IL CONTESTO DI PARTENZA

Le colture orticole intensive e i piccoli frutti, spesso coltivati in tunnel o sotto rete e su appezzamenti di piccole dimensioni, hanno un elevato fabbisogno di manodopera per le operazioni colturali. Tra queste, particolarmente impegnativa risulta essere la gestione delle infestanti: sulla fila la pacciamatura aiuta a contenerle, mentre l’interfila richiede ripetuti passaggi di trinciatura, erpicatura o fresatura. Il punto più critico sono i bordi del telo pacciamante: con la riduzione delle molecole erbicide disponibili, i produttori ricorrono a zappatura manuale e decespugliatore, operazioni faticose, costose e che rischiano di lacerare il telo, compromettendone l’efficacia.

Le stime evidenziano che la sola gestione meccanica delle infestanti in un tunnel di 900 m² richiede circa 23 ore di lavoro all’anno, 16 delle quali per la zappatura manuale lungo le pacciamature. A queste si aggiungono i trattamenti di difesa (circa 20 interventi l’anno, per circa 12 ore di lavoro per tunnel), eseguiti con trattrici di piccole dimensioni prive di cabina pressurizzata, che espongono l’operatore al rischio chimico.

Anche la gestione dell’acqua e della fertirrigazione, pur avvenendo con sistemi rispettosi delle risorse come le manichette, si basa spesso sull’esperienza dell’operatore, su formule generalizzate di evapotraspirazione (utilizzabili solo in pieno campo) o su letture puntuali di tensiometri: metodi validi ma empirici, con precisione e ripetibilità limitate e non esenti da errori.

Alla luce delle considerazioni sopra descritte e della rilevanza del comparto ortofrutticolo piemontese, cui il progetto si rivolge, che comprende circa 770 ettari di piccoli frutti (mirtillo, lampone e mora); oltre 150 ettari di pomodoro da mensa e 12 ettari di cetriolo coltivati sotto tunnel, emerge la necessità di dotare le aziende di strumenti robotici e sistemi di sensoristica avanzata. Tali tecnologie potranno contribuire a ridurre il carico di lavoro, limitare l’esposizione degli operatori agli agrofarmaci e rendere più precisa ed efficiente la gestione dell’irrigazione e della fertirrigazione, indicando quando intervenire e quali quantità distribuire in funzione delle effettive esigenze delle colture.

LE INNOVAZIONI PROPOSTE

Il progetto sperimenta direttamente in azienda due innovazioni:

Il robot OZ e il diserbo meccanico di precisione

OZ, realizzato da Naïo Technologies, è un robot completamente elettrico e autonomo che si muove con estrema precisione negli appezzamenti grazie alla navigazione satellitare GPS-RTK. Una volta pianificato il percorso, lavora senza la presenza di un operatore e può essere equipaggiato con diversi attrezzi (erpici, sarchiatrici, spazzole, seminatrice) e con una irroratrice sviluppata da Nobili. Nel progetto OZ viene messo a punto per due impieghi:

  • Diserbo meccanico di precisione. Sarà sviluppato e testato un erpice rotativo attivo, in grado di traslare trasversalmente rispetto all’avanzamento sulla base di un sistema di visione artificiale che riconosce e localizza in tempo reale il telo pacciamante. In questo modo sarà possibile lavorare il terreno e controllare le infestanti a ridosso della pacciamatura senza danneggiarla, riducendo il lavoro manuale e la necessità di erbicidi.
  • Trattamenti di difesa. L’irroratrice Nobili sarà adattata e predisposta in campo per operare su colture alte fino a 2,20 metri, come pomodoro e cetriolo, con l’obiettivo di sostituire l’operatore e ridurne l’esposizione ai prodotti fitosanitari.

Sensori di bio-impedenza per irrigazione e fertirrigazione

I sensori di bio-impedenza si applicano inserendo gli elettrodi direttamente nel fusto della pianta e misurano in modo continuo e in vivo il suo stato di salute.

Il segnale di impedenza riflette sia il ritmo circadiano della pianta sia la disponibilità di acqua e la possibilità di assorbirla, e varia in caso di stress idrico.

I dati, integrati con quelli dei sensori nel suolo (umidità) e con i parametri ambientali (temperatura e umidità dell’aria), vengono analizzati al fine di mettere a punto algoritmi di gestione automatica dell’irrigazione e della fertirrigazione.

In recenti sperimentazioni questo approccio ha mostrato un risparmio idrico di circa il 40% senza compromettere la produzione.

Come vengono messe alla prova le innovazioni

Le prove vengono condotte, per il comparto orticolo, su pomodoro da mensa tipologia “cuor di bue” e cetriolo coltivati in tunnel, mentre per il comparto dei piccoli frutti vengono considerate piante di mirtillo in vaso sotto rete antigrandine e lampone coltivato in tunnel. Per ciascuna coltura vengono messe a confronto due tesi sperimentali:

  • gestione infestanti e difesa: tecnica aziendale a confronto con la gestione tramite OZ;
  • irrigazione e fertirrigazione: nel primo anno i sensori monitorano i consumi e permettono di ottimizzare l’algoritmo; dal secondo anno la gestione aziendale viene affiancata da una gestione guidata dagli input dell’algoritmo.

Per le prove condotte saranno rilevate la produttività e la qualità delle produzioni (anche in termini di shelf-life), consumi di acqua e fertilizzanti, livello di infestazione, tempi di passaggio per quantificare il risparmio di manodopera ed eventuali danni al telo pacciamante.

GLI OBIETTIVI

Il progetto persegue i seguenti obiettivi principali:

  • ridurre la manodopera per attività gravose come la gestione manuale delle infestanti lungo le pacciamature, grazie al robot OZ e a un sistema di diserbo meccanico di precisione guidato dalla visione artificiale;
  • sostituire gli operatori nei trattamenti di difesa, riducendone l’esposizione a sostanze potenzialmente pericolose per la salute;
  • rendere più efficiente l’uso delle risorse idriche e nutritive, riducendo i consumi di acqua e mantenendo le piante nelle migliori condizioni vegeto-produttive, grazie a sensori collegati direttamente alle piante;
  • valutare le innovazioni in azienda su due orticole e due piccoli frutti, monitorando efficacia del diserbo meccanico, efficienza di applicazione degli agrofarmaci, risparmio idrico e comportamento vegeto-produttivo;
  • favorire l’adozione delle soluzioni tecnologiche nelle aziende orticole e dei piccoli frutti piemontesi attraverso attività di divulgazione.

Il progetto contribuisce inoltre a promuovere le competenze degli operatori in materia di digitalizzazione, agricoltura di precisione, robotica in campo e IoT, e a ridurre l’uso di prodotti fitosanitari in linea con gli obiettivi della strategia Farm to Fork.

LE ATTIVITÀ

ATTIVITÀ 1 – Coordinamento, monitoraggio, gestione documentale e rendicontazione

Comprende la gestione tecnico-amministrativa del progetto, l’organizzazione delle riunioni periodiche del Gruppo Operativo e la raccolta della documentazione e la rendicontazione verso l’ente finanziatore.

ATTIVITÀ 2 – Monitoraggio dello stato di salute delle piante tramite sensori innovativi e gestione della irrigazione/fertirrigazione

Prevede l’installazione dei sensori di bio-impedenza e dei sensori ambientali sulle colture oggetto del progetto, la raccolta e l’analisi dei dati e la messa a punto degli algoritmi per la gestione automatica di irrigazione e fertirrigazione.

ATTIVITÀ 3 – Predisposizione del robot OZ e progetto, sviluppo e realizzazione del prototipo per il diserbo meccanico di precisione

Comprende l’acquisizione e la preparazione del robot OZ, lo sviluppo del prototipo di erpice con visione artificiale per lavorare a ridosso del telo pacciamante, l’adattamento dell’irroratrice Nobili ai trattamenti e la formazione di operatori e tecnici.

ATTIVITÀ 4 – Valutazione delle innovazioni su ortaggi e piccoli frutti

Applica le innovazioni delle attività 2 e 3 su pomodoro cuor di bue e cetriolo e su mirtillo e lampone, mettendo a confronto la gestione aziendale con quella basata su OZ e sui sensori. I rilievi misurano risparmio idrico, risparmio di manodopera, efficacia del diserbo, produttività e qualità.

ATTIVITÀ 5 – Valorizzazione dei risultati e divulgazione

Prevede la realizzazione della pagina web del progetto, di quattro open day aziendali e convegni, nonché di brochure, articoli su riviste di settore e video. La diffusione dei risultati avverrà inoltre attraverso i canali social dei membri del Gruppo Operativo.

RISULTATI ATTESI

Dentro il Gruppo Operativo

Per le aziende del Gruppo Operativo, l’adozione di OZ e dei sensori di bio-impedenza si prevede porti a:

  • ridurre il ricorso agli erbicidi grazie a interventi di diserbo meccanico più tempestivi e mirati;
  • ridurre le ore di lavoro dedicate alle attività ripetitive e più gravose;
  • ottimizzare la distribuzione dei prodotti fitosanitari, anche attraverso trattamenti a basso volume, riducendo al contempo l’esposizione degli operatori;
  • ottimizzare l’impiego di acqua e fertilizzanti, attraverso una gestione più precisa dell’irrigazione e della fertirrigazione;
  • migliorare la gestione delle colture, limitando le situazioni di stress e la conseguente predisposizione agli attacchi parassitari.

Oltre il Gruppo Operativo

Al di fuori del Gruppo Operativo, il progetto punta a raggiungere i produttori piemontesi di mirtillo, lampone, pomodoro da mensa e cetriolo e, grazie alla versatilità delle tecnologie, ad estenderne l’utilizzo ad altre colture ortofrutticole.

Robot e sensori potranno contribuire a ridurre manodopera, consumi idrici e input produttivi, migliorando la gestione delle colture stesse.

La riduzione dei consumi idrici contribuisce inoltre al raggiungimento degli obiettivi relativi alla resilienza idrica e alla diffusione di strumenti come la certificazione “Goccia Verde” e i futuri certificati blu.