IRRINET: Σύστημα άρδευσης ΤΠ για τη διαχείριση των γεωργικών υδάτων στην Emilia-Romagna, Ιταλία

Οι καιρικές συνθήκες και το κλίμα αποτελούν βασικούς παράγοντες για την παραγωγικότητα της γεωργίας και ο αντίκτυπός τους στον πρωτογενή τομέα είναι σημαντικός. Μία από τις κύριες επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής είναι οι διακυμάνσεις της παραγωγικότητας και της ποιότητας του πολιτισμού λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας, οι μεταβολές των πλυβιομετρικών τάσεων και οι αλλαγές στη διαθεσιμότητα του νερού. Τον Ιούλιο του 2018, η περιφέρεια Emilia-Romagna ενέκρινε την περιφερειακή στρατηγική προσαρμογής και μετριασμού, η οποία παρέχει ένα κοινό πλαίσιο αναφοράς για την αξιολόγηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στους διάφορους σχετικούς τομείς. Η στρατηγική αναφέρει τις πιο πρόσφατες κλιματικές προβλέψεις για την περιοχή: για την περίοδο 2021-2050, σύμφωνα με τα σενάρια εκπομπών της IPCC RCP4.5 και RCP8.5, η ελάχιστη και μέγιστη περιφερειακή θερμοκρασία αναμένεται να αυξηθεί περίπου κατά 1,5 °C τον χειμώνα, την άνοιξη και το φθινόπωρο και περίπου 2,5 °C το καλοκαίρι. Το σήμα αύξησης της θερμοκρασίας γίνεται πολύ πιο έντονο, μεταξύ 3 °C και 4,5 °C, για το σενάριο RCP4.5 κατά την περίοδο 2071-2100, με κορυφές κατά τη θερινή περίοδο: ο αριθμός των ημερών χωρίς βροχόπτωση το καλοκαίρι αναμένεται να αυξηθεί κατά 20 %.

Σύμφωνα με το σενάριο RCP4.5, η ποσότητα των βροχοπτώσεων σε περιφερειακό επίπεδο κατά την περίοδο 2021-2050 μπορεί να μειωθεί κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του καλοκαιριού, ενώ το φθινόπωρο μπορεί να χαρακτηρίζεται από αύξηση (περίπου 20 %). Παρόμοιο σήμα βρέθηκε και για το σενάριο εκπομπών RCP8.5, ελαφρώς υψηλότερο για την φθινοπωρινή περίοδο, όπου η αναμενόμενη αύξηση είναι περίπου 25-30 %.

Οι αλλαγές στη γεωγραφική κατανομή των βροχοπτώσεων στην περιοχή Emilia-Romagna έχουν προκαλέσει σημαντικό έλλειμμα νερού σε ορισμένες περιοχές και τα επεισόδια λειψυδρίας αναμένεται να αυξηθούν στο μέλλον. Η διαθεσιμότητα των υδάτινων πόρων είναι χαμηλή σε σύγκριση με άλλες περιοχές που περιλαμβάνονται στην κοιλάδα του Πάδου και επηρεάζεται επίσης από τις απώλειες στο σημερινό σύστημα διανομής νερού (Proma di Sviluppo Rurale 2014-2020). Λαμβάνοντας υπόψη τα σενάρια για την κλιματική αλλαγή, η περιοχή είναι όλο και πιο εκτεθειμένη στον κίνδυνο ελλειμμάτων νερού, ιδίως όταν λαμβάνονται υπόψη οι καλλιέργειες με κύκλο παραγωγής άνοιξης-καλοκαίρι. Αυτές θα μπορούσαν να επηρεαστούν από την έντονη μείωση των αποδόσεων, όπως παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια των προηγούμενων φαινομένων ξηρασίας το 2003 και το 2012, η οποία θα συνδέεται με μεγαλύτερο επιχειρηματικό κίνδυνο λόγω της αύξησης του κόστους άρδευσης.

Η Emilia-Romagna είναι μια κορυφαία περιοχή στην ιταλική γεωργική παραγωγή με περισσότερα από 84,000 αγροκτήματα και περίπου 1 εκατομμύριο εκτάρια επενδυμένα. Περίπου το 33 % των περιφερειακών γεωργικών εκμεταλλεύσεων περιλαμβάνει αρδευόμενες εκτάσεις. Σε αυτό το πλαίσιο έγινε όλο και πιο σημαντικό να χρησιμοποιείται το νερό όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά. Τα φαινόμενα λειψυδρίας και ξηρασίας αυξάνονται στην Εμίλια-Ρομάνια και η κλιματική αλλαγή αναμένεται να επιδεινώσει την κατάσταση αυτή, με επακόλουθη μείωση της ποσότητας νερού που διατίθεται για τη γεωργία. Λαμβανομένων υπόψη των φαινομένων ξηρασίας του 2012 και του 2013 που έπληξαν την Ιταλία και ιδίως ορισμένες περιοχές της κοιλάδας του Πάδου, η περιφερειακή αρχή Emilia-Romagna άσκησε πιέσεις για τη βελτίωση της αποδοτικότητας της χρήσης των υδάτων, εισάγοντας νέα κριτήρια σχετικά με τη διαχείριση και τη διαχείριση των υδάτινων πόρων και αναπτύσσοντας και υιοθετώντας καινοτόμες τεχνικές που μπορούν να επιτρέψουν στους γεωργούς να βελτιώσουν τη συνολική οικονομική και βιώσιμη παραγωγή, όπως ο προγραμματισμός των υδάτων.

Για τους λόγους αυτούς, είναι σημαντικό να εκτιμηθούν ποσοτικά οι αναμενόμενες επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στις ανάγκες σε νερό άρδευσης. Το σύστημα IRRINET δίνει μια απάντηση σε αυτό το ζήτημα, παρέχοντας κίνητρα για αποτελεσματική χρήση των υδάτινων πόρων, χωρίς να μειώνει την ποιότητα της φυτικής παραγωγής. Μακροπρόθεσμα, και ιδίως όσον αφορά την κλιματική αλλαγή και τη μεταβλητότητα, το IRRINET βελτιστοποιεί τη χρήση των υδάτινων πόρων και διατηρεί τη γεωργική παραγωγή, ιδίως σε ξηρά έτη.

Το IRRINET είναι ένα εξειδικευμένο και δωρεάν πληροφοριακό σύστημα για τον προγραμματισμό άρδευσης, το οποίο υλοποιεί τα αποτελέσματα περισσότερων από 50 ετών έρευνας σχετικά με τη σχέση φυτών/νερού και τη βιώσιμη διαχείριση της άρδευσης.

Ο προγραμματισμός άρδευσης καθορίζεται εφαρμόζοντας ένα σύνθετο μαθηματικό μοντέλο που βασίζεται στην καθημερινή υδατική ισορροπία του συστήματος εδάφους-φυτό-ατμόσφαιρας με στόχο τη διαχείριση της άρδευσης καλλιεργειών σε κλίμακα πεδίου. Συνδυάζονται διαφορετικά δεδομένα και πληροφορίες για την εκτίμηση του ακριβούς όγκου της ζήτησης νερού, συμπεριλαμβανομένων: πόσο νερό της βροχής διεισδύει στο έδαφος· προσομοίωση της ανάπτυξης του φυτικού ριζικού συστήματος και εναλλαγή των φαινολογικών φάσεων· η κατάσταση της καταπόνησης του νερού στην καλλιέργεια· συμβολή των υπόγειων υδάτων και της ροής του νερού μέσω τριών στρωμάτων εδάφους (επιφανειακό στρώμα που καταλαμβάνεται από τις ρίζες και τα υποκείμενα στρώματα). Σε λίγα δευτερόλεπτα η στάθμιση αυτών των στοιχείων κοινοποιείται με τη μορφή μιας υπηρεσίας σύντομων μηνυμάτων (SMS) και πληροφοριών μέσω Web interface και Tablet App. Με τον τρόπο αυτό, οι καλλιεργητές είναι εξοπλισμένοι με εύχρηστες και κατανοητές πληροφορίες σχετικά με το πόσο νερό έχει χρησιμοποιήσει η καλλιέργεια τους, πόσο χρόνο χρειάζονται για να λειτουργήσουν το σύστημα αντλίας ή στάγδην κατά τη διάρκεια της άρδευσης και σε ποιο μέρος της περιουσίας τους πρέπει να δράσουν, χάρη στην ενσωμάτωση με τους χάρτες της Google όπου το ενιαίο οικόπεδο είναι γεωτοπικό.

Τα δεδομένα που επεξεργάζεται το IRRINET συλλέγονται σε καθημερινή βάση και προέρχονται από τρεις διαφορετικές πηγές: η περιφερειακή μετεωρολογική υπηρεσία παρέχει μετεωρολογικά δεδομένα (βροχή και εξατμισοδιαπνοή)· η περιφερειακή γεωλογική υπηρεσία παρέχει εδαφολογικά δεδομένα και οι πολιτισμικές παράμετροι παρέχονται από την CER.

Τα πληροφοριακά συστήματα IRRINET επιτρέπουν στον χρήστη να αποθηκεύει παραμέτρους σε ετήσια, μηνιαία και καθημερινή βάση και να προσαρμόζει την υπηρεσία, προσδιορίζοντας πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τα αγροτεμάχια, τους τύπους καλλιεργειών, τα τοπικά δεδομένα υγρασίας του εδάφους, τις εκτελούμενες αρδευτικές και τοπικά δεδομένα υπόγειων υδάτων.

Το πρώτο πρωτότυπο IRRINET, το οποίο περιελάμβανε μια διαδικτυακή διεπαφή, αναπτύχθηκε από την CER το 1999 με την άφιξη του Διαδικτύου, με βάση το αποτέλεσμα ενός σχεδίου του 1984 που είχε ως στόχο τη δοκιμή της χρήσης της τηλεματικής στη γεωργία Emilia Romagna. Το 2009 το IRRINET εξελίχθηκε στο IRRINET Plus, το οποίο εφαρμόζει οικονομικό υπολογισμό του οφέλους που σχετίζεται με την άρδευση μέσω ενός συμβουλευτικού συστήματος φωτεινών σηματοδοτών. Οι αγρότες ενθαρρύνονται από την οικονομική προσέγγιση για τη μεγιστοποίηση του κέρδους, μειώνοντας παράλληλα την υπερβολική χρήση του νερού. Οι εμπειρογνώμονες που συμμετέχουν στην περαιτέρω προώθηση του IRRINET εργάζονται για μια στενότερη ενοποίηση με ανοικτά επίπεδα πληροφοριών GIS που ενδέχεται να μειώσουν τον όγκο των δεδομένων που οι χρήστες καλούνται να εγγραφούν στο σύστημα και σχετικά με τη χρήση δορυφορικών πληροφοριών για τον καθορισμό των αποτελεσματικών συντελεστών καλλιέργειας (Kc) για τον υπολογισμό του ισοζυγίου νερού.

Η υπηρεσία IRRINET περιλαμβάνει σήμερα περισσότερες από 12,000 γεωργικές εκμεταλλεύσεις, οι οποίες καλύπτουν σχεδόν το 22 % της αρδευόμενης περιοχής στην περιοχή Emilia-Romagna. Κατά την αρδευτική περίοδο 2017 εστάλησαν 28,500 IRRINET SMS και παρήχθησαν 147,000 προγράμματα άρδευσης. Η εφαρμογή IRRINET το 2017 επέτρεψε την εξοικονόμηση νερού για περισσότερα από 90 εκατομμύρια μέτρα³.

Από το 2011, ένα εθνικό έργο που ονομάζεται IRRIFRAME, το οποίο διαχειρίζεται η ANBI, έφερε την υπηρεσία σε όλες τις περιοχές που διαχειρίζονται τα ιταλικά συμβούλια ανάκτησης και οι αρδευτικοί οργανισμοί. Η υπηρεσία IRRIFRAME εφαρμόζεται σε 26,100 δέματα σε όλη την ιταλική χώρα και έχει βελτιωθεί κάθε χρόνο με βάση την ανατροφοδότηση των χρηστών και το αποτέλεσμα της έρευνας.

Το IRRINET αναπτύχθηκε και διοικείται από την CER. Από το 2011, η υπηρεσία υποστηρίχθηκε και συγχρηματοδοτήθηκε στη συνέχεια από την περιφέρεια Emilia-Romagna και την ANBI σε συνεργασία με την CER, συμπεριλαμβανομένης και της συνεισφοράς της ΕΕ. Χρόνο με το χρόνο, οι ανατροφοδοτήσεις των χρηστών έχουν οδηγήσει στην εξέλιξη των συστημάτων IRRINET και IRRIFRAME.

Στις αρχές του 2019, το IRRINET-IRRIFRAME είναι παρόν σε 16 ιταλικές περιφέρειες και περιλαμβάνει 69 επιτροπές ανάκτησης γης και περισσότερους από 16,000 χρήστες, εκ των οποίων οι 12,000 βρίσκονται μόνο στην περιοχή Emilia-Romagna όπου η υπηρεσία είναι πιο ενοποιημένη. Το βασικό στοιχείο που κατέστησε επιτυχή αυτή την πρωτοβουλία είναι το απλό, με χαμηλό κόστος διαχείρισης, φιλικό προς το χρήστη πληροφοριακό σύστημα που έχει δημιουργηθεί για να αποφασίζουν οι γεωργοί πότε και πόσο θα αρδεύσουν. Αυτή η υπηρεσία είναι προσβάσιμη χωρίς χρέωση τελών και είναι προσαρμοσμένη για μεγάλο αριθμό καλλιεργειών.

Δεδομένων των άμεσων οφελών για τους χρήστες όσον αφορά την εξοικονόμηση νερού και ενέργειας, οι διαχειριστές υδάτων (δηλαδή τα συμβούλια ανάκτησης γης) και οι αρχές ύδρευσης (δηλαδή τα σχέδια αγροτικής ανάπτυξης της περιφέρειας Emilia-Romagna) ενθαρρύνουν και παρέχουν κίνητρα στους γεωργούς να προσχωρήσουν στο IRRINET. Όπως αναφέρεται στους κανονισμούς Emilia-Romagna, αντί να βασίζονται σε νερό για αρδευτικούς σκοπούς που διαχειρίζεται το Land Reclamation Board, οι χρήστες του IRRINET επιτρέπεται να αποσύρουν επιφανειακά ύδατα από ολόκληρη τη λεκάνη του Reno κατά τη διάρκεια των συνθηκών έλλειψης νερού. Επιπλέον, υποχρεούνται να εγγραφούν στο IRRINET σε περίπτωση που ενδιαφέρονται να υποβάλουν αίτηση για χρηματοδότηση από το Περιφερειακό Σχέδιο Αγροτικής Ανάπτυξης.

Το IRRINET-IRRIFRAME μπορεί εύκολα να μεταφερθεί σε άλλα πλαίσια όπου υπάρχουν διαθέσιμα τοπικά δεδομένα, ιδίως για τη βαθμονόμηση του μοντέλου στις τοπικές συνθήκες. Ο περιορισμός μπορεί, για παράδειγμα, να επηρεάσει τη διαθεσιμότητα μετεωρολογικών δεδομένων (ημερήσια ελάχιστη, μέγιστη και μέση θερμοκρασία και ωριαία βροχή) ή γεωαναφορά χαρτών εδάφους. Αυτές οι τελευταίες, εάν είναι διαθέσιμες, μπορούν να μειώσουν τις ανάγκες εισροής για την εκτίμηση των παραμέτρων του εδάφους και να καταστήσουν τα αποτελέσματα εκροών πιο ισχυρά.

Οι επόμενες προκλήσεις για την εξέλιξη της υπηρεσίας θα είναι η ολοκλήρωση με συστήματα αισθητήρων και ενεργοποιητών, καθώς και δεδομένα συντελεστών καλλιέργειας εισόδου που παρέχονται με τηλεπισκόπηση, ώστε να αντιμετωπιστούν τόσο οι λίγες πληροφορίες που παρέχονται από τον χρήστη ή είναι διαθέσιμες σχετικά με την περιοχή όσο και οι ανάγκες για μεγαλύτερη ακρίβεια στον υπολογισμό της περιεκτικότητας σε νερό του εδάφους.

Από το 1999, η υπηρεσία IRRINET υποστηρίχθηκε και συγχρηματοδοτήθηκε από την CER, την περιφέρεια Emilia-Romagna, την ANBI και την Ευρωπαϊκή Ένωση. Οι δαπάνες για την ανάπτυξη του συστήματος πληροφοριών άρδευσης (ΤΠ) ανήλθαν σε 200,000 EUR, συμπεριλαμβανομένων των δραστηριοτήτων έρευνας και δοκιμών. Συνολικά, η πλατφόρμα παρουσιάζει πολύ χαμηλό κόστος διαχείρισης, το οποίο είναι περίπου 0,02 EUR/εκτάριο και η υπηρεσία παρέχεται δωρεάν στους τελικούς χρήστες. 

Το ιταλικό Υπουργείο Γεωργίας, Τροφίμων και Δασών χρησιμοποιεί το IRRIFRAME για τον σχεδιασμό των γεωργικών πολιτικών σύμφωνα με τις παρατηρήσεις της Ευρωπαϊκής Επιτροπής σχετικά με την εξοικονόμηση νερού (σύμφωνα με το πλαίσιο της οδηγίας για τα ύδατα και ανταποκρινόμενο στις απαιτήσεις των κατευθυντήριων γραμμών για την προστασία των υδάτων). Επιπλέον, ορισμένες περιφερειακές κατευθυντήριες γραμμές αναφέρουν το IRRINET — IRRIFRAME ως υποστηρικτικό εργαλείο για την εκπλήρωση των προϋποθέσεων για τα ύδατα του κανονισμού του Ευρωπαϊκού Ταμείου Περιφερειακής Ανάπτυξης και ο σεβασμός του προγραμματισμού άρδευσης IRRINET-IRRIFRAME είναι υποχρεωτικός για πολλούς γεωργούς.

Το σύστημα IRRINET λειτουργεί από το 1984 με τηλεματικά εργαλεία και από το 1999 με εργαλεία ιστού. Η παράταση με το σύστημα IRRIFRAME εφαρμόστηκε σε 2 έτη από το 2011 έως το 2013. Το IRRIFRAME WEB και το APP βρίσκονται επί του παρόντος (αρχές του 2019) σε φάση επικαιροποίησης που υλοποιείται και τελεί υπό τη διαχείριση της Agronica Group Srl. Μια νέα έκδοση θα είναι διαθέσιμη μέχρι το τέλος του 2019.

Το σύστημα IRRINET-IRRIFRAME επικαιροποιείται σύμφωνα με τις εξελίξεις της πληροφορικής κατά μέσο όρο κάθε 3-5 χρόνια.

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