IRRINET: ИТ напоителна система за управление на селскостопанските води в Емилия-Романя, Италия

Времето и климатът представляват ключови фактори за производителността на селското стопанство и тяхното въздействие върху първичния сектор е значително. Един от основните ефекти на климатичните промени се състои от вариации на производителността и качеството на културата, дължащи се на повишаване на температурата, промени в плувиометричните тенденции и промени в наличността на вода. През юли 2018 г. регион Емилия-Романя прие Регионална стратегия за адаптиране и смекчаване, която предоставя обща референтна рамка за оценка на последиците от изменението на климата в различните засегнати сектори. В стратегията се докладва за по-новите климатични прогнози за региона: за периода 2021—2050 г. съгласно сценариите на IPCC за емисиите RCP4.5 и RCP8.5 се очаква минималната и максималната регионална температура да се повишат с около 1,5 °C през зимата, пролетта и есента и с около 2,5 °C през лятото. Сигналът за повишаване на температурата става много по-интензивен, между 3°C и 4,5°C, за сценарий RCP4.5 в периода 2071-2100, с пикове през летния сезон: броят на дните без валежи през лятото се очаква да се увеличи с около 20%.

Според сценария RCP4.5 количеството на валежите на регионално равнище през периода 2021—2050 г. може да намалее през пролетта и лятото, докато есента може да се характеризира с увеличение (около 20 %). Подобен сигнал беше открит при сценария за емисии RCP8.5, малко по-висок за есенния сезон, където очакваното увеличение е около 25-30%.

Промените в географското разпределение на валежите в региона Емилия-Романя причиниха значителен недостиг на вода в някои райони и в бъдеще се очаква епизодите на недостиг на вода да се увеличат. Наличността на водни ресурси е ниска в сравнение с други региони в долината на река По и също така е засегната от загубите в настоящата водоразпределителна система (Programma di Sviluppo Rurale 2014—2020 г.). Като се имат предвид сценариите, свързани с изменението на климата, резултатите в региона са все по-изложени на риск от недостиг на вода, по-специално когато се разглеждат култури с пролетно-летен производствен цикъл. Те биха могли да бъдат засегнати от силното намаляване на добивите, както се случи по време на предишните суши през 2003 г. и 2012 г., което ще бъде свързано с по-голям бизнес риск поради увеличението на разходите за напояване.

Емилия-Романя е водещ регион в италианското селскостопанско производство с повече от 84 000 ферми и инвестирани около 1 милион хектара. Около 33 % от регионалните стопанства включват напоявани земи. В този контекст става все по-важно водата да се използва възможно най-ефективно. Недостигът на вода и сушите се увеличават в Емилия-Романя и се очаква изменението на климата да влоши това положение, с последващо намаляване на количеството вода, налично за селското стопанство. Като се имат предвид сушите през 2012 г. и 2013 г., които засегнаха Италия, и по-специално някои райони на долината на река По, регионалният орган на Емилия-Романя оказа натиск за подобряване на ефективността на използването на водата, като въведе нови критерии по отношение на управлението и управлението на водните ресурси и разработи и възприе иновативни техники, които могат да дадат възможност на земеделските стопани да подобрят цялостното икономическо и устойчиво производство, като например планирането на водните ресурси.

Поради тези причини е важно да се направи количествена оценка на очакваните последици от изменението на климата върху нуждите от вода за напояване. Системата IRRINET дава отговор на този въпрос, като стимулира ефективното използване на водните ресурси, без да се намалява качеството на растениевъдството. В дългосрочен план, и по-специално по отношение на изменението на климата и променливостта, IRRINET оптимизира използването на водните ресурси и поддържа селскостопанското производство, особено в сухите години.

IRRINET е експертна и безплатна информационна система за планиране на напояването, която прилага резултатите от повече от 50 години изследвания на връзката растение/вода и устойчивото управление на напояването.

Напоителният график се определя, като се прилага сложен математически модел, базиран на дневния воден баланс на системата почва-растение-атмосфера, насочен към управление на напояването на културите в полеви мащаб. Комбинират се различни данни и информация, за да се оцени точният обем на търсенето на вода, включително: колко дъждовна вода прониква в земята; симулация на растежа на кореновата система на растението и редуване на фенологичните фази; състояние на недостиг на вода в културата; принос на подпочвените води и потока на водата през три слоя почва (повърхностен слой, заеман от корените и подлежащите слоеве). След няколко секунди тежестта на тези елементи се съобщава под формата на услуга за кратки съобщения (SMS) и информация чрез уеб интерфейс и таблетно приложение. По този начин производителите са оборудвани с лесна за използване и разбираема информация за това колко вода е използвала тяхната култура, колко време трябва да работят с помпата или капковата си система по време на напояване и в коя част от имота им трябва да действат, благодарение на интеграцията с Google maps, където единичният парцел е геолокализиран.

Данните, обработвани от IRRINET, се събират ежедневно и идват от три различни източника: регионалната метеорологична служба предоставя метеорологични данни (дъжд и евапотранспирация); Регионалната геоложка служба предоставя данни за почвата, а културните параметри се предоставят от CER.

Информационните системи IRRINET позволяват на потребителя да съхранява параметри на годишна, месечна и ежедневна база и да персонализира услугата, като посочва допълнителна информация за земеделските парцели, видовете култури, местните данни за влажността на почвата, извършените напоявания и местните данни за подземните води.

Първият прототип на IRRINET, който включваше уеб интерфейс, беше разработен от CER през 1999 г. с появата на интернет, въз основа на резултата от проект от 1984 г., насочен към тестване на използването на телематика в селското стопанство на Емилия Романя. През 2009 г. IRRINET еволюира в IRRINET Plus, който прилага икономическо изчисление на ползата, свързана с напояването, чрез система за съвети за светофарите. Селскостопанските производители се стимулират от икономическия подход за постигане на максимална печалба, като същевременно се намалява прекомерната употреба на вода. Експертите, участващи в по-нататъшното развитие на IRRINET, работят върху по-тясна интеграция с отворени информационни слоеве на ГИС, които могат да намалят количеството данни, които потребителите трябва да регистрират в системата, и върху използването на спътникова информация за определяне на ефективните коефициенти на културите (Kc) за изчисляване на водния баланс.

Понастоящем услугата IRRINET включва повече от 12 000 стопанства, обхващащи почти 22 % от напояваната площ в региона Емилия-Романя. През напоителния сезон на 2017 г. са изпратени 28 500 IRRINET SMS и са изготвени 147 000 графици за напояване. Приложението IRRINET през 2017 г. позволи икономия на вода за повече от 90 милиона m3.

Считано от 2011 г., национален проект, наречен IRRIFRAME, управляван от ANBI, предоставя услугата на всички площи, управлявани от италианските съвети за рекултивация и агенции за напояване. Услугата IRRIFRAME се прилага в 26 100 колета в цялата италианска страна и се подобрява всяка година въз основа на обратната връзка от потребителите и резултатите от изследванията.

IRRINET е разработен и се управлява от CER. От 2011 г. услугата впоследствие беше подкрепена и съфинансирана от регион Емилия-Романя и ANBI в сътрудничество със CER, включително и приноса на ЕС. От година на година отзивите на потребителите са движеща сила за развитието на системите IRRINET и IRRIFRAME.

В началото на 2019 г. IRRINET-IRRIFRAME присъства в 16 италиански региона и включва 69 съвета за рекултивация на земи и повече от 16 000 потребители, 12 000 от които са само в региона Емилия-Романя, където услугата е по-консолидирана. Ключовият елемент, който направи тази инициатива успешна, е простата, с ниски разходи за управление, лесна за използване информационна система, която е създадена, за да могат земеделските стопани да решават кога и колко да напояват. Тази услуга е достъпна без такси и е пригодена за голям брой култури.

Като се имат предвид преките ползи за потребителите по отношение на икономиите на вода и енергия, управителите на водите (т.е. съветите за възстановяване на земята) и органите по водите (т.е. плановете за развитие на селските райони в региона Емилия-Романя) насърчават и стимулират земеделските стопани да се придържат към IRRINET. Както е посочено в разпоредбите на Емилия-Романя, вместо да разчитат на вода за напоителни цели, управлявана от Съвета за възстановяване на земята, потребителите на IRRINET имат право да изтеглят повърхностни води от целия басейн на Рино при условия на недостиг на вода. Освен това те са задължени да се регистрират в IRRINET, в случай че проявяват интерес да кандидатстват за финансиране от регионалния план за развитие на селските райони.

IRRINET-IRRIFRAME може лесно да се прехвърля в други контексти, когато има налични местни данни, по-специално за калибриране на модела към местните условия. Ограничението може например да засегне наличието на метеорологични данни (ежедневна минимална, максимална и средна температура и почасов дъжд) или на геореферирани почвени карти. Последните, ако са налични, могат да намалят нуждите от входящи ресурси за оценка на параметрите на почвата и да направят крайните резултати по-стабилни.

Следващите предизвикателства за развитието на услугата ще бъдат интегрирането със сензорни и задвижващи системи, както и входни данни за коефициента на културите, предоставени чрез дистанционно наблюдение, за да се справят както с малкото информация, предоставена от потребителя или налична в района, така и с нуждите от по-голяма точност при изчисляването на съдържанието на почвена вода.

От 1999 г. услугата IRRINET е подкрепена и съфинансирана от CER, регион Емилия-Романя, ANBI и Европейския съюз. Разходите за разработване на информационната система за напояване (ИТ) възлизат на 200 000 евро, включително изследователски и тестови дейности. Като цяло платформата показва много ниски разходи за управление, които са около 0,02 EUR/ha, а услугата се предоставя безплатно на крайните потребители. 

Италианското министерство на политиките в областта на земеделието, храните и горското стопанство използва IRRIFRAME за планиране на селскостопански политики в отговор на наблюденията на Европейската комисия относно икономиите на вода (съгласно рамката на Директивата за водите и в отговор на изискванията на Насоките за опазване на водите). Освен това в някои регионални насоки IRRINET — IRRIFRAME се споменава като помощен инструмент за изпълнение на условията в областта на водите съгласно Регламента за Европейския фонд за регионално развитие и спазването на графика за напояване IRRINET — IRRIFRAME е задължително за много земеделски стопани.

Системата IRRINET функционира от 1984 г. с телематични инструменти и от 1999 г. с уеб инструменти. Удължаването със системата IRRIFRAME беше осъществено за 2 години — от 2011 г. до 2013 г. IRRIFRAME WEB и APP в момента (началото на 2019 г.) са във фаза на актуализация, внедрена и управлявана от Agronica Group Srl. Нова версия ще бъде налична до края на 2019 г.

Системата IRRINET-IRRIFRAME се актуализира в съответствие с развитието на информационните технологии средно на всеки 3-5 години.

Roberto Genovesi
E-mail: genovesi@consorziocer.it  
Stefano Anconelli
E-mail: anconelli@consorziocer.it 
Consorzio di bonifica di Secondo Grado per il Canale Emiliano Romagnolo
Via E. Masi 8, Bologna - Italy
Tel. +39 051 4298811

Gianfranco Giannerini
Agronica Group Srl
Via Calcinaro, 2085 - 47521 Cesena (FC) – Italy
E-mail: giannerini@agronica.it