Comprendere le metriche dell'agricoltura di precisione e come trarne vantaggio
In questo blog post ci concentreremo sulla prima fase di questo ciclo rispondendo alle seguenti domande:
Il panorama agricolo si è notevolmente ampliato e modificato negli ultimi 50 anni. Una delle industrie più antiche del mondo deve abbracciare e utilizzare l'innovazione tecnologica se vuole prosperare nonostante le pressioni che deve affrontare attualmente e che dovrà affrontare in futuro. I metodi di coltivazione tradizionali sono semplicemente insufficienti per ottenere una produzione sufficiente a tenere il passo con l'aumento della domanda alimentare globale. Se a ciò si aggiungono le pressioni ambientali come il cambiamento climatico, il degrado del suolo e la scarsità d'acqua, i coltivatori e i produttori sono costretti a esplorare modi innovativi per gestire la produzione. L'agricoltura di precisione è stata inizialmente teorizzata negli anni '80 dal dottor Pierre Robert, un pioniere dei principi dell'agricoltura di precisione. L'idea era quella di utilizzare la tecnologia e le attrezzature per impiegare le risorse dove sono più necessarie sul campo. Con l'avvento della moderna tecnologia informatica, l'agricoltura di precisione è diventata più precisa e ha potuto essere applicata su scala più ampia e alle aziende agricole più grandi.
La Società Internazionale di Agricoltura di Precisione ha la seguente definizione: "L'agricoltura di precisione è una strategia di gestione che raccoglie, elabora e analizza dati temporali, spaziali e individuali e li combina con altre informazioni per supportare le decisioni di gestione in base alla variabilità stimata per migliorare l'efficienza dell'uso delle risorse, la produttività, la qualità, la redditività e la sostenibilità della produzione agricola."
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"L'agricoltura di precisione, o agricoltura intelligente, è la pratica di utilizzare i dati per ottimizzare la produzione agricola, nonostante le circostanze variabili. È un modo di fare agricoltura in cui ogni specifica coltura riceve il giusto trattamento, al momento giusto e nel posto giusto. Per farlo, è necessario conoscere i dettagli precisi delle colture e dei campi". - Jits Riepma, analista di dati agricoli
L'agricoltura di precisione funziona in un ciclo e può essere suddivisa in quattro fasi:
In questo blog ci concentreremo sulla prima fase di questo ciclo rispondendo alle seguenti domande:
- Cosa comporta esattamente l'acquisizione dei dati?
- Quali sono i metodi e le modalità di raccolta dei dati utilizzati in questa fase?
- Quali sono i dati da raccogliere e come puoi utilizzare concretamente queste variabili a vantaggio della tua attività?
1. Cosa comporta esattamente l'acquisizione dei dati?
Ogni centimetro del tuo campo è ricco di dati significativi. Il primo passo per comprendere i tuoi campi è la raccolta di informazioni locali e affidabili. La fase di acquisizione dei dati prevede la raccolta di quanti più dati possibili sulle colture, il terreno, i campi, il terreno, il clima, le variabili e la disponibilità di risorse. I metodi tradizionali di acquisizione dei dati includono osservazioni visive come lo scouting e il campionamento, mentre la tecnologia aumenta la quantità e la frequenza delle osservazioni grazie a diversi sensori, satelliti e altre attrezzature. L'acquisizione dei dati comporta anche l'utilizzo di ciò che hai imparato dalle azioni svolte sul campo come nuovi input.
Un maggior numero di dati provenienti da fonti e luoghi diversi porta a una panoramica più dettagliata dei tuoi campi e delle tue coltivazioni. L'alta densità di dati offre spunti più precisi per decisioni più informate e azioni precise.
2. Quali sono i metodi e le modalità di raccolta dei dati utilizzati in questa fase?
Gli agricoltori raccolgono e registrano dati da secoli: il primo e più antico metodo di raccolta dei dati era la semplice osservazione visiva (o scouting). L'innovazione tecnologica rende disponibili sempre più strumenti per la raccolta dei dati. Vengono impiegati metodi nuovi e tradizionali per ottenere dati completi sui campi e sulle colture da varie fonti:
3. Quali sono i dati che dovresti raccogliere e come puoi utilizzare concretamente le variabili a vantaggio della tua attività?
È possibile misurare diversi parametri e capire il significato di queste misurazioni (e come utilizzarle) è la base di un'operazione di smart farming di successo.
Ce ne sono molti altri, ma in questa sede esamineremo sei importanti metriche raccolte nella fase di acquisizione dei dati e scopriremo come possono essere utilizzate:
Informazioni sul suolo (acquisite da varie fonti come satelliti, sensori e campionamenti)
Raccogliere e mantenere informazioni aggiornate sul suolo della tua azienda agricola è fondamentale per la fase di acquisizione dei dati. Molte altre metriche vengono calcolate a partire da queste informazioni o si basano su di esse. Partendo dal tipo di terreno, la classificazione del suolo aiuta essenzialmente gli agricoltori a pianificare cosa coltivare e dove coltivarlo. Le definizioni dei tipi di suolo si basano comunemente sulle dimensioni dominanti delle particelle che lo compongono, ovvero sabbia, argilla, limo, torba, gesso e terriccio, o una combinazione di questi elementi. Più le particelle sono piccole, meno aria c'è tra di loro e più si attaccano l'una all'altra.
Questo, a sua volta, influisce sulla capacità del terreno di trattenere i nutrienti e l'acqua. Ad esempio, le particelle più piccole sono caratteristiche dell'argilla, nota per l'eccellente capacità di trattenere l'acqua. La sabbia, invece, è composta da particelle più grandi che non si uniscono tra loro e ha una scarsa capacità di trattenere l'acqua. Nota che raramente si incontrano tipi "puri": probabilmente avrai a che fare con miscele come argilla sabbiosa, argilla limosa, argilla limosa, argilla limosa, sabbia limosa, ecc.
I software agricoli (compresi i satelliti e i sensori) e le mappe del terreno sono i metodi più precisi per raccogliere e interpretare i dati che rappresentano in modo accurato i terreni che compongono il tuo campo. I diversi tipi di terreno emettono segnali (o temperature) diversi che vengono distinti e registrati dai satelliti. Uno speciale software disponibile presso le piattaforme agricole interpreta il segnale e fornisce risultati di alta precisione. Oltre al tipo di terreno, una mappa dettagliata del suolo può mostrarti quanto segue:
Composizione del terreno - Gli elementi esatti che compongono il terreno per capire quali sono le colture più adatte.
pH e conducibilità: sono fondamentali per determinare i fertilizzanti e le altre sostanze nutritive da applicare.
Fertilità - Conoscere la fertilità può aiutare i coltivatori a prendere decisioni per ottimizzare le risorse.
Consistenza - Ha un ruolo essenziale nella gestione dei nutrienti, in quanto influenza la ritenzione degli stessi.
Umidità del suolo - Contenuto volumetrico d'acqua (acquisito da sensori)
Si riferisce al volume di acqua per unità di volume di terreno e si misura in percentuale:
Contenuto volumetrico di acqua nel suolo (%) = [volume dell'acqua (cm3)/volume del suolo (cm3)] × 100
Questo dato viene solitamente misurato da sensori del terreno e fornisce i valori a diverse profondità. È essenziale per determinare se le colture stanno subendo uno stress idrico e offre l'opportunità di agire in modo proattivo. Può essere utilizzato per calcolare quando e quanto irrigare, con conseguenti vantaggi in termini di risparmio idrico. Una curva di ritenzione dell'umidità del suolo (o pF) viene utilizzata per aiutare a determinare l'esatto fabbisogno di irrigazione dei tuoi campi. Per uno specifico tipo di terreno e di coltura, può indicare a quale percentuale di volume è necessario irrigare per evitare uno stress dannoso alle colture e quanto è necessario irrigare per ottenere la quantità ottimale di umidità del suolo.
Gli strumenti di agricoltura intelligente consentono ai coltivatori di lavorare con valori precisi per i quali possono impostare soglie e ricevere notifiche.
Ad esempio, questo coltivatore di mele ha acquisito i dati dai sensori del terreno che misuravano i valori di umidità a - 30 cm. In questo caso, la tensione del suolo deve essere mantenuta intorno ai 70-80 KPa per una crescita ottimale dei frutti. Ha calcolato che il contenuto volumetrico di acqua è di 11% nel terreno sabbioso e di 40% nel terreno argilloso. Le conoscenze acquisite grazie all'elaborazione dei dati iniziali raccolti gli hanno permesso di stabilire delle soglie di umidità del suolo, che ha utilizzato per ottimizzare il regime di irrigazione. Questo, a sua volta, porta a un risparmio idrico e a una maggiore resa.
Temperatura del suolo (acquisita dai sensori)
La temperatura del suolo (°F o °C) misurata dai sensori può ottimizzare le tue operazioni aiutandoti a determinare il momento migliore per la semina. La semina alla temperatura ottimale (a seconda della coltura e del tipo di terreno) aiuta a garantire la migliore emergenza del raccolto grazie alla sua importanza per la germinazione dei semi.
Per esempio, quando si piantano le patate, la regola empirica vuole che le temperature del suolo alla profondità del seme siano superiori a 7°C e in salita (ma inferiori a 30°C) prima di iniziare a piantare. Questa soglia di temperatura è particolarmente importante per il taglio delle patate da semina. Quando il seme viene tagliato, la superficie esposta che deve essere curata è maggiore. Le temperature del suolo inferiori a 7°C ostacolano una guarigione sufficiente e ritardano notevolmente l'emergenza. Ad esempio, Russet Burbank Le piante possono spuntare in 20-25 giorni a 10°C ma possono impiegare più di 40 giorni a 7,2°C. La semina in terreni freddi può far sì che i semi rimangano dormienti e diventino più vulnerabili agli agenti patogeni del suolo, alle malattie e ai predatori.
La temperatura del suolo può essere un indicatore chiave per capire quando è il caso di interrompere l'applicazione di erbicidi. Le radici si bloccano a temperature superiori a 33 °C e bloccano l'assorbimento degli erbicidi. Questo dato aiuta a limitare gli sprechi di sostanze chimiche e il dilavamento non necessario.
Umidità assoluta e relativa (acquisita dai sensori)
L'umidità assoluta (misurata in grammi di vapore acqueo per metro cubo di volume d'aria) si riferisce alla quantità effettiva di vapore acqueo presente nell'aria, indipendentemente dalla sua temperatura. L'umidità relativa (espressa in percentuale) misura la quantità di vapore acqueo che l'aria trattiene rispetto alla quantità che può trattenere a una determinata temperatura.
Concentriamoci sull'umidità relativa: Questi valori possono fornire indicazioni sull'applicazione precisa dei prodotti fitosanitari. Spruzzare alla giusta temperatura e umidità relativa aumenta l'efficacia dei prodotti fitosanitari: la maggior parte funziona meglio quando fa più caldo, poiché i processi chimici nelle colture funzionano più velocemente. Tuttavia, le temperature più elevate fanno sì che i componenti chimici di questi prodotti si riducano più velocemente e quindi il tempo di azione è minore.
I valori ottimali variano a seconda del prodotto, ma in generale una buona temperatura a cui spruzzare è intorno ai 20°C. L'umidità relativa non deve essere troppo alta, poiché limita l'evaporazione e quindi l'assorbimento e il trasporto dei prodotti all'interno della coltura. Si consiglia inoltre di non spruzzare quando l'umidità relativa è inferiore a 40%. In questo modo si riduce la possibilità di deriva dovuta alle inversioni di temperatura o all'evaporazione.
L'umidità relativa è un indicatore dell'umidità fogliare (semplicemente la presenza di acqua sulla superficie di una coltura). Anche se sembra innocuo, è proprio ciò di cui hanno bisogno alcuni microrganismi per trasformarsi da innocenti a patogeni che distruggono le colture. Monitorando l'umidità fogliare, i coltivatori e i loro consulenti possono adottare misure proattive per proteggere le colture dalle malattie prima che si verifichino danni.
Ad esempio, l'Alternaria leaf spot e il marciume della testa dei broccoli sono comunemente causati da una coppia di funghi: Alternaria brassicicola e Alternaria brassicae. Lo sviluppo della malattia è favorito da temperature fresche e da lunghi periodi (più di 9 ore) di elevata umidità. Questi parametri possono aiutare i coltivatori e i consulenti a prepararsi in caso di periodi prolungati di elevata umidità nell'aria e a evitare i danni causati dai funghi.
Informazioni satellitari (acquisite dai satelliti)
Le informazioni satellitari consentono a coltivatori, ricercatori e consulenti colturali di avere un quadro completo dei loro campi. I satelliti per il telerilevamento forniscono dati fondamentali per il monitoraggio del suolo, della copertura nevosa, della siccità e dello sviluppo delle colture. I coltivatori e i consulenti colturali possono ora confrontare i campi, fare previsioni basate sull'aumento della biomassa e vedere chiaramente in quali aree le colture sono sottoposte a stress. Questa tecnologia fornisce anche informazioni aggiornate su stress da umidità, malattie, anomalie strutturali e livelli di nutrienti. Le moderne immagini satellitari per l'agricoltura di precisione hanno un alta risoluzione spettralepermettendo ai coltivatori di ottenere dati precisi e puntuali.
In pratica, puoi monitorare la vegetazione del campo utilizzando l'indice NDVI e individuare le aree problematiche. In parole povere, l'NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) è un indicatore dello stato di salute di una pianta che si basa sul modo in cui questa riflette le diverse onde luminose: la clorofilla (un pigmento indicatore della salute) riflette fortemente la luce del vicino infrarosso, mentre le piante disidratate, malate o malate assorbono maggiormente la luce del vicino infrarosso.
L'accesso a mappe NDVI costanti e aggiornate aiuta gli agricoltori e i consulenti colturali a individuare tempestivamente le aree problematiche. Molte piattaforme di agricoltura di precisione utilizzano l'NDVI per guidare i crop scout sul campo e migliorare la precisione dell'applicazione di fertilizzanti, prodotti fitosanitari e irrigazione. La combinazione di scouting e telerilevamento satellitare è particolarmente efficace per aiutare a determinare le deviazioni dalla norma.
Le immagini satellitari possono essere utilizzate anche per pianificare i trattamenti delle piante e selezionare i prodotti chimici per l'agricoltura. Per scoprire come prevenire potenziali danni alle colture e preservare i ricavi grazie ai dati satellitari, accedi al caso d'uso da Pianeta (il principale fornitore di dati terrestri giornalieri globali), qui.
Temperatura dell'aria (acquisita da sensori o stazioni meteo)
Informazioni precise sulla temperatura dell'aria possono aiutare ad applicare con precisione i prodotti fitosanitari. Alcuni parassiti si attivano a temperature specifiche; gli agricoltori possono attuare misure preventive per ridurre al minimo i danni. La temperatura dell'aria può anche aiutare a determinare la traspirazione delle colture e l'evaporazione del suolo, guidando un regime di irrigazione mirato.
Ad esempio, questo floricoltore di Breezand, nell'Olanda settentrionale, ha notato che la temperatura dell'aria al suolo (+10 cm all'altezza della coltura) può riscaldarsi rapidamente fino a 15°C mentre la temperatura dell'aria a 1,5 m indica ancora 12°C - 13°C. Per Pascal, è molto importante misurare la temperatura al suolo con assoluta precisione, poiché le malattie che colpiscono i tulipani sono diffuse dai pidocchi e questi ultimi prosperano a una temperatura di 15°C. In questo caso, quando le applicazioni meteorologiche misuravano 12°C, il sensore Farm21 ha misurato la temperatura esatta e l'agricoltore ha potuto prendere le misure necessarie per evitare che i pidocchi danneggiassero i tulipani.
Fasi del ciclo dell'agricoltura di precisione
Vediamo brevemente le altre 3 fasi del ciclo dell'agricoltura di precisione e ripercorriamo il viaggio dall'acquisizione iniziale dei dati all'utilizzo dei feedback come nuovi input e insegnamenti.
Fase 2: Accesso ai dati
Per sbloccare il valore delle metriche nella prima fase, è necessario trasformarle in approfondimenti. I dati acquisiti vengono elaborati e possono essere consultati tramite GIS, geostatistica, analisi dei dati e programmazione. I dati meteo precisi, ad esempio, possono aiutare gli agricoltori a pianificare meglio: il momento in cui irrigare, spruzzare, seminare o raccogliere è spesso fortemente dipendente dal tempo. L'interpretazione delle informazioni provenienti dalle applicazioni meteorologiche è stata uno strumento fondamentale per lo sviluppo dell'agricoltura di precisione.
Un altro modo eccellente per accedere alle informazioni è rappresentato dalle piattaforme digitali che riuniscono in un unico luogo le informazioni provenienti da varie fonti. I coltivatori, i consulenti e i ricercatori possono accedere senza problemi ai dati dei sensori, dei satelliti, delle condizioni meteorologiche e di scouting. Farm21 ha sviluppato un piattaforma che integra diverse fonti per generare approfondimenti combinati. Questo permette agli utenti di vedere tendenze e correlazioni e aiuta a valutare i rischi. L'accesso costante e aggiornato ai dati provenienti da sensori, suolo, colture, meteo e satelliti significa non dover mai tirare a indovinare le variabili.
Una volta che le informazioni sono accessibili e interpretate, puoi passare alla fase successiva per prendere decisioni basate sui dati.
Fase 3: prendere decisioni basate sui fatti
È qui che il duro lavoro delle due fasi precedenti inizia a dare i suoi frutti. È qui che gli input dei dati si traducono in decisioni informate. I dati raccolti e interpretati diventano il fondamento di decisioni intelligenti. La combinazione di conoscenza ed esperienza, supportata da fatti concreti, offre nuove opportunità: coltivatori e consulenti non devono più tirare a indovinare. È possibile prendere decisioni migliori in materia di irrigazione, concimazione, controllo delle malattie, applicazione di prodotti fitosanitari, raccolta e semina quando si conoscono i dettagli precisi dei propri campi e delle proprie colture. Uno dei principali vantaggi di basare le decisioni sui fatti è l'uso efficiente delle risorse.
Come abbiamo detto, il coltivatore di mele della sezione A ha calcolato che il contenuto volumetrico di acqua dovrebbe essere di 11% in un terreno sabbioso e di 40% in un terreno argilloso per una crescita ottimale dei frutti. Ha poi utilizzato i dati forniti dai sensori del terreno per decidere quando e quanto irrigare per mantenere i livelli di umidità del suolo entro questi parametri. Queste decisioni, a loro volta, hanno portato ad azioni che hanno permesso di risparmiare acqua e di aumentare la resa. Inoltre, ha fatto tesoro di quanto appreso per fornire nuovi dati alla stagione successiva, completando così il ciclo dell'agricoltura di precisione.
Fase 4: agire
Partendo dal processo decisionale della fase precedente, è il momento di intraprendere le azioni necessarie. Un'adeguata pianificazione con un approccio mirato significa che gli agricoltori possono impiegare le risorse con la massima precisione.
Il ciclo continua quando il feedback delle tre fasi precedenti diventa una nuova fonte di acquisizione di dati attraverso l'apprendimento. Un'altra preziosa fonte di nuovi dati nella fase di acquisizione è il risultato delle azioni, che può essere nuovamente un nuovo dato. In poche parole, osservando i risultati e gli effetti di determinate azioni sul campo, coltivatori, consulenti e ricercatori possono utilizzarli come nuova fonte di informazioni per l'acquisizione dei dati.
Un esempio di strumento per l'agricoltura di precisione che entra in gioco in questa fase è il VRA (Variable Rate Application). Come suggerisce il nome, questo strumento consente agli agricoltori di applicare fertilizzanti, prodotti fitosanitari, sementi e acqua a ritmi diversi. Esistono due tipi di VRA: quella basata su mappe e quella basata su sensori. La VRA basata su mappe regola l'applicazione dei prodotti in base a una mappa pre-generata del tuo campo. La VRA basata su sensori non utilizza una mappa, ma sensori montati che misurano le proprietà del terreno o le caratteristiche del raccolto in tempo reale. Il sistema di controllo calcola quindi il numero di input necessari.
In sintesi, l'Agricoltura di Precisione consiste nell'eseguire l'operazione giusta, nel posto giusto, al momento giusto, nel modo appropriato e nella quantità giusta. Per raggiungere questo obiettivo, devi iniziare a raccogliere dati accurati e tradurli in preziose intuizioni su cui basare le tue decisioni.
Queste decisioni portano ad azioni specifiche sul campo che si traducono in benefici sinergici per l'intera attività.
La comprensione delle metriche dell'agricoltura di precisione è preziosa nel percorso verso l'agricoltura intelligente.
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✓ In che modo i dati precisi sul campo aiutano a ottimizzare le tue operazioni agricole?
Cosa puoi misurare e cosa significano effettivamente queste metriche?
In che modo le decisioni basate sui fatti possono influire sull'utilizzo delle risorse?
Che ruolo hanno le metriche dell'agricoltura di precisione nel passaggio da un'agricoltura reattiva a una proattiva?
