ingegneria delle produzioni viticole: stato dell’arte e ... · increasing number of mechanical...

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Engineering of viticultural produc-tion: state of the art and futureapplications

Abstract. The modern viticulture is a complex activi-ty, embedded in the wine production system whichtoday is acknowledged as a very high value trade inthe whole international market: this status has alloweda high evolutionary development in the operationaland productivity techniques and technologies. Italianwine production today requires increasing attention tothe quality and tipicity of product; the technologicaltools that have developed over the years and are nowavailable for application on agricultural machinery area resource that can enable wine companies toenhance the most out of their available resources.Today the mechanization uses technologies increas-ingly integrated with the type of crop, seeks energysavings, ensures better safety for workers and is gain-ing increasing market share and attention. Agronomy,environment, health and engineering are no longercompartmentalized disciplines, rather integrate eachother to provide effective solutions safeguarding forenvironment and human health. These technologiesbelong to the field of Precision Agriculture (precisionfarming), an agricultural engineering branch borne inthe mid-90s, which employs geo-referenced databased on the currently widely used, GPS technologyand analytical models through which management ordecision information are directly from the field. Utmostimportance is given to digital terrain modeling (DTM)as a new tool for territorial analysis for understandingthe shape and surface changes: suitable examplesare the monitoring of georeferenced and vectorial soiland microclimatic profiles of the vineyards. CAD andGIS integrated software have made possible the tran-sition from two-dimensional project creation to three-dimensional layouts. This shift is useful not just forvisualization, but also for the management of infor-mation contained within the project and especially forthe automated control of the mechanical equipments.Increasing interest is rising also towards the develop-ment of monitoring systems (crop, soil, climate, prod-

ucts and related interventions) both remote (satelliteimages or air) and proximal (mobile laboratoriesequipped with multispectral sensors). The images arefiltered with multispectral analysis, separating colorsaccording to different wavelengths and measuring theintensity at each point of the reticulum. Yet, Europeanprecision farming, although using the same basic prin-ciple and technologies, has become very differentfrom the original American precision farming, develop-ing more the sensorial part in order to have direct con-trol of the equipment: this approach also allows anincreasing number of mechanical operations such asfertilization, defoliation, harvest and soil tillage. Theauthors report the CURRENT AND SHORT TERM FORESEE-ABLE INNOVATIONS that farmers will have available forthe production of typical and high quality wines inrespect of sustainability.

Key words: vineyard mechanization, sustainableand precision viticulture, technological innovation.

Introduzione

Si può ragionevolmente affermare che la colturadella vite ha da sempre rappresentato, nella diversitàdelle condizioni territoriali ed ambientali, uno degliesempi più significativi per la varietà e la ricercatezzadelle soluzioni tecniche e tecnologiche adottate: sipensi ai cesti di Santorini, alle buche di Pantelleria,alla pergola delle Alpi, fino alle moderne strutturedegli impianti a spalliera.

Le caratteristiche intrinseche dell’ impresa vitivini-cola, fondata sull’azienda agraria, sulla terra e su unacoltura attuata nella previsione di un turno superioreai 20 anni rendono sempre più necessario, in entrambele fasi di progettazione e gestione del sistema produt-tivo, un attento studio di previsione e di verifica ditutti i fattori produttivi, che richiedono nuove compe-tenze, più efficienti procedure e adeguati strumenti dimonitoraggio e controllo (Vieri, 2004).

In questo contesto il ricorso alla meccanizzazioneè finalizzato non solo alla riduzione dei costi di pro-

Review n. 11 - Italus Hortus 17 (1), 2010: 33-57

Ingegneria delle produzioni viticole: stato dell’arte e future applicazioni

Marco Vieri1*, Giancarlo Spezia2 e Pier Paolo Pagni11 Dipartimento di Economia, Ingegneria, Scienze e Tecnologie Agrarie e Forestali, Università diFirenze, via San Bonaventura 13, 50145 Firenze2 Istituto di Frutti-Viticoltura, Università Cattolica del Sacro Cuore, via Emilia Parmense 184, 29100Piacenza

Ricezione: 06 novembre 2009; Accettazione: 16 gennaio 2010

* [email protected]

Vieri et al.

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duzione ma, in maniera sempre più decisa, anche esoprattutto al raggiungimento di standard qualitativipiù elevati. La tendenza attuale è pertanto quella dimigliorare ogni momento della tecnica colturale, pri-vilegiando l’impiego di macchine che col propriolavoro meglio si integrano con i nuovi obiettivi agro-nomici (Pezzi, 2005).

L’acquisizione di tecnologie, la loro combinazionee il loro schema di impiego devono essere analizzatecon estrema attenzione alla adeguatezza e alla affida-bilità nel tempo. Tutto ciò impone un allineamentodel lavoro e degli investimenti in agricoltura agli altrisettori produttivi, con la necessità impellente di unrinnovamento tecnico e tecnologico importante, macostringe pur sempre l’azione imprenditoriale a muo-versi nel difficile e stretto passaggio delimitato dallecondizioni particolari dell’attività agricola da unaparte e dalla necessità di massima efficienza e produt-tività delle risorse dall’altra (Pellizzi, Vieri, 2007). Le“condizioni particolari” delle attività agricole ne vin-colano fortemente tutti gli aspetti progettuali e gestio-nali: l’unione contemporanea di stagionalità delleoperazioni, variabilità degli ambienti di coltivazio-ne e sue conseguenze sul suolo e sulle colture, tem-pestività di intervento, elevata intensità periodicadelle operazioni, variabilità operativa in relazionealle mutevoli condizioni ambientali, è assai rara senon impossibile da riscontrarsi in qualsiasi altra atti-vità lavorativa.

I sempre più attuali parametri di efficienza e pro-duttività impongono oggi una revisione delle attività edelle pratiche agricole con una analisi di tutto il siste-ma produttivo, nelle sue micro e macro componentiche costituiscono lo scenario delle Risorse, deiVincoli e dei Prodotti (fig. 1).

Una considerazione particolare riguarda le risorse,cui appartengono elementi spesso considerati intocca-bili come la terra, le tecniche e le colture. Nel concet-to di impresa e pur con la prudenza sempre necessarianelle scelte di un sistema complesso come quelloagrario, è d’altronde indispensabile rivedere la combi-nazione dei fattori in una difficile ma ad oggi indi-spensabile moderna rivoluzione concettuale; ne sonoun esempio concreto i nuovi schemi sistematori perl’impianto di vigneti mediante tecnologie di modella-zione vettoriale georeferenziata e l’impiego di mac-chine a controllo automatico con cui, sulla base delprogetto vettoriale si rimodella la pendice, si crea unasistemazione con interramento dello scheletro, sieffettua il trapianto impostando o creando una anagra-fica delle piante messe a dimora e si configura la basedi una geometria perfetta su cui operare con tecnolo-gie sito-specifiche.

Il presente articolo, partendo dal presupposto dellanecessità di una corretta conduzione imprenditorialedi fattori molteplici, variabili e differentemente confi-gurabili, cerca di analizzare le linee di sviluppo dellemoderne tecnologie disponibili, per le diverse tecni-che di progettazione e gestione delle produzioni viti-cole, focalizzando l’attenzione su 5 fattori fondamen-tali:• la moderna ingegneria delle produzioni viticole;• la progettazione di un sistema-vigneto tecnicamen-

te e tecnologicamente compatibile ed integrato contutti i fattori produttivi e ambientali;

• i nuovi sistemi di monitoraggio e controlloambientale, colturale ed operativo;

• l’evoluzione delle operatrici e la necessità di mac-chine compatibili ed adeguate ai nuovi sistemi delcontrollo di precisione.

• la necessità di indurre nuove professionalità perpreparare i sistemi gestionali dell’azienda agricolaalle future tecnologie che si vanno prospettando.Sulla base di questi capisaldi, si è cercato anche di

delineare un quadro delle innovative tecnologie ricon-ducibili a questa ingegneria delle produzioni viticole,affrontando le diverse fasi operative, dall’impianto divigneti sostenibili e compatibili con l’ambiente di col-tivazione, alle diverse procedure di monitoraggio col-turale ambientale ed operativo, per poi esplorare lepossibilità innovative che la viticoltura sostenibile diprecisione sta inducendo nelle operazioni meccanizza-te al vigneto.

La moderna ingegneria delle produzioni viticole

Gli sviluppi che hanno caratterizzato la meccanicaviticola nell’ultimo decennio richiedono un moderno,multidisciplinare e nel contempo ritrovato “approccioagronomico integrato” dettato dall’obiettivo di unaviticoltura sostenibile e mirato ad una cura individualee consapevole della pianta, della biocenosi e dellecomponenti ambientali interagenti.

E’ così necessario aggiornare anche la definizionedi meccanica e meccanizzazione in un concetto piùampio di ingegneria delle produzioni viticole (IPV). Ilprocesso di meccanizzazione dell’impresa viticolamoderna è infatti imprescindibile da una ingegneriz-zazione dei processi produttivi riguardanti gli aspettiinformatici (software e hardware), gli aspetti di moni-toraggio colturale e operativo e quelli di tracciabilità erintracciabilità di processo e di prodotto (fig. 2).

Gli strumenti e gli approcci della moderna inge-gneria viticola sono oggi chiamati a conoscere e inter-pretare sempre più a fondo il vigneto riguardo a para-metri che fino ad oggi non erano completamente

Ingegneria delle produzioni viticole

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quantificabili quali l’eterogeneità interna degli appez-zamenti; questa variabilità diventa oggi il fulcro delleapplicazioni meccaniche sito-specifiche e costituisce ilfondamento della sostenibilità, ecocompatibilità e rin-tracciabilità dei processi delle produzioni viti-vinicole.

Il vigneto deve, oggi più che mai, essere considera-to un elemento vivo nel quale l’insieme dei vari fattoriambientali, colturali ed antropici viene riconosciuto evalorizzato per la migliore espressione dei caratteridella vite e del terroir nei vini tipici di qualità.

Lo studio dell’areale viticolo assume allora un’im-portanza fondamentale per poter comprendere questevariazioni di comportamento in relazione alla zona incui ci troviamo e, allo stesso tempo, assume importan-za indiscutibile quando si cerca di ottenere e valoriz-zare la diversità di ciascun vino in base alla prove-nienza della materia prima.

Ma la complessità della ingegneria delle produzio-ni viticole è oggi una risposta consapevole ed efficien-te a nuovi obiettivi aziendali e di mercato, oggi neces-sari:• l’aumento delle capacità operative e della precisio-

ne nell’esecuzione delle operazioni che oggi si puòavvalere di sensori e sistemi di georeferenziazioneintegrata nelle fasi di progettazione, realizzazione egestione del vigneto;

• la realizzazione di impianti efficienti e d’altrondecompatibili con le esigenze ambientali e paesaggi-stiche;

• il controllo della qualità igienico-ambientale nelleoperazioni di campo;

• il controllo della qualità del prodotto nella fase diraccolta;

• l’ottenimento di prodotti di qualità che esaltino ilterroir;

• la tracciabilità e rintracciabilità di tutto il processoproduttivo.Gli strumenti tecnologici che la ricerca ci mette a

disposizione appartengono al settore dell’Agricolturadi Precisione (Precision Farming), branca dell’inge-gneria agraria nata nella seconda metà degli anni ’90,che si avvale dell’impiego di dati georeferenziati e dimodelli analitici con i quali è possibile ottenere infor-mazioni gestionali o decisionali direttamente in can-tiere di lavoro.

Per mezzo degli ormai noti sistemi GPS (GlobalPositiong System) (Cina, 2000), DGPS e più recente-mente RTK-DGPS ( Real Time Kinematic DifferentialGPS - sistema corretto per avere precisioni anchesubcentimetriche) ( Proffitt et al., 2006), il dato rileva-to viene restituito con la sua esatta allocazione alsuolo con la possibilità di allestire precise “mappetematiche” che ordinate con sistemi GIS (Global

Information System) e analizzate con la “modellisticainformatica” possono restituire informazioni (Gubianiet al., 1999) quanti-qualitative sul micro-ambiente, sulsuolo, sulla vegetazione e sul prodotto per delimitarele “aree omogenee” delle coltivazioni e la loro caratte-rizzazione (Vercesi et al., 2002).

La Viticoltura di Precisione (VP) rappresenta cosìl’insieme delle tecniche e tecnologie che possono ren-dere oggettivamente possibile una razionale agricoltu-ra di qualità fortemente fondata sulla sostenibilità esulla valorizzazione del terroir (Pagni et al., 2008).La Viticoltura di Precisione si configura come unastrategia gestionale che si basa su tecniche geografi-che e informatiche avanzate, meglio riassunte nel ter-mine “tecniche geomatiche”.

Il termine “qualità del vigneto” (QV) (Fregoni,1998), ancora oggi pressoché assente in letteratura,diventa il concetto fulcro di tutte le tecniche e tecno-logie riconducibili all’agricoltura di precisione:

- la QV può così essere definita come un insiemedi informazioni agronomiche (pedologia, microclima,stato vegetativo, stato idrico della coltivazione, ecc.)utili ai fini della caratterizzazione di un determinatoappezzamento o parti di esso. La combinazione,secondo protocolli specifici, delle diverse informazio-ni ottenute permette in secondo luogo l’ottenimento diuna caratterizzazione quanti-qualitativa delle uve stes-se (resa ad ettaro, tenore zuccherino, acidità, polifeno-li, ecc.). La VP, sfruttando tecnologie geomaticheavanzate, permette di raccogliere le diverse informa-zioni necessarie, elaborare un quadro completo dellaqualità del vigneto e delle uve e di conseguenza impo-stare una gestione colturale razionale (concimazioni,cimature, sfogliature, diradamento grappoli, epoca divendemmia) (Pagni, 2009) (fig. 3).

Lo sviluppo recente della VP è proprio quello dellarealizzazione di sistemi automatici di gestione variabiledei diversi interventi colturali mediante tecnologie a rateovariabile (VRT), in base alle mappe tematiche ottenute.

In maniera complementare alla VP si stanno inol-tre sviluppando anche nella gestione delle praticheagrarie le tecnologie di identificazione automatica aradiofrequenza RFID (Radio FrequencyIdentification) ai fini della tracciabilità e rintracciabi-lità di tutte le fasi di produzione ( Manzoni, Bandinelliet al., 2008) (fig. 4).

Queste tecnologie di identificazione di oggetti,persone, ecc, permettono, grazie ad un sistema inte-grato di lettura e scrittura di piccoli chip, di monitora-re, nel nostro caso, la produzione del vino dalla fased’impianto della barbatella alla fase della vendita alconsumatore finale. In base alle caratteristiche delsistema utilizzato è possibile registrare su piccoli Tag

Vieri et al.

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(trasponder - piccole memorie registrabili) (Pepi,2008), direttamente inserite nella vite o sui carrelli ditrasporto delle uve, una lunga serie di informazioniutili ai fini della caratterizzazione: sesto di impianto,portainnesto, vitigno, clone, parametri quantitativi equalitativi delle uve, ecc.

Ma le possibilità tecnologiche si stanno spingendoancora oltre con il monitoraggio remoto su web otte-nuto con dispositivi di telemetria che si avvale disistemi di trasmissione in tempo reale dei dati geore-ferenziati provenienti dall’unità in lavoro.

Tutto ciò nella esigenza di dare risposta alladomanda sempre più netta di prodotti e processi diqualità e di origine certa su tutti i componenti (dalleuve, alle confezioni); così come degli input produttivi(materiale genetico [le piante], fertilizzanti, prodottifitosanitari, ecc.). Per l’impresa, inoltre, i parametrisuddetti, così come l’impiego dei diversi macchinariin tutte le forme possibili, rientrano nel necessariocontrollo dei flussi che non può essere puntualmentemonitorato se non con sistemi automatici capaci didialogare con i sistemi centrali di gestione e controlloche creano un archivio di “quaderni di campagna elet-tronici”. E’ opportuno così focalizzare l’attenzioneanche sulla integrazione che l’ Agricoltura diPrecisione ha sempre avuto con questi sistemi dicomunicazione delle informazioni identificati dal ter-mine ICT (Information and Communication Tech-nologies) (Sevila, 2001).

Dal punto di vista economico le informazioniscientifiche sono caratterizzate, fino a questo momen-to, da una elevata frammentarietà. È molto complessodifatti riuscire a valutare in maniera univoca eapprofondita il potenziale della applicazione di tecni-che di agricoltura di precisione, senza riferimento aicaratteri distintivi delle singole realtà applicative.Interessanti studi economici sono stati condottisoprattutto per le applicazioni nel campo della produ-zione di cereali con particolare riferimento alle realtàdell’ Europa del nord (Sylvester-Bradley et al., 1999).Gli studi condotti a partire dal 1999 dimostrano come,a fronte di un costo di investimento logicamente supe-riore rispetto alla conduzione “tradizionale” dell’impresa agricola, la precision farming possa garantireritorni economici interessanti (tab. 1) sulla base dellaestensione aziendale e della scelta oculata delle ido-nee tecnologie necessarie (Godwin et al., 2003).

È però importante sottolineare come queste analisisiano difficilmente comparabili con la realtà produtti-va viticola italiana, in ragione delle diverse condizioniambientali e colturali operative: andamenti morfolo-gici, pendenze interne ai vigneti, obblighi operativilegati alla presenza dei filari interni al vigneto.

La progettazione di un sistema-vigneto tecnica-mente e tecnologicamente compatibile ed integratocon tutti i fattori produttivi e ambientali

La progettazione dell’impianto, tenendo in consi-derazione come primo vincolo lo studio dei percorsidelle macchine che dovranno operarvi, deve inoltreosservare precise attenzioni, per ottenere una geome-tria perfetta delle piante e del filare, una adeguata resi-stenza ed elasticità strutturale, una base di transitoperfettamente livellata: fattori indispensabili per poterintervenire con la necessaria precisione e velocità nel-l’uso degli utensili scavallanti per la lavorazione sullafila.

Diverse e sempre in evoluzione sono le modernetecnologie disponibili per la realizzazione dei nuoviimpianti di vigneto che si avvalgono della progetta-zione informatica (CAD, Computer Aided Design)implementata dalle informazioni georeferenziate sullemicro variazioni geo-pedo-climatiche. L’impiego ditali modelli vettoriali è molteplice e permette fra l’al-tro di automatizzare le diverse operazioni meccanizza-te su tutto il processo di realizzazione e conduzionedell’impianto.

Georeferenziazione e vettorializzazione degli appez-zamenti

Gli attuali metodi di rilievo topografico attuati consistemi di elevata precisione e rapidità quali i sistemiappena presentati , unitamente a specifici programmiCAD permettono di ottenere immagini tridimensionalivettoriali con cui valutare nel dettaglio problemi einterventi di realizzazione con le soluzioni ipotizzabilie di verificare inoltre la struttura definitiva dell’im-pianto potendo analizzare attraverso simulazioni lacompatibilità ambientale in termini estetici e di ero-sione e l’efficienza operativa dei cantieri meccanizzatiche vi dovranno operare. (Vieri et al., 2007). Nellafigura 5 è possibile vedere grazie alla grafica tridi-mensionale come sarà l’aspetto del vigneto, con la

PF system type (class)

3214

30824020678

Breakeven area, ha

Tab. 1 - Breakeven area per applicazione di sistemi di agricolturadi precisione considerando la media del ritorno economico di

circa £15 ha-1 per gli appezzamenti Onion Fields e Far Highlandsnel 1999/2000 (Fonte: R.J. Godwin et al., 2003).

Tab. 1 - Breakeven area per precision farming system for theaverage returns of £15 ha-1 in Onion Field and Far Highlands in

1999/2000 (Source: R.J. Godwin et al. 2003).


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Fig. 5 - Particolari di progetto dell’impianto da realizzare.Fig. 5 - Project detail of carrying out vineyard

Fig. 1 - Schematizzazione delle micro e macro componenti checostituiscono il sistema produttivo agricolo cui il sistema viticolo

appartiene.Fig. 1 - Schematization of agriculture production system microand macro components, to which the system vineyard belongs.

Fig. 2 - Le componenti della moderna IPVFig. 2 - Modern Viticulture Production Engineering components

Fig. 3 - Elaborazione di mappe tematiche secondo protocolli diViticoltura di Precisione: la sovrapposizione delle diverse

informazioni consente una analisi multiparametrica difondamentale importanza per poter comprendere a fondo la

qualità di un vigneto.Fig. 3 - Thematic maps processing according to protocols of

Precision Viticulture: the overlay of different information allowsmultiparametric analysis of crucial importance to fully

understand the vineyard quality.

Fig. 4 - Sistema integrato per la tracciabilità documentale contecnologia Rfid (Fonte: Eprojetech).

Fig. 4 - Integrated system for documental traceability with Rfidtechnologies.(Source: Eprojetech).

Fig. 6 – Analisi morfologica dell’ impianto in fase progettuale.Fig. 6 - Plot Morphological analysis in design stage.

Vieri et al.

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possibilità di valutare la logistica operativa dei cantieridi lavoro o l’impatto paesaggistico.

L’utilizzo di software specifici permette di creare ilmodello digitale del terreno (Digital Terrain Model)effettuando la misurazione con RTK- DGPS, generan-do le curve di livello, disegnando sul modello tridi-mensionale il profilo del suolo ipotizzato e gli allesti-menti previsti.

L’importanza del modello 3D è facilmente dimo-strabile poiché permette di effettuare analisi delle pen-denze e della conformazione del vigneto per indivi-duare le eventuali operazioni di rimodellazione neces-sarie: è possibile simulare itinerari e comportamentidelle macchine per verificarne l’efficienza e la sicu-rezza; è possibile analizzare, tramite software integra-ti, le linee di corrivazione dell’acqua nel terreno,mostrando i punti di accumulo naturali e le generatricidel movimento superficiale dell’acqua, così da poterindirizzare la progettazione dell’impianto sfruttandogli acquidocci naturali, se esistenti, o procedendo allaloro correzione, tenendo conto della morfologia deiversanti e della lunghezza di eventuali terrazzamenti(fig. 6).

Questi nuovi strumenti e procedure progettuali per-mettono di “capitalizzare” e rendere riconoscibili dallemacchine operatrici le diverse informazioni vettorialigeoreferenziate; come mostrato in figura 7, attraversol’inserimento del progetto del vigneto sul computer dibordo dell’escavatore, l’operatore può visualizzare intempo reale la propria posizione e le operazioni dasvolgere semplicemente collimando il punto di riferi-mento dell’utensile con le linee di progetto, così dacondurre una rimodellazione dei versanti fedele alprogetto sviluppato (Vieri et al., 2006).

Le nuove tecnologie geoelettriche per il monitoraggiopedologico georeferenziato

Nella valorizzazione delle produzioni tipiche esostenibili diventa molto importante l’ausilio di stru-menti e tecnologie in grado di conoscere a fondo lecaratteristiche pedologiche degli appezzamenti peresaltare la vocazionalità dei vigneti e del terroir dellerelative produzioni. Questo è possibile in un approcciointegrato e multidisciplinare che riesce ad individuarequelle particolari risorse tipiche, oggettive e spessonon riproducibili che ogni suolo possiede.

E’ il caso della applicazione di un nuovo metodod’indagine integrato per la realizzazione di cartografiadel suolo ad alta risoluzione caratterizzato dalla com-binazione fra le tecniche pedologiche tradizionali emisure in continuo di resistività elettrica eseguite a trelivelli di profondità mediante la tecnica ARP(Automatic Resistivity Profiling) (Storchi et al., 2009)

che sfrutta il parametro inverso alla conducibilità defi-nito resistività elettrica la cui unità di misura èOhm*m. Per studiare il parametro resistività delmezzo indagato viene immessa nel sottosuolo,mediante due elettrodi, una corrente elettrica chedetermina la differenza di potenziale misuratamediante altri due elettrodi. La novità del sistemaARP è legata all’elevato numero di dati georeferen-ziati che si possono acquisire in breve tempo su areemolto vaste ed in modo del tutto non invasivo(Gentile, Morelli, 2009)

L’attuale allestimento del sistema ARP (fig. 8) èprovvisto di tre sensori per indagare contemporanea-mente tre distinti livelli del terreno rispettivamente a50, 100 e 170 cm di profondità. Le proprietà del suolorappresentate nei tre livelli da mappe di resistivitàelettrica, descrivono le variazioni spaziali di ogni stra-to. Il sistema è integrato da DGPS e Radar Doppler hauna capacità di analisi fino a 10-15 Ha con 30.000misure per ettaro. La posizione spaziale (latitudine,longitudine e altitudine) derivante dall’acquisizionegeoreferenziata descritta, ha una precisione centime-trica ed è restituita in coordinate UTM (proiezioneUniversale Traversa di Mercatore). Le stesse mappedi resistività sono visualizzate in tre dimensioni conricostruzione delle variazioni delle quote topografi-che, al fine di poter valutare una più diretta correlazio-ne tra il dato geofisico rilevato e la topografia dell’a-rea indagata.

Le carte di resistività realizzate vengono quindiintegrate con i dati pedologici e con ulteriori indaginipuntuali (sondaggi con analisi di laboratorio sui cam-pioni estratti) per realizzare carte multi tematiche einterpretative relative a: profondità, tessitura, porositàe potenzialità vitivinicola.

Tutto ciò con lo scopo di conoscere la reale ospita-lità del terreno nei confronti della pianta, oltre a forni-re indicazioni per le scelte di sistemazione e gestionedel terreno (fig. 9).

Una seconda tecnologia di indagine dei suoli moltoutilizzata anche e soprattutto in ambiti esterni alla viti-coltura (quali l’archeologia) è rappresentata dal GPR(Ground Penetrating Radar) o Georadar (fig. 10).Questa tecnica usa onde elettromagnetiche ad alta fre-quenza per analizzare il terreno con la possibilità distimare la profondità delle radici e le proprietà idro-geologiche come ad esempio il contenuto di acqua delsuolo, la conduttività elettrica, zone con profili pedo-logici differenti, profondità delle falde e presenza disedimenti e pietrosità di notevoli dimensioni. Lo stru-mento GPR lavora inviando con un’antenna di tra-smissione un impulso elettromagnetico nel suolo edeterminando il tempo che l’onda impiega per tornare


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all’antenna di ricezione. Da questo dato possono esse-re estrapolate le informazioni sulla “costante dielettri-ca” dello strato di suolo o dell’oggetto rilevato e quin-di la profondità corrispondente. La profondità di ana-lisi dipende dalla frequenza dell’antenna utilizzata,normalmente per le indagine viticole si ricorre ad unafrequenza di 250 MHz capace di indagare a circa 7 mdi profondità (fig. 10).

Nella produzione di mappe spazializzate in questocaso si ricorre all’ausilio di un indice di densità dellariflessione riferito alla SAV (Structural ActivityValue), il quale identifica, per ogni profondità di ana-lisi, una misura sugli elementi maggiormente riflet-tenti. Per comprendere più a fondo il sistema si puòapprossimare che maggiore è la pietrosità e la presen-za di struttura nel suolo (presenza di rocce e ghiaie),più alto risulterà il valore di SAV misurata (Proffitt,Bramley, 2006).

L’ impianto del vigneto assistito da tecnologia dgps eprogettazione CAD

La necessità di eseguire lavori con un’ alta produt-tività oraria, una diminuzione dei costi, un minorimpiego di manodopera e una precisione elevatahanno portato allo sviluppo di attrezzature agevolatri-ci per il trapianto automatico con cui si evitano leonerose operazioni di tracciamento e picchettamentodel campo (Sartori e Rota, 2006).

A partire dagli anni ’80, un fondamentale impulsoallo sviluppo del trapianto automatizzato è stato forni-to dalla crescente disponibilità di sistemi di tracciatu-ra laser, limitati però dalla lunghezza della fila da tra-piantare (300 m max), nonché dalla presenza di ondu-lazioni del terreno, che impediscono la visibilità traemettitore e ricevitore e quindi la loro comunicazione(Spezia, 2008).

Negli ultimi anni a questa tecnologia si è affiancatala tecnica della georeferenziazione e vettorializzazionedell’impianto che permette alle macchine trapiantatriciequipaggiate con sistemi DGPS e meccatronici di effet-tuare il trapianto automatizzato seguendo le stesse pro-cedure già citate per il controllo delle operazioni degliescavatori durante la fase di sistemazione (fig. 11).

L’applicazione introdotta dalla Leica Geosystemnel 2001 con il software dedicato SmartWine, ed inseguito sviluppata da altre aziende leader del settore,permette un trapianto preciso ed un aumento dellacapacità di lavoro di un qualsiasi cantiere dotato deipiù comuni modelli di trapiantatrici automatiche(Wagner, Clemens, Fornasier). Il sistema consente didisegnare la posizione di ogni singola pianta e di tra-sferire poi questa informazione alla trapiantatrice ilcui sistema di controllo (fig. 12) indica all’operatorela posizione di partenza e la direzione operando poi iltrapianto in automatico ad una velocità di 1 m/s conuna precisione longitudinale di ±2,5 cm grazie ad unafrequenza di aggiornamento della posizione di 20 Hz(Leica Geosystem, Smart Wine Project).

Proprio il trapianto rappresenta inoltre un passag-gio fondamentale per la tracciabilità del processo perla possibilità di creare un archivio anagrafico digita-lizzato delle barbatelle messe a dimora se queste sonodotate di sistemi RFid contenenti i riferimenti sull’ori-gine del materiale genetico e sui processi di propaga-zione e preparazione.

Evidente è la maggiore efficienza del cantiereautomatizzato, che pur a fronte di un maggior costo diacquisto della trapiantatrice con GPS (circa 30-40-50.000 euro in più) ne rende conveniente l’adozionegià con una superficie da impiantare di 200 ha/anno(Menicacci, 2006) (tab. 2).

I nuovi sistemi di monitoraggio ambientale, coltu-rale ed operativo

Le tecnologie geoinformatiche che entrano a farparte della moderna ingegneria delle produzioni viti-cole consentono un innovativo approccio di tipo mul-tiparametrico per le analisi e il monitoraggio dei pro-cessi produttivi nel loro complesso. Tutte le tecniche etecnologie qui affrontate permettono una razionalizza-zione totale dei processi produttivi, comprendendoaspetti viticoli, meccanici e meccatronici e soprattuttoaspetti legati alla riduzione e razionalizzazione deicosti di produzione.

Tracciatura preparatoria e impostazione datiPreparazione,trasporto e caricamento barbatelleTrapiantoTotale ore di lavoro /ha

3,521,4513,7418,71

Tipologia di impianto delle trapiantatriciCantiere Laser Cantiere GPS

0,051,354,305,65

Cantiere Laser

Tab. 2 - Confronto delle capacità operative di due cantieri di lavoro per l’impianto di vigneti. Tab. 2 - Comparison of the operational capacities of two vine planting working yards.

Vieri et al.

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11

Fig. 12 - Schermata del monitor di controllo della trapiantatrice –Navigazione lungo i filari. (Fonte: Leica Geo)

Fig. 12 - Screen of the vine planting machine monitor control -Navigation along the rows.

Fig. 7 - Fase di rimodellazione dell’appezzamento con particolaredel software montato a bordo dell’escavatore.

Fig. 7 - Plot remodeling phase with special software installed onboard the excavator.

Fig. 8 - Cantiere mobile di analisi ARP.Fig. 8 - Mobile yard for ARP analysis

Fig. 9 - Risultati dell’indagine ARP condotta dal DEISTAF diFirenze nell’azienda agricola Poggio Bonelli (Siena) in

collaborazione con la ditta SOING. I risultati comprendono unmodello 2D dei dati, un modello 3D sovrapposto al DTM e il

grafico rappresentante la variabilità dei dati di resistività ottenuti.Fig. 9 - Results of ARP analysis conducted by DEISTAF of

Firenze on Poggio Bonelli wine estate (Siena), with thecollaboration of SOING. The results include a 2D model , a 3Dmodel overlays with vineyard DTM and the graph representing

the variability of resistivity data obtained.

Fig. 10 - Particolare del sistema Georadar (a); esempio divisualizzazione di una struttura sotterranea (b).

Fig. 10 - Georadar system (a); soil scan example (b)

Fig. 11 - Trapiantatrice equipaggiata con sistema di guidasatellitare

Fig. 11 - Vine planting machine with satellite guidance system.


Le diverse azioni di indagine e interpretazione,separate ma fortemente interconnesse tra di loro, sonocomplessivamente necessarie per la creazione di unquadro più dettagliato possibile sulla qualità dellediverse zone di un vigneto attraverso una visualecompleta di diversi parametri investigati e la loro con-nessione con la qualità e tipicità della produzione.

La successiva fase applicativa, prevede l’utilizzodi operatrici concettualmente moderne che possanosfruttare al massimo le potenzialità dell’indaginesvolta, potendo operare in modo differenziato e sito-specifico (Variable Rate Application, VRA) all’inter-no delle diverse zone del vigneto. Tramite procedi-menti di questo tipo, ripetuti più volte durante la sta-gione produttiva, è inoltre possibile comprendere glieffetti di una determinata gestione colturale (concima-zioni, gestione della chioma, trattamenti fitosanitari)sulla qualità del vigneto e della produzione per poterottimizzare decisioni ed operazioni in base ai risultatiottenuti.

Le tipologie di monitoraggio aziendale necessarieal quadro generale di indagine si possono suddividerefondamentalmente in tre ambiti:• il monitoraggio ambientale che prevede l’acquisi-

zione di diversi parametri di natura fisica cometemperatura, umidità, tessitura del terreno, radia-zione solare; e/o chimica come il pH, la sostanzaorganica presente, connessi con l’ambiente in cuila coltura si sviluppa;

• il monitoraggio colturale che prevede l’acquisizio-ne di informazioni riguardanti stadi fenologici,nutrizionali, fitosanitari e produttivi

• il monitoraggio operativo che prevede l’acquisi-zione di tutti quei dati relativi allo svolgimentodelle attività produttive come l’organizzazioneaziendale ed i metodi di lavoro.

Monitoraggio ambientaleLa vocazionalità viticola di un territorio dipende in

primo luogo dal clima, che deve assicurare illumina-zioni, temperature e apporti idrici idonei a uno svilup-po della pianta tale da permettere una soddisfacentematurazione delle uve (Vercesi et al. 2002). Assiemeal vitigno, l’ambiente assume grande importanza nelcondizionare l’espressione quali-quantitativa e neldefinire la delimitazione degli areali di coltivazione.Per ambiente si intendono i vari fattori relativi a climaed a suolo, a loro volta influenzati dalle componentigeomorfologiche quali latitudine, altitudine, esposi-zione, ecc. (Storchi e Tomasi, 2005): un attento moni-toraggio dei parametri meteorologici e una loro cor-retta valutazione sono quindi, senza dubbio, fattoricritici per l’ottenimento di prodotti di qualità.

Considerando i risultati di diverse ricerche condot-te in proposito da Seguin nel 1969, Saayman nel1977, Dutt et al. nel 1981, Fregoni et al. nel 1985,Lulli et al. nel 1989, Scienza et al. nel 1990, ValLeeuwen et al. nel 1998, Panont et al. nel 1998, fra idiversi componenti dell’agrosistema proprio il clima eil vitigno appaiono i principali fattori, in considerazio-ne del fatto che il terreno risulta perlopiù un mediato-re delle disponibilità che il clima offre allo sviluppodel vitigno (Vercesi et al. 2003) (fig. 13).

In tale chiave l’agrometeorologia (ramo dellameteorologia che studia le interazioni dei fattorimeteorologici e idrologici con l’ecosistema agricolo-forestale) fornisce utili indicazioni per la miglioregestione dell’attività agricola.

Le centraline meteorologiche sono connesse trami-te collegamento detto machine to machine direttamen-te con il centro aziendale su uno o più terminali diriferimento. Il software dedicato della centralina unavolta installato su PC provvede al collegamento diret-to tra gli hardware, al download dei dati sotto formadi file di testo e alla elaborazione analitica e graficadei dati misurati in campo con intervalli di trentaminuti (fig. 14). Oltre alla visualizzazione quotidianadei dati microclimatici è di fondamentale importanzala possibilità di creare un database storico relativo agliandamenti climatici delle diverse annate agrarie, uti-lissimo sia dal punto di vista organizzativo dell’azien-da sia per i protocolli di tracciabilità di prodotto e diprocesso.

Il controllo microambientale mostra però interes-santi applicazioni anche in ambito meccanico-operati-vo grazie soprattutto alla notevole mole di dati che lemoderne stazioni meteorologiche sono oggi in gradodi rilevare.

Negli ultimi anni si sono sviluppate in questa dire-zione interessanti esperienze volte alla razionalizzazio-ne della gestione del vigneto e al monitoraggio di ope-razioni quali l’irrigazione e l’inerbimento controllato.

Boselli (2009) propone in questo senso una inno-vativa metodologia di controllo e distribuzione deiturni irrigui in vigneto attraverso un monitoraggiodello stress idrico della vite condotto da sensori den-drometrici posti internamente ad un numero variabiledi piante-campione. I risultati ottenuti mostrano che lamisura delle variazioni diametrali del tronco e la suamassima e minima espansione nictodiurna sono indi-catori correlabili al potenziale idrico della foglia equindi allo stato idrico della pianta. L’impiego di sen-sori wireless può consentire al viticoltore di monitora-re in continuo lo stato idrico delle piante e di interve-nire in automatico con l’impianto di irrigazione, nel-l’ottica di gestione “a distanza del vigneto”.

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Vieri et al.

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Fig. 15 - Sistema di immagine multispettrale a bordo diaeromobile. Nel particolare si identificano i quattro sensori di

rilievo per i colori blu, verde, rosso e NIR. (UNEBird, Universityof New England, New South Wales)

Fig. 15 - Multispectral imaging systems on board aircraft. Inparticular, it’s identify four analysis sensor for the colors blue,

green, red and NIR. (UNEBird, University of New England, NewSouth Wales).

Fig. 16 - Laboratorio mobile per il monitoraggio colturale deivigneti allestito dal DEISTAF di Firenze nella stagione 2009. Il

laboratorio è provvisto di sensore di riflettanza CropCircle,computer di bordo 8” e sistema satellitare DGPS-RTK.

Fig. 16 - Mobile laboratory for crop monitoring in vineyard set byDEISTAF of Firenze in the 2009 season. The laboratory isequipped with CropCircle reflectance sensor, 8” on board

computer and DGPS-RTK satellite system.

Fig. 13 - Moderna centralina meteorologica installata pressoun’azienda del comprensorio del Chianti Classico

Fig. 13 - Modern meteorological unit installed in the area ofChianti Classico.

Fig. 14 - Schermata del software di analisi e visualizzazione diuna centralina meteorologica

Fig, 14 - View of the analysis and visualization software of aweather control unit


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Il controllo micro-ambientale è inoltre al centro diodierne sperimentazioni, volte a comprendere glieffetti di diverse gestioni del suolo e dell’inerbimentoin particolare. La possibilità di implementare le sta-zione di controllo climatico con sensori di “ground-sensing” per l’analisi delle condizioni del sottosuolo(temperatura ed umidità), permette di monitorare illavoro delle macchine operanti in vigneto. I confrontipiù interessanti sono condotti su tre diverse gestionimeccanizzate del sottofila: diserbo chimico, lavora-zione interceppo e pacciamatura e rispettivi rapporticon l’andamento delle condizioni termoigrometrichedei primi strati di suolo che direttamente influenzanolo sviluppo e gli eventuali stress in vigneto.

Monitoraggio colturaleI viticoltori e gli enologi conoscono la variabilità

dei vigneti fino da quando si è cominciato a coltivareuva e produrre vino. La viticoltura di precisione e laconoscenza della eterogeneità interna degli appezza-menti era già una caratteristica fondamentale dellaviticoltura “del passato”, nella quale il piccolo agri-coltore conosceva le proprie uve metro per metro eorganizzava in base a questa conoscenza le proprieoperazioni colturali (Vieri, 2004). La moderna impre-sa vitivinicola e il relativo aumento delle dimensioniaziendali medie necessitano di strumenti moderni coni quali poter rendere disponibili a tutti notevoli quan-tità di dati per arrivare alla stessa conoscenza specifi-ca su larga scala.

Gli strumenti messi a disposizione dall’ agricoltu-ra di precisione per il monitoraggio e l’analisi coltura-le sono fondamentalmente:• il Remote Sensing per l’osservazione e il monito-

raggio dei parametri colturali da distanza variabile,il quale comprende rilievi effettuati da satelliti e daaeromobili attrezzati;

• il Proximal Sensing che attraverso analisi con sen-sori in prossimità della coltura, perviene a risultatidel tutto simili al remote sensing.Il remote sensing permette di acquisire dati con

aeromobili da una distanza variabile dai 150 m ai 3km e con satelliti appositi operanti a centinaia di chi-lometri dalla terra. I principi alla base delle due tecni-che sono pressoché identici: un sistema di immagine èutilizzato per rilevare e memorizzare la riflessionedella luce solare da parte della superficie di un bersa-glio al suolo che, nel caso dei vigneti, può includereviti, copertura vegetale e suolo. La quantità di lucesolare riflessa dal bersaglio viene descritta in terminidi profilo di riflettanza spettrale (o firma spettrale).Le immagini derivanti da remote sensing principal-mente forniscono informazioni circa le caratteristiche

superficiali dei vigneti in particolar modo per quantoriguarda la zona di sviluppo orizzontale.

I sistemi di acquisizione montati su satelliti e aero-mobili utilizzano le più moderne tecnologie di imma-gine digitale, le quali attraverso una “foto” del vignetoforniscono informazioni bidimensionali sui singolipixel. La tecnologia digitale attualmente più utilizzataè quella dei sistemi di immagine multispettrale chepermettono di analizzare il vigneto mediante più diuna lunghezza d’onda. I sistemi più comuni utilizzanoquattro sensori di immagine separati (uno per colore)che analizzano la luce solare riflessa nelle lunghezzed’onda del blu, verde, rosso e vicino infrarosso (NIR,Near Infrared). Un esempio di cantiere aereo multi-spettrale di monitoraggio è mostrato in figura 15.

Dal punto di vista dell’analisi satellitare, lo spar-tiacque è costituito dall’affacciarsi sul mercato dinuovi satelliti multispettrali ad alta risoluzione: era il1999 e il satellite Ikonos-II apriva una nuova paginadell’esplorazione remota della Terra montando abordo un sensore con una risoluzione di 1 m nellabanda pancromatica (bianco e nero) e di 4 m nel mul-tispettrale (4 bande: blu, verde, rosso, vicino infraros-so). A esso si è affiancato nel 2001 il sensore montatosul satellite concorrente QuickBird, con una risoluzio-ne di 0,60 m nel pancromatico e di 2,40 m nel multi-spettrale (le stesse 4 bande: blu, verde, rosso, vicinoinfrarosso) (Dosso e Spezia, 2006).

A fianco delle tecnologie di rilievo di remote sen-sing, negli ultimi anni si stanno sviluppando una serieinteressante di sensori per l’indagine colturale delvigneto a terra denominati sistemi di proximal sensingo side looking sensors. Questi sistemi di monitoraggiooperando all’interno dei filari del vigneto e quindi arelativa distanza dal bersaglio, sono in grado di forniredati georeferenziati sullo stato vegetativo della paretefogliare con accuratezza elevata. Questo permette, nelcaso di pareti fogliari strutturalmente ben mantenute,di rilevare la variazione di vigoria anche nella zona disviluppo verticale, non raggiungibile invece dal teleri-levamento a distanza. I side-looking sensors più utiliz-zati attualmente si dividono in sensori ad analisi diimmagine e sensori ad analisi di riflettanza spettrale.

Tra i sensori ad immagine il sistema più conosciu-to è denominato Grapesense, sviluppato dalla LincolnVentures Ltd in Nuova Zelanda (Praat e Irie, 2003) .Il sistema permette di acquisire in continuo un note-vole numero di immagini laterali della parete fogliarecon frequenza di cinque rilievi al secondo, utilizzandouno schermo di contrasto dietro al bersaglio. Il risulta-to di questa analisi, che si differenzia da tutti gli altrimetodi, è una mappa georeferenziata della porositàdella parete fogliare.

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Fig. 20 - Visualizzazione in tempo reale del lavoro di unamacchina vendemmiatrice durante le prove di telemetria

(Deistaf - Claas, 2009).Fig. 20 - Real time working view of a grapes harvester during the

telemetry test (Deistaf - Claas, 2009).

Figg. 17 e 18 - Elaborazione di una mappa tematica NDVI della campagna di monitoraggio 2009 svolta dal DEISTAF di Firenze nelcomprensorio del Chianti Classico. Nell’immagine 17 (sx) è evidenziata una sovrapposizione bidimensionale della mappa con foto aerea

dell’appezzamento. Nella figura 18 (dx) viene mostrata una elaborazione 3D dei dati con sovrapposizione del profilo altimetrico delvigneto. Le zone in rosso (o giallo) e in verde descrivono rispettivamente zone ad alta e bassa vigoria.

Figg. 17 and 18 - NDVI thematic maps elaboration during the 2009 monitoring season set by DEISTAF of Firenze in the Chianti Classicozone. The image 17 (left) shows a bidimensional overlay of ndvi maps and vineyard aerial photo. The image 18 (right) shows a

tridimensional data elaboration with vineyard contours overlay. The red zone denote a low vigour level while the green zone denote agreater vigour of the vines.

Fig. 19 - Schermata di controllo meccanico di una mietitrebbia delsistema CLAAS Telematics

Fig. 19 - Mechanical control screen of CLAAS Telematics systemin a combine harvester.

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Per quanto riguarda i sensori di riflettanza i sistemiattualmente conosciuti sono il Crop Circle (HollandScientific Inc.) e il Greenseeker (Ntech Inc.) Entrambii sensori sono caratterizzati da simile funzionamento,analizzando la parete vegetale secondo il parametrodella riflettanza, utilizzando una fonte di luce propriae collezionando dati su due diverse lunghezze d’ondasolitamente nel campo del rosso e del NIR. Nella figu-ra 16 è mostrato un cantiere mobile di monitoraggiodell’ Università di Firenze composto da veicolo Quad4x4, sensore di riflettanza CropCircle , sistema DGPS-RTK con base a terra per la georeferenziazione deidati con accuratezza nell’ordine dei 2 cm, computer dibordo con software dedicato all’acquisizione dei datidal sensore e ottenimento in tempo reale dei valori diNDVI.

L’acquisizione di dati multispettrali, sia derivantida remote che proximal sensing, necessita di appro-priate elaborazioni geostatistiche per la produzione dimappe tematiche in grado di descrivere visivamente lostato vegetativo del vigneto indagato. A tale scoposono stati elaborati nel corso degli anni una serie diindici di vegetazione per confrontare analiticamente labiomassa del vigneto misurata in diverse lunghezzed’onda.

Gli indici di vegetazione più utilizzati a tale scoposono due (Hall et al. 2002): l’indice NDVI(Normalized Difference Vegetation Index) e l’indiceRVI (Ratio Vegetation Index) chiamato anche PCD(Plant Cell Density) (Proffitt, 2006) entrambi adimen-sionali.

L’ indice NDVI è calcolato dalla formula:

NDVI = NIR - redNIR+ red

dove NIR e red corrispondono rispettivamente alvalore di riflettanza nelle due diverse lunghezze d’on-da e per il quale all’ aumentare della vigore vegetativosi registrano incrementi di NDVI nel tipico range 0 +1 (Drissi et al, 2009; Jarocinska e Zagajeweski, 2009).

L’indice RVI o PCD è invece calcolato a partiredalla formula:

PCD.RVI = NIRred

dove NIR e red corrispondono rispettivamente alvalore di riflettanza nelle due diverse lunghezze d’on-da.

I valori di questo indice, concettualmente più facileda ottenere, sono elevati per biomassa fotosintetica-mente molto attiva e bassi per situazioni opposte.

Entrambi gli indici sono correlati con la quantità dibiomassa per unità di superficie fogliare (LAI) e inol-

tre con il vigore della coltura. (Mazzetto et al., 2009)(figg. 17 e 18).

Inoltre come vedremo in seguito le mappe temati-che ottenute possono essere elaborate ulteriormente eimmesse in un computer installato a bordo della trat-trice, il quale provvede grazie ad una serie di attuatorial controllo in automatico dell’ operatrice per applica-zioni a rateo variabile dalla fertilizzazione alla gestio-ne del suolo, dalla chioma alla difesa.

Il monitoraggio operativo: la telemetria applicata allemacchine agricole

La Telemetria è una tecnologia informatica chepermette la misurazione e la trascrizione di informa-zioni di interesse al progettista di sistema o all’opera-tore. La parola deriva dalle radici greche tele = lonta-no, e metron = misura.

La telemetria consiste nella raccolta e valutazionedi una grande quantità di dati meccanici e produttivi,grazie a una serie di sensori applicati strategicamentein punti chiave di una macchina (per l’agricoltura siva dal trattore, alla vendemmiatrice, ecc.) in modo danon intralciarne il funzionamento. Il numero ed il tipodi sensori varia a seconda delle necessità di chi con-trolla il lavoro della macchina.

I sistemi di controllo macchine più diffusi attual-mente sono il sistema Telematics della ditta CLAAS eil sistema Jdlink della John Deere. Entrambi i sistemi,nonostante le differenze tecnico-applicative, permet-tono di raggiungere simili risultati e sono attualmenteinstallati su trattrici e mietitrebbie, mentre sono infase di studio (Deistaf, 2009) alcune interessantiapplicazioni su macchine vendemmiatrici.

Il sistema di telemetria applicato alla macchinaagricola è oggi diversamente configurabile a secondadelle esigenze aziendali.

Sembra interessante, a tal proposito, distinguere trail monitoraggio standard del lavoro della macchina,funzionale per il controllo e la manutenzione delmezzo e il monitoraggio sulla produttività del lavorosvolto, come ad esempio viene fatto sulle mietitrebbieper quanto riguarda la massa, la pulizia e l’umiditàdella granella raccolta.

Pertanto, per quanto riguarda la parte di controllomeccanico possono essere monitorati parametririguardanti la temperatura di lavoro del motore dellamacchina, lo stato dei freni, la velocità, la sollecita-zione delle sospensioni, la posizione della piattaformadi taglio, ecc.

Dal punto di vista produttivo esistono alcuni sen-sori già sviluppati sulle macchine di raccolta in gradodi rilevare la produzione oraria della macchina, la resain tempo reale dell’appezzamento, la superficie lavo-

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Fig 21 - Sistema di trinciatura SDS della ditta nobili con particolare del recupero dei residui per la pacciamatura del sottofila (a) e datirelativi all’effetto dello strato pacciamante sulle condizioni di umidità del terreno (b).

Fig. 21 - Nobili SDS shredder system with particular of under-vine zone mulching (a) and related data on the effect of mulching bed on soil moisture conditions (b)

Fig. 22 - Funzionamento del sistema Weedseeker.Fig. 22 - Works of the Weedseeker system.

Fig. 23 - Applicazione del sistema Weedseeker in vigneto su Quad4x4.

Fig. 23 - Weedseeker application on 4x4 Quadbike.

Fig. 24 - Spandiconcime a rateo variabileFig. 24 - Variable rate spreader.

Fig. 25 - Spollonatrice chimica in azione.Fig. 25 - Pinching machine on work.

Fig. 26 - Il Dosasystem - progettato dal Deistaf e realizzato dalla NobiliFig. 26 - The Dosasystem - project by Deistaf and realized by Nobili

Fig. 27 - Particolare della nuova testata di raccolta Pellenc Selectiv’ Process. Nel particolare sono evidenziati lo sgrappolatore lineare adalta frequenza (a, particolare 1) e la tavola di cernita a rulli motrici (b).


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Fig. 27 - Detail of the new Pellenc Selectiv’ Process harvestinghead. In particular, it highlighted high frequency linear destemmer (a) and the roller drive sorting table (b).

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rata, le prestazioni nella fase di separazione e pulituradella granella (fig. 19).

Altro aspetto innovativo della tecnologia telemetri-ca è la possibilità di poter interfacciare le informazioniche si collezionano sul lavoro della macchina conmappe geografiche georeferenziate, permettendo ilcosiddetto controllo di flotta. Attraverso il sistemaGPS di cui è dotato il sistema, la ditta costruttrice chefornisce il sistema di telemetria, permette di visualizza-re il lavoro della macchina direttamente su programmigeografici. Questa ulteriore novità permette ad esem-pio di ottimizzare la logistica dei cantieri di lavoro, divisualizzare quanto prodotto deve essere ancora raccol-to, e tante altre opportunità. La visualizzazione dei datitecnici e operativi è affidata a software reperibili viainternet su supporto Google Earth. Nella figura 20 èrappresentato un tracciato di vendemmia meccanicacondotta dall’Università di Firenze e Claas in unaazienda del comprensorio fiorentino.

L’evoluzione delle operatrici e la necessità di mac-chine compatibili ed adeguate ai nuovi sistemi delcontrollo di precisione

Nel ritrovato concetto di Agricoltura Razionale(sinonimo di Raisonnèe o di Precisione) tutte le risorseproduttive (ambientale, biologica, strutturale, strumen-tale e umana) ritrovano una loro importanza nella inelu-dibile sinergia che esprimono nella impresa. La tenden-za è quindi rivolta a una maggiore razionalizzazione ditutti questi fattori produttivi e, nella gestione della risor-sa strumentale, la scelta delle macchine agricole deverispondere a precise esigenze di efficacia agronomica,efficienza tecnologica ed operativa e a vincoli interni edesterni, diretti ed indiretti (Vieri, 2003).

L’efficacia agronomica scaturisce dalla comples-sità biologica del sistema colturale e degli effetti chegli utensili e le modalità operative avranno su talesistema, a breve, medio e lungo periodo. Questo para-metro è alla base della conduzione “sostenibile” delvigneto.

L’efficienza tecnologica riguarda il secondo passonella valutazione delle tecnologie da adottare, ovveroil conseguimento di adeguate capacità di lavoro dellasingola macchina e soprattutto di una sicura affidabi-lità dei mezzi. Nelle moderne macchine motrici l’au-mento delle prestazioni e dell’efficienza meccanica haportato all’adozione di dispositivi complessi cherichiederebbero una elevata quanto improbabile spe-cializzazione degli operatori per il loro corretto con-trollo. Questa complessa gestione meccanica è resapossibile dalla meccatronica la scienza che studia ilmodo di far interagire tre discipline, quali la meccani-

ca, l’ elettronica, e l’informatica al fine di automatiz-zare i sistemi di produzione semplificando il lavoroumano. Il classico sistema di controllo meccatronicopuò essere raffigurato da un anello chiuso, retroazionefeedback, ed è costituito da diversi blocchi principali:l’impianto da controllare (es. un motore elettrico),l’attuatore dell’impianto (es. elettronica di potenza), ilcontrollore dell’impianto, progettato in ambiente disimulazione e implementato su centralina (DSP -Digital Signal Processor), infine il sensore, che misu-ra uno stato del sistema (es. la velocità di rotazionedel motore) (Wikipedia, riferimento alla definizionedi Meccatronica).

Oltre a permettere il controllo di apparati estrema-mente efficienti, quanto complessi e delicati, questidispositivi consentono la programmazione multipla diandature e funzioni operative, riducendo e semplifi-cando la guida e permettendo all’operatore di concen-trarsi sul controllo della qualità di lavoro delle opera-trici. Il merito di tale gestione complessa è da attribui-re all’enorme sviluppo dei protocolli di trasmissionedei segnali come il CAN-bus; è oggi possibile utiliz-zare un solo cavo per la trasmissione seriale deisegnali, con l’invio di differenti e numerose serie didati, ognuna identificata da impulsi operanti su fre-quenze diverse (Bosch, 1991).

Il terzo gruppo di verifiche riguarda l’efficienzaoperativa che dipende dalle strutture, dall’impianto edal sistema di allevamento che devono essere quindicorrettamente configurati in fase progettuale; obietti-vo questo piuttosto difficile se pensiamo che su unimpianto viticolo verranno adottate macchine di alme-no 3 diverse generazioni e quindi caratterizzate dadimensioni, tecnologie e rapporti col vigneto assai dif-ferenti. Il concetto di “integrazione fra sistemi di alle-vamento e macchine” si è sviluppato per la primavolta negli USA alla fine degli anni Sessanta presso laCornell University dello stato di New York (Shaulis,1969), in quel caso solo per la raccolta e la potatura.Oggi queste attenzioni sono rivolte a tutte le operazio-ni con l’obiettivo aggiunto di operare con rapidità,precisione e possibilmente su più filari, per garantireugualmente qualità ed elevate superfici dominate.

Di seguito vengono analizzate in dettaglio le fasioperative più importanti e i relativi rapporti fra tecno-logie e qualità.

La gestione del suolo e il controllo delle infestantiLa lavorazione del terreno tende ad essere impo-

stata secondo schemi prestabiliti, poco influenzati dairisultati produttivi raggiunti a differenza, come vedre-mo, di quanto avviene già attualmente nella concima-zione a dose variabile (Benvenuti, 2009). Le ricerche


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scientifiche in materia dimostrano invece la possibi-lità e la convenienza di dosare l’intensità e la profon-dità della lavorazione in base alle caratteristiche delsuolo, ai risultati colturali attesi, ecc. Le strategie perl’applicazione a rateo variabile nelle lavorazioni delterreno sono fondamentalmente di due tipi: nel primocaso vengono messe a punto attrezzature per unalavorazione sito-specifica del vigneto basata sulla let-tura di mappe di prescrizione precedentemente elabo-rate attraverso un attento monitoraggio colturale epedologico; nel secondo caso è ipotizzabile dotare lastessa operatrice di sensori in grado di rilevare uno opiù parametri e conseguentemente di agire sull’assettooperativo dell’utensile. Da questo punto di vista ilcontrollo della lavorazione del terreno può rappresen-tare sia un ulteriore strumento per il monitoraggiocolturale dei vigneti sia una applicazione finale diviticoltura di precisione rientrando tra le possibilioperazioni VRT. Il parametro più interessante inmateria di lavorazione del terreno sito-specifica sem-bra essere lo sforzo di trazione degli organi lavorantidirettamente correlato a parametri quali la tessitura el’umidità del suolo. Ad esempio un’area caratterizzatada maggiore vigoria e da produzioni elevate potrebbepresentare un valore di sforzo di trazione diverso dauna zona a vigoria più contenuta e permettere di indi-viduare eventuali zone soggette a compattazione.

L’unica applicazione di lavorazione del terrenodifferenziata è rappresentata dal coltivatoreCombiblu, presentato durante l’ EIMA 2009 dotato didispositivi meccatronici per la regolazione automaticadell’assetto della macchina da parte dell’agricoltore oattraverso l’inserimento di mappe di prescrizione. Ilsistema GPS applicato alla trattrice e i sensori estensi-metri per la misura della forza di trazione fornisconoinformazioni in tempo reale sul funzionamento dellamacchina e contemporaneamente permettono di regi-strare informazioni utili sulla variabilità delle caratte-ristiche del terreno dell’appezzamento.

Nell’ ambito della gestione dell’inerbimento invigneto, la ditta Nobili ha proposto nel corso del 2008un sistema di trinciatura interfilare associato ad unoscarico laterale dei residui nella zona del sottofila coneffetto pacciamante, denominato SDS (fig. 21). Lamacchina prevede l’accoppiamento di una classicatrinciaerba ad un sistema di recupero e distribuzionedei residui nel sottofila costituito da una coclea conscarico perpendicolare al senso di marcia.

Questa operatrice, la cui idea nasce dalle interessa-te richieste delle aziende biologiche e biodinamichein primo luogo, si pone l’obiettivo di una gestioneecocompatibile dei vigneti inerbiti e al contempo diuna riduzione sensibile o totale di trattamenti di diser-

bo chimico. Gli attuali studi su questa operatricehanno permesso di verificare, già durante il primoanno di rilievi, un sensibile effetto di mantenimentodell’umidità nel terreno nella zona interessata dall’ef-fetto pacciamante anche dopo brevi precipitazioni,importante soprattutto nei periodi più siccitosi (fig.21a e 21 b).

Gli effetti diretti sul contenimento della flora infe-stante nella zona del sottofila necessitano di ulteriorianni di sperimentazione durante i quali si potrà verifi-care la funzionalità dello strato pacciamante attraversoconfronti diretti con tecniche convenzionali di diserboo lavorazione del terreno.

La stessa operazione di diserbo chimico è stataoggetto di innovativi sviluppi nel corso degli ultimianni con lo scopo di ottimizzare i trattamenti e ridurresensibilmente la dose di formulato necessario. A talescopo la ricerca scientifica, grazie anche ai suddettisviluppi della sensoristica applicata si è orientata negliultimi anni verso sistemi di elaborazione di immaginein tempo reale (Aitkenhead et al., 2003) a bordo sia diirroratrici per diserbo chimico sia per controllo nonchimico delle malerbe. Il riconoscimento ottico delleinfestanti è stato introdotto per primo sul mercatodalla azienda Ntech Industries Inc. con il sistemaWeedseeker (figg. 22 e 23). Questa tecnologia si basasull’allestimento di sensori di riflettanza direttamentesulle irroratrici; il sensore, fulcro del sistema, emetteun Led combinato nelle lunghezze d’onda dell’infra-rosso e del rosso che viene proiettato sul bersaglio nelsottofila. La luce riflessa dal bersaglio viene elaboratadal sistema di controllo del sensore che determina lapresenza o meno dell’infestante e provvede se neces-sario ad aprire il circuito di distribuzione della barrairroratrice.

L’applicazione di diserbo chimico assistito da sen-sori ottici consente una notevole riduzione (fino al65%) dei volumi di miscela applicati per ettaro rispet-to alle irroratrici convenzionali, garantendo comunqueun’elevata efficacia del trattamento (Balsari et al.2007).

La concimazione a rateo variabileLa concimazione è stata la prima operazione coltu-

rale interessata da applicazioni a dosi variabili ai finidi una maggiore sostenibilità economica e ambientaledella gestione viticola. La somministrazione a dosivariabili consiste nel distribuire le sostanza nutritivesolamente nelle aree e nelle quantità strettamentenecessarie alle richieste della pianta e del terreno. Perfare questo occorre partire dalle mappe di monitorag-gio colturale e di produzione, individuare le zone spa-zialmente e temporaneamente omogenee e stabili,

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campionare il terreno e, attraverso modelli di simula-zione, individuare le modalità di concimazione ottima-li per ciascuna zona (Bertocco et al., 2005).

Nonostante le applicazioni e i modelli di spandi-concime VRT abbiano avuto una buona evoluzionenell’ambito delle coltivazioni erbacee, in viticoltura siconta per adesso su un solo prototipo di questo tipo(fig. 24) sviluppato da una collaborazione tra aziendeagricole (Antinori Agricola), case costruttrici (Same,Deutz-Fahr) e società specializzate in applicazioni diagricoltura di precisione (Cefriel, Tecnovict eTerradat)

In questa realizzazione la distribuzione del conci-me (di tipo granulare) viene localizzata superficial-mente lungo il sottofila. La erogazione differenziata èaffidata ad una coppia di distributori volumetrici (180cc / giro) e di conseguenza la dose varia linearmentecon la velocità di rotazione del distributore medesimo.

La mappa di prescrizione, generata incrociando idati telerilevati e l’esperienza dei tecnici aziendali perla valutazione delle dosi da assegnare alle singole clas-si, viene caricata su un terminale virtuale studiato daCEFRIEL (politecnico di milano) per SAME. La comu-nicazione con il controller a bordo dello spandiconcime(DICKEY-john Land Manager) avviene via serialeRS232, a esso viene trasferita in tempo reale la doseistantanea assegnata alla zona in cui l’attrezzo si trovaall’interno della mappa. Il controller riceve inoltrel’informazione della velocità mediante un sensore GPSDICKEY-john I-Speed. Il feedback della dose effettiva-mente erogata è costituito dalla rotazione dell’albero dirotazione del distributore volumetrico, si tratta di unencoder a 360 passi/giro della DICKEY-john. La velo-cità di rotazione dell’albero (cui è applicata anche laproporzionalità alla velocità di avanzamento) è coman-data da una elettrovalvola proporzionale Hydraforceche permette un cambio dose in circa due decimi disecondo (corrispondenti a 20 cm a 3,6 km/h che è lavelocità media di lavoro). L’errore medio rilevato su 30ha di lavoro è stato inferiore al 5%.

Tecnovict ha già pronto lo sviluppo commercialedi questo prototipo con elettroniche trattore – macchi-na basate sulla tecnologia ISOBUS. Questo è il termi-ne con cui ci si riferisce alla norma ISO 11783 “tratto-ri e macchine per l’agricoltura e la deforestazione: reteseriale per il controllo e la comunicazione”.

La tecnologia ISOBUS (già ampiamente adottatanel controllo dei veicoli) induce un radicale cambia-mento degli strumenti a diposizione degli operatoriper la conduzione del proprio lavoro. In pratica tutte lefunzioni variabili vengono controllate da un computerdi bordo che seguendo istruzioni complesse reimpo-state come la variazione di una concimazione sulla

base di una mappa georeferenziata aziona i dispositividelle macchine operatrici. Lo standard ISOBUS per-mette di connettere operatrici diverse alla unità motri-ce di controllo (il trattore) con uno scambio di infor-mazioni e l’adeguamento a un determinato program-ma di controllo.

La gestione della chioma e potatura verdeIl termine “gestione della chioma” è stato adottato

recentemente in riferimento al complesso delle opera-zioni meccaniche che si effettuano sulla vegetazionedelle piante arboree e del vigneto (Salvatori, 1998).

Nella corretta cura agronomica della coltura questaparte costituisce un punto focale che interessa non solol’equilibrio vegeto produttivo della pianta ma altrefunzioni importanti quali: le caratteristiche di catturadella energia solare; il corretto arieggiamento dellecamere vegetali; il contenimento della massa fogliareentro una determinata fascia per permette il passaggiodelle macchine scavallanti nella parte superiore e pernon avvicinarsi al suolo e quindi ad un microclimaspesso umido nella parte inferiore; il contenimentodella produzione in una precisa fascia, così da impie-gare efficacemente le vendemmiatrici; il mantenimen-to di condizioni tali da creare un habitat sfavorevole aipatogeni e da migliorare le condizioni di penetrazionedei prodotti fitosanitari irrorati (tab. 3).

Le macchine specifiche per tale obiettivo agrono-mico sono, in ordine di impiego nel calendario delleoperazioni: spollonatrici, cimatrici, legatrici, defoglia-trici ed in casi ormai rari le pettinatrici.

La spollonatura ovvero l’eliminazione dei germo-gli provenienti dalle radici (polloni) o dal tronco (suc-chioni), è una operazione che a partire dagli anni 70viene effettuata con l’ausilio di macchine dotati di fla-gelli di varia natura, normalmente supportati da alberiin rotazione condotti a lavorare accanto ai tronchi, inmodo da asportare il germoglio per urto oppure perabrasione. Questa pratica permette di abbattere il fab-bisogno di manodopera da circa 31 h/ha dell’opera-zione condotta manualmente ai 3,19 h/ha dell’opera-zione svolta meccanicamente con macchina monolate-rale a flagelli in nylon. Quest’ultima pratica pur con-sentendo un grande vantaggio economico non è certofavorevole ad una gestione di qualità del vigneto acausa delle lesioni ai tronchi (utile in proposito l’im-piego di tubi protettivi in materiale plastico) e dellaconseguente possibilità di trasmissione di fitopatie.Numerose sono le proposte tecnologiche che adottanorotori dotati di flagelli di diverso materiale (fili onastri in plastica). Le più diffuse sono quelle con roto-re parallelo al filare ed un gran numero di fili che fla-gellano il tronco dall’alto verso il basso. Più recente-


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mente si sono realizzati rotori ad asse di rotazioneorizzontale perpendicolare al filare con diametro di30 cm che hanno grossi fili in plastica che spazzolanoil tronco liberandolo dalla vegetazione tenera emer-gente.

Le esperienze più avanzate, nate da ricerche scien-tifiche a partire dagli anni ‘80, adottano affidabili tec-niche di trattamento chimico (Tecnovict, Clemens-Colombardo) con formulati disseccanti quali NAA(acido naftalenacetico, attualmente non più registratoper la vite) e più recentemente con Glufosinateammonio e Cartpentrazone, entrambi erbicidi adassorbimento fogliare che non vengono traslocatidalla vite e, pertanto, possono essere utilizzati senzarischi sulla coltura. L’isolamento dall’ambiente circo-stante è garantito lateralmente da una protezione mor-bida in PVC e nella zona superiore da una coppia dispazzole affiancata in modo da garantire la chiusurasul ceppo da trattare. L’impatto percepito dell’impie-go di prodotto chimico viene ampiamente compensa-to, in un bilancio delle esternalità negative, dalla mag-giore velocità di avanzamento e dalle minori richiestein termini di potenza e massa delle motrici, dallemigliori condizioni di lavoro per l’operatore. Non sirilevano in questa pratica escoriazioni o danni sultronco tipici della asportazione meccanica (fig. 25).

La cimatura dei germogli è sicuramente tra le ope-razioni estive più importanti che vengono svolte nelvigneto e può essere effettuata una o più volte nelcorso dell’ anno in tre differenti periodi, a secondadello scopo che si vuole raggiungere ed in particolarein fase prefiorale, nella fase erbacea della bacca ed inquella di maturazione degli acini.

Le tecnologie presenti sul mercato, ormai piuttostoconsolidate ed ampiamente collaudate, sono essen-zialmente tre: taglio rettilineo a riscontro, taglio rota-tivo a riscontro, taglio rotativo senza riscontro.

Le cimatrici a moto rettilineo alternativo sonobasate su un sistema di lame montate una accantoall’altra su un’asta di supporto rettilinea, normalmen-te pilotata nel suo moto da un sistema biella-manovel-la. La recisione effettuata da questo modello di opera-trice è netto e la sagomatura è perfetta; il principaleinconveniente è invece la possibilità di ripiegare lavegetazione all’indietro quando la macchina avanza,per questa ragione la velocità di avanzamento devemantenersi sui 2-5 km/h.

Le cimatrici a coltelli rotanti a forbice sono com-posti da una serie di coltelli fissi (da 4 a 7) e da unpaio di coltelli rotanti entrambi lunghi dai 30 ai 35cm, ciò fa si che tra i coltelli fissi e quelli mobili sicrei un effetto di taglio a forbice caratterizzato da unaelevata precisione e continuità. Con questo tipo di

operatrice (4-10 km/h) la percentuale di tagli sfilac-ciati si alza notevolmente.

Le cimatrici a coltelli veloci sono nate negli anniottanta ed hanno visto un veloce sviluppo inGermania e Francia. Questa tecnologia si fonda su untaglio effettuato da una lama ad altissima velocitàperiferica (da 45 a 70 m/sec.) senza la presenza di unelemento di riscontro a trattenere il germoglio in posi-zione, ma con profilo a elica che crea un flusso diaspirazione dalla vegetazione verso la lama.

I risultati migliori in questa tipologia d’utensile siottengono su germogli molto teneri, mentre su quellimaggiormente lignificati il taglio è sfibrato. L’utilizzodi questa tipologia di macchina va quindi attentamen-te inquadrato nell’ambito della modalità di gestionedella chioma che sia stata scelta.

La scelta della tecnologia impiegata influisce mol-tissimo sui “profili della chioma” ed i progressi che sipossono profilare nell’ambito delle cimatrici riguarda-no soprattutto l’ottenimento di pareti vegetative dispessore ben determinato e il loro posizionamentoequidistante dalla linea ideale individuata dai pali disostegno del filare. In questa operazione l’introduzio-ne della macchina con controlli automatici permettel’ottenimento di una qualità di lavoro superiore aquella condotta manualmente.

La defogliazione è una pratica colturale che preve-de l’eliminazione di una certa quantità di foglie basalinella zona dei grappoli. Tale pratica è condotta in variperiodi compresi tra l’allegagione e la vendemmia ed isuoi scopi primari sono la rarefazione della vegetazio-ne nella zona fruttifera con conseguente migliore effi-cacia dei trattamenti sanitari nonché un migliorearieggiamento che possa diminuire i rischi di inoculodi botrite.

I sistemi ad oggi impiegati possono essere concet-tualmente divisi in: sistemi ad aspirazione, sistemi adaria compressa, sistemi a depressione, sistemi termicie sistemi a strappo di recente introduzione.• ad aspirazione. Caratteristica comune di queste

macchine è che l’aria è aspirata da un sistema diventilazione interno alla testata a ridosso di unorgano di taglio a lame. I modelli che si sono svi-luppati nel corso degli anni sono fondamentalmen-te tre e si differenziano sostanzialmente per il tipodi apertura di aspirazione e per la tecnica di tagliodelle lame: • aspirazione a griglia con taglio a lame rotanti;

metodo troppo energico per un adeguatorispetto del frutto;

• aspirazione a fessura con taglio a lame oscil-lanti in cui è ridotta l’apertura di convoglia-mento delle foglie;

Vieri et al.

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• aspirazione a tamburi rotanti fessurati contaglio a lame oscillanti che produce una eccel-lente la qualità di lavoro.

• ad aria compressa a ciclo discontinuo. Prime adapparire sul mercato già negli anni ‘70 furono lemacchine a soffio che si basano sul principio dellarottura della pagina della foglia a causa della vio-lenta azione di un getto d’aria in pressione adimpulsi. In queste macchine un potente compresso-re centrifugo genera una corrente d’aria che fuorie-sce ad elevata velocità da quattro ugelli portatiall’estremità di bracci rotanti a 300-700 giri/minuto

• a depressione. Un ventilatore radiale produce unabbondante flusso d’aria che tramite due granditubazioni flessibili viene indirizzato dal deflettorein maniera che l’aria defluisca con flusso radentealla superficie della chioma ma inclinato verso ilcentro del filare. Ciò crea una depressione che atti-ra le foglie verso l‘interno del filare portandole incontatto con la barretta di taglio.

• termiche. Sono totalmente prive di organi meccani-ci in movimento ed impiegano pannelli radianti acombustione di gas, piazzati nella zona fruttifera inmodo che si provochi alla foglia uno shock termicoche (oltre i 60° C) porta alla denaturazione delleproteine delle cellule. Questa tipologia di operatri-ce non ha avuto un reale sviluppo di mercato inquanto restano molti dubbi sugli eventuali danniche potrebbero ricevere gli acini da processo disurriscaldamento.

• a strappo. Questa tipologia di recente introduzione(originariamente brevettato dalla ditta franceseMagnetto) sta riscuotendo molti consensi. Il siste-ma migliore oggi sviluppato da diversi costruttorideriva dall’accoppiamento di una classica macchi-na ad aspirazione a griglia e lama con due rulli insostituzione delle lame. Un rullo in nylon o mate-riale metallico presenta una alternanza di gole condiametro minore nella parte a contatto con l’altrorullo di gomma, oppure fori: ciò crea una serie d’a-perture tra i due elementi attraverso le quali si creaun flusso di aria in aspirazione, tale da attirare lefoglie fra i due rulli che immediatamente ruotandole afferrano e strappano. Anche l’operazione di defogliazione è attualmente

interessata da alcune prove di applicazioni differenzia-te in vigneto. Sembra infatti riscuotere notevole inte-resse l’idea di poter utilizzare mappe tematiche dellavigoria del vigneto per regolare in modo automatico illavoro di una macchina defogliatrice, aumentandol’effetto defogliante nelle zone a maggiore vigoria eriducendolo nelle zone a sviluppo più contenuto. Unosviluppo di questo tipo potrebbe permettere di agire in

modo diretto sulla variabilità del vigneto in modoancora maggiore rispetto alla sopra menzionata conci-mazione VRT. TECNOVIT ha sperimentato con lapropria macchina a strappo questa tecnica nel 2008 intre classi di prescrizione: nessuna sfogliatura nellazona meno vigorosa, lieve sfogliatura nella zona divigore intermedio, forte sfogliatura nella zona ad altovigore. Si tratta di un caso in cui l’operazione mecca-nica può cominciare ad avvicinarsi alla superiore qua-lità dell’operazione condotta manualmente.

La difesa con Prodotti Fitosanitari irroratiL’argomento è estremamente ampio e scientifica-

mente molto sviluppato. Notevoli sono le correlazionicon la qualità sia di processo (nelle sue implicazionidi salvaguardia delle persone, degli insetti utili e ani-mali, della biocenosi del terreno e dell’ambiente), siadi prodotto (nelle sue influenze sui residui nei mosti).Poiché ampiamente trattato anche dagli autori (Vieri,2003) e nella piena consapevolezza della importanzadi questa operazione nelle sue fasi (preparazione dellamiscela, irrorazione, bonifica e smaltimento reflui)sulla diretta influenza nella “sostenibilità” della viti-coltura, verranno accennati solamente i casi più evi-denti di sviluppo tecnologico in relazione alla qualità.

E’ comunque da sottolineare come un impiego cor-retto delle irroratrici non si traduce soltanto in unmaggior rispetto ambientale e in una maggiore sicu-rezza per l’operatore, ma trova un riscontro importan-te anche nella qualità del prodotto finale, che, seopportunamente difeso dalle avversità risulta esserepiù sano ed appetibile (Balsari et al. 2004) (fig. 26).

Appare quindi evidente quanto le possibilità tecno-logiche di cui si è parlato risultino di estrema impor-tanza nel controllo puntuale di una operazione cosìcritica.

Nel settore delle macchine irroratrici ad aerocon-vezione gli esempi più significativi di “precisionspraying”, riportati nella letteratura recente sono rap-presentati da:• sistemi di dosaggio di più prodotti fitosanitari così

da poter variare tipo e dosi di sostanza attiva inrelazione alla specificità del patogeno ed al livellodi infestazione (Vieri, Spugnoli, 1997);

• sistemi che uniscono lo “spot spray”, ovvero l’ar-resto della irrorazione in assenza di vegetazionenell’area verticale della parete del filare, al ricono-scimento di forma con sistemi di “imaging” o consensori di profondità per poter proporzionare ilquantitativo di miscela antiparassitaria applicataalla dimensione della massa vegetale;

• sistemi ausiliari di carica elettrostatica controllatacon i quali da prove ormai triennali si ottiene una


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riduzione del 15% sulla dose di formulato chimicoimpiegato e del 20% del volume complessivoapplicato a fronte di una maggiore deposizione chesi attesta sul 30% (Rimediotti et al., 2008; Vieri eRimediotti, 2006).

• dispositivi di regolazione della portata di aria peradeguare il getto vettore alle condizioni della chio-ma da trattare (Balsari, 2002).A questi si aggiungono innovazioni recenti quali:

le irroratrici a tunnel ed i recentissimi sistemi Doublee CASA.

Un ruolo fondamentale in materia di controllodelle patologie in vigneto è giocato dalla tempestivitàe rapidità di intervento. In questo senso si sono svilup-pate le moderne irroratrici multifila a tunnel in gradorispettivamente di garantire un aumento considerevoledelle superfici dominabili e di contenere la dispersioneper deriva e sgocciolamento del prodotto irrorato tra-mite sistemi di recupero. La riduzione delle perditepassa dal 90%-60% (differenza fra le prime fasi vege-tative e la piena vegetazione) a valori intorno all’8% -il dato si commenta da solo; sono d’altronde da svi-luppare sistemi più economici e adatti alle condizionidifficili di molti vigneti (Ade et al., 2005).

Nell’ottica di una razionalizzazione della gestioneoperativa in fase di preparazione miscela e trattamentofitosanitario, nel corso del biennio 2008-2009 è statasviluppata una macchina irroratrice a doppio circuitodenominata Double-Oktopus NOBILI, in grado dieffettuare contemporaneamente due trattamenti sepa-rati sulla parete fogliare con un solo passaggio così dapoter condurre ad esempio il trattamento antibotriticomirato sui grappoli contemporaneo a quello antipero-nosporico/antiodico sulla intera chioma.

La ricerca scientifica più avanzata si ha sul prototi-po di irroratrice “intelligente” Casa (Crop AdaptedSprayer Application), costituita da tre principali com-ponenti che dialogano tra loro via CAN-BUS: unsistema di 6 sensori ad ultrasuoni (3 per lato dell’irro-ratrice) per l’ identificazione del bersaglio da trattaredenominato CIS (crop identification system), un siste-ma CHS (crop health sensor) in grado, attraverso l’a-nalisi della riflettanza spettrale delle foglie, di ricono-scere le foglie infette da quelle sane, un sistemaEDAS (environmentally dependent applicationsystem) che, attraverso l’installazione di un anemome-tro sonico, agisce sulla portata del ventilatore e laripartizione dell’aria erogata sui due lati della macchi-na in funzione delle condizioni di vento presenti almomento del trattamento (Balsari et al., 2009).

La vendemmia meccanica, rapporti con la qualitàdelle uve

Nell’ottica di una produzione vitivinicola chepunta alla qualità appare sempre più importante riu-scire a vinificare partendo da uve in perfette condizio-ni sia per maturazione sia per pulizia. Questo nonrisulta sempre possibile, in particolare quando vieneutilizzata la raccolta meccanica così importante per latempestività e la produttività delle operazioni (Colellaet al., 2002).

Uno dei principali problemi della vendemmia mec-canica risulta quello della peggiore qualità delle uveraccolte con un decremento qualitativo del prodotto dipartenza (Morris 1998; Pandolfi de Fernandez et al.,2000; Petrucci e Siegfried 1976). Allo scopo di ridur-re al massimo la percentuale di MOG (MatherialOther than Grapes) presente nelle uve raccolte mec-canicamente negli ultimi anni le case costruttrici sisono orientate verso lo sviluppo di innovativi e sem-pre più accurati sistemi di pulizia a bordo delle ven-demmiatrici (Parenti e Vieri, 2006).

Nel 2002 il primo dispositivo di pulizia delle uve,brevettato da Socma, denominato diraspatore-separato-re, viene istallato a bordo delle vendemmiatrici Braud:tre rulli controrotanti rivestiti di numerose file di dita(in gomma alimentare flessibile) premono delicata-mente gli acini nel nastro grigliato sottostante. In que-sto modo la frazione verde ed estranea alle uve vienescaricata a fine nastro posteriormente alla macchina esolo gli acini sono raccolti nella benna di carico.

Nel 2008 la Pellenc produce la innovativa testatadi vendemmia denominata Selectiv’ Process che riuni-sce al suo interno due importanti tecnologie atte allapulizia delle uve:• uno sgrappolatore lineare ad alta frequenza com-

posto da un modulo a nastro trasportatore per lostacco degli acini dai raspi dotato di scuotitore abarre frenate ad alta frequenza concettualmentemolto simile a quello principale sottostante per ildistacco delle uve dal raspo;

• una tavola di cernita a rulli motrici alloggiatasopra alle benne di carico. In questo sistema unaprima serie di rulli pieni a tacche ha il compito,con la propria rotazione, di allineare gli acini. Laseconda serie di rulli a sezione concava e distan-ziati tra di loro invece, consente la caduta dei soliacini nella tramoggia sfruttando la differenzadimensionale tra bacche e parti vegetali (foglie,racimoli, parti di raspo) che superando l’ultimorullo vengono fatte cadere a terra (fig. 27a e 27b).Attualmente le ricerche si stanno applicando sulla

integrazione del sistema vendemmiatrice con quello dimonitoraggio georeferenziato del raccolto con rileva-

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zioni in tempo reale di peso, grado zuccherino, aci-dità, ecc., con la possibilità di differenziare il raccoltofra le due “benne” e di trasmettere i dati direttamentesui computer della cantina per poter indirizzare ilmateriale su diverse linee di processo.

Questa combinazione tecnologica, unita ad unastrumentazione idonea per l’analisi in continuo delleuve, permette un controllo dinamico delle caratteristi-che enochimiche della materia prima raccolta, primache questa giunga nella zona di conferimento dellacantina.

Il monitoraggio dinamico delle caratteristichedelle uve raccolte a macchina, necessita di dispositivie tecnologie in grado di misurare da un lato la quan-tità di prodotto raccolto e dall’altro la qualità:• Quantità di raccolto: sulle macchine vendemmia-

trici dotate di ricevitore satellitare, sono installatidei sensori per la determinazione del peso dell’uvaoppure del suo volume; in questo caso però sinecessita di un prodotto perfettamente pulito, per-ché le foglie potrebbero falsare la misura. Prototipisperimentali sono stati realizzati come distributorirotativi “passo-passo”; commercialmente è dispo-nibile il sistema Canlink 3000 GRM dellaScanfarm , applicabile alle macchine vendemmia-trici, in grado di pesare in continuo l’uva raccolta edi collezionare i dati georeferenziati in unamemory card per gli usi futuri;

• Qualità del raccolto: l’analisi dinamica delle uve,invece, rappresenta ancora oggi uno scoglio diffi-cile da superare; nonostante esistano in commerciostrumenti di analisi in continuo di pH, tenore zuc-cherino, acidità, la loro applicazione resta preroga-tiva dei laboratori aziendali. La tecnologia piùinteressante per applicazione su vendemmiatricisembra essere la spettroscopia del vicino infraros-so (NIRS), tecnica d’analisi che si basa sulla diffe-rente risposta di un substrato dopo che è statoinvestito da una radiazione incidente. L’ applicazione di queste tecnologie a bordo delle

macchine vendemmiatrici, proposte dal Deistaf diFirenze nel 2007, consente di avere una mappaturaquali-quantitativa della produzione raccolta con laconseguente possibilità di acquisire un dettagliatoarchivio storico della variabilità spaziale per poter adesempio meglio programmare gli interventi colturalinecessari per la omogeneità del vigneto e per il massi-mo rendimento in qualità del prodotto verso i parame-tri dettati dall’obiettivo enologico ultimo. Inoltre lemappe elaborate potrebbero portare a future sceltevendemmiali sito-specifiche dell’appezzamento.

Significative in questo ambito risultano le espe-rienze condotte in Australia a partire dal 1999 quando

divenne disponibile in commercio il primo sistema dimonitoraggio “on the go” di resa produttiva per lemacchine vendemmiatrici, il quale precorreva i tempinell’abbinamento tra quantità di uve raccolte e geore-ferenziazione (Bramley e Proffitt, 1999).

Le ricerche condotte a partire da quegli anni hannoportato allo sviluppo di sofisticati sistemi di monito-raggio produttivo tra cui si annoverano principalmen-te i sensori ad ultra-suoni (Juniper System, Usa) cheoperano misurando la profondità dello strato di uveraccolte durante il flusso di scarico dal nastro traspor-tatore al cassone di raccolta, e i sistemi di misura gra-vimetrica che al contrario sfruttano l’installazione dicelle di carico al di sotto del nastro trasportatore dellavendemmiatrice.

Gli stessi centri di ricerca australiani hanno propo-sto nel 2005 le prime esperienze di viticoltura di pre-cisione finalizzate ad una raccolta meccanica selettiva(Sethuramasamyraja et al., 2005). I vigneti sono sot-toposti ad un monitoraggio completo della variabilitàinterna sia tramite analisi di vigoria che tramite con-trollo delle rese produttive in un arco di tempo dialmeno 5 anni. Una volta caricate le mappe così otte-nute all’interno dei terminali a bordo della vendem-miatrice, collegati a sua volta ai sistemi di raccolta, lamacchina è in grado di separare due diverse “qualità”di uve che verranno conferite e vinificate con proce-dure differenti in base alle caratteristiche enochimicheintrinseche.

Le esperienze di applicazione delle tecnologie di viti-coltura di precisione sulle macchine vendemmiatricimostrano, già dai primi approcci, quale importanzapotrebbe assumere il monitoraggio puntuale delle carat-teristiche delle uve che vengono raccolte installando abordo della vendemmiatrice, unitamente al sistema avan-zato di controllo GPS, sensori di misura in continuo.

Questo è tanto più importante quanto più il settorevitivinicolo italiano deve distinguersi per qualità ecertificabilità dei suoi vini (Miglioli e Vieri, 2008).

La necessità di indurre nuove professionalità perpreparare i sistemi gestionali dell’azienda agricolaalle future tecnologie che si vanno prospettando

Lo sviluppo della meccatronica, della robotica edella ingegneria chimico-molecolare per le produzioniviticole, unitamente alla branca dell’ITC (Informationand Communication Technology) che si è sviluppataparallelamente alla PF(Precision Farming), permetteràin tempi non lunghissimi di avere a disposizione tec-nologie e sistemi di monitoraggio-analisi-attuazioneoperativa sempre più utili ai fini della razionalizzazio-ne della sostenibilità e della riduzione dei costi produt-


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tivi e della razionalizzazione dei processi. In merito almonitoraggio, al pari di ciò che è affidato oggi aicostanti sopralluoghi dell’agronomo, è in fase di studioun sistema denominato Agrobot: un mezzo mobilerobotizzato in grado di orientarsi automaticamenteall’interno dell’appezzamento grazie ai moduli di geo-referenziazione e di telemetria, con funzione di suppor-to per tutti i sensori di ground-sensing ad oggi disponi-bili per il monitoraggio vegetativo e pedologico delvigneto e con possibilità di tenere costantementeaggiornato il sistema “remoto” (via web) di gestione.

Altro aspetto estremamente innovativo è rappre-sentato dall’affacciarsi in agricoltura delle nanotecno-logie, “nano sensori-attuatori” che fanno apparire ichip elettronici attuali delle strutture grossolane edenormi. Gli attuali studi applicativi le prospettanocome il cuore tecnologico del futuro; nella arboricol-tura del futuro è quindi ipotizzabile uno scenario incui i sistemi elettronici e meccanici odierni, interagi-ranno con questi biosensori e bio-utensili nel controllodel processo produttivo tradizionale (Warad, 2005;Pagé Reymond, 2004 ).

Conclusioni

Manuel Vanacht ha evidenziato già nel 2001 comel’impiego della tecnologia in agricoltura è passato dal“horse power” - la cultura della potenza meccanica, al“brain power” - il controllo intelligente dellemacchine.

Tutto ciò è confermato dal pressante e rivoluziona-rio sviluppo innovativo della meccanizzazione delvigneto, oggi meglio rappresentata dal più complessoe completo termine di ingegneria delle produzioniviticole. Alla meccanizzazione, intesa come introdu-zione di tecnologie meccaniche sempre più evolute invigneto, si affiancano oggi le importanti tecnologiegeoinformatiche e meccatroniche, attraverso le quali èpossibile raggiungere fondamentali obiettivi di soste-nibilità delle produzioni, risparmio dei costi di produ-zione e valorizzazione della qualità del prodotto fina-le, nell’ottica di una generale razionalizzazione deiprocessi produttivi.

L’evoluzione degli strumenti operativi è oggi tesaalla capitalizzazione informatico-tecnologica di quel-l’insieme di conoscenze e competenze che, pur construmenti e obiettivi più semplici, facevano parte dellaprofonda cultura rurale. La conoscenza delle caratteri-stiche differenziate nei diversi appezzamenti, dei fat-tori pedologici, climatici, agronomici, attuate con unaattenta capacità di osservazione quotidiana e di unastoricità degli eventi tramandata oralmente, costituivaun modello gestionale che oggi si cerca di recuperare,

affidando alle moderne tecnologie di rilevamento eanalisi, quella che viene definita “precision farming oagriculture raisonneè” orientate al raggiungimento diuna agricoltura sostenibile o con un termine caro aifrancesi “viticulture durable”.

I vantaggi conseguibili sono molteplici:• economici grazie alla riduzione dei costi colturali

ed al migliore utilizzo delle informazioni;• ambientali grazie all’utilizzo razionale degli input

chimici (concimi, antiparassitari). Si riesce ad otte-nere il massimo da una coltivazione somministran-do il minimo indispensabile (razionalizzazionedella produzione); si progetta compatibilmente conil territorio;

• agronomici attraverso l’accrescimento delle perfor-mance della coltura al fine di migliorare la qualità;

• di qualità percepita attraverso la rintracciabilità ditutti gli eventi e le condizioni che si sono succedu-te nel processo produttivo.Per far sì che queste innovazioni imprenditoriali

possano prendere consistenza è d’altronde in primoluogo necessario che nell’azienda viticola si attui unatrasformazione strutturale e progettuale, con un appro-priato adeguamento delle capacità di allestire, metterea punto e mantenere in modo efficiente le nuove tec-nologie ciò che richiede: imprenditori capaci di indi-viduare le soluzioni tecnologiche più conformi ed ido-nee alle reali esigenze aziendali, figure professionalicapaci di “dominare utilmente ed impiegare efficien-temente” le nuove tecnologie, strutture di assistenzache rendano effettiva la padronanza della gestione diqueste risorse disponibili.

Riassunto

La viticoltura moderna rappresenta una attivitàcomplessa, inserita nel sistema di produzione di unbene - il vino - cui oggi è riconosciuto un valoremolto elevato su tutto il mercato internazionale: que-sto favore ha indotto da sempre un più elevato svilup-po evolutivo e innovativo con un sistema produttivoagricolo complesso, in cui una moltitudine di aspettidevono essere gestiti ed integrati con criteri e capacitàinventive, tipiche dell’imprenditorialità avanzata.

Tutto ciò induce nelle aziende competitive un pro-cesso di intensa ricerca di soluzioni tecniche, tecnolo-giche e gestionali che sempre meglio possano coniu-gare la necessità di abbattere i costi, nelle numerose,complesse e vincolate operazioni richieste dal ciclodella vite, con l’obiettivo di una elevata qualità, ricer-cata in tutto il processo produttivo.

Gli autori espongono le innovazioni attuali e pre-vedibili a breve termine che gli imprenditori viticoli

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avranno a disposizione per la produzione di vini diqualità in cui forte sia la caratterizzazione del terroir edella sostenibilità delle attività impostate nelle filieredi produzione o meglio nell’intero comprensorio adessi associato.

Parole chiave: meccanizzazione del vigneto, viticol-tura sostenibile e di precisione, innovazione tecnolo-gica.

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