Consociazioni di legumi e cereali per un’agricoltura sostenibile in tutta Europa: il progetto Horizon Leguminose

Le attuali pratiche agricole ad alto input, come l’applicazione intensiva di fertilizzanti e prodotti chimici per l’agricoltura e la monocoltura continua, stanno provocando il degrado del suolo e la perdita di servizi ecosistemici da parte degli agroecosistemi. Le principali forme di questo degrado includono l’erosione del suolo, la perdita di materia organica del suolo, l’aumento delle emissioni di gas serra, l’acidificazione, la salinizzazione e la perdita di biodiversità. Il degrado del suolo sta avvenendo a un ritmo allarmante, contribuendo a un drammatico declino della produttività delle terre coltivate e dei pascoli in tutto il mondo. Ad oggi il Joint Research Center (JRC) stima che in Europa più del 60% dei suoli è in uno stato di degrado evidenziando perdite per erosione complessiva (idrica ed eolica) pari a 1 miliardo di tonnellate l’anno. Questo genera un danno economico di circa 50 miliardi di euro all'anno che, a livello mondiale è stimato compreso tra i 235 e i 577 miliardi di dollari l’anno. In tale contesto il Segretario della Convenzione delle Nazioni Unite ha promosso un progetto pilota sulla Land Degradation Neutrality a cui l’Italia ha aderito. Al riguardo la Comunità Europea ha proposto, nell’ambito dei progetti Horizon Europe, la mission “A soil deal for Europe” finanziando progetti di ricerca e innovazione al fine di proteggere e ripristinare i suoli degradati in Europa e oltre. A tal fine è prevista la creazione di 100 Living Labs (LLs) per guidare la transizione verso suoli sani entro il 2030.  Il più recente bando si è chiuso ad inizio ottobre 2024.  Al riguardo la Comunità Europea si è posta gli obiettivi utopistici di recuperare il 30%, 60% e 90% dei suoli degradati rispettivamente entro il 2030, 2040 e 2050. Tra gli aspetti principali c’è il recupero e/o miglioramento della biodiversità, del contenuto di carbonio organico e la riduzione dei fenomeni erosivi nei suoli al fine di migliorarne la resistenza e, soprattutto, la resilienza agli stress sia biotici che abiotici.
In questo contesto si inserisce il progetto Leguminose (Horizon Europe 2022), coordinato da UNIFI, che prevede di diffondere i benefici delle colture delle leguminose attraverso sistemi di coltivazione in intercropping (consociazione) con i cereali al fine di e promuovere la sostenibilità degli agroecosistemi. Tale approccio si basa sul miglioramento delle nostre capacità di sfruttare gli aspetti positivi delle interazioni tra gli apparati radicali di piante diverse (ecological intensification) con aumento delle nostre conoscenze a livello di interazioni tra i relativi microbiomi radicali che supportano meccanismi per sopprimere le erbe infestanti, controllare i parassiti e le malattie riducendo la richiesta di pesticidi, migliorare l’efficienza di utilizzo dei nutrienti con  riduzione della domanda esterna di azoto, conservare le risorse e la salute del suolo, aumentando al tempo stesso la resa delle colture.
I principali problemi che il progetto sta affrontando sono legati ad una generale mancanza di conoscenza dei benefici dell’intercropping, da parte degli agricoltori europei, anche a causa della mancanza di siti dimostrativi e delle limitate opportunità nelle attuali catene del valore. A tal fine il progetto ha adottato un approccio multi-attore tramite la realizzazione in 9 paesi partners (europei e non europei) di LLs definiti dalla Eu come iniziative collaborative per co-creare conoscenza e innovazioni, in agricoltura.  I LLs risultano a tal fine composti ognuno da 20 aziende suddivise in “democases e lighthouses” dove vengono rispettivamente sviluppate e quindi applicate le soluzioni gestionali potenzialmente più promettenti. In questo modo il progetto coinvolge nelle attività i vari utenti dell’intera catena del valore (agricoltori, fornitori di sementi, produttori di alimenti e mangimi, bioraffinerie e consumatori) traendo positivi input dalla loro cooperazione.
Al fine di dimostrare la sostenibilità e resilienza delle pratiche di consociazione leguminose-cereali inserite in piani agronomici di rotazione, si considereranno differenti miscele varietali di specie di legumi e cereali selezionate in relazione alle caratteristiche pedoclimatiche e alle richieste degli agricoltori nei vari paesi europei coinvolti nel progetto. Tali approcci sono attualmente in fase di validazione con l’intento di massimizzarne l’efficienza di utilizzo delle risorse riducendo al minimo gli input esterni. 
Un aspetto altamente innovativo del progetto è legato al miglioramento delle nostre capacità previsionali attraverso la creazione di modelli creati grazie ad un aumento delle nostre capacità di utilizzo dei dati di monitoraggio da remoto che la moderna tecnologia rende disponibili. L’obiettivo del progetto è di sviluppare un modello di consociazione (definito IC-Model) e progettare e sviluppare una piattaforma web per ottimizzare le pratiche di intercropping, fornendo inoltre alle parti interessate una panoramica delle alternative al loro attuale piano agricolo al fine di scegliere consapevolmente il piano colturale. In quest’ottica, un’importante attività del progetto è quella di integrare i dati satellitari (Copernicus) con quelli derivanti dalle attività in campo al fine di migliorare l’efficienza dei modelli che simulano la crescita delle colture.
Questo obiettivo è stato reso possibile solo recentemente quando il JRC migliorato significativamente le attività di Land Use/Land Cover Area Frame Survey (LUCAS) introducendo nel 2018 un nuovo modulo (protocollo) LUCAS-Copernicus che ha garantito la compatibilità spaziale dei dati di campo con quelli dei sensori decametrici dei satelliti Copernicus Sentinel 1 e 2 fornendo immagini satellitari ad alta risoluzione. L’aggiornamento del 2022 ha semplificato il processo di raccolta dati permettendo di utilizzare maggior numero di punti di rilevamento (150.000) consentendo di arrivare ad una rilevazione corretta pari al 92,3% delle aree monitorate.
In parallelo il JRC dal 2009 ha continuamente aggiornato i moduli relativi alle metodiche di campionamento e di analisi per la caratterizzazione chimico-fisica dei suoli con l’obiettivo di standardizzare e rendere i dati ottenuti confrontabili. Al riguardo è da evidenziare che la Comunità Europea con la Soil Monitoring Law ha recepito l’importanza della standardizzazione dei protocolli di monitoraggio nei paesi EU al fine di essere utilizzabili da European Soil Obervatiry (EUSO).  Inoltre, nel 2018, il JRC ha inserito nel LUCAS anche un modulo relativo alla determinazione della biodiversità considerando i notevoli progressi registrati dalla metagenomica (DNA) e metatrascrittomica (RNA) con l’utilizzo dei sequenziatori di nuova generazione (NGS). L’acquisizione di tali tecnologie ha notevolmente migliorato le nostre capacità analitiche in termini di biodiversità tassonomica e funzionale.
Un ulteriore aspetto di innovazione tecnologica è rappresentato dall’utilizzo dell’Intelligenza Artificiale (AI) che sta cambiando i processi e gli sviluppi nel campo dell’analisi degli eventi e della loro correlazione nel tempo, permettendo di spiegare episodi passati e prevedere eventi futuri. L’applicazione dell’AI all’analisi di set di dati agronomici provenienti da varie fonti come immagini da satelliti, droni e sensori in campo, permetterà il monitoraggio di precisione delle pratiche colturali, la previsione della resa e il rilevamento delle malattie.  Al riguardo un interessante abbinamento tra IA e dati di “remote sensing” satellitari è la tecnica  “Digital Twin” (DT) (gemello digitale) che, tramite  la creazione di un modello virtuale dell’azienda agraria, consente agli agricoltori di monitorare, controllare e gestire le operazioni da remoto, sulla base di informazioni digitali in tempo reale permettendo di agire immediatamente in caso di deviazioni e di simulare gli effetti degli interventi migliorando le capacità di “smart farming  e di precision farming”.
Relativamente al progresso dell’evoluzione dei satelliti da segnalare entro il 2026 saranno operativi i satelliti della costellazione Copernicus Sentinel-1D, Sentinel-2C, Sentinel-3C, CO2M-A e CO2M-B.A questi si aggiungeranno anche  4 satelliti della Costellazione IRIDE, frutto della joint venture tra Leonardo, Thales Alenia Space, le Agenzie Spaziali Italiana (ASI) ed Europea (ESA). I satelliti IRIDE saranno basati sulla piattaforma MINBUS, sviluppata in Italia, e costituiranno un sistema di monitoraggio multi-sensore e multi temporale tramite l’utilizzo del Radar ad Apertura Sintetica (SAR). Queste tecnologie permetteranno di monitorare e gestire meglio problematiche relative alla siccità, agli incendi, al risparmio idrico in agricoltura, alla sorveglianza sullo smaltimento dei rifiuti e degli scarichi inquinanti. Il progetto IRIDE rientra nel Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) e beneficia anche dei fondi del Piano Nazionale di Integrazione (PNC).
Questi aspetti ben evidenziano la estrema rilevanza delle nuove a tecnologie nel settore ambientale quindi anche agro-forestale essendo la conseguenza pratica dell’applicazione di tecnologie quali il “cloud computing, l’Internet of Things, il machine learning, la realtà aumentata e la robotica”.
Questo percorso è solo l’inizio ma permetterà di utilizzare al meglio la grande mole di dati derivanti in continuum dal satellite con la possibilità di aumentare notevolmente la progettazione di approcci agronomici sempre più resilienti e sostenibili. Ovviamente questo richiederà l’acquisizione di nuove competenze da parte degli agricoltori ma, visti i benefici,  vale il detto….. per aspera sic itur ad astra.