IRRINET: IT-vandingssystem til vandforvaltning i landbruget i Emilia-Romagna, Italien

Vejr og klima er nøglefaktorer for landbrugets produktivitet, og deres indvirkning på den primære sektor er betydelig. En af de vigtigste virkninger af klimaændringer består af variationer i produktivitet og kulturkvalitet som følge af temperaturstigninger, ændringer i pluviometriske tendenser og ændringer i vandtilgængeligheden. I juli 2018 vedtog regionen Emilia-Romagna den regionale tilpasnings- og modvirkningsstrategi, som udgør en fælles referenceramme for vurdering af konsekvenserne af klimaændringerne i de forskellige berørte sektorer. Strategien rapporterer om de seneste klimafremskrivninger for regionen: For perioden 2021-2050 forventes den minimale og maksimale regionale temperatur under IPCC's emissionsscenarier RCP4.5 og RCP8.5 at stige omkring 1,5 °C om vinteren, foråret og efteråret og omkring 2,5 °C om sommeren. Temperaturstigningssignalet bliver meget mere intenst, mellem 3°C og 4,5°C, for scenariet RCP4.5 i perioden 2071-2100, med toppe i sommersæsonen: Antallet af dage uden nedbør om sommeren forventes at stige omkring 20%.

Ifølge RCP4.5-scenariet kan nedbørsmængden på regionalt plan i perioden 2021-2050 falde i løbet af foråret og sommeren, mens efteråret kan være præget af en stigning (ca. 20 %). Et lignende signal blev fundet for RCP8.5-emissionsscenariet, lidt højere for efterårssæsonen, hvor den forventede stigning er omkring 25-30%.

Ændringer i den geografiske fordeling af nedbør i regionen Emilia-Romagna har forårsaget et betydeligt vandunderskud i nogle områder, og episoder med vandmangel forventes at stige i fremtiden. Tilgængeligheden af vandressourcer er lav sammenlignet med andre regioner i Po-dalen og påvirkes også af tab i det nuværende vanddistributionssystem (Programma di Sviluppo Rurale 2014-2020). I betragtning af klimaændringsscenarierne er regionens resultater i stigende grad udsat for risikoen for vandunderskud, navnlig når afgrøder med en forårs-sommerproduktionscyklus tages i betragtning. Disse kan blive påvirket af kraftige fald i udbyttet som under de tidligere tørkehændelser i 2003 og 2012, hvilket vil være forbundet med en større forretningsrisiko som følge af stigningen i kunstvandingsomkostningerne.

Emilia-Romagna er en førende region inden for italiensk landbrugsproduktion med mere end 84.000 gårde og omkring 1 million hektar investeret. Omkring 33 % af de regionale bedrifter omfatter kunstvandede arealer. I denne sammenhæng blev det mere og mere vigtigt at bruge vandet så effektivt som muligt. Vandknaphed og tørke er stigende i Emilia-Romagna, og klimaændringerne forventes at forværre denne situation med deraf følgende reduktion af den mængde vand, der er til rådighed for landbruget. I betragtning af de tørkehændelser i 2012 og 2013, der ramte Italien og navnlig visse områder i Po-dalen, har den regionale myndighed Emilia-Romagna lagt pres på for at forbedre effektiviteten af vandforbruget, indført nye kriterier for forvaltning og forvaltning af vandressourcer og udviklet og vedtaget innovative teknikker, der kan sætte landbrugerne i stand til at forbedre den samlede økonomiske og bæredygtige produktion, såsom vandplanlægning.

Af disse grunde er det vigtigt at foretage et kvantitativt skøn over klimaændringernes forventede virkninger på vandingsbehovet. IRRINET-systemet giver et svar på dette problem og tilskynder til en effektiv udnyttelse af vandressourcerne uden at forringe kvaliteten af afgrødeproduktionen. På lang sigt, og især med hensyn til klimaændringer og variabilitet, optimerer IRRINET brugen af vandressourcer og opretholder landbrugsproduktionen, især i tørre år.

IRRINET er et ekspertbaseret og gratis informationssystem til vandingsplanlægning, der implementerer resultaterne af mere end 50 års forskning i plante-/vandrelation og bæredygtig vandingsstyring.

Planlægning af kunstvanding bestemmes ved anvendelse af en kompleks matematisk model baseret på den daglige vandbalance i jord-plante-atmosfære-systemet rettet mod afgrødevandingsstyring i markskala. Forskellige data og oplysninger kombineres for at estimere den nøjagtige mængde vandbehov, herunder: hvor meget regnvand der infiltrerer jorden; simulering af plantens rodsystems vækst og veksling af de fænologiske faser tilstand af vandstress i afgrøden; bidrag fra underjordisk vand og vandgennemstrømning gennem tre jordlag (overfladelag besat af rødderne og de underliggende lag). På få sekunder kommunikeres vægtningen af disse elementer i form af en kort beskedtjeneste (SMS) og information via webgrænseflade og Tablet App. På denne måde er avlerne udstyret med en nem at bruge og forståelig information om, hvor meget vand deres afgrøde har brugt, hvor længe de har brug for at køre deres pumpe eller drypsystem under vanding, og i hvilken del af deres ejendom de skal handle, takket være integration med Google-kort, hvor det enkelte jordstykke er geolokaliseret.

De data, der behandles af IRRINET, indsamles dagligt og kommer fra tre forskellige kilder: den regionale vejrtjeneste leverer meteorologiske data (regn og evapotranspiration). Den regionale geologiske tjeneste leverer jordbundsdata, og de kulturelle parametre leveres af CER.

IRRINET-informationssystemerne giver brugeren mulighed for at gemme parametre på års-, måneds- og dagsbasis og tilpasse tjenesten ved at specificere yderligere oplysninger om landbrugsarealer, afgrødetyper, lokale jordfugtighedsdata, udførte kunstvandinger og lokale grundvandsdata.

Den første IRRINET-prototype, som omfattede en webgrænseflade, blev udviklet af CER i 1999 med ankomsten af internettet på grundlag af resultatet af et projekt fra 1984, der havde til formål at teste brugen af telematik i Emilia Romagna-landbruget. I 2009 udviklede IRRINET sig i IRRINET Plus, som implementerer økonomisk beregning af fordelen ved kunstvanding gennem et trafiklysrådgivningssystem. Landbrugerne stimuleres af den økonomiske tilgang til at maksimere overskuddet og samtidig reducere overforbruget af vand. De eksperter, der er involveret i yderligere at fremme IRRINET, arbejder på en tættere integration med åbne GIS-informationslag, der kan reducere mængden af data, som brugerne anmodes om at registrere i systemet, og på brugen af satellitoplysninger til at bestemme de effektive afgrødekoefficienter (Kc) til beregning af vandbalancen.

IRRINET-tjenesten omfatter i øjeblikket mere end 12.000 gårde, der dækker næsten 22% af det kunstvandede område i Emilia-Romagna-regionen. I 2017 kunstvanding sæson 28.500 IRRINET SMS blev sendt og 147.000 kunstvanding planlægning blev produceret. IRRINET-applikationen i 2017 tillod vandbesparelser på mere end 90 millioner m ^3.

Fra 2011 bragte et nationalt projekt kaldet IRRIFRAME, der forvaltes af ANBI, tjenesten til alle de områder, der forvaltes af de italienske genvindingsbestyrelser og kunstvandingsagenturer. IRRIFRAME-tjenesten anvendes i 26.100 pakker over hele det italienske land og er blevet forbedret år for år baseret på brugernes feedback og resultatet af forskningen.

IRRINET er udviklet og administreres af CER. Fra 2011 er tjenesten efterfølgende blevet støttet og medfinansieret af regionen Emilia-Romagna og ANBI i samarbejde med CER, herunder også EU-bidrag. År for år har brugernes feedback været drivkraften bag udviklingen af IRRINET- og IRRIFRAME-systemerne.

I begyndelsen af 2019 er IRRINET-IRRIFRAME til stede i 16 italienske regioner og involverer 69 Land Reclamation Boards og mere end 16.000 brugere, hvoraf 12.000 kun er i Emilia-Romagna-regionen, hvor tjenesten er mere konsolideret. Det centrale element, der gjorde dette initiativ vellykket, er det enkle, med lave forvaltningsomkostninger, brugervenlige informationssystem, der er blevet oprettet, så landbrugerne kan beslutte, hvornår og hvor meget de vil overrisle. Denne service er tilgængelig uden gebyr og er skræddersyet til et stort antal afgrøder.

I betragtning af de direkte fordele for brugerne med hensyn til vand- og energibesparelser tilskynder og tilskynder vandforvaltere (dvs. landindvindingsråd) og vandmyndigheder (dvs. planerne for udvikling af landdistrikterne i regionen Emilia-Romagna) landbrugerne til at overholde IRRINET. Som anført i Emilia-Romagna-reglerne har IRRINET-brugere i stedet for at forlade sig på vand til kunstvandingsformål, der forvaltes af Land Reclamation Board, lov til at trække overfladevand ud af hele Reno-bassinet under vandmangelforhold. Desuden er de forpligtet til at tilmelde sig IRRINET, hvis de er interesserede i at ansøge om finansiering fra den regionale plan for udvikling af landdistrikterne.

IRRINET-IRRIFRAME kan nemt overføres til andre sammenhænge, hvor lokale data er tilgængelige, især for at kalibrere modellen til lokale forhold. Begrænsninger kan f.eks. påvirke tilgængeligheden af meteorologiske data (dagligt min., maks. og gennemsnitlig temperatur og timeregn) eller af georefererede jordbundskort. Sidstnævnte kan, hvis de er tilgængelige, reducere inputbehovet til estimering af jordparametre og gøre outputresultaterne mere robuste.

De næste udfordringer for serviceudviklingen vil være integrationen med sensor- og aktuatorsystemer samt inputafgrødekoefficientdata fra telemåling for at håndtere både få oplysninger fra brugeren eller tilgængelige på området og behovet for mere nøjagtighed i beregningen af jordvandindholdet.

Fra 1999 er IRRINET-tjenesten blevet støttet og medfinansieret af CER, Emilia-Romagna-regionen, ANBI og Den Europæiske Union. Omkostningerne til udvikling af informationssystemet for kunstvanding beløb sig til 200 000 EUR, herunder forsknings- og testaktiviteter. Samlet set har platformen meget lave administrationsomkostninger, som er omkring 0,02 €/ha, og tjenesten leveres gratis til slutbrugerne. 

Det italienske ministerium for landbrugs-, fødevare- og skovbrugspolitik bruger IRRIFRAME til at planlægge landbrugspolitikker som reaktion på Europa-Kommissionens observationer om vandbesparelser (i henhold til vanddirektivrammen og som reaktion på kravene i retningslinjerne for vandbeskyttelse). Derudover nævner nogle regionale retningslinjer IRRINET - IRRIFRAME som et støtteværktøj til at opfylde vandbetingelserne i forordningen om Den Europæiske Fond for Regionaludvikling, og overholdelse af IRRINET-IRRIFRAME-planlægningen for kunstvanding er obligatorisk for mange landbrugere.

IRRINET-systemet har været i drift siden 1984 med telematikværktøjer og siden 1999 med webværktøjer. Forlængelsen med IRRIFRAME-systemet blev gennemført på 2 år fra 2011 til 2013. IRRIFRAME WEB og APP er i øjeblikket (begyndelsen af 2019) under en opdateringsfase implementeret og administreret af Agronica Group Srl. En ny version vil være tilgængelig inden udgangen af 2019.

IRRINET-IRRIFRAME-systemet opdateres i henhold til it-udviklingen i gennemsnit hvert 3.-5. år.

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