Vantaggi agronomici, economici e ambientali dell’applicazione di tecniche di coltivazione a rateo variabile nel mais

Over the past few decades, due to the increase in the world population, there has been a growing need to increase agricultural production using currently cultivable land, with the aim of achieving maximum yields by taking advantage of the most recent technological innovations in the field of agriculture. In this context, precision agriculture (PA) plays a significant role. It involves the use of various technologies, including autonomous driving combined with GPS, yield maps, remote sensing, and finally, variable rate technologies for seeding, fertilization, and irrigation. These technologies are capable of managing the spatial variation in the distribution and efficiency of inputs to crops, without causing further damage to the environment, and allowing for the production of high-quality cereals to meet food demand. This paper aims to analyze the application of variable rate techniques in seeding, fertilization, and irrigation for maize cultivation in order to determine which is currently the most viable. The agronomic, environmental, and economic advantages compared to traditional cultivation are highlighted, bearing in mind that, being a recent technique, it is rapidly evolving and some results require years of application before becoming profitable. Literature shows how crucial monitoring is to the success of variable rate application, as understanding soil heterogeneity and crop requirements is the foundation for correctly distributing inputs. The best results were achieved when experiments had access to more data on soil and crop yields from previous years, as this allowed for a better understanding of the influence of external factors beyond a single operation, which cannot be controlled. For seeding, the application of variable planting density within the field was evaluated, based on prescription maps or data provided by real-time sensors, with a further possible application of the latter for variable seeding depth depending on soil moisture content. In fertilization, the focus is on reducing the use of mineral fertilizers, not only for economic savings but also to reduce the significant environmental impact of this practice. As for irrigation, the case studies presented demonstrate the system’s ability to reduce water input compared to uniform irrigation. However, this does not justify the higher costs of the irrigation system and monitoring when adopted by farms that do not face water supply limitations. On the contrary, this technique offers greater advantages in areas where water is a precious and limited resource, as it still allows for good maize yields. With the advancement of research and industry, the costs of implementing these systems are expected to decrease, making them more attractive even in regions where irrigation water is not currently scarce. Considering that consumers are increasingly seeking food products derived from sustainable farming practices with low environmental impact, variable rate techniques can help farmers meet this demand, as all the techniques analyzed in this paper offer environmental benefits which, if properly valued, could lead to greater profits.

Durante il corso degli ultimi decenni, a causa dell’aumento della popolazione mondiale si è riscontrata la necessità di aumentare le produzioni agricole, utilizzando le superfici attualmente coltivabili, con lo scopo di ottenere le massime produzioni avvalendosi delle più recenti invenzioni tecnologiche nel campo dell’agricoltura: in questo ambito è di rilevante importanza il ruolo svolto dall’agricoltura di precisione (AP), strumento che comprende l’utilizzo di diverse tecnologie, tra cui la guida autonoma abbinata a GPS, le mappe di resa, il telerilevamento, ed infine le tecnologie a rateo variabile nella semina, concimazione e irrigazione. Quest’ultime sono in grado di gestire la variazione spaziale della distribuzione degli input sulla coltura e la loro efficienza, senza causare ulteriori danni all’ambiente e permettendo la produzione di cereali di alta qualità per soddisfare la richiesta alimentare. Questo elaborato ha l’obbiettivo di analizzare l’applicazione delle tecniche a rateo variabile alla semina, concimazione e irrigazione per la coltivazione del mais così da determinare quale può essere la più perseguibile attualmente. Sono stati messi in evidenza quali vantaggi agronomici, ambientali ed economici ne derivano rispetto alla coltivazione classica, tenendo conto che trattandosi di una tecnica recente è in rapida evoluzione e alcuni risultati richiedono anni d’applicazione prima di essere remunerativi. Dalla letteratura è emerso quanto incida il monitoraggio sulla buona riuscita del rateo variabile, poiché la conoscenza dell’eterogeneità del suolo e i fabbisogni della coltura sono la base per poter distribuire correttamente gli input. I migliori risultati si sono ottenuti quando nelle sperimentazioni erano disponibili maggiori dati sul suolo e sulle produzioni della coltura negli anni passati, poiché si comprendeva meglio l’influenza dei fattori esterni alla singola lavorazione che non sono controllabili. Per la semina è stata valutata l’applicazione di semine con densità variabili nell’appezzamento basandosi su mappe di prescrizione oppure sui dati forniti da sensori in tempo reale, con un ulteriore possibile applicazione di quest’ultimi per la semina a profondità variabile in base al contenuto idrico. Per la concimazione l’interesse è rivolto alla riduzione degli apporti di concimi minerali, non solo per un risparmio economico ma anche per la riduzione del forte impatto ambientale che ha questa operazione. Relativamente all’irrigazione i casi studio presentati mostrano la capacità del sistema di ridurre l’apporto idrico rispetto all’irrigazione uniforme, però ciò non giustifica i costi maggiori dovuti all’impianto d’irrigazione e al monitoraggio quando viene adottata da aziende che non hanno limitazioni per l’approvvigionamento idrico. Al contrario questa tecnica ha un vantaggio maggiore nei territori in cui l’acqua è un bene prezioso e limitato, poiché permette di ottenere comunque buone produzioni di mais. Con l’avanzamento della ricerca e dell’industria i costi per implementare questi sistemi diminuiranno così da risultare maggiormente d’interesse nelle regioni in cui, al momento, l’acqua per l’irrigazione non scarseggia. Considerando che i consumatori ricercano sempre più prodotti alimentari derivanti da coltivazioni sostenibili e con un basso impatto ambientale, le tecniche a rateo variabile possono aiutare gli agricoltori a soddisfare questa domanda poiché tutte quelle analizzate nell’elaborato presentano dei vantaggi ambientali che se valorizzati permetterebbero profitti maggiori.