Riso, concimazione di precisione con le camere multispettrali

Grazie ai droni è possibile gestire le disomogeneità nutrizionali all’interno della coltura

2015-07-13 16.04.28

Nelle particolari condizioni di coltivazione del riso gli squilibri a livello della nutrizione azotata possono penalizzare pesantemente sia la produzione sia la resa di lavorazione, oltre che influenzare negativamente gli aspetti agronomici e ambientali dell’agroecosistema risaia. Attraverso tecniche di Agricoltura di precisione (Ap), in grado di gestire le disomogeneità nutrizionali presentate dalla coltura all’interno di ogni appezzamento, è oggi possibile limitare questi aspetti negativi.

Tale approccio si basa, in prima battuta, sull’individuazione e sulla quantificazione delle differenze “sito specifiche” del livello di nutrizione azotata, rilevate mediante gli indici di vigore (NDVI, NDRE). Queste informazioni sono oggi ottenibili anche grazie all’impiego di APR (Aeromobili a pilotaggio remoto, più comunemente droni) dotati di particolari camere (camere multispettrali), che rendono pratico e agevole rilevare l’intera superficie degli appezzamenti e valutare in maniera esaustiva l’eventuale variabilità presente.

Le immagini rilevate dal complesso drone-camera, dopo opportune elaborazioni topografiche finalizzate al raddrizzamento ed alla mosaicatura, possono essere poi utilizzate per la costruzione di mappe di vigore, che, grazie ad un’opportuna calibrazione agronomica, specifica per ogni varietà e frutto di una sperimentazione pluriennale svolta presso il Centro ricerche sul Riso dell’Ente nazionale Risi (Miniotti et al. 2015), possono essere convertite in mappe di prescrizione. Esse consentono di associare alle aree del campo a differente vigore, la dose di fertilizzante ottimale per uniformare e massimizzare le produzioni all’interno degli appezzamenti.

Dal 2014, grazie alla collaborazione tra Ente nazionale Risi, Università di Torino, un gruppo di aziende e uno studio professionale è stato possibile testare la validità dell’impiego dei droni per la misura degli indici di vigore. I risultati incoraggianti ottenuti hanno permesso, nel corso dell’ultima stagione di coltivazione, il trasferimento della tecnologia su scala aziendale, attraverso un progetto supportato finanziariamente da Kellogg ed inserito nel programma di sostenibilità Origins.

Per realizzare la prova sono stati scelti 2 appezzamenti chiamati Camera 1 (C1) e Testimone (T) e aventi una superficie rispettivamente di 2,71 e 3,78 ha (fig. 1).

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Fig. 1 – Appezzamenti selezionati per il progetto.

La sperimentazione in campo

In entrambi gli appezzamenti, poco prima della seconda concimazione di copertura e in concomitanza della fase fenologica di differenziazione della pannocchia, è stato effettuato un rilievo mediante drone per la determinazione dell’indice di vigore NDVI. Le immagini così ottenute sono state successivamente elaborate e georeferenziate con appropriate tecniche grafiche (raddrizzamento e mosaicatura) al fine di calcolare l’indice di vigore di ogni singola porzione di appezzamento e di ottenere una mappatura dettagliata delle camere.

Nell’appezzamento C1, poi, grazie all’utilizzo della curva di calibrazione agronomica dell’indice di vigore per la varietà Centauro, si è passati dalla mappa di vigore al calcolo della mappa di prescrizione, cioè della mappa riportante il quantitativo di concime da distribuire. Ciò è avvenuto considerando anche il percorso seguito abitualmente dall’agricoltore durante le operazioni di concimazione e valutando, di conseguenza, la direzione di passaggio dello spandiconcime all’interno della camera.

Per permetterne l’applicazione, si è inoltre provveduto a suddividere la mappa in rettangoli aventi lato maggiore di 30 m (larghezza di spandimento) e lato minore di 10 m, compatibile con i tempi di apertura e chiusura dello spandiconcime.

Una volta messa a punto, la mappa di prescrizione è stata caricata sul software dello spandiconcime ed è stato quindi possibile procedere con le operazioni di fertilizzazione, utilizzando urea, distribuita adottando la tecnica di concimazione a rateo variabile VRT.

La disponibilità di idonee attrezzature si è rivelata senz’altro fondamentale per la buona riuscita della sperimentazione. L’azienda disponeva infatti di una trattrice dotata di antenna GPS e sistema di guida assistita e di uno spandiconcime provvisto di sistema di pesatura elettronica in continuo, di attuatori elettroidraulici di apertura e chiusura delle serrande, e di terminale e software di gestione in grado di leggere le mappe di prescrizione.

Per quanto riguarda l’appezzamento testimone (T), invece, la gestione della fertilizzazione è avvenuta distribuendo una dose fissa di azoto pari a 30 unità per ettaro, determinata sulla base della prassi aziendale.

 

Risparmio di urea del 14%

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Fig. 2 – (Testimone) Mappe di vigore degli appezzamenti C1 e T.

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Fig. 2 _ Camera 1

Il monitoraggio dell’indice di vigore effettuato in concomitanza della fase fenologica di differenziazione della pannocchia ha permesso di evidenziare l’estrema variabilità presente negli appezzamenti (fig. 2).

Essa è stata rappresentata numericamente attraverso il calcolo del coefficiente di variazione dei valori NDVI rilevati in ogni camera, in modo da poter confrontare i due appezzamenti.

Il risultato dell’analisi statistica ha evidenziato che C1 ha ottenuto un CV di 3%, mentre il testimone di 7%.

Le differenze di vigore, rivelatesi maggiori nel campo testimone, sono in generale determinate da molteplici fattori tra cui, in primo luogo, una non uniforme distribuzione del fertilizzante in pre-semina e accestimento, causata ad esempio dalla sovrapposizione dei passaggi dello spandiconcime. Un ruolo fondamentale è giocato poi dal suolo, la cui fertilità può variare notevolmente all’interno di ogni camera.

A influenzare il vigore della coltura concorre anche il compattamento del suolo che si verifica in alcune aree del campo a causa dei ripetuti passaggi della trattrice per eseguire le operazioni colturali.

Altre cause di variabilità vanno inoltre ricercate nell’investimento non omogeneo, nel percorso dell’acqua di sommersione all’interno della camera e nella fitotossicità causata dall’accumulo degli erbicidi in determinate aree del campo.

Infine, la presenza di malerbe non completamente controllate dai trattamenti erbicidi può creare, all’interno dell’appezza mento, zone soggette ad una maggior pressione delle infestanti, caratterizzate di conseguenza da un minor vigore.

Analizzando, poi, la mappa di prescrizione costituita per l’appezzamento C1, si può osservare che nelle zone in cui era stato rilevato il maggior vigore, la dose da distribuire è risultata pari a zero, mentre in corrispondenza di bassi valori NDVI, localizzati soprattutto nelle aree centrali degli appezzamenti, la dose di concime da apportare ha raggiunto e superato i 100 kg di urea ad ettaro (fig. 3).

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Fig. 3 – Mappa di prescrizione dell’appezzamento C1.

Dal semplice confronto dei risultati produttivi ottenuti dai diversi appezzamenti, si osserva, inoltre, che C1 ha ottenuto un incremento produttivo dell’8% rispetto a T.

In questo caso, l’utilizzo delle mappe di prescrizione associate ad una distribuzione del concime mediante la tecnica VRT, potrebbe aver contribuito a uniformare e massimizzare la produzione dell’appezzamento (fig. 4).

Considerando infine il quantitativo medio di concime azotato ureico distribuito con la tecnica VRT nell’appezzamento C1 e comparandolo con il quantitativo fisso utilizzato nel campo testimone, è emerso che la tecnica di concimazione a rateo variabile associata alle mappe di prescrizione ha consentito un risparmio di urea del 14% nella seconda concimazione di copertura.

 

Assecondare le esigenze colturali

Dai risultati della sperimentazione condotta a scala aziendale emerge che gli indici di vigore si confermano un ottimo strumento per il monitoraggio dello stato nutrizionale delle coltivazioni.

Tuttavia, per massimizzare la loro utilità è indispensabile disporre di un’adeguata calibrazione agronomica che, nello specifico del riso, deve prendere in considerazione quanto meno i diversi gruppi varietali presenti. Poiché per costituire la curva di calibrazione è stato utilizzato un algoritmo, calcolato in base ai dati sperimentali, che considera il potenziale produttivo della varietà, si rende necessario adattare il modello alle differenti condizioni di coltivazione.

Ciò è possibile solamente grazie ad una profonda conoscenza agronomica della coltura, tale da permettere di stabilire il massimo produttivo di una varietà in relazione alle condizioni climatiche e pedologiche in cui viene coltivata.

Risulta, inoltre, di fondamentale importanza monitorare l’intera superficie degli appezzamenti per cogliere appieno la variabilità presente.

In questo senso il drone dotato di camera multispettrale rappresenta un valido strumento in grado di restituire risultati apprezzabili dal punto di vista del grado di risoluzione al suolo. Una volta ottenute le mappe è comunque indispensabile disporre di strumenti quali sistemi di posizionamento GPS, sistemi di guida e spandiconcime VRT, al fine di gestire la variabilità riscontrata.

È importante sottolineare, infine, che quanto conseguito nel corso della sperimentazione rappresenta il primo incoraggiante passo verso un’innovazione della concimazione azotata del riso che consideri le effettive esigenze della coltura.

Se la tecnica e la tecnologia messe in campo sono state in grado di portare a un lieve miglioramento produttivo in un’azienda che può vantare rese tra le migliori dell’areale risicolo, è ragionevole pensare che lo saranno in maniera più consistente partendo da livelli produttivi più consueti della risicoltura italiana.

 

Si ringraziano Claudio Melano (Società Agricola Ghirardi & Melano ss) e Giorgio Gambaro (Save spa).

 

1Ente Nazionale Risi, 2Studio Associato Barbieri Rognoni, 3ACR progetti srl, 4Università di Torino, Dip. di Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari, 5Salt & Lemon srl.

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