Irrigazione 4.0: come l’automazione rende sostenibile l’agricoltura moderna

Oggi più che mai la risorsa acqua è diventata sempre più preziosa e limitata, rendendo necessari interventi di vario tipo, dal water saving al water harvesting, per poter efficientarne sia l’uso che il recupero. Nel nostro seminario “Ogni goccia conta” abbiamo approfondito ogni aspetto legato all’oro blu del XXI secolo. Tra questi, la tecnologia e l’innovazione giocano un ruolo fondamentale, permettendo di misurare costantemente lo stato idrico del suolo e delle piante, dando un’arma in più all’imprenditore del presente. Per approfondire questa tematica abbiamo invitato il Dott. Danilo Loconsole, ricercatore del Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti dell’Università degli Studi di Bari Aldo Moro, specializzato in Orticoltura e Floricoltura. Il dott. Loconsole ha concentrato la sua attività di ricerca nel campo dell’orticoltura e floricoltura sostenibile, con particolare attenzione all’uso efficiente delle risorse e all’applicazione di tecnologie innovative. Le sue ricerche in generale vertono sull’uso di biostimolanti naturali, substrati alternativi alla torba, tecniche di propagazione innovative e irrigazione di precisione per migliorare la qualità e la sostenibilità delle produzioni ornamentali e orticole. L’obiettivo è integrare l’innovazione tecnologica con la sostenibilità ambientale, contribuendo alla transizione verso un’agricoltura più resiliente e responsabile. Ha inoltre collaborato  con l’Università di Foggia nell’ambito del progetto AGRITECH, dove si è occupato dello sviluppo di sistemi automatizzati per la gestione dell’irrigazione e del monitoraggio idrico nei substrati di coltivazione.

Dott. Loconsole, quanto risulta importante gestire la risorsa acqua in quest’ultimo periodo?

La gestione efficiente della risorsa idrica è oggi una delle sfide più urgenti per l’agricoltura, soprattutto in ambienti mediterranei e alle basse latitudini, dove i cambiamenti climatici stanno accentuando periodi di siccità e riducendo la disponibilità d’acqua. In termini di risorse, la Terra contiene circa 1400 milioni di km³ d’acqua, ma solo circa 45 000 km³ sono acqua dolce utilizzabile e di questa ancora una frazione (tra 9 000 e 14 000 km³) è effettivamente accessibile per uso umano. Di tutto ciò, l’agricoltura è responsabile di circa il 70 % dei prelievi di questa risorsa. Questa disponibilità così limitata rende l’acqua un fattore produttivo da utilizzare con intelligenza e responsabilità. Ottimizzare l’irrigazione significa non solo risparmiare acqua, ma anche migliorare la qualità delle produzioni e ridurre l’impatto ambientale dei sistemi agricoli. Le moderne tecnologie — sensori di umidità del suolo, sistemi di irrigazione automatizzati, monitoraggio in tempo reale — offrono strumenti concreti per gestire in modo preciso il fabbisogno idrico delle colture. Nelle mie ricerche sto contribuendo a sviluppare soluzioni di questo tipo, integrando sensori e piattaforme digitali per un’agricoltura sempre più sostenibile e resiliente ai cambiamenti climatici.

Di quali strumenti e sensori ci si può avvalere per monitorare lo stato idrico delle piante?

Oggi l’agricoltura di precisione mette a disposizione un’ampia gamma di strumenti e sensori per monitorare lo stato idrico delle piante e dei substrati. I più diffusi sono i sensori di umidità del suolo, basati su diverse tecnologie come sensori capacitivi, TDR (Time Domain Reflectometry) o FDR (Frequency Domain Reflectometry), che consentono di stimare il contenuto idrico in tempo reale. Accanto a questi si utilizzano i più tradizionali tensiometri per misurare il potenziale matriciale dell’acqua nel suolo e valutare la disponibilità idrica effettiva per la pianta. A livello di pianta, sensori di flusso linfatico ad esempio, permettono di rilevare lo stress idrico in modo diretto e continuo. Le immagini da drone o satellite, tramite tecniche come GPS-IR (Geographical positioning system interferometric reflectometry), offrono una visione spaziale dello stato idrico delle colture. 

Cosa sta sviluppando il tuo gruppo per poter sopperire alle mancanze del settore?

Il nostro gruppo ha sviluppato un sistema d’irrigazione automatizzato nell’ambito della task 6.1.2 del progetto AGRITECH, basato sull’impiego di sensori capacitivi low-cost. Questi sensori, il cui costo è inferiore a 1 € (contro le diverse centinaia di euro dei sensori dielettrici commerciali), offrono basso consumo, compatibilità con diversi microprocessori e buona correlazione tra lettura in mV e umidità del substrato. Per testare il sistema, abbiamo realizzato un impianto pilota con specie orticole e floricole in vaso. L’end-node è un ESP32 su centralina Ecofert SF5850 che legge i valori di umidità dei sensori, misura temperatura/umidità dell’aria, controlla quattro elettrovalvole e ospita il DSS (Decision Support System). La trasmissione dati avviene via LoRaWAN con comunicazione bidirezionale che permette sia di ricevere dati che di inviare comandi come la variazione dei set-point, calibrazione sensori, aggiornamento firmware da remoto. Per la taratura abbiamo confrontato le letture dei sensori con il metodo gravimetrico e definito degli indicatori (airValue e waterValue) per ottenere curve di calibrazione su diversi substrati. L’irrigazione è comandata tramite set-point, al di sotto dei quali il DSS aziona solenoidi di tipo latching per massimizzare il risparmio energetico. L’end-node è autosufficiente grazie a batterie al litio, una batteria alcalina per i solenoidi, pannelli solari e modalità deep-sleep. In sintesi, proponiamo una piattaforma a basso costo ed energeticamente efficiente ed autosufficiente che mira a fornire monitoraggio in tempo e controllo remoto per migliorare l’efficienza idrica e la sostenibilità delle coltivazioni in vaso e in pieno campo.

Grazie a questo e ad altri progetti, l’uso della risorsa acqua è sempre più efficiente ed efficace, permettendo un aumento della superficie irrigata e, al tempo stesso, migliorando le produzioni agricole.