Introducing innovative precision farming techniques in agriculture to decrease carbon emissions.

Oggi, I sistemi agricoli sono chiamati a soddisfare la crescente domanda di cibo e fibre vegetali dovuto al continuo incremento demografico. L’intensificazione di questi sistemi in termini di utilizzo massiccio di fattori produttivi e relative asportazione porta ad aumentare le preoccupazioni in merito all’impatto ambientale. Il principale obiettivo di questo lavoro di tesi è individuare, attraverso prove sperimentali combinate con simulazioni di medio-termine di diversi scenari, la miglior soluzione tecnica in grado di preservare la fertilità del suolo e ridurre l'impatto ambientale del settore agricolo studiando la sinergia tra l'agricoltura conservativa e l'agricoltura di precisione. Considerando i contributi scientifici che studiano i due principi, ed individuati i punti di approfondimento relativi alla gestione della variabilità e mitigazione dell'impatto ambientale, le ipotesi di questo lavoro di tesi sono (1) di mappare la variabilità a livello aziendale in termini di proprietà del suolo e resa in granella allo scopo di definire delle zone omogenee ed attribuirgli un potenziale produttivo; (2) studiare la sinergia tra l’agricoltura conservativa e l’agricoltura di precisione che premette di ottenere incrementi produttivi, energia netta ed efficienza energetica; (3) individuare le migliori strategie derivanti dalla sinergia tra agricoltura conservativa ed agricoltura di precisione, in grado di diminuire nel medio periodo le emissioni di CO2 dei sistemi agricoli usando le simulazioni del modello SALUS. Per verificare queste ipotesi la raccolta dati è stata effettuata utilizzando diverse fonti, approcci e strumenti. Infatti, strumenti per la mappatura del suolo ed il monitoraggio dello stato di vigore delle colture sono stati utilizzati per studiare la variabilità di campo e la sua evoluzione nel tempo per poter definire zone omogenee stabili nel tempo. Inoltre, i modelli di simulazione, quando opportunamente testati, rappresentano un utile strumento per poter definire la miglior strategia gestionale per ottenere delle produzioni sostenibili. Questi trovano diversi campi applicativi, dall’incremento dell’efficienza d’uso dei fattori produttivi alla gestione delle superfici coltivate. La caratterizzazione delle zone omogenee è stata effettuata tramite interpolazione dei dati ARP e dati di resa storici derivanti da mappe di resa. Adottando questo metodo è possibile effettuare analisi su vasta scala. La classificazione e definizione delle zone omogenee è stata ottenuta alimentando un programma geostatistico chiamato MZA con i dati descritti in precedenza. Il numero ottimale di classi omogenee è stato selezionato sulla base di indici derivanti dall’analisi del programma, che per questo studio è risultato essere quattro. Successivamente, il potenziale produttivo di ogni classe omogenea è stato attribuito attraverso analisi della varianza dei dati relativi alle analisi del suolo puntuali e dati di resa storici. Infine, il potenziale produttivo assegnato è stato validato sulla base delle rese medie storiche a livello distrettuale. Per quanto riguarda la resa in granella, nello strip-tillage (ST) e la non lavorazione (NT) si osservano cali del 20% e 15% rispetto alla tecnica convenzionale (CT). Tuttavia, il contributo dell’agricoltura di precisione permette di mitigare questo fenomeno in tutte le tecniche di lavorazione conservativa studiate in questo lavoro. Questo permette di ottenere incrementi produttivi superiori al 10%, che permettono alla minima lavorazione (MT) di eguagliare le rese di CT. Allo stesso modo, MT supportata da agricoltura di precisione raggiunge i più alti valori di energia netta, 2% maggiori di CT. Mentre, l’agricoltura di precisione contribuisce ad aumentare di quasi il 20% l’energia netta in ST e NT rispetto al corrispettivo gestito in modo uniforme. Inoltre, Questa consenta di aumentare l’efficienza energetica in MT e NT del 10% e 2% rispetto a CT. In ST invece, si osservano incrementi del 15% confrontato con la stessa tecnica senza supporto di agricoltura di precisione. D’altronde, i possibili benefici dell’agricoltura di precisione sono stati calcolati in termini di emissioni di carbonio per poter definire le migliori strategie che pesano meno dal punto di vista delle emissioni di CO2 in atmosfera nelle condizioni climatiche attuali. Dalle simulazioni del SALUS si evince che tutte le tesi studiate sono caratterizzate da perdite del contenuto di carbonio organico del suolo (SOC). Tuttavia, si sono registrate minori perdite in MT e NT del 17% e 63% rispetto a CT. Inoltre, l’adozione di tecniche di lavorazione conservativa mitiga anche le emissioni di carbonio legate alle agrotecniche, mentre l’agricoltura di precisione porta ad una ottimizzazione delle risorse esauribili come combustibile fossile e fertilizzanti. Infine, è stato dimostrato che la sinergia tra agricoltura conservativa, specialmente NT, e agricoltura di precisione rappresenta un utile strumento per mitigare le emissioni di carbonio in atmosfera legate all’attività agricola. Infatti, considerando le attuali condizioni climatiche e la variabilità di campo caratterizzante l’area di studio, NT supportata da principi e tecnologie di agricoltura di precisione è in grado di ridurre le emissioni totali annue di CO2 del 56% rispetto a CT.