L’agricoltura moderna è chiamata a rispondere a molteplici sfide tra cui la crescente domanda alimentare, l’uso efficiente delle risorse e la riduzione dell’impatto ambientale. In questo contesto, la concimazione delle colture assume un ruolo fondamentale dal punto di vista agronomico nonché da quello economico e ambientale. Attualmente, in Italia, l’impiego di concimi (minerali, organo-minerali e organici) ammonta a circa 2 milioni di tonnellate (Istat, 2022) ed è stato dimostrato che due terzi delle emissioni derivanti dall’impiego dei concimi scaturiscono dalla loro distribuzione in campo e un terzo proviene dai processi di produzione. Uno studio dimostra che la filiera dei fertilizzanti produrrebbe il 2% delle emissioni di gas serra globali e il 10% di quelle agricole.
L’approccio tradizionale, solitamente associato a una concimazione indifferenziata, che prevede l’applicazione della stessa quantità su tutta l’area coltivata, presenta limitazioni significative soprattutto per i concimi azotati la cui ridotta efficienza di assorbimento porta spesso a gravi conseguenze economiche e ambientali (es. lisciviazione, rilascio in atmosfera di N2O). Inoltre, la risposta della coltura alla dose ottimale (tecnica e/o economica) è certamente variabile nello spazio di uno stesso appezzamento in funzione delle proprietà del terreno e delle esigenze nutrizionali delle colture.
La diffusione della VRF
Nell’ambito dell’agricoltura di precisione, negli ultimi anni, la concimazione a rateo variabile conosciuta anche come variable rate fertilisation (Vrf) si impone sempre più diffusamente come soluzione tecnologicamente avanzata per ottimizzare l’applicazione dei fertilizzanti nelle coltivazioni, ridurre i costi degli interventi e contenere l’impatto ambientale come promosso dalla Politica agricola comune (Pac) europea. In base alle regole di “condizionalità” relative ai nutrienti, i pagamenti agli agricoltori che fanno richiesta sono vincolati alla direttiva sui nitrati e alle buone condizioni agronomiche e ambientali destinate a proteggere l’acqua e il suolo.
In tale direzione, la Vrf si propone di adattare le dosi da distribuire alle reali esigenze delle diverse aree del campo. Per raggiungere tale obiettivo, tra le metodologie attualmente adottabili, vi è l’utilizzo di mappe di prescrizione, elaborate attraverso la raccolta di dati geolocalizzati, provenienti da sensori remoti presenti su satelliti o droni che evidenziano la variabilità delle condizioni della coltura basandosi sull’analisi di indici di vegetazione e su verifiche in campo da parte di tecnici agronomi. Secondo l’approccio Ssmz (site-specific management zone) ovvero zone di gestione sito-specifica uniforme, tali mappe dividono l’appezzamento in aree omogenee attraverso il calcolo di un indice statistico che raggruppa i diversi punti del campo in funzione della distanza dalla media dell’indice; all’interno di tali aree i concimi vengono applicati uniformemente, dopo aver stabilito la dose più appropriata per quella zona. La dose, ad esempio, potrà essere più alta nelle zone a elevata produttività e minore laddove vi siano condizioni che limitano l’efficienza della concimazione. In tal modo, disponendo di spandiconcimi Isobus a rateo variabile e sistemi di guida satellitare per attuare il trattamento, si potrà registrare un risparmio sostanziale di prodotto e assistere a un miglioramento delle rese per ettaro, limitando gli sprechi.
Con questi obiettivi, nell’ambito di un progetto di ricerca finanziato dal Mur dal titolo “Data-Bus (Digital Agriculture Technology to Achieve data to Build User-friendly Sustainability indicators), coordinato dall’Università di Bologna in collaborazione con gli Atenei di Padova, Catania, Teramo e Torino, è stata condotta una sperimentazione preliminare atta a valutare la fattibilità e gli effetti della concimazione a rateo variabile su frumento duro in un’area interna della Sicilia.
Il campo sperimentale
L’attività sperimentale è stata condotta presso l’Azienda agricola Capici, rappresentativa degli areali in cui insistono coltivazioni estensive di cereali, ubicata in provincia di Enna, che ha messo a disposizione le macchine agricole e il terreno coltivato secondo tecniche conservative di non lavorazione. Il campo sperimentale, ricadente nel territorio del Comune Catastale di Enna in contrada Geracello, ha un’estensione di circa 22 ha e, nell’annata agraria 2022-2023, era stato destinato a frumento duro della varietà Samarcanda (Triticum durum L. cv. Samarcanda). La concimazione a rateo variabile, sulla coltura seminata a novembre dell’anno precedente, è stata condotta il primo aprile 2023 con trattrice Massey Ferguson da 118 kW dotata di un sistema di guida automatica satellitare Rtk (Real Time Kinematics) Topcon e uno spandiconcime Kverneland modello Exacta TL Geospread 3450, doppio disco, con capacità della tramoggia di 3.450 litri e due attuatori per ogni unità di dosaggio (foto 1 in apertura). Il primo attuatore controlla l’impostazione del punto di scarico per il posizionamento corretto del fertilizzante all’interno del disco, mentre il secondo controlla il tasso di distribuzione (foto 2).
Fondamentale per la distribuzione a rateo variabile, e conseguentemente anche per la dose da distribuire, è il sistema di chiusura delle sezioni coadiuvate da celle di carico e dal sistema di pesatura automatica. La gestione della Vrf è possibile grazie alla tecnologia Multirate con otto aree di gestione differenziata e grazie al continuo scambio di dati tra le centraline dello spandiconcime e il terminale in cabina tramite protocollo di comunicazione Isobus e la connessione mediante apposita presa Canbus dei connettori presenti sulle due macchine in questione.
Le fasi della concimazione
Il concime impiegato era del tipo minerale semplice N 34(29) con il 34% di azoto totale, di cui il 24% in forma ureica, il 10% in forma ammoniacale e contenente anidride solforica (SO3) solubile in acqua per il 29%, alla dose media di 140 kg/ha. La metodologia sperimentale ha previsto quattro step principali:
- generazione di una mappa di prescrizione del campo sperimentale per mezzo di una piattaforma software dedicata, che analizza serie storiche di dati da satellite Sentinel-2, attraverso la quale a ciascuna delle macro-aree omogenee del campo viene scelta e associata la dose più appropriata; dal confronto con l’agricoltore, sono state considerate tre differenti aree, definendo una dose media di concime, di circa 147 kg/ha per le zone che presentavano un valore intermedio di vigoria, una dose inferiore al valore medio, di circa 88 kg/ha per le zone con una vigoria alta, e una dose superiore al valore medio, di circa 205 kg/ha per le zone che presentavano un valore di vigoria basso; inoltre, è stata ritagliata anche un’area testimone di 5.916 m2 dove si incrociavano le tre differenti aree e all’interno della quale è stata distribuita una dose media di 147 kg/ha (foto 3);
- applicazione in campo di dosi variabili di concime, secondo le indicazioni della mappa di prescrizione caricata nel computer di bordo della trattrice in modo da essere letta e attuata attraverso i sistemi Canbus della trattrice e Isobus dello spandiconcime (foto 4, 5 e 6);
- monitoraggio della coltura dalla concimazione al raccolto e valutazione della resa del grano duro (Triticum durum L., cv. Samarcanda) attraverso:
• analisi dell’indice Ndvi (Normalized Difference Vegetation Index), applicato su immagini satellitari fornite dal sistema Copernicus, sfruttando le diverse bande con risoluzione pari a 10 metri;
• rilievi in campo su parcelle di 1 m2, scelte per ogni macro-area di distribuzione del concime;
• analisi di laboratorio, per la verifica di parametri agronomici (numero di spighe al m2; altezza media della pianta; biomassa totale e delle spighe; resa al m2; peso di 1.000 semi; grado di umidità della granella);
- studio degli aspetti di meccanizzazione (larghezza di lavoro, capacità di lavoro, tempi unitari di lavoro, consumi di carburante) ed economici (risparmio di prodotto e di carburante) derivanti dall’applicazione a rateo variabile.
Risultati promettenti
I risultati, seppur da validare con successive sperimentazioni, sembrano fornire alcune importanti indicazioni, dimostrando come già su poche decine di ettari la risposta della Vrf possa avere delle ricadute ambientali ed economiche degne di nota. Dal punto di vista del monitoraggio della coltura, i risultati mostrano come l’Ndvi, sensibile a variazioni della vigoria della vegetazione, assume un valore leggermente più elevato dopo 26 giorni dalla concimazione (foto 7), indicando che le piogge intercorse hanno consentito alla coltura di assorbire i nutrienti manifestandone gli effetti. Nelle immagini successive, il valore di Ndvi diminuisce gradualmente fino alla raccolta, in quanto la coltura perde la sua capacità fotosintetica portando a maturazione la granella (fig. 1). Le analisi di laboratorio effettuate sui campioni di frumento hanno registrato una resa media maggiore nelle aree dove era stata distribuita una dose alta di concime, rispetto al valore medio dell’intero campione, e una resa media minore nelle aree dove era stata distribuita una dose media (fig. 2). In merito agli aspetti della meccanizzazione, la sperimentazione ha consentito di verificare la fattibilità della Vrf in termini di efficienza delle macchine impiegate, nonché la convenienza in termini di aumento delle capacità di lavoro (ha/h) con una diminuzione delle sovrapposizioni e dei consumi oltreché dell’impiego della manodopera per effettuare l’intervento.
Per quanto riguarda la convenienza economica, i risultati ottenuti dimostrano che, con un prezzo di acquisto del concime di 0,70 €/kg (annata 2023), per la concimazione di 22 ha vengono utilizzati circa 2.114 kg di concime, per un costo complessivo di € 1.479,90; per una concimazione convenzionale, invece, distribuendo 150 kg/ha si avrebbe un costo complessivo di € 2.332,10. Considerando solo il concime si tratterebbe di un risparmio di circa € 850,00, che equivale a circa 38,00 €/ha; aggiungendo anche il costo del gasolio, si arriva a un risparmio totale di circa € 1.000,00 sui 22 ettari lavorati come riportato in fig. 3.
Concludendo, si può affermare che la sperimentazione condotta in un territorio della Sicilia centro-orientale ha dimostrato la fattibilità dal punto di vista delle macchine e delle tecnologie digitali impiegate e i positivi effetti della concimazione a rateo variabile in termini agronomici ed economici grazie alla riduzione dei consumi e, di conseguenza, alla mitigazione dell’impatto ambientale causato dall’uso dei concimi.
La bibliografia è disponibile presso gli autori.
Gli autori sono del Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente (Di3A), Università di Catania - Via S. Sofia, 100 – Catania
