È ormai chiaro come il cambiamento climatico in atto possa contribuire negativamente in molte colture agrarie, con fenomeni estremi che complicano la produzione primaria (riduzione delle produzioni e aumento avversità crittogamiche ed entomologiche sia per patogenicità che per numero di cicli biologici). Per questi motivi individuare soluzioni in risposta ai cambiamenti climatici, risulta essere una sfida di primaria importanza, sia per il contenimento degli effetti negativi diretti sulla produzione (produttività), che indirettamente nella gestione delle risorse coinvolte nella stessa, gestendone adeguatamente l’uso (ad esempio risorse idriche).
Contemporaneamente a seguito di un’aumentata sensibilità dei consumatori verso le suddette problematiche ambientali e al crescente interesse per la sostenibilità e la salubrità del cibo, ha portato ad una maggiore diffusione delle coltivazioni biologiche.
Negli ultimi decenni, il settore degli alimenti biologici in Italia ha mostrato un notevole incremento sia in termini di aziende agricole e superfici coltivate (19,93 milioni di ettari nel 2019), sia in termini di consumo di prodotti biologici. A questo proposito, è stato ampiamente dimostrato come il cibo biologico contenga concentrazioni più elevate di composti antiossidanti, concentrazioni più basse di metalli pesanti e una minore presenza di agrochimici (Barański et al., 2014). Da parte dei produttori, il passaggio all’agricoltura biologica è stato anche una strategia per preservare la redditività dell’azienda agricola in un periodo di prezzi globali bassi per le materie prime agricole.
Se tuttavia l’attuale agricoltura biologica risulta performante in contesti vocati dal punto di vista della sostenibilità economica aziendale, del limitato utilizzo di prodotti fitosanitari e della rintracciabilità e garanzia fornita al consumatore, numerose criticità rimangono aperte e richiedono di essere affrontate:
- resa più bassa rispetto all’agricoltura convenzionale: è attualmente presente una forte domanda di innovazione per tecniche di coltivazione in grado di aumentare la produttività delle colture bio, in modo da fornire cibo sufficiente per una popolazione in crescita ed esigente, preservando allo stesso tempo la fertilità del terreno e la biodiversità.
- Carbon Footprint più elevata rispetto all’agricoltura convenzionale: la maggior parte degli studi di Carbon Footprint hanno riscontrato che l’agricoltura intensiva è più rispettosa dell’ambiente rispetto al sistema biologico, per unità di prodotto, a causa della resa inferiore di quest’ultimo
A partire dal 2023, il mondo agricolo si prepara ad affrontare la nuova PAC che avrà un’impronta basata sul Green Deal Europeo e sulla Strategia “Farm to Fork”. Il Green Deal Europeo (2019) mira a migliorare il benessere delle persone, l’obiettivo è quello di rendere l’Europa climaticamente neutra entro il 2050, proteggendo il pianeta. L’Europa intende far fronte ai cambiamenti climatici, proteggere l’ambiente e preservare la biodiversità, garantire un giusto compenso economico, potenziare l’agricoltura biologica.
I contenuti del progetto Biohortapp sono in linea con quanto previsto dalla nuova politica comunitaria, anche in merito alla riduzione degli input e allo sviluppo dell’orticoltura biologica.
Il miglioramento dell’efficienza nell’utilizzo delle risorse risulta fondamentale: in particolare è evidente come la puntualità nei trattamenti ammessi rappresenti una strategia vincente, ma di ardua attuazione se non si conoscono a priori le probabilità di verificarsi dell’evento.
In questo contesto i modelli di simulazione e i sistemi esperti (DSS, Decision Support Systems) rappresentano oggigiorno validi strumenti a disposizione di tecnici e agricoltori per la gestione delle colture, dai fabbisogni di concimazione e irrigazione (Gallardo et al., 2020) alla difesa verso le avversità biotiche. I sistemi esperti in particolare sono dei programmi semplici e di facile uso che elaborano i valori medi inseriti dall’utente per dare una risposta pratica e impiegabile da tecnici ed agricoltori.
Nello specifico il progetto Biohortapp mira a soddisfare tali esigenze conoscitive ed a proporre un sistema predittivo esperto ed auto-apprendente che possa fornire nelle pratiche ortive biologiche indicazioni più solide circa la probabilità del verificarsi di evento avverso o dell’insorgenza di unanecessità (somministrazioni irrigue ad esempio).
Lo scopo del progetto consiste nel mettere a punto un sistema di supporto alle decisioni che elabori i dati raccolti mediante degli strumenti innovativi di monitoraggio a livello di campo di tutti i diversi parametri legati:
- alla gestione tecnica delle colture
- allo sviluppo fenologico delle colture
- alla gestione delle avversità
- al management irriguo.
Il progetto verrà implementato attraverso 8 attività per un arco temporale di 24 mesi:
Attività 1 – Coordinamento delle attività progettuali
Attività 2 – Individuazione degli ordinamenti colturali, degli itinerari agronomici e delle principali criticità colturali
Attività 3 – Definizione del piano di misure (rilievi ambientali, colturali ecc) e
Attività 4 – Determinazione (misura, calcolo e/o stima) dei diversi parametri ambientali, colturali e fito-sanitari
Attività 5 – Realizzazione tecnica e funzionale della piattaforma informatica ed implementazione a livello aziendale del sistema di supporto alle decisioni
Attività 6 – Messa a punto del sistema previsionale: verifica ed eventuali correzioni/integrazioni
Attività 7 – Analisi micro-economica degli effetti prodotti dal sistema
Attività 8 – Disseminazione dei risultati parziali e finali
Piano di lavoro
Descrivere in maniera sintetica le varie fasi del processo di implementazione del progetto d’innovazione ed il ruolo giocato dai vari partner.
Il progetto verrà implementato attraverso 8 attività per un arco temporale di 24 mesi, di seguito brevemente descritte:
Attività 1 – Coordinamento delle attività progettuali
Si attuerà nei due anni progettuali coinvolgendo i diversi partner e si articolerà in diverse azioni svolte dagli stessi partner con:
- Incontri collegiali fra tutti i Responsabili Scientifici ed a gruppi di questi suddivisi per competenze con il fine di definire lo scenario (filiera) di riferimento in termini tecnico-agronomici e gestionali;
- controllo periodico dello stato d’avanzamento progettuale per la definizione/verifica delle pietre miliari e degli obiettivi perseguiti;
- Individuazione delle eventuali azioni correttive rispetto a criticità emerse nella realizzazione progettuale.
Saranno coinvolti tutti i Responsabili scientifici di tutti i partner ed i relativi tecnici.
Attività 2 – Individuazione degli ordinamenti colturali, degli itinerari agronomici e delle principali criticità colturali – durata primi 3 mesi
- analisi e ricerca bibliografica; Responsabili scientifici DSA3 ed ICT Plus;
- definizione dei sistemi produttivi ortivi biologici di riferimento; Responsabile scientifico DSA3 UR in Bioeconomia;
- identificazione a livello aziendale degli appezzamenti di coltivazione delle colture orticole oggetto del progetto (melone, pomodoro da mensa, lattuga, ecc.), determinazione delle caratteristiche chimiche (concentrazione nutrienti, pH), fisiche (tessitura, densità apparente) e idrologiche (costanti idrologiche: capacità idrica di campo, punto d’appassimento) dei terreni, definizione delle specifiche tecniche e dell’itinerario agronomico delle colture attuate; Responsabile scientifico DSA3 – UR Agronomia e Coltivazioni erbacee;
- per ogni coltura/avvicendamento identificazione delle fasi fenologiche principali, dei coefficienti colturali teorici e delle criticità di natura fito-sanitaria nei diversi contesti produttivi; Responsabile scientifico DSA3 – UR Agronomia e Coltivazioni erbacee.
Saranno coinvolti i Partner aziendali, il DSA3 – ACE e Bioeconomia, Partner ICT Plus e Partner Wivaterra.
Attività 3 – Definizione del piano di misure (rilievi ambientali, colturali ecc) e individuazione/implementazione di sensori/devices finalizzati all’acquisizione “smart”- durata tre mesi
Si articola in due tipologie di azioni volte a:
- definizione del piano di misure e rilievi ambientali (parametri climatici: temperatura, umidità radiazione, precipitazioni, evapotraspirazione di riferimento ETo), colturali (fase fenologica, copertura del terreno, stima/misura dello sviluppo della coltura, produzione) e fito-sanitari (avversità fungine e parassitarie di interesse del progetto; soglie d’intervento; incidenza avversità e parassiti) e loro modalità di esecuzione, epoca, numero repliche; Responsabile scientifico DSA3 UR – ACE;
- individuazione ed implementazione di sensori e devices finalizzati all’acquisizione “smart” dei set di dati individuati per le filiere considerate (sistemi produttivi) – Responsabile ICT Plus
Attività 4 – Determinazione (misura, calcolo e/o stima) dei diversi parametri ambientali, colturali e fito-sanitari – durata 10 mesi
- determinazione (misura, calcolo o stima) dei diversi parametri ambientali e colturali definiti in attività 3.1; Responsabile scientifico DSA3 – UR ACE;
- definizione o verifica delle relazioni quantitative che legano i parametri ambientali e colturali determinati con i fabbisogni irrigui, le avversità fito-patologiche in esame e la relativa incidenza in termini produttivi; Responsabile scientifico DSA3 – UR ACE, Wivaterra e ICT Plus.
- creazione, aggiornamento continuo dei DB con i parametri colturali e climatici rilevati; Responsabile scientifico ICT Plus
Attività 5 – Realizzazione tecnica e funzionale della piattaforma informatica ed implementazione a livello aziendale del sistema di supporto alle decisioni – durata 10 mesi nel 1° anno
Questa attività del progetto riguarderà l’implementazione a livello aziendale del sistema di supporto alle decisioni e si articolerà in diverse azioni.
- definizione del modello logico di integrazione della base dei dati disponibili determinati con l’Attività
- sviluppo di algoritmi e modelli previsionali che dovranno processare i dati in input rilevati in tempo reale e totalmente automatico dall’infrastruttura tecnologica predisposta;
- conversione degli output ottenuti dall’implementazione del modello in indicazioni di intervento;
- analisi critica degli alert prodotti (capacità di individuazione del momento ottimale per l’esecuzione degli interventi individuati: trattamenti, irrigazione);
- modifica ed integrazione nella logica dell’ecosistema software-hardware-colture-orticoltore;
- realizzazione tecnica e funzionale della piattaforma informatica, seguita dalla implementazione e correzione in itinere;
Il Partner ICT Plus ha il ruolo centrale nello sviluppo e nell’implementazione del software di elaborazione con il supporto tecnico del DSA3, di Wivaterra e dei Partner aziendali
Attività 6 – Messa a punto del sistema previsionale: verifica ed eventuali correzioni/integrazioni Durata: tutto il secondo anno; tutti i Partner sono coinvolti:
L’obiettivo primario di questa attività è incentrato nella messa a punto e collaudo di tutto il sistema informatico alla base del DSS e del sistema di generazione di alert. I partner coinvolti sono in primis ICT Plus, che assume un ruolo centrale, coadiuvata dal DSA3, Wivaterra e da tutti i partner aziendali. Le azioni afferenti all’attività 6 si basano sulla fattiva collaborazione e scambio di pareri ed informazioni tecniche tra ICT Plus ed i feedback di tutti gli altri.
Si sostanzia in:
- verifica delle diverse funzionalità implementate, con analisi critica degli alert proposti;
- della valutazione della relativa congruità;
- correzione ed implementazione degli algoritmi e dei modelli previsionali;
Attività 7 – Analisi micro-economica degli effetti prodotti dal sistema (durata tutto il secondo anno); Partner coinvolti: responsabili scientifici DSA3 UR di Bioeconomia, ICT Plus Wivaterra e Partner aziendali
Si basa sulle valutazioni di LCA/LCC delle performance micro-economiche ed ambientali del sistema implementato, dandone una valutazione critica circa la sostenibilità economica ed ambientale a confronto con le tecniche biologiche standard di produzione, comunemente adottate dalle aziende partner. In questa chiave di lettura saranno valutate tutte le operazioni colturali evidenziando i punti di forza e di debolezza del sistema.
Attività 8 – Disseminazione dei risultati parziali e finali (3 mesi)
Predisposizione di seminari, attività divulgative in itinere ed in conclusione al progetto tra partner e stackholder. Partner coinvolti: Capofila