando necessario, minimizzando le perdite e migliorando l'efficienza complessiva.
Ottimizzare il futuro:
in tutto il mondo, la combinazione di tecnologie all'avanguardia con la straordinaria etica del lavoro del settore agricolo sta già avendo un impatto considerevole. Secondo il Boston Consulting Group (BCG), le pratiche rigenerative possono aumentare la redditività di un'azienda agricola dal 70 al 120%, nonché ridurre l'uso di fertilizzanti del 50% e di pesticidi fino al 75%, il tutto mantenendo o incrementando la produttività. [footnoteRef:7]
L'agricoltura intelligente ci permette di lavorare in stretta sinergia con la natura per contrastare l'impatto della coltivazione eccessiva e delle condizioni meteorologiche estreme. Tecnologie come i sensori del suolo e le immagini satellitari ci aiutano a comprendere i problemi sul campo in vaste aree in modi che sarebbero impossibili con le analisi di laboratorio. Inoltre, quando questi sistemi rimangono in funzione, possono essere utilizzati per gestire in modo continuo l'approvvigionamento di acqua, pesticidi e fertilizzanti, adattandosi ai cambiamenti delle condizioni del suolo e del clima, aiutandoci a soddisfare più efficacemente il fabbisogno alimentare futuro.
Autore: Mark Patrick, Direttore dei contenuti tecnici, EMEA, Mouser Electronics
