Smart farming

L’agricoltura dovrebbe diventare più efficiente, ecologica e sostenibile. Per avvicinarsi a questo obiettivo, diversi gruppi dell'Instituto di Scienze agrarie (IAS) stanno spingendo lo sviluppo di tecnologie moderne. Al Politecnico Federale di Zurigo, i robot per il diserbo, le mucche autonome, i robot per il monitoraggio delle colture e le stalle per la misurazione delle emissioni sono già una realtà.

L’agricoltura odierna deve affrontare molte sfide. La popolazione, così come gli esperti, chiedono più benessere per gli animali e una produzione più rispettosa dell’ambiente. Allo stesso tempo, la gestione deve essere adattata al cambiamento climatico.

Questo mette sotto pressione sia i ricercatori che gli agricoltori, che devono trovare metodi di produzione alternativi. «Le tecnologie moderne come il riconoscimento delle immagini, l’intelligenza artificiale e l’automazione possono contribuire a questo», dice Achim Walter, capo del gruppo di ricerca delle scienze delle piante coltivate ed esperto di agricoltura intelligente. E prosegue: «Lo sviluppo di nuovi metodi e macchine è sempre stato un punto di forza del PF. Nel campo dell’agricoltura intelligente, questa forza può essere messa al servizio di una coltivazione più sostenibile dei nostri campi. Insieme agli agricoltori, alle autorità e alle aziende, i ricercatori del PF stanno cercando di scoprire quali tecnologie potrebbero essere utilizzate nella pratica nel futuro prossimo.»

Il termine smart farming si riferisce all’uso di tecnologie computerizzate in agricoltura. L’agricoltura intelligente può essere praticata in una vasta gamma di settori, il che si riflette anche nella diversità dei progetti di ricerca del PF.

Un ruolo pionieristico è svolto dal gruppo di ricerca di Achim Walter delle scienze delle piante coltivate [https://kp.ethz.ch/]. Il gruppo è coinvolto contemporaneamente in diversi progetti. Il progetto DeepField sta sviluppando un modo per utilizzare le immagini satellitari, per fornire in futuro raccomandazioni molto precise sui fertilizzanti a base di azoto. Due progetti in corso mirano a rendere più efficiente la coltivazione dei cereali: Per la SGlobal Wheat Head Detection Challenge, si stanno creando algoritmi per determinare il numero di spighe per area nelle foto, un indicatore importante per la riproduzione. Il secondo progetto, TraitSpotting, utilizza l'innovativa Field Phenotyping Platform a Lindau Eschikon e i droni per selezionare le migliori varietà per un’ulteriore coltivazione.

Oltre allo sviluppo del software di riconoscimento delle immagini, il PF sta investendo in vari altri progetti di ricerca che mirano a ottimizzare la coltivazione, come lo sviluppo di nuovi sensori o robot; questi ultimi sia sotto forma di droni che di robot autonomi che possono navigare in un campo ed essere utilizzati per la semina, il controllo dei parassiti o il raccolto. Queste tecnologie hanno un potenziale di ridurre l’uso di pesticidi o fertilizzanti assai notevole. I robot dovranno essere in grado di rilevare in modo affidabile le carenze di nutrienti o i bioaggressori e combatterli in modo molto mirato. Questo significa che applicheranno fertilizzanti o pesticidi solo quando è assolutamente necessario. Oppure, nel caso delle erbacce, rinunceranno del tutto agli erbicidi ed eseguiranno il controllo meccanicamente. Questo non solo dovrebbe ridurre la quantità di additivi nell’ambiente, ma anche l’onere per gli agricoltori.

Molte delle tecnologie esistenti sono orientate verso le grandi aziende agricole. Ciò rappresenta un ostacolo per il loro utilizzo in Svizzera, a causa della maggioranza di aziende di piccole/medie dimensioni. Spesso un investimento in questa direzione non è conveniente da un punto di vista puramente economico. Qui è dove il progetto Innofarm entra in gioco, che coinvolge tre gruppi di ricerca e l’Associazione Cantonale degli Agricoltori di Soletta. Si sta studiando come i droni e la più recente tecnologia dei sensori possano essere utilizzati per applicare azoto e pesticidi in modo più mirato e quindi riducendone l'utilizzo. Sulla base dei risultati di queste ricerche, il gruppo di economia agricola sta esaminando se e come queste tecnologie possano essere effettivamente utilizzate nella pratica, ad esempio se ogni agricoltore si procura un drone per sé, più aziende ne condividono uno o se è un lavoro che deve essere fatto da appaltatori. Un altro punto di interesse è il ruolo che può svolgere la politica agricola.

Il tema dell’agricoltura intelligente sta diventando sempre più importante anche nell’insegnamento. Negli ultimi anni, sono state lanciate nuove lezioni come «Crop Phenotyping» o «Innovation in Precision Agriculture». Qui, gli studenti vengono introdotti al mondo dell’agricoltura digitalizzata, conoscono le ultime tecnologie e i loro limiti, applicano le tecnologie stesse, sviluppano le loro idee, hanno l’opportunità di fondare start-up e beneficiano di scambi con studenti di altri dipartimenti.

Un esempio di agricoltura intelligente applicata è la stalla per bovini da latte di AgroVet-Strickhof a Eschikon. È dotato di una moderna tecnologia di sensori che permette un alto grado di benessere degli animali. Le mucche sono in gran parte autonome e possono decidere autonomamente di recarsi presso i robot per la mungitura e le mangiatoie automatiche in base alle loro esigenze. Inoltre, viene registrata l’attività di ogni animale. La regolarità dei movimenti di masticazione, il numero di mungiture per animale e per giorno e le visite alla mangiatoia automatica sono registrati. Grazie a questi dati, ad esempio, è possibile individuare malattie in una fase molto precoce.