IRRINET : Système d'irrigation informatique pour la gestion de l'eau agricole en Emilie-Romagne, Italie

Les conditions météorologiques et climatiques sont des facteurs clés de la productivité agricole et leur impact sur le secteur primaire est important. L'un des principaux effets du changement climatique réside dans les variations de productivité et de qualité de la culture dues à l'augmentation de la température, aux changements des tendances pluviométriques et aux changements dans la disponibilité de l'eau. En juillet 2018, la région d’Émilie-Romagne a adopté la stratégie régionale d’adaptation et d’atténuation, qui fournit un cadre de référence commun pour évaluer les implications du changement climatique dans les différents secteurs concernés. La stratégie rend compte des projections climatiques les plus récentes pour la région: pour la période 2021-2050, dans le cadre des scénarios d’émissions RCP4.5 et RCP8.5 du GIEC, les températures régionales minimales et maximales devraient augmenter d’environ 1,5 °C en hiver, au printemps et en automne et d’environ 2,5 °C en été. Le signal d'augmentation de température devient beaucoup plus intense, entre 3°C et 4,5°C, pour le scénario RCP4.5 dans la période 2071-2100, avec des pics pendant la saison estivale: le nombre de jours sans précipitations en été devrait augmenter d’environ 20 %.

Selon le scénario RCP4.5, la quantité de précipitations au niveau régional sur la période 2021-2050 peut diminuer au printemps et en été, tandis que l’automne peut être caractérisé par une augmentation (environ 20 %). Un signal similaire a été trouvé pour le scénario d'émissions RCP8.5, légèrement plus élevé pour la saison d'automne où l'augmentation attendue est d'environ 25-30%.

Les changements dans la répartition géographique des précipitations dans la région d'Émilie-Romagne ont entraîné un déficit en eau important dans certaines régions et les épisodes de pénurie d'eau devraient augmenter à l'avenir. La disponibilité des ressources en eau est faible par rapport à d’autres régions de la vallée du Pô et est également affectée par les pertes du système actuel de distribution d’eau (Programmadi Sviluppo Rurale 2014-2020). Compte tenu des scénarios de changement climatique, la région est de plus en plus exposée au risque de déficit hydrique, en particulier lorsque l'on considère les cultures ayant un cycle de production printemps-été. Celles-ci pourraient être affectées par de fortes baisses des rendements comme lors des épisodes de sécheresse précédents en 2003 et 2012, qui seront associées à un risque commercial plus élevé en raison de l'augmentation des coûts d'irrigation.

L'Émilie-Romagne est une région leader dans la production agricole italienne avec plus de 84 000 fermes et environ 1 million d'hectares investis. Environ 33 % des exploitations agricoles régionales comprennent des terres irriguées. Dans ce contexte, il est devenu de plus en plus important d'utiliser l'eau aussi efficacement que possible. La rareté de l'eau et les épisodes de sécheresse augmentent en Émilie-Romagne et le changement climatique devrait aggraver cette situation, avec pour conséquence une réduction de la quantité d'eau disponible pour l'agriculture. Compte tenu des épisodes de sécheresse de 2012 et 2013 qui ont touché l’Italie et en particulier certaines zones de la vallée du Pô, l’autorité régionale d’Émilie-Romagne a fait pression pour améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’eau, en introduisant de nouveaux critères concernant la gouvernance et la gestion des ressources en eau et en développant et en adoptant des techniques innovantes susceptibles de permettre aux agriculteurs d’améliorer la production économique globale et durable, telles que la programmation de l’eau.

Pour ces raisons, il est important d'estimer quantitativement les effets anticipés du changement climatique sur les besoins en eau d'irrigation. Le système IRRINET apporte une réponse à ce problème, en encourageant une utilisation efficace des ressources en eau, sans diminuer la qualité de la production végétale. À long terme, et en particulier en ce qui concerne le changement et la variabilité climatiques, IRRINET optimise l'utilisation des ressources en eau et soutient la production agricole, en particulier pendant les années sèches.

IRRINET est un système d'information basé sur des experts et gratuit pour la planification de l'irrigation qui met en œuvre les résultats de plus de 50 ans de recherche sur la relation plante / eau et la gestion durable de l'irrigation.

La planification de l'irrigation est déterminée en appliquant un modèle mathématique complexe basé sur le bilan hydrique quotidien du système sol-plante-atmosphère visant à la gestion de l'irrigation des cultures à l'échelle du champ. Différentes données et informations sont combinées pour estimer le volume exact de la demande en eau, notamment: la quantité d'eau de pluie qui s'infiltre dans le sol; simulation de la croissance du système racinaire de la plante et alternance des phases phénologiques; état du stress hydrique dans la culture; contribution de l'eau souterraine et de l'écoulement de l'eau à travers trois couches de sol (couche de surface occupée par les racines et les couches sous-jacentes). En quelques secondes, la pondération de ces éléments est communiquée sous la forme d'un service de messages courts (SMS) et d'informations via l'interface Web et Tablet App. De cette façon, les producteurs sont équipés d'une information facile à utiliser et compréhensible sur la quantité d'eau utilisée par leur culture, combien de temps ils ont besoin pour faire fonctionner leur pompe ou leur système d'égouttement pendant l'irrigation et dans quelle partie de leur propriété ils doivent agir, grâce à l'intégration avec Google maps où la parcelle unique est géolocalisée.

Les données traitées par IRRINET sont collectées quotidiennement et proviennent de trois sources différentes: le service météorologique régional fournit des données météorologiques (pluie et évapotranspiration); le service géologique régional fournit des données sur les sols et les paramètres culturels sont fournis par le CER.

Les systèmes d'information IRRINET permettent à l'utilisateur de stocker des paramètres sur une base annuelle, mensuelle et quotidienne et de personnaliser le service en spécifiant des informations supplémentaires sur les parcelles agricoles, les types de cultures, les données locales sur l'humidité du sol, les irrigations effectuées et les données locales sur les eaux souterraines.

Le premier prototype IRRINET, qui comprenait une interface web, a été développé par le CER en 1999 avec l'arrivée d'Internet, sur la base des résultats d'un projet de 1984 visant à tester l'utilisation de la télématique dans l'agriculture en Émilie-Romagne. En 2009, IRRINET a évolué dans IRRINET Plus qui met en œuvre le calcul économique de l'avantage lié à l'irrigation par le biais d'un système de conseil de feux de circulation. Les agriculteurs sont stimulés par l'approche économique visant à maximiser les profits tout en réduisant la surutilisation de l'eau. Les experts impliqués dans l'avancement d'IRRINET travaillent sur une intégration plus étroite avec les couches d'information SIG ouvertes qui peuvent réduire la quantité de données que les utilisateurs sont invités à enregistrer dans le système et sur l'utilisation des informations satellitaires pour déterminer les coefficients de culture effectifs (Kc) pour le calcul du bilan hydrique.

Le service IRRINET concerne actuellement plus de 12 000 exploitations, couvrant près de 22 % de la superficie irriguée de la région d'Émilie-Romagne. Au cours de la saison d'irrigation 2017, 28 500 SMS IRRINET ont été envoyés et 147 000 calendriers d'irrigation ont été produits. L’application IRRINET en 2017 a permis d’économiser plus de 90 millions de m3 d’eau.

À partir de 2011, un projet national appelé IRRIFRAME géré par ANBI a apporté le service à toutes les zones gérées par les commissions de récupération italiennes et les agences d'irrigation. Le service IRRIFRAME est appliqué à 26 100 colis dans tout le pays italien et a été amélioré d’année en année sur la base des commentaires des utilisateurs et des résultats de la recherche.

IRRINET a été développé et est géré par CER. À partir de 2011, le service a ensuite été soutenu et cofinancé par la région d’Émilie-Romagne et l’ANBI en collaboration avec la CER, y compris par une contribution de l’UE. Année après année, les retours d'expérience des utilisateurs ont conduit à l'évolution des systèmes IRRINET et IRRIFRAME.

Début 2019, IRRINET-IRRIFRAME est présent dans 16 régions italiennes et implique 69 offices de mise en valeur des terres et plus de 16 000 utilisateurs, dont 12 000 dans la seule région d'Émilie-Romagne où le service est plus consolidé. L'élément clé qui a fait le succès de cette initiative est le système d'information simple, à faible coût de gestion, convivial qui a été mis en place pour permettre aux agriculteurs de décider quand et combien irriguer. Ce service est accessible sans frais et est adapté à un grand nombre de cultures.

Compte tenu des avantages directs pour les utilisateurs en termes d’économies d’eau et d’énergie, les gestionnaires de l’eau (c’est-à-dire les conseils de mise en valeur des terres) et les autorités responsables de l’eau (c’est-à-dire les plans de développement rural de la région d’Émilie-Romagne) encouragent et encouragent les agriculteurs à adhérer à IRRINET. Comme indiqué dans la réglementation de l'Émilie-Romagne, au lieu de dépendre de l'eau à des fins d'irrigation gérées par le Land Reclamation Board, les utilisateurs d'IRRINET sont autorisés à prélever de l'eau de surface de l'ensemble du bassin de Reno en cas de pénurie d'eau. En outre, ils sont tenus de s'inscrire à IRRINET s'ils souhaitent demander un financement au titre du plan régional de développement rural.

IRRINET-IRRIFRAME peut être facilement transféré dans d'autres contextes où des données locales sont disponibles, en particulier pour calibrer le modèle aux conditions locales. La limitation peut, par exemple, affecter la disponibilité des données météorologiques (température quotidienne minimale, maximale et moyenne et pluie horaire) ou des cartes géoréférencées des sols. Ces derniers, s'ils sont disponibles, peuvent réduire les besoins en intrants pour l'estimation des paramètres du sol et rendre les résultats des extrants plus robustes.

Les prochains défis pour l'évolution du service seront l'intégration avec les systèmes de capteurs et d'actionneurs, ainsi que les données de coefficient de culture d'entrée fournies par télédétection, pour faire face à la fois au peu d'informations fournies par l'utilisateur ou disponibles sur la zone et aux besoins de plus de précision dans le calcul de la teneur en eau du sol.

Depuis 1999, le service IRRINET est soutenu et cofinancé par la CER, la région Émilie-Romagne, l'ANBI et l'Union européenne. Les coûts de développement du système d'information sur l'irrigation (informatique) se sont élevés à 200 000 euros, y compris les activités de recherche et d'essai. Globalement, la plateforme affiche des coûts de gestion très faibles, soit environ 0,02 €/ha, et le service est fourni gratuitement aux utilisateurs finaux. 

Le ministère italien des politiques agricoles, alimentaires et forestières utilise IRRIFRAME pour planifier les politiques agricoles en réponse aux observations de la Commission européenne sur les économies d'eau (conformément au cadre de la directive sur l'eau et aux exigences des lignes directrices pour la protection de l'eau). En outre, certaines lignes directrices régionales mentionnent IRRINET - IRRIFRAME comme un outil de soutien pour remplir la conditionnalité de l'eau du règlement du Fonds européen de développement régional et le respect de la programmation de l'irrigation IRRINET-IRRIFRAME est obligatoire pour de nombreux agriculteurs.

Le système IRRINET fonctionne depuis 1984 avec des outils télématiques et depuis 1999 avec des outils web. L'extension avec le système IRRIFRAME a été mise en œuvre en 2 ans de 2011 à 2013. L'IRRIFRAME WEB et l'APP font actuellement (début 2019) l'objet d'une phase de mise à jour mise en œuvre et gérée par Agronica Group Srl. Une nouvelle version sera disponible d'ici la fin de 2019.

Le système IRRINET-IRRIFRAME est mis à jour en fonction des évolutions informatiques en moyenne tous les 3 à 5 ans.

Roberto Genovesi
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