Analisi comparativa tra rilievi satellitari e da drone per la stima dello sviluppo vegetativo di cipolla borettana da pieno campo

Climate change is impactful for the agricultural sector such that increasing demand for a more efficient use of inputs is required, while simultaneously satisfy an increasing world food demand and quality. Precision farming can pursue this objective by taking advantage of technological innovations resulting from the last decades of research. The present thesis work has been conducted with the aim to compare drone and satellite derived imagery, in order to evaluate their ability to assess the crop growth dynamics in open-field borettana onion cultivation, highlighting pros and cons of both technologies. The experiment was carried out during the cropping season 2021 and 2022, by splitting in twenty plots two experimental fields, each of which was treated according to different quantities of ammonium sulfate in five replicates, and by monitoring vegetative growth through satellite and drone surveys, and soil and vegetation samples in the field. Crop yield in terms of bulb’s fresh weight, the correlation between drone and satellite raster NDVI-imagery, and the relationship between crop total nitrogen (expressed in TKN%) and sensor based NDVI were assessed. Analyses show that higher satellite and drone correlation appears when survey execution dates are close each other and when crop vegetative growth reaches its NDVI peak. In these two situations replacing drone imagery with satellite imagery could be advantageous for farms, obtaining also an economic benefit by reducing business costs, despite some lower spatial resolution occur.

L’attuale crisi climatica porta il settore agricolo a dover ottimizzare sempre di più gli input energetici necessari per essere in grado di soddisfare la domanda mondiale di alimenti, la quale è in continua crescita sia in quantità che in qualità. L’agricoltura di precisione è in grado di perseguire tale obiettivo sfruttando le innovazioni tecnologiche frutto degli ultimi decenni di ricerca. Il presente lavoro di tesi permette di analizzare due tra i numerosi strumenti applicati in quest’ambito, ossia il drone ed il satellite, allo scopo di confrontare la loro capacità di esecuzione di rilievi multispettrali su una coltura di cipolla borettana coltivata in pieno campo per la stima del suo sviluppo vegetativo e delle richieste di nutrienti, facendo emergere i punti di forza e le criticità di ognuno. L’esperimento è stato condotto nelle stagioni colturali 2021 e 2022, dividendo gli appezzamenti oggetto di studio in venti parcelle, somministrando dosi di solfato ammonico differenziate secondo quattro dosi e cinque ripetizioni, e monitorando la crescita vegetativa attraverso rilievi satellitari, da drone e campionamenti in campo di vegetazione e suolo. Si sono valutate la resa in termini di peso fresco dei bulbi, la correlazione tra l’NDVI calcolato dal drone e quello dal satellite ed il rapporto esistente tra l’azoto totale della coltura espresso in TKN% e l’NDVI proveniente dai due sensori. Le analisi mostrano che la maggiore correlazione tra satellite e drone si presenta quando le date di esecuzione dei rilievi sono molto vicine tra loro e quando lo sviluppo vegetativo della coltura raggiunge il picco di NDVI. In queste due situazioni può risultare conveniente per le aziende sostituire i rilievi da drone con quelli satellitari, ottenendo un beneficio economico in quanto si ridurrebbero i costi aziendali, seppur a discapito di una risoluzione spaziale inferiore.