Rilevare le piante da coltura per migliorare la resilienza climatica
Migliorare l’efficienza del consumo idrico è una sfida fondamentale in ambito agricolo che riveste un’importanza essenziale per sostenere le rese delle colture, soddisfare la domanda di produzione alimentare di una popolazione in crescita e supportare i mezzi di sussistenza degli esseri umani in condizioni climatiche in peggioramento. Sfruttando tecnologie avanzate, il progetto SenseFuture, finanziato dall’UE, ha approfondito le nostre conoscenze sulle modalità con cui la gestione delle colture influenza le dinamiche idriche del suolo e ottimizza gli impianti di erogazione dell’acqua, soprattutto negli strati profondi del terreno. Realizzato con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, SenseFuture ha utilizzato un’ampia gamma di tecniche di rilevamento su più scale, tra cui velivoli senza pilota (UAV), sensori prossimali della chioma e immaginografia delle radici delle piante al fine di monitorare l’efficienza del consumo idrico su vaste aree di campo, congiuntamente all’elaborazione e all’analisi dei dati basate sull’intelligenza artificiale (IA). «L’integrazione di tecnologie avanzate ha permesso di comprendere in maniera più approfondita le interazioni esistenti tra pianta e suolo, rivelando il modo in cui un nuovo tipo di agronomia può incrementare l’efficienza del consumo idrico in condizioni climatiche variabili», afferma Eusun Han, coordinatore del progetto SenseFuture.
Sfruttare l’alta tecnologia
Una gamma diversificata di sensori ha acquisito immagini ad alta risoluzione e dati in tempo reale allo scopo di rivelare lo stato idrico delle piante, il che ha permesso ai ricercatori di valutare le modalità con cui le diverse strategie di gestione delle colture influenzano l’efficienza del consumo idrico a livello di azienda agricola. La ricerca è stata condotta sia in Australia che in Danimarca e, data l’elevata variabilità delle condizioni meteorologiche, SenseFuture si è avvalso anche di sensori termici a terra, che risultano più affidabili in condizioni quali cielo coperto e caldo estremo. Inoltre, gli strumenti basati sull’IA, come il software RootPainter, hanno accelerato in modo significativo la fenotipizzazione delle radici delle piante, ovvero il processo di analisi e misurazione dei tratti delle radici, come i modelli di crescita, la struttura e la risposta alle condizioni ambientali. Ciò ha consentito al progetto di raccogliere dati più accurati e dettagliati sulle complesse interazioni tra pianta e suolo in tempi più brevi rispetto a quelli richiesti dai metodi tradizionali.
Strategie innovative per la resilienza alla siccità
Grazie ai suoi approcci innovativi, SenseFuture ha scoperto che la rimozione di parte della chioma di una pianta aiuta le colture a sopravvivere alla siccità riducendone la traspirazione. Questa strategia consente di conservare l’umidità del suolo quando il fabbisogno idrico è minore preservandola per le fasi critiche, come il riempimento dei chicchi, caratterizzato da un’elevata necessità di acqua. «In sostanza, questo approccio ottimizza le tempistiche relative al consumo idrico da parte delle colture sfruttandone la capacità di sviluppare radici più profonde nonostante la perdita della chioma», afferma Han. Un’altra efficace strategia identificata da SenseFuture è la coltivazione a duplice destinazione, nella quale le colture vengono utilizzate sia per il pascolo che per la produzione cerealicola. Il progetto ha dimostrato che il successo di questo approccio dipende fortemente dalla stagione, e in particolare dai livelli di precipitazioni: nelle stagioni secche, funge da rete di sicurezza generando due fonti di reddito agricolo e riducendo il rischio di perdita di raccolti grazie al consumo idrico differito. «La coltivazione a duplice destinazione può rivelarsi una strategia efficace per migliorare l’efficienza nell’uso delle risorse e la resilienza delle colture, in particolare nelle aree soggette a siccità», aggiunge Han. Questi metodi possono esercitare applicazioni più ampie in diversi sistemi colturali: mentre il grano e la colza hanno risposto positivamente a tali pratiche di gestione in Australia, approcci analoghi potrebbero essere infatti applicati anche a sistemi di colture perenni nell’emisfero settentrionale.
Migliori previsioni grazie ai dati, migliori decisioni per gli agricoltori
I risultati di SenseFuture, che segnano un importante passo in avanti verso il miglioramento delle pratiche agricole, sono destinati a influenzare le future decisioni in tal campo. Ad esempio, le preziose conoscenze sul comportamento delle piante, e in particolare le risposte del sottosuolo alla defogliazione, saranno fondamentali per affinare le strategie di coltivazione a duplice destinazione, ottimizzare i tempi di pascolo e sviluppare cultivar in grado di garantire un recupero più rapido delle radici e dei germogli. Inoltre, gli innovativi canali basati sui dati per la fenotipizzazione delle piante convalidate nel corso del progetto aiuteranno i ricercatori a sviluppare colture resilienti per i climi futuri. Tra i prossimi passi per l’applicazione di questi risultati in contesti agricoli pratici figurano lo sviluppo di modelli predittivi per l’efficienza del consumo idrico e l’ottimizzazione delle risorse. «Affinando queste previsioni possiamo fornire agli agricoltori informazioni più accurate e attuabili in tempo reale, aiutandoli a prendere decisioni migliori sugli investimenti nelle risorse con l’obiettivo di ottenere una resa maggiore e ridurre i rischi a fronte del peggioramento dei cambiamenti climatici», spiega Han. L’integrazione dei dati provenienti da diversi sensori e lo sfruttamento di strumenti basati sull’IA nei sistemi di supporto alle decisioni potrebbero rafforzare ulteriormente l’agricoltura digitale consentendo in tal modo un monitoraggio, una visualizzazione e una gestione più precisi dei sistemi agricoli, il che in ultima analisi dispone del potenziale di favorire pratiche sostenibili e resilienti e di migliorare le operazioni quotidiane delle aziende agricole.
Parole chiave
SenseFuture, efficienza del consumo idrico, UAV, IA, coltivazione a duplice destinazione, agricoltura sostenibile, velivoli senza pilota
