IRRINET: IT-vandingssystem til forvaltning af landbrugsvand 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 regionale minimums- og maksimumstemperatur i henhold til IPCC's emissionsscenarier RCP4.5 og RCP8.5 at stige med ca. 1,5 °C om vinteren, foråret og efteråret og med ca. 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 med ca. 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 kendetegnet ved 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 nedbøren 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 produktionscyklus fra forår til sommer tages i betragtning. Disse kan blive påvirket af kraftige fald i udbyttet som under de tidligere tørkebegivenheder i 2003 og 2012, som 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 landbrug omfatter kunstvandede arealer. I den forbindelse 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 vandmængde, der er til rådighed for landbruget. I betragtning af tørken i 2012 og 2013, der ramte Italien og navnlig visse områder i Po-dalen, har den regionale myndighed i Emilia-Romagna lagt pres på for at forbedre effektiviteten af vandanvendelsen, indføre nye kriterier for forvaltning og forvaltning af vandressourcer og udvikle og vedtage 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 en kvantitativ vurdering af klimaændringernes forventede indvirkning på behovet for vand til kunstvanding. 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 planlægning af vanding, der implementerer resultaterne af mere end 50 års forskning i plante / vandforhold og bæredygtig vandingsstyring.

Planlægning af kunstvanding fastlægges ved hjælp af en kompleks matematisk model baseret på den daglige vandbalance i jord-plante-atmosfæresystemet med henblik på forvaltning af kunstvanding af afgrøder på markniveau. Forskellige data og oplysninger kombineres for at anslå den nøjagtige mængde vandefterspørgsel, herunder: hvor meget regnvand der trænger ind i jorden simulering af plantens rodsystems vækst og vekslen mellem de fænologiske faser tilstand af vandstress i afgrøden bidrag fra underjordisk vand og strømmen af vand gennem tre lag jord (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 skal køre deres pumpe eller drypsystem under vanding, og i hvilken del af deres ejendom de skal handle takket være integration med Google maps, hvor den enkelte jordlod 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 gør det muligt for brugeren at lagre parametre på års-, måneds- og dagsbasis og tilpasse tjenesten ved at angive yderligere oplysninger om landbrugsområder, afgrødetyper, lokale jordfugtighedsdata, udført kunstvanding og lokale grundvandsdata.

Den første IRRINET prototype, som omfattede en web-interface, blev udviklet af CER i 1999 med ankomsten af internettet, baseret på resultatet af et 1984 projekt med det formål at teste brugen af telematik i Emilia Romagna landbrug. I 2009 udviklede IRRINET sig i IRRINET Plus, som implementerer økonomisk beregning af fordelen ved kunstvanding gennem et trafiklys rådgivningssystem. 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 bedrifter, der dækker næsten 22 % af det kunstvandede område i regionen Emilia-Romagna. I kunstvandingssæsonen 2017 blev der sendt 28.500 IRRINET SMS'er og produceret 147.000 kunstvandingsplaner. IRRINET-applikationen i 2017 muliggjorde en vandbesparelse på mere end 90 mio. m^3.

Fra 2011 bragte et nationalt projekt kaldet IRRIFRAME, der forvaltes af ANBI, tjenesten til alle de områder, der forvaltes af de italienske genvindingsråd og kunstvandingsagenturer. IRRIFRAME-tjenesten anvendes i 26 100 pakker i hele Italien og er blevet forbedret år for år på grundlag af brugernes feedback og resultaterne af forskningen.

IRRINET er udviklet og administreres af CER. Siden 2011 er tjenesten efterfølgende blevet støttet og samfinansieret 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 omfatter 69 landindvindingsråd 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 til en succes, er det enkle, brugervenlige informationssystem med lave forvaltningsomkostninger, der er blevet oprettet, så landbrugerne kan beslutte, hvornår og hvor meget de vil vande. Denne service er tilgængelig uden gebyr og er skræddersyet til et stort antal afgrøder.

I betragtning af de direkte fordele for brugerne i form af vand- og energibesparelser tilskynder og tilskynder vandforvaltere (dvs. jordindvindingsråd) og vandmyndigheder (dvs. planerne for udvikling af landdistrikter i regionen Emilia-Romagna) landbrugerne til at tilslutte sig IRRINET. Som anført i Emilia-Romagna-forordningerne har IRRINET-brugerne i stedet for at anvende vand til kunstvanding, der forvaltes af Land Reclamation Board, lov til at udtrække overfladevand fra hele Reno-bækkenet under vandmangelforhold. Desuden er de forpligtet til at registrere sig hos 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 (daglig min., maks. og gennemsnitstemperatur og timeregn) eller georefererede jordkort. Sidstnævnte kan, hvis de foreligger, 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 klare både få oplysninger fra brugeren eller tilgængelige på området og behovet for større nøjagtighed i beregningen af jordvandsindhold.

Siden 1999 er IRRINET-tjenesten blevet støttet og samfinansieret af CER, regionen Emilia-Romagna, ANBI og Den Europæiske Union. Omkostningerne til udvikling af informationssystemet for kunstvanding (IT) beløb sig til 200 000 EUR, herunder forsknings- og testaktiviteter. Samlet set udviser platformen meget lave administrationsomkostninger, som ligger på ca. 0,02 EUR/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 bemærkninger om vandbesparelser (i henhold til vanddirektivrammen og som reaktion på kravene i retningslinjerne for vandbeskyttelse). Desuden nævnes IRRINET - IRRIFRAME i nogle regionale retningslinjer som et støtteredskab til at opfylde vandbetingelserne i forordningen om Den Europæiske Fond for Regionaludvikling, og det er obligatorisk for mange landbrugere at overholde IRRINET-IRRIFRAME-planlægningen for kunstvanding.

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

IRRINET-IRRIFRAME-systemet opdateres i gennemsnit hvert 3.-5. år i overensstemmelse med IT-udviklingen.

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