Progetto cofinanziato dai Fondi europei 2014-2020 della Regione Emilia-Romagna
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Progetto cofinanziato dai Fondi europei 2014-2020 della Regione Emilia-Romagna
Il progetto
Il terreno all’interno del vigneto è variabile e di minor utilizzo possibile di input. Da questa necessi-
conseguenza influenza lo sviluppo e le esigenze nu- tà derivano due obiettivi: da un lato, di massimizza-
trizionali della vite. In un contesto di crescente re il potenziale enologico di un dato territorio e,
attenzione verso la competitività sui mercati e la so- dall’altro, di razionalizzare l’utilizzo delle risorse ridu-
stenibilità in agricoltura, risulta di fondamentale cendo i costi di produzione e favorendo la sosteni-
importanza, anche in vigneto, il raggiungi- bilità ambientale. È in questo contesto che va
mento di elevati standard qualitativi con il sempre più consolidandosi l’interesse nei confronti
Obiettivi del progetto
• determinare i fabbisogni
minerali mediante sensori
di prossimità e da remoto;
• fornire servizi avanzati per il
calcolo del bilancio nutri-
zionale integrati con proce-
dure di “mapping” delle
zone del vigneto a diverso
fabbisogno;
• definire i sistemi gestionali
del vigneto a basso impatto
ambientale.
della viticoltura di precisione, pratica che consente operativo, sono state saggiate tecniche innovative di
di gestire il singolo appezzamento in maniera sito- rilievo spettrale di prossimità e da remoto per la de-
specifica calibrando l’immissione di input in funzio- terminazione dei reali fabbisogni delle piante ai fini
ne delle reali necessità delle singole piante. di una più razionale gestione della nutrizione mine-
La fertilizzazione a rateo variabile assume indubbia rale del vigneto. Nell’ambito del progetto è stata inoltre
centralità nell’ambito dell’agricoltura di precisione, condotta, attraverso il calcolo dell’LCA (Life Cycle Assess-
ma per permetterne la diffusione in viticoltura sono ment), la valutazione dell’impatto ambientale che diffe-
supporto alla ricerca industriale
necessarie tecnologie, in termini di attrezzature e renti tecniche gestionali, con particolare riferimento alla
servizi, che facilitino il rilievo e la mappatura dei fertilizzazione, possono avere sull’ecosistema vigneto.
fabbisogni. Il progetto Nutrivigna integra in manie-
ra sinergica diverse azioni a supporto della ri-
cerca industriale strategica in questo
ambito. Secondo un rigoroso piano
Rilievo da remoto del vigneto
Nell’agricoltura di precisione, il rilievo ottico vere la variabilità dei fabbisogni nutrizionali nel
“multi-spettrale” della riflessione della luce da vigneto. Gli indici di vegetazione ottenuti me-
parte della vegetazione, nel visibile in cui vi è l’as- diante combinazioni algebriche delle singole
sorbimento da parte della clorofilla e nell’infraros- bande spettrali compendiano in un solo valore la
so vicino (NIR - Near InfraRed) nel quale la maggior parte delle informazioni sulle condizioni
vegetazione riflette in funzione del vigore ve- vegetative contenute nelle diverse bande delle
geta-tivo, è il mezzo più efficace per descri- immagini multi-spettrali.
Il rilievo ottico multi-spettrale può essere effet-
tuato da remoto (telerilevamento propriamente
detto o remote sensing) mediante immagini
multi-spettrali raccolte da sensori montati su
satelliti o droni (questi ultimi definiti anche con gli
acronimi UAV o SAPR). Nell’applicazione del tele-
rilevamento alla viticoltura di precisione l’interes-
se è stato soprattutto rivolto alle immagini
multi-spettrali ad altissima risoluzione spaziale
raccolte da sensori satellitari VHR (Very High Re-
Oltre allo sviluppo vegetativo per la determinazione dei
fabbisogni nutrizionali, e specificamente per il fabbisogno
azotato, risulta interessante acquisire informazioni sulla
concentrazione di clorofilla per unità di area fogliare e,
quindi, per area di coltura. Nel visibile le regioni spettrali
sensibili alla concentrazione di clorofilla nella foglia sono
quelle del verde e del red-edge, la finestra spettrale, piutto-
sto stretta, che sta tra il massimo di assorbimento della clo-
rofilla nel rosso e il rapido aumento della riflessione
passando dal visibile al NIR.
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solution) o camere montate su drone. I diversi si- di clorofilla fogliare (basati soprattutto sulle bande
stemi satellitari commerciali VHR hanno reso del verde e del red-edge), ma manca una valuta-
disponibili immagini multi-spettrali con bande zione sistematica della loro efficacia a livello ope-
nel visibile, nell’infrarosso vicino (NIR) e recente- rativo basata sull’intero range di opzioni oggi
mente nella banda red-edge, con una risoluzione disponibili in termini di bande spettrali necessa-
spaziale ora arrivata a 1,2 m nel caso di WorldView 3. rie, geometrie di osservazione, scala, frequenza del
Tale risoluzione, comunque, non è ancora suffi- rilievo e, non ultime, disponibilità e costo del dato.
la riflessione della luce
ciente a caratterizzare la singola vite dal punto di vi- A questo proposito recentemente si è assistito a
sta spettrale, obiettivo già a portata di mano un cambiamento drastico per l’applicazione del
mediante l’osservazione da drone o con sensori telerilevamento in agricoltura in termini di qua-
montati su macchina, con tutto quanto ne può lità e fruibilità del dato grazie alla costellazione
conseguire in termini di flessibilità di impiego e di di satelliti Sentinel-2 del programma Copernicus
accuratezza della prescrizione nella fertilizzazione a di osservazione terrestre dell’Agenzia Spaziale
rateo variabile. Europea (ESA) che rende disponibili gratuita-
Sebbene ancora oggi l’indice NDVI (Normalized mente immagini multi-spettrali a una risoluzio-
Difference Vegetation Index) ottenuto da sensore ne spaziale di 10 metri per le bande nel visibile
portato su macchina, da drone o da satellite sia il più
utilizzato, esso non è sensibile alla concentrazione
di clorofilla fogliare, parametro diagnostico dello
status di nutrizione azotata, ed è fortemente
influenzato dal comportamento spettrale del suolo.
Diversi indici sono stati proposti e testati quali
indicatori specifici di sviluppo vegetativo, anche
resistenti all’effetto del suolo, o di concentrazione
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e NIR, alta risoluzione spettrale e temporale con diverso vigore vegetativo. Questa caratterizzazione
tempi di rivisita dell’ordine dei pochi giorni. spettrale e biofisica ha comportato la raccolta di mi-
Nel corso dei due anni del progetto Nutrivigna è gliaia di firme spettrali mediante spettroradiometria
stato compiuto un notevole sforzo di caratterizza- di campagna nonché la programmazione e l’acqui-
zione del comportamento spettrale in ambiente sizione della pressoché totalità delle tipologie di os-
semi-controllato di viti sottoposte a diversi livelli servazione spettrale disponibili da drone e da
di nutrizione minerale e, in vigneto, in aree a piattaforme satellitari ad alta e altissima risoluzione.
Nel progetto sono state sviluppate procedure di analisi dell’immagine multi-spettrali ad altissima risoluzione (drone e VHR)
funzionali alla caratterizzazione spettrale e geometrica (espansione) della chioma della singola vite. Questi valori di massimo
dettaglio sono poi stati utilizzati per valutare l’accuratezza con la quale sviluppo vegetativo e concentrazione di clorofilla foglia-
re possono essere ottenute alle diverse scale e geometrie di osservazione per la mappatura dei fabbisogni nutrizionali del vi-
gneto ottenendo, in sintesi, le
seguenti indicazioni applicative:
• possibilità di usare dati VHR su
vaste aree per le stime di sviluppo
vegetativo delle singole viti otte-
nendo accuratezze accettabili;
• possibilità di utilizzare indici spet-
trali basati sul verde, spesso dispo-
nibili con risoluzioni spaziali mag-
giori rispetto al red-edge, per la de-
terminazione della concentrazione
di clorofilla fogliare;
• rilevanza della frequenza tem-
porale con cui sono disponibili i
dati Sentinel-2, nonostante la re-
lativa bassa risoluzione spaziale
per la caratterizzazione della va-
riabilità delle condizioni vegetati-
ve nel vigneto.
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Coefficiente di Pearson calcolato per le
correlazioni tra i più importanti para-
metri vegeto-produttivi e gli indici di vi-
gore ottenuti da diverse piattaforme.
* Significatività per p ≤ 0.05
** Significatività per p ≤0.01
immagini da satelliti e droni
La qualità delle immagini e la capacità di acquisire scene su aree vaste rendono i dati satellitari multi-spettrali VHR sicura-
mente competitivi rispetto all’osservazione da drone in caso di programmazione e uso consorziato da parte di più aziende
localizzate in aree vitivinicole specializzate sul territorio, come è il caso più comune della viticoltura italiana.
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Rilievo di prossimità
Il rilievo ottico multi-spettrale può essere effet- il rilievo multispettrale bensì, con il sensore
tuato anche mediante sensori di prossimità (pro- Mecs-VINE ( Casella Macchine Agricole srl),
ximal sensing), sotto forma di misure punti- anche tecniche alternative per la caratterizza-
formi, georeferenziate, raccolte su una zione dello sviluppo vegetativo.
porzione di vegetazione nel campo di os- Per quanto riguarda gli indici di vegetazione, gra-
servazione di un sensore ottico montato su zie alla caratterizzazione del comportamento
macchina, spesso di tipo “attivo” capace di gene- spettrale in ambiente semi-controllato e in vigne-
rare la radiazione di cui poi misura la riflessione. to si è verificata, analogamente al rilievo da remo-
Nell’ambito delle attività di ricerca industriale to, la possibilità di utilizzare indici basati sul
e sviluppo sperimentale rientranti nel pro- verde anziché sul red-edge per la determinazio-
getto Nutrivigna non si considera unicamente ne della concentrazione di clorofilla fogliare
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Nutrizione azotata
Barbera 2016 nel periodo maggio-luglio (DOY = day of year) - Rilievo dell'indice SPAD e dell'assimilazione su singola foglia.
il sensore Mecs-VINE
anche per i sensori multi-spettrali di prossimità. misure puntiformi di funzionalità fogliare.
Le misure spettroradiometriche puntiformi di ri- Nel dettaglio, sono stati determinati l’indice
flettanza fogliare determinate in vigneto in SPAD e gli scambi gassosi (assimilazione, traspi-
funzione della diversa vigoria e in ambiente se- razione e conduttanza stomatica) su singola fo-
mi-controllato in risposta a diversi livelli di nutri- glia che hanno altresì permesso il calcolo
zione minerale, sono state confrontate con dell’efficienza di uso dell’acqua.
Effetti di differenti livelli di nutrizione minerale in Uno specifico indice di vigore, di carattere non spettrale, noto
ambiente semicontrollato. con il nome di Canopy Index (CI) ottenuto mediante il senso-
re di prossimità Mecs-VINE ha evidenziato una buona sensi-
bilità ai parametri vegeto-produttivi e in particolare al
numero di strati fogliari, ovvero alla densità della chioma.
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Fertilizzazione a rateo variabile
Gli indici di vegetazione ottenuti alle diverse sca- avanzati. Nell’ambito del progetto è stato impie-
le sono spazializzati in “mappe di vigore” suddivi- gato un concimatore che consente la distribuzio-
dendo l'escursione di vigoria del vigneto in un ne localizzata di concimi, dotato di un sistema di
determinato numero di “classi” per ciascuna delle pesatura automatico compensato a controllo
quali le viti mostrano caratteristiche vegeto- elettronico nel rispetto della mappa di prescrizio-
produttive analoghe e, pertanto, simili fabbi- ne, che garantisce la corretta operatività della
sogni nutrizionali. L’associazione di una do- macchina anche in condizioni di forte inclinazio-
se di fertilizzante commisurata alle reali esigenze ne del versante. L’aumento dell’efficienza di as-
della pianta, per ciascun livello di vigoria, consente sorbimento degli elementi nutritivi distribuiti
di generare una “mappa di prescrizione” la cui mediante concimi a rilascio controllato ha
attuazione è resa possibile dalle tecnologie a permesso una riduzione delle perdite di azoto in
rateo variabile (VRT). La distribuzione sito-specifi- atmosfera e per dilavamento, nonché l’utilizzo di
ca del concime nel rispetto della mappa di pre- una ridotta dose di fertilizzante per unità di su-
scrizione è possibile grazie a macchine in grado di perficie. Il concime testato è risultato idoneo per
adeguare automaticamente la dose necessaria in applicazioni di precisione in vigneto poichè,
funzione della posizione nel vigneto poiché do- laddove sia perseguito l’obiettivo di ristabilire l’e-
tate di ricevitore GNSS e di supporti elettronici quilibrio vegeto-produttivo, consente di mante-
nere per alcuni mesi una buona disponibilità di
azoto per la pianta anche in contesti non irrigui in
cui la fertilizzazione è solitamente gestita me-
diante un unico intervento in prossimità del
germogliamento.
Sebbene sia risaputo che la correzione della vigoria mostra
risultati soddisfacenti nel medio-lungo termine, i risultati
preliminari evidenziano (grafici della pagina a fianco) buone
risposte alla concimazione differenziata (specialmente nelle
aree a basso vigore) nel modulare l’equilibrio del vigneto
rispetto alla distribuzione tradizionale a dose fissa.
10la distribuzione sito-specifica
Casella Macchine Agricole srl
Casella Macchine Agricole produce da oltre 60 la geolocalizzazione del sistema, il concimato-
anni macchinari per l’agricoltura dedicandosi, re riesce quindi a distribuire la quantità di
più di recente, alle tecnologie di precisione tra concime prestabilita. Spread-SAT è compati-
cui il sensore di prossimità Mecs-VINE e lo bile con diverse tipologie di concime in sva-
spandiconcime Spread-SAT. riate condizioni di pendenza.
Il Mecs-VINE permette di mappare il vigore ve-
getativo e di caratterizzare il microclima del
vigneto. Installato sulla parte anteriore del
trattore e rivolto dal basso verso l’alto, il dispo-
sitivo esegue la scansione dell’intera chioma
per la determinazione dei seguenti parametri:
Canopy Index, temperatura superficiale della
foglia, temperatura ambientale, umidità re-
lativa e spessore della chioma.
Lo spandiconcime Spread-SAT consente di
effettuare la fertilizzazione a rateo variabile
del vigneto sulla base di una mappa di vigore
a cui sono state assegnate dosi di fertilizzante
differenti in base alla vigoria delle viti. Tramite
11Servizi di supporto alla viticoltura
La presenza di carenze nutrizionali è correlata a il sintomo secondario (es. a settori, diffusi, etc.); la
sintomi fogliari o a carico di altri organi della app fornisce quindi una serie di sintomi terziari
pianta che spesso sono di difficile individuazione (con foto collegate) che indicano le possibili cau-
perché non sufficientemente conosciuti o fa- se delle alterazioni sotto osservazione. La diagno-
cilmente confondibili con sintomi dovuti ad si delle carenze è stata integrata in un sistema
altri stress biotici (malattie fungine) o abioti- diagnostico completo che permette di correlare i
ci. Per facilitare la diagnosi delle carenze sintomi agli agenti causali (biotici e abiotici).
nutrizionali è stato sviluppato un sistema ad albe- La comparsa di carenze nutrizionali è sintomo di
ro che, usando uno smartphone direttamente in un non corretto apporto di elementi nutritivi. La
vigneto, permette d’identificare i possibili agenti fertilizzazione della vite (tipologia, quantità e
causali dei sintomi sotto osservazione, fornisce tempistica degli apporti nutrizionali), tuttavia, non
immagini aggiuntive e testi descrittivi degli agenti è affatto una banalità, perché condizionata da
stessi e di come confermare la diagnosi visiva con molteplici fattori, tra cui le caratteristiche del suo-
indagini analitiche. S’inizia selezionando, da un lo, le condizioni meteorologiche, l’obiettivo enolo-
menu a tendina, l’organo della pianta interessato gico, ecc. Per facilitare il calcolo della quantità
(es. foglie, germogli, etc.), il sintomo primario (es. totale di azoto, fosforo e potassio da apportare al
alterazione di colore, alterazione di forma, etc.) e vigneto e la corretta ripartizione nel corso della sta-
gione in rapporto alle esigenze della pianta, è stato
sviluppato un modello matematico di bilancio nu-
trizionale, che considera tutti i parametri chimico-
fisici-ambientali-produttivi del sistema suolo-
pianta. Il modello riprende il metodo del bilancio
utilizzato dalla Regione Emilia–Romagna per i
disciplinari di produzione integrata e lo integra con
nuovi dati e funzionalità derivanti dal progetto Nu-
trivigna. Questo modello è stato integrato in un
portale web per la gestione sostenibile del vigneto
chiamato vite.net® fornito da Horta.
12Haifa Italia Srl
La nutrizione idrico-minerale a rateo variabile non grazie ad un mirato apporto
può essere solo una questione di differenti quanti- di elementi (NPK), permette
tà di concime o acqua distribuite all’interno del vi- di soddisfare le esigenze nu-
gneto ma è strettamente legata alle modalità di trizionali del vigneto in un
distribuzione e all’ efficienza dei concimi. unico intervento di fertilizza-
Nell’ambito del progetto NUTRIVIGNA, la ditta zione. Il suo impiego inoltre
Haifa ha messo a disposizione un concime granu- consente uno sviluppo equili-
lare completo (NPK+Mg+S) con parte dell’azoto a brato della vegetazione, sen-
cessione controllata (CRN >46%) grazie alla pre- za eccessivo vigore, evitando
senza di un’agente ricoprente MCT™ (membrana antagonismi con l’accrescimento dei grappoli, fa-
di ricopertura semipermeabile e biodegradabile). vorendo la migliore produzione con formazione di
Tale concime (Multicote Agri 13.5.21+7MgO +14SO3), aromi e ottimale qualità organolettica.
diagnosi carenze e apporti ottimali
Horta srl
vite.net® è un sistema di supporto alle deci- le razionalizzare le operazioni colturali e mini-
sioni (DSS) per la coltivazione sostenibile della mizzare gli impatti sulla salute e l’ambiente.
vite, sviluppato da Horta e composto da:
1) un sistema integrato per il monitoraggio in
tempo reale dell’ambiente vigneto (aria, suo-
lo, piante, malattie e insetti) tramite tecniche
IoTs (Internet of Things);
2) un applicativo online che, analizzando que-
sti dati con tecniche di modellistica avanzata
e bigdata, fornisce allarmi e informazioni a
supporto delle decisioni.
Il DSS, tramite un’interfaccia grafica facilmente
interpretabile, fornisce informazioni su condi-
zioni meteorologiche, sviluppo della pianta, pe-
riodi di rischio per peronospora, oidio, botrite e
black rot, livello di protezione garantito dai
trattamenti precedenti, sviluppo dei principali
insetti dannosi, stress abiotici (idrici e termici) e,
da oggi, fertilizzazione. Con vite.net® è possibi-
13Sostenibilità ambientale
La valutazione dell’impatto ambientale, in relazio- I rilievi non hanno evidenziato una significativa
ne alle dosi di azoto impiegate, alle differenti differenza tra le tesi fertilizzate con concime orga-
tecniche di distribuzione ed ai diversi sistemi ge- nico rispetto a quelle con concime minerale.
stionali del vigneto, è stata condotta sia attraverso Le differenti dosi di azoto (39 e 78 kg N/ha anno)
il calcolo della LCA che mediante il rilievo delle distribuite in vigneto a rateo variabile con interra-
emissioni di ammoniaca (gas acidificante e mento ed in prossimità delle viti, impiegando conci-
precursore delle polveri sottili) e di protos- mi a cessione controllata, non hanno determinato
sido d’azoto (potente gas serra) dal suolo. un incremento significativo delle emissioni rilevate
La fertilizzazione del vigneto, per la tipologia dei ferti- di N2O all’aumentare della dose distribuita.
lizzanti impiegati e per la modalità distributiva me- I principali impatti, riferiti al settore agricolo (gas serra,
diante interramento, non ha evidenziato significative eutrofizzazione, acidificazione, consumo di risorse
emissioni ammoniacali né in termini assoluti (2,1 – 6,4 fossili), sono stati infine valutati con uno studio LCA.
kg NH3/ha anno), né in relazione all’azoto distribuito La valutazione degli impatti è stata riferita alla produ-
(2,8 – 5,5 % dell'azoto distribuito), con emissività mino- zione di 1 tonnellata di uva, in uscita dal cancello
re per le tesi inerbite. I risultati delle emissioni di pro- dell’azienda. Il calcolo è stato effettuato su due
tossido d’azoto mostrano un andamento quasi nullo annate produttive (2016- 2017) per ridurre la variabi-
nel periodo invernale, mentre evidenziano picchi lità inter-annuale delle rese produttive, che incide in
emissivi in funzione delle fertilizzazioni, delle condi- modo determinante sui risultati della LCA.
zioni climatiche, in particolar modo dopo gli eventi Nelle figure vengono presentati, come esempio, i
piovosi, ed in seguito alle lavorazioni del terreno. risultati per gli impatti relativi ai gas serra.
14fertilizzazione e gestione del suolo
Sulle emissioni di gas serra incide la produzione dei fertilizzanti e degli agro-
farmaci e, in misura minore, le emissioni di CO2 derivanti dalle operazioni coltu-
rali (gasolio) e di N2O dalla fertilizzazione.
Le tesi a rateo fisso e a rateo variabile (figura sopra) mostrano poche differenze,
essenzialmente legate alla resa produttiva. La tesi di controllo non fertilizzata
mostra gli impatti inferiori in quanto, nei due anni, non si sono ancora evidenziati
cali nelle rese produttive. La tesi “Minerale” (figura sotto) mostra un impatto
maggiore rispetto alla tesi “Organico”. Le differenze fra le altre tesi sono da indi-
viduare soprattutto in relazione alle differenti rese produttive.
15Testi
CRAST – Università Cattolica del Sacro Cuore: Massimo Vincini,
Matteo Gatti, Alessandra Garavani, Tito Caffi, Vittorio Rossi, Stefano Poni
CRPA Lab: Giuseppe Moscatelli e Laura Valli
Progetto grafico Giuseppe Fattori per CRPA spa
www.nutrivigna.it
Fotografie archivio NutriVigna, Haifa Italia srl, Horta srl,
Casella Macchine Agricole srl, Giuseppe Fattori
Ringraziamenti
Si ringraziano, per il prezioso contributo, le imprese
Casella Macchine Agricole srl, Haifa Italia srl e Horta srl.
Un sentito ringraziamento inoltre alle aziende viticole
Paolo Malvicini e Res Uvae per la disponibilità ad ospitare
le attività sperimentali e per la collaborazione fornita.
Stampa a cura di Tecnograf Srl - Maggio 2018
Progetto cofinanziato dai
Fondi europei 2014-2020 della Regione Emilia-RomagnaPuoi anche leggere
