Un sensore innovativo misura quanta sete hanno gli alberi da frutto in tempo reale
Le colture irrigate hanno bisogno di un apporto di acqua adeguato alle esigenze mutevoli delle piante. Un apporto inadeguato anche per un breve periodo di tempo può diminuire il rendimento del raccolto fino al 40 %. Idealmente, gli agricoltori dovrebbero fornire esattamente la quantità di acqua di cui le piante hanno bisogno proprio nel momento in cui ne hanno necessità. Tuttavia, in realtà, ciò è difficile da realizzare. Pertanto, per precauzione, molti agricoltori tendono a innaffiare più del necessario. L’entità varia a seconda della regione e della coltura, tuttavia un eccesso di acqua del 20-50 % è comune. L’irrigazione eccessiva causa numerosi problemi ambientali, oltre a costi aggiuntivi inutili per gli agricoltori. L’adeguamento dell’apporto di acqua alle esigenze delle piante aumenterebbe il rendimento e consentirebbe di risparmiare denaro. Tenendo conto di questo obiettivo, il progetto StemSense, finanziato dall’UE, ha sviluppato un sensore che misura il fabbisogno idrico degli alberi da frutto e delle viti. Il progetto attuale rappresenta il proseguimento di un progetto omonimo precedente, finanziato dall’UE, che ha studiato la fattibilità del dispositivo e ne ha convalidato la produzione. Il nuovo progetto ha miniaturizzato il sensore, ultimato il software e i processi industriali e dimostrato la tecnologia sul mercato.
Potenziale idrico del fusto
La chiave per il funzionamento del sensore è il principio fisiologico del potenziale idrico del fusto. «Si tratta di una misurazione diretta della forza di tensione dell’acqua nei tessuti xilematici della pianta, che costituiscono il canale di trasporto dell’acqua verso l’alto», spiega Anat Halgoa Solomon, coordinatrice del progetto. «Espresso in modo semplicistico, il potenziale idrico del fusto descrive l’energia di cui la pianta ha bisogno per prelevare l’acqua dal suolo e condurla alla foglia.» Meno è l’energia utilizzata dalla pianta per ottenere l’acqua, tanto più sarà quella disponibile per lo sviluppo dei frutti. Il potenziale idrico del fusto è stato convenzionalmente misurato usando un dispositivo manuale chiamato camera a pressione o bomba a pressione. Tale metodo presenta due svantaggi principali: misura il potenziale idrico del fusto solo per un periodo di tempo breve ogni giorno, richiedendo un tecnico addestrato, ed è pertanto limitato e scomodo. Ciononostante, il potenziale idrico del fusto resta il miglior indicatore per determinare il bisogno di acqua in tempo reale delle piante.
Un modo nuovo ed efficiente per misurare il potenziale idrico del fusto
Per superare i problemi, il team di StemSense ha sviluppato InTree, un sistema unico di monitoraggio automatico del potenziale idrico del fusto. «Abbiamo integrato un sensore innovativo in miniatura nel tronco di un albero collegato direttamente al tessuto vascolare della pianta», aggiunge Halgoa Solomon. «Il sensore include un osmometro: un volume di dimensioni molto ridotte di fluido concentrato sigillato in una membrana semipermeabile. Una volta che il sensore è attaccato ai tessuti della pianta, l’acqua passa per osmosi dai tessuti all’unità.» Il monitoraggio della pressione dell’unità fornisce un’indicazione constante del potenziale idrico dei tessuti. Il team di StemSense è stato il primo a realizzare tale monitoraggio diretto. Per poter utilizzare questa tecnologia innovativa, gli agricoltori pagano un abbonamento. Gli agronomi dell’azienda si consultano con gli agricoltori sui loro obiettivi, determinano il posizionamento ottimale dei sensori in un campo (di solito uno ogni 1-2 ettari) e infine installano i sensori nelle singole piante. Il sofisticato sistema online del progetto unisce i dati costanti relativi al potenziale idrico del fusto con i parametri ambientali al fine di determinare lo stato idrico delle piante e adattare l’irrigazione di conseguenza. Dopo il lancio di successo del prodotto nel 2020, l’azienda ha conservato il 100 % dei clienti e creato oltre 15 distributori internazionali. Il progetto si rivolgerà ai mercati dei frutteti e dei vigneti di tutto il mondo. StemSense consente agli agricoltori di utilizzare meno acqua per ottenere un prodotto migliore. In tal modo si risparmiano costi e si aumentano i profitti, prolungando al contempo le scorte limitate di acqua nel mondo.
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