Sperimentazione presso l’Istituto ... - ITAS "Carlo GALLINI" · • Le origini dell’attuale Istituto Tecnico Agrario “Carlo Gallini” risalgono al 1894, quando a Voghera venne

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Sperimentazione presso l’Istituto Tecnico Agrario Carlo Gallini

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Innovazione nell’agricoltura. La sfida formativa dell’Agricoltura

di Precisione all’ITAS CARLO GALLINI

Voghera (PV)

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NOTE STORICHE L’origine • Le origini dell’attuale Istituto Tecnico Agrario “Carlo Gallini” risalgono al 1894, quando a Voghera

venne istituita una Regia Scuola Pratica di Agricoltura. Era la realizzazione delle disposizioni del Comm. ing. Carlo Gallini (1814-1888), insigne vogherese, uomo di cultura, imprenditore agricolo illuminato, politico e filantropo, che nel testamento del 1887 destinò tutti i suoi beni al progresso dell’istruzione agraria e all’incremento dell’agricoltura, da realizzarsi con la creazione del “Pio Istituto Agricolo Vogherese”, cioè un’Opera Pia che tra i suoi compiti aveva anche quello di concorrere al mantenimento di una Scuola pratica di agricoltura.

• 1894 – Regia Scuola Pratica di Agricoltura • Tutto avvenne così come Carlo Gallini aveva indicato nelle disposizioni testamentarie e nel 1894 fu

istituita la Regia Scuola Pratica di Agricoltura, che iniziò a funzionare regolarmente nell’a.s. 1895/1896 con due sezioni: - quella inferiore era biennale, a prevalente indirizzo pratico-dimostrativo ed era riservata a figli di agricoltori poveri, specialmente orfani (la cui retta era corrisposta dal “Pio Istituto Agricolo Vogherese”); - quella superiore, triennale, era a indirizzo teorico-pratico, per giovani provenienti da famiglie di fattori e proprietari terrieri.

• Il nuovo ordinamento entrò in vigore dall’anno scolastico 1902/03. • 1913 – Da Regia Scuola Pratica di Agricoltura a Corso Superiore “Carlo Gallini” in Voghera. • Dal 1946 ad oggi – Istituto Tecnico Agrario Statale “Carlo Gallini”.

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Tradizione e innovazione • Tradizione e innovazione sono elementi fondamentali per il nostro indirizzo di

studi così come sono importantissime le collaborazioni che abbiamo attivato sul territorio che ci consentiranno di crescere e arricchire la proposta formativa che vogliamo sia al passo con i tempi.

• Tradizione di una cultura contadina, della persona che ama la terra e ha un indissolubile legame con il territorio.

• Innovazione digitale e tecnologie • Conoscere la terra, prevedere il tempo, ipotizzare le necessità di una pianta o di

una coltura: I principi dell’agricoltura tradizionale si basavano su una serie di variabili che oggi possono, al contrario, essere certezze. Grazie agli strumenti messi in campo dall’agricoltura di precisione, ogni porzione di terreno può dare il massimo in termini di produttività, di qualità e rispetto dell’ambiente.

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Rivoluzione Tecnologica

• L'innovazione digitale sta cambiando il modo di fare agricoltura: droni, sensori, mappe GPS sono solo alcuni esempi delle tecnologie che oggi guidano il comparto verso imprescindibili obiettivi di efficienza e sostenibilità.

• Mentre fino a ieri era l’uomo a decidere

di cosa avessero bisogno le piante, oggi è possibile chiederlo direttamente a loro, interrogandole con droni, fotografie agli infrarossi e sensori.

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USO DEI DATI come valore

aggiunto

• Oggi la sfida non deve essere più solo nella tecnologia, ma nella capacità di lettura, di analisi e comprensione dei dati per generare servizi a valore aggiunto.

• Nell’agricoltura tradizionale il coltivatore doveva in qualche modo presumere o indovinare sulla base della sua esperienza le necessità delle colture: quanta acqua, quanto concime, quali attacchi parassitari. Oggi le necessità delle piante si possono misurare e calcolare in modo preciso e con precisione accuratissima, praticamente pianta per pianta.

• Valore aggiunto:valutare in modo precoce l’insorgenza di malattie e di parassiti e agire solo nei casi in cui si manifestano, riducendo i costi degli antiparassitari e dei pesticidi e soprattutto garantendo maggiore sostenibilità in termini ambientali e miglioramento della qualità della filiera.

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Formazione e Competenze

Tutti questi dati non sono utili senza l’ausilio interpretativo degli uomini che nei campi ci lavorano. Importante acquisire le informazioni, le competenze e la formazione tecnica per scegliere consapevolmente le soluzioni più adeguate per la propria azienda. • Pre-Business plan FARMER ITAS GALLINI per programmare e gestire

il cambiamento. • I principali punti di forza dell’idea sono costituiti

dall’implementazione di uno strumento innovativo per migliorare gli interventi agronomici.

• Pianificazione e controllo territoriale (Utilizzo tecnologie GIS-ortofoto), Inserimento particelle catastali, Definizione aree eleggibili ed usi del suolo).

• Dematerializzazione delle procedure: Dossier Aziendale, Piano Colturale Grafico per campagna ed avvicendamento colturale Pratica Agricola e Registri Obbligatori (Registro dei Trattamenti e delle Concimazioni).

• Supporto decisionale nella gestione delle pratiche agricole: Utizzare indicatori di performances complessive dell’azienda, Indici Agrometeorologici (Bilancio Idrico, Evapotraspirazione, Temperatura terreno e Radiazione solare previsionali e storici), monitoraggio delle colture, Indice Vegetativo (NVDI) calcolato in tempo reale e su base storica.

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Ambiti di applicazione

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Gli strumenti

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SITI4farmer

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SITI4farmer Il network professionale per l’agricoltura ed innovativo strumento di lavoro e supporto alle decisioni

La soluzione è dedicata a tutti gli operatori del comparto agricolo Consente l’accesso in un unico portale e a costi contenuti, a tecnologie ed algoritmi fino ad ora disponibili solamente nel contesto della ricerca scientifica

SITI4farmer in pillole: Cloud solution Dati geografici, metereologici, indici agrometeo e NDVI

da OpenBIGData satellitari Azienda Digitale Pratica agricola, mobile APP DSS per l’agricoltura di precisione

http://www.siti4farmer.eu/

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SITI4farmer

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LINEE GUIDA PER LO SVILUPPO DELL’AGRICOLTURA DI PRECISIONE IN ITALIA

contesto

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un software consolidato e standard per la gestione di tutta la filiera

professionale SITI4farmer è una soluzione

MULTIAZIENDA MULTIUTENTE

gestisce con flessibilità i ruoli degli UTENTI del network, tracciandone relazioni e flussi operativi Grazie all’esperienza di ABACO in soluzioni di tipo «enterprise», SITI4farmer garantisce grandi performances a migliaia di utenti contemporanei

Multi Azienda Azienda Utente

Attività di campagna

Piano Colturale

Quaderno di

Campagna

DSS Standard e Personaliz

zati

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dati Informazione conoscenza decisione Azioni di AdP

Conoscenza Territoriale ed Aziendale

OpenBigData Rete meteo Regionale Morfologia terreno Mappe Pedologiche Dati colturali

Conoscenza di Campo Indici Agrometeo Indice Vegetativo Fasi Fenologiche Pratica Agricola Quaderno di Campagna Rilievi in campo

Decisione Previsioni Meteo Livelli di soglia Alert

un software consolidato e standard di Supporto alle Decisioni

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un software personalizzabile ed integrabile

Decisione

Conoscenza

Informazione

Dati

DSS standard Alert Standard del software Temperatura del terreno adatta alla semina Quantità di acqua del terreno insufficiente Crescita vegetativa non uniforme Fase vegetativa non conforme alle previsioni Avvicinamento di temperature critiche Accumulo di risorse termiche insufficienti per la maturazione tecnologica

DSS custom

Connettori Interfacce Indicatori Cruscotti

DSS/SW terze parti

Sistemi Esistenti

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Conoscenza territoriale

Ortofoto

Risoluzione delle ortofoto fino ai 20 cm Aggiornamento costante delle foto aeree Serie di ortofoto storiche

Terreno 3D - DSM Digital Surface Model , DTM Digital Terrain Model Funzioni di misura per:

Distanze con estrazione del profilo altimetrico Aree con estrazione di altitudine minima, media e massima, pendenza media ed esposizione e altri dati statistici

Strati informativi vettoriali per Vocazioni e Vincoli Fasce tampone, Natura 2000, DOC, IGT etc..

Mappe Pedologiche

Regionali, Internazionali Da rilievi pedologici di campo

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Conoscenza aziendale

Azienda digitale archivio storicizzato dei dati aziendali

organizzazione della filiera

schede riguardanti l’anagrafica aziendale, gli allevamenti, i macchinari, i fabbricati

configurazione di schede specifiche, ad esempio per i vigneti e frutteti

Piano Colturale Grafico definizione del Piano Colturale grafica con i codici colturali nazionali personalizzabili

stampa grafica per SAU e SAT sovrapponibile al modello tridimensionale dei terreni

Esportazione ed importazioni sia grafiche che alfaunumeriche

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Conoscenza di campo

Gestione quotidiana lavori di campagna per la tracciabilità delle attività e dei trattamenti

Pratica Agricola anche su «mobile» con APP di Realtà Aumentata Fasi Fenologiche Quaderno di Campagna

Registro dei Trattamenti con Fitofarmaci

Registro delle Concimazioni

Gestione Magazzini

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App mobile Per la gestione dell’azienda dal campo:

Realtà Aumentata per visualizzare i cataloghi vettoriali di SITI4farmer sovrapposti alla visione reale (limiti campi, particelle, fasce tampone…)

Navigazione sul modello 3D – Digital +Surface Model Misure specifiche (ad esempio, lunghezze e altezze) Registrazione la pratica agricola in real time Documentazione delle attività e la fase fenologica con foto e video

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indici

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verso la precision farming

Indici Agrometereologici Storici e previsionali

Evapotraspirazione Bilancio idrico Temperatura del terreno Radiazione globale del sole

Storici e previsionali

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Radiazione solare globale Rappresenta la somma della radiazione solare nel visibile e nell'infrarosso vicino. Esempio di applicazione: capire avvicinarsi della raccolta (n.ro Joule accumulati dalla pianta), altro indice è la Somma Termica (Tmax+Tmin)/2

HARGREAVES AND SAMANI


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Temperatura del terreno PELOSI

Esempio di applicazione: tempo di semina

Nel calcolo interessano i dati storici o previsionali delle variabili meteo ed il Bilancio Idrico per avere sia la temperatura massima che minima.


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Evapotraspirazione HARGREAVES Quantità d'acqua traspirata nell'unità di tempo. Il valore di ogni singola coltura si ricava mediante moltiplicazione per in coefficiente colturale (kc) del valore di riferimenti. Tale Kc deve tenere conto della FASE FENOLOGICA

ETr= ET0*Kc

scala BBCH Biologische Bundesanstalt, Bundessortenamt and CHemical industry


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Bilancio Idrico ANELLI La pianta sfrutta l’acqua indicata come riserva idrica utile (AWC). Una riserva idrica facilmente utilizzabile senza stress può essere considerata pari al 70% di AWC. Nella calcolo è indispensabile la Banca dati dei SUOLI, le precipitazione, l’irrigazione e l’evapotraspirazione

OK

STRESS


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verso la precision farming Earth Observation

gli indici derivati da attività di osservazione della terra sono garantiti dai servizi di SITI4farmer che integra ed elabora automaticamente i dati satellitari costantemente aggiornati.

Accesso ai dati dei satelliti Sentinel 2a, 2b e Landsat 8 rotazione terrestre intorno alla terra ogni 10 gg e immagini

aggiornate ogni 3/5 gg

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Earth Observation (Open BIG DATA) The Vegetation Index is extracted from 10m-resolution multi-spectrum images Landsat 8 and Sentinel 2 (Copernicus project).

Starting from 2017, data from Sentinel 3 will be also available and will allow for an update every 3-4 days.


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verso la precision farming Indice Vegetativo

La risposta della vegetazione agli stress ambientali e quindi l’attività fotosintetica, è misurata dall’indice di vegetazione normalizzato (NDVI), che è calcolato come rapporto tra differenza e somma delle bande del vicino infrarosso (frazione riflessa dalle foglie) e rosso (frazione assorbita da parte della clorofilla): NDVI = (NIR-R) / (NIR+R) L'NDVI usa il fatto che una vegetazione sana larga riflette la parte della luce vicino all’ infrarosso (NIR) ed assorbe la maggior parte dello spettro del visibile, in particolare il rosso (RED).

NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)

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verso la precision farming Indice Vegetativo

E’ presentato mediante una rappresentazione GIS in scala di colore su ogni singolo appezzamento ed è un utilissimo supporto nella valutazione delle aree agricole dove è più necessario intervenire o solamente irrigare. Dal riconoscimento visivo del tipo di pattern, in combinazione con altri indici, ad esempio il Bilancio Idrico del terreno, si deduce la causa dello stress. Sono immediatamente disponibili le serie storiche (da 1 a 3 anni)

NDVI (Normalized Difference Vegetation)

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NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Indice Vegetativo


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Dati appezzamento Indicatori geometrici di campo derivati dai modelli digitali altimetrici (DTM & DSM)

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Ortofoto aggiornate e storiche Modello 3D – dati Lidar

Layers vettoriali – Vocazioni e Vincoli Particelle/campi – Dati open e suoli Piano colturale – Banca dati codici

Pratica Agricola e QdC - Fasi Fenologiche Meteo – ARPA - OpenWeatherMap

Indici Agrometeo – Kc FAO - HWSD NDVI - Bigdata Copernicus

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DSS Standard Allert Standard del software

1) Temperatura del terreno adatta alla semina 2) Quantità di acqua del terreno insufficiente 3) Crescita vegetativa non uniforme 4) Fase vegetativa non conforme alle previsioni 5) Avvicinamento di temperature critiche 6) Accumulo di risorse termiche e radiative insufficienti per la

maturazione tecnologica /raccolta

DSS Standard (Sistema di Supporto alle Decisioni)

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l’azienda agraria «Tevere»

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DSS Standard Allert Standard del software

Si utilizzano le fonti dati di monitoraggio per la definizione di ALERT. I dati sono di tipo:

Standard: Dati Meteo, Pedologia, Indici agrometeo, Indici vegetativi, Piano colturale, dati geometrici etc.. Personalizzati: dati da altri sensori e fonti esterne

Per ogni tipologia di ALERT si definiscono: le fonti dati di monitoraggio (il cruscotto è quindi personalizzabile) le soglie di allarme (sono definite di default ma modificabili)

Sono definiti alcuni ALERT standard Il cruscotto rappresenta i differenti ALERT mediante un diagramma di tipo Radar, adatta a rappresentare dati su variabili multiple

FARM WATER ALERT FIELDS WATER ALERT

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DSS Standard La Riserva Idrica (che tiene conto delle irrigazioni, della evapotraspirazione, della pedologia e dell’apparato radicale della coltura) determina, insieme alle previsioni di pioggia, la soglia di ALLARME per le IRRIGAZIONI

ALERT IRRIGAZIONE

Vedi Appezzamento sulla mappa

Controlla gli altri ALERT

Definisci una soglia di alert differente

Avvisami quando mi avvicino al 30% della Riserva Utile

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DSS Standard L’indice Radiazione solare e la con somma termica a base 10 (Tmax+Tmin)/2-10 forniscono indicazione sulla maturazione del prodotto e quindi l’opportunità di specifiche pratiche agricole, ad esempio la defogliazione e il raccolto

ALERT RACCOLTA




Avvisami quando supero il 20% di scostamento delle medie climatologiche

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DSS Standard L’indice NDVI e la sua deviazione standard (se supera una valore di soglia, ad esempio 0,8) forniscono un parametro di valutazione della disomogeneità di crescita del campo e quindi la necessità di irrigazione o spargimenti

Storico

Crea Mappa di prescrizione automatica

Ultimo rilevamento

Edit di creazione Mappa di prescrizione: scegli Layers

ALERT CRESCITA




Avvisami quando la deviazione standard è superiore a 0,8 NDVI

Pedologia

Mappa del raccolto

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DSS Standard L’indice NDVI e la sua deviazione standard (se supera una valore di soglia, ad esempio 0,8) forniscono un parametro di valutazione della disomogeneità di crescita del campo e quindi la necessità di irrigazione o spargimenti

Storico

Crea Mappa di prescrizione automatica

Ultimo rilevamento

Edit di creazione Mappa di prescrizione: scegli Layers

ALERT CRESCITA




Avvisami quando la deviazione standard è superiore a 0,8 NDVI

Pedologia

Mappa del raccolto

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DSS Standard La creazione automatica della Mappa di Prescrizione crea un vettoriale dal TIFF con pixel 10x10m. La creazione di una MdP che tenga conto di altri strati informativi, con adempio i cataloghi pedologici, si realizza mediante un Editor GIS e la scelta dei layers d’interesse

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DSS Standard L’indice e la sua evoluzione nel tempo sono l’impronta digitale della coltura

0

0,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

NDV

I

DOY

Mais - Appezzamento #5002 - Mantova

#5002 Reference

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DSS Standard L’indice NDVI, e lo scostamento del suo valore dal quello di un campo di riferimento, forniscono un parametro per la corretta individuazione delle fasi fenologiche e i conseguenti trattamenti

Ultimo rilevamento Campo di Riferimento

ALERT FASE FENOLOGICA




Avvisami quando lo scostamento del valore NDVI supera 10% del valore di riferimento

Storico

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DSS Standard Un Indicatore globale aziendale fornisce un semplice sistema di ALERT sugli appezzamenti critici e una valutazione sull’azienda da comparare con aziende simili, ad esempio dei conferitori.

Vai ad Appezzamento

Controlla l’azienda per tipo di ALERT

Vedi sulla Mappa

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DSS Standard E’ disponibile un analogo Indicatore globale aziendale per ogni singolo tipo di ALERT

Vai ad Appezzamento

Cambia ALERT

Vedi sulla Mappa Torna al GLOBALE

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Servizi Personalizzati

Servizi dedicati a specifiche esigenze business DSS Custom

Specifiche Cliente

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DSS Custom

Sono disponibili servizi ad-hoc per configurare e sviluppare:

Connettori specifici per la gestione della sensoristica di campo (es. centraline) Interfacce per caricare dati di telemetria e di tracciabilità delle attività (es. macchine agricole) Indicatori derivati da modelli e algoritmi specifici (es. modelli agronomici per malattie, Carbon Sink) Cruscotti personalizzati che raccolgono in modo flessibile gli indicatori e le componenti utili per gestire, decidere, prescrivere e valutare

Il cruscotto del DSS Standard di SITI4farmer, è progettato per ospitare ulteriori indici, analisi di dati, simulazioni e modelli sviluppati ad hoc o forniti da terze parti.

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Esempio DSS Custom Pomodoro (Solanum Iycopersicum)

La crescita del pomodore dipenda da: Parametri del suolo (tetessitura, pH, contenuto di Carbonio) Elementi nutrienti del suolo (Azoto, Fosforo e Potassio) Acqua del suolo Radiazione solare Temperatura dell’aria

Malattie del pomodoro: Tuta absoluta (leafmining moth)

La prevenzione si realizza mediante posizionamento di trappole ed immediato trattamento alla comparsa

Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici (FORL)

E’ influenzato dalle ondate di freddo e quindi si può applicare il seguente modello agronomico

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Modello Agronomico di riferimento Front Plant Sci. 2015 May A decision support system (GesCoN) for managing fertigation in open field vegetable crops (A. Elia, G. Conversa)

http://www.frontiersin.org/files/Articles/134892/fpls-06-00495-HTML/image_m/fpls-06-00495-t002.jpg

Parametri di input: Coefficienti colturali Temperatura dell’aria Contenuto di Azoto Fenologia

Tutti dati di input sono calcolabili con SITI4farmer

Esempio DSS Custom Pomodoro (Solanum Iycopersicum)

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Esempio DSS Custom Palma (Phoenix canariensis)

Malattia della Palma Punteruolo rosso Rhynchophorus ferrugineus (Olivier)

La prevenzione si realizza mediante posizionamento di trappole con apposito ferormone ed immediato trattamento alla comparsa, seguendo il modello agronomico: ÓSCAR DEMBILIO AND JOSEP A. JAQUES BIOLOGY AND MANAGEMENT OF RED PALM WEEVIL in: W. Wakil, J.R. Faleiro, & T.A. Miller (eds.), Sustainable Pest Management in Date Palm: Il modello utilizza:

Temperatura dell’aria e dati storici Geolocalizzazione N.ro di insetti catturati

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Esempio DSS Custom Palma (Phoenix canariensis)

Lo sviluppo dell’insetto infatti dipende esclusivamente dalle temperature quindi il modello è stato calibrato in tutto il bacino del mediterraneo.

0

200

400

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800

1000

1200

1400

Egg Larva Pupa Adult

Degr

ee D

ays

Stages

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Esempio DSS Custom Nocciolo (Covlus avellana L.)

Elementi di crescita della pianta Parametri del suolo (tessitura, pH, contenuto di carbonio) Nutrienti del suolo (azoto, fosforo e potassio) Contenuto idrico del suolo Temperatura dell'aria

Motivi di stress Carenza idrica Marciume radicale (eccesso idrico)

Malattie del nocciolo

Xanthomonas arboricola pv. Corylina (necrosi batterica del nocciolo) Gonocerus acuteangulatus (cimice) Palomena prasina (cimice) Eulecanium coryli (Cocciniglia) Phytoptus avellanae (Eriofide) Opheroptera brumata (Falena) Oberea linearis (Cerambicide) Corilobium avellanae, Myzocallis coryli (Afidi) Agrilus viridis (Agrilo) Curculio nucum (Balanino)

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I dati di monitoraggio e dati di Input per il controllo dell’IRRIGAZIONE sono:

Bilancio Idrico del terreno NDVI Indice Vegetativo Fenologia


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I dati di monitoraggio e dati di Input per il controllo delle MALATTIE sono:

Fenologia Temperatura dell’aria Piogge Monitoraggio in campo

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

wei

ght

Mean Air temperature °C

Optimal temperature for Xanthomonas arboricola pv. Corylina

http://www.ciaal.it/db_object/www_ciaal_it/obj_file/877/Insetti%20nocciolo.pdf


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CO2 Footprint - Carbon Sink • Per una maggiore sostenibilità, le ridotte emissioni permesse

dalla PRECISION FARMING possono essere compensate da pratiche che favoriscono la: SOIL CARBON SEQUESTRATION sottrazione di carbonio dall’atmosfera mediante immobilizzazione nel suolo

Gestisce il 95% delle informazioni utili per l’applicazione dei modelli configurabili in un DSS Custom

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Sperimentazione presso l’Istituto ... - ITAS "Carlo GALLINI" · • Le origini dell’attuale Istituto Tecnico Agrario “Carlo Gallini” risalgono al 1894, quando a Voghera venne