Conoscere l’indice di area fogliare (LAI) di una coltura, ovvero la superficie delle foglie relativa a una certa superficie di terreno, consente di dosare acqua, nutrienti e fitofarmaci in maniera precisa e quindi più sostenibile. Le soluzioni per misurarlo disponibili sul mercato sono costose, delicate e difficili da utilizzare. Un gruppo di ricercatori, coordinato dal dipartimento di Scienze e Politiche ambientali dell’Università degli Studi di Milano, ha elaborato, brevettato e commercializzato un sistema che permette di effettuare la stima di questa variabile utilizzando un comune smartphone: è nata così una app che offre un metodo economico, semplice ed efficace per misurare il LAI, fondamentale per praticare una agricoltura sostenibile.
Il Leaf Area Index (LAI), indice di area fogliare di una coltura, è una variabile fondamentale in agricoltura, che permette di stimare la quantità di radiazione intercettata, la quantità di CO2 sequestrata, le richieste idriche, la richiesta di nutrienti, il quantitativo di agrofarmaci intercettabile dalla vegetazione. Può diventare di fondamentale importanza per l’agricoltura di precisione, aiutando a individuare il corretto dosaggio di acqua, di nutrienti e di prodotti fitosanitari e ad evitare sprechi. Conoscere il LAI di una coltura permette anche di calcolare con maggior precisione la dose di agrofarmaci, in modo da abbattere il quantitativo di principi attivi dispersi nell’ambiente.
Un nuovo metodo per la stima del LAI
Nonostante questo potenziale, effettuare una stima del LAI trova diversi impedimenti, che ne ostacolano l’utilizzo in contesti operativi: i dispostivi in commercio hanno elevati costi di acquisto e gestione, sono ingombranti e, nel caso di quelli adatti a dare risultati rapidi, richiedono di effettuare misure posizionando il dispositivo sia sotto che sopra la vegetazione, rendendo quasi impossibile il loro utilizzo in ambienti con vegetazione di altezza superiore a quella dell’operatore.
Alla ricerca di soluzioni che consentissero di superare questi ostacoli, un gruppo di ricercatori coordinato dal dipartimento di Scienze e Politiche ambientali dell’Università degli Studi di Milano ha elaborato un metodo per la stima del LAI implementabile in comuni smartphone.
Dopo una serie di ricerche preliminari, che hanno permesso di verificare il potenziale tecnologico degli smartphone, sono stati condotti gli studi necessari a sviluppare e validare un algoritmo per la stima del LAI compatibile con l’hardware a disposizione su comuni smartphone. L’algoritmo creato è stato quindi incapsulato in un’app, PocketLAI.
Semplice ed economico, ma funziona benissimo
PocketLAI ha mostrato prestazioni comparabili con quelle di strumenti in commercio, che hanno un costo di diverse migliaia di euro. Nel corso di altre sperimentazioni PocketLAI ha mostrato di poter offrire buone prestazioni nel caso di arbusti e alberi.
Oltre al minor costo a parità di prestazione, è stato raggiunto anche l’obiettivo di una maggiore semplicità di utilizzo: per rilevare il LAI con PocketLAI è infatti sufficiente porre lo smartphone sotto la vegetazione, con lo schermo tenuto perpendicolare al suolo, e ruotarlo quindi lungo il suo asse principale fino ad avere lo schermo rivolto verso l’alto.
I dati rilevati da PocketLAI possono essere integrati con le informazioni fornite da altre app e sensori (per esempio possono essere georeferenziati) o prelevate dalla rete (per esempio da portali per il download di immagini satellitari) e possono a loro volta essere immessi in rete grazie alla connessione dati.
Questo significa che PocketLAI diventa un nodo nella rete dell’Internet degli oggetti (Internet-of-Things) e amplia il numero di persone in grado di applicare principi di agricoltura di precisione, a tutto vantaggio della sostenibilità economica e ambientale dei sistemi colturali.
Dopo alcuni anni di valorizzazione diretta della app da parte dell’Università Statale di Milano, oggi PocketLAI è concessa in licenza a uno spin-off dell’Università fondato nel 2019, Cassandra Tech, che ha l’obiettivo di trasferire tecnologie digitali innovative (agricoltura 4.0) in contesti agricoli.
Una piccola rivoluzione economica, culturale e sociale
Dal punto di vista culturale, PocketLAI ha rappresentato il primo esempio al mondo di utilizzo dell’hardware e del sistema operativo di un comune smartphone per effettuare misure di tipo agro-ambientale, che possono essere integrate in infrastrutture e piattaforme software.
Dal punto di vista sociale, il metodo ha consentito a tecnici e ricercatori in tutto il mondo, anche di paesi poveri, di poter stimare il LAI pur senza disporre del budget necessario per l’acquisto di misuratori più costosi.
Dal punto di vista economico, la app ha generato una piccola rivoluzione: a fronte di valori di accuratezza paragonabili a quelli garantiti da strumenti del costo di diverse migliaia di euro, la app è stata distribuita al costo di 35 euro per gli enti pubblici e gli studenti e di 70 euro per le aziende.
Il progetto ha dato la possibilità ai ricercatori, diventati inventori, di costituire consapevolmente e partendo da basi solide una spin-off e ha contribuito allo sviluppo scientifico del Dipartimento, le cui ricerche in merito sono state sottoposte a peer review e pubblicate su importanti riviste di settore. Inoltre, il background rappresentato da PocketLAI ha permesso di attrarre finanziamenti per supportare nuove attività di ricerca.
PocketLAI è già stata venduta dall’Università ad altre aziende e privati interessati che hanno colto, oltre alla sua economicità, i vantaggi di portabilità, connettività, semplicità di utilizzo. Un caso su tutti: il metodo è diventato parte del sistema di monitoraggio e previsione di resa delle Filippine, sviluppato dal governo del Paese per contrastare le dannose speculazioni sulle commodity alimentari (progetto IRRI-International Rice Research Institute1).