IRRINET: A mezőgazdasági vízgazdálkodás informatikai öntözőrendszere Emilia-Romagnában (Olaszország)

Az időjárás és az éghajlat kulcsfontosságú tényezők a mezőgazdaság termelékenysége szempontjából, és jelentős hatást gyakorolnak a primer szektorra. Az éghajlatváltozás egyik fő hatása a termelékenységnek és a kultúra minőségének a hőmérséklet-emelkedés miatti változásaiból, a pluviometrikus tendenciák változásaiból és a víz rendelkezésre állásának változásaiból áll. 2018 júliusában Emilia-Romagna régió elfogadta a regionális alkalmazkodási és mérséklési stratégiát, amely közös referenciakeretet biztosít az éghajlatváltozás különböző érintett ágazatokra gyakorolt hatásainak értékeléséhez. A stratégia beszámol a régióra vonatkozó legfrissebb éghajlati előrejelzésekről: a 2021–2050-es időszakban az IPCC RCP4.5 és RCP8.5 kibocsátási forgatókönyve szerint a minimális és maximális regionális hőmérséklet télen, tavasszal és ősszel várhatóan körülbelül 1,5 °C-kal, nyáron pedig körülbelül 2,5 °C-kal emelkedik. A hőmérséklet-emelkedési jel sokkal intenzívebbé válik, 3 °C és 4,5 °C között, az RCP4.5 forgatókönyv esetében a 2071–2100 közötti időszakban, a csúcsok pedig a nyári szezonban: a csapadékmentes nyári napok száma várhatóan mintegy 20%-kal nő.

Az RCP4.5 forgatókönyv szerint a 2021–2050 közötti időszakban a regionális szintű csapadék mennyisége tavasszal és nyáron csökkenhet, míg az őszt növekedés jellemezheti (körülbelül 20%). Hasonló jel mutatkozott az RCP8.5 kibocsátási forgatókönyv esetében, kissé magasabb az őszi szezonban, ahol a várható növekedés 25-30% körül van.

Az Emilia-Romagna régióban a csapadék földrajzi eloszlásában bekövetkezett változások egyes területeken jelentős vízhiányt okoztak, és a jövőben várhatóan növekedni fognak a vízhiányos időszakok. A vízkészletek rendelkezésre állása a Pó-völgy más régióihoz képest alacsony, és a jelenlegi vízelosztó rendszer veszteségei is érintik (Programma di Sviluppo Rurale 2014–2020). Az éghajlatváltozási forgatókönyveket figyelembe véve a régió eredményei egyre inkább ki vannak téve a vízhiány kockázatának, különösen a tavaszi-nyári termelési ciklussal rendelkező növények esetében. Ezekre hatással lehet a korábbi, 2003-as és 2012-es aszályok során tapasztalt erőteljes hozamcsökkenés, amely az öntözési költségek növekedése miatt nagyobb üzleti kockázattal jár.

Emilia-Romagna az olasz mezőgazdasági termelés egyik vezető régiója, több mint 84 000 gazdasággal és mintegy 1 millió hektáros beruházással. A regionális gazdaságok mintegy 33%-a öntözött földterület. Ebben az összefüggésben egyre fontosabbá vált a víz lehető leghatékonyabb felhasználása. Emilia-Romagnában növekszik a vízhiány és az aszályos események száma, és az éghajlatváltozás várhatóan súlyosbítja ezt a helyzetet, aminek következtében csökken a mezőgazdaság számára rendelkezésre álló víz mennyisége. Tekintettel a 2012-es és 2013-as aszályos eseményekre, amelyek Olaszországot és különösen a Pó-völgy egyes területeit érintették, Emilia-Romagna regionális önkormányzata nyomást gyakorolt a vízfelhasználás hatékonyságának javítására, új kritériumokat vezetett be a vízgazdálkodásra és -gazdálkodásra vonatkozóan, valamint olyan innovatív technikákat dolgozott ki és fogadott el, amelyek lehetővé tehetik a mezőgazdasági termelők számára, hogy javítsák az általános gazdasági és fenntartható termelést, például a vízgazdálkodási ütemezést.

Ezen okok miatt fontos mennyiségileg megbecsülni az éghajlatváltozásnak az öntözővíz-szükségletre gyakorolt várható hatásait. Az IRRINET rendszer választ ad erre a kérdésre, ösztönözve a vízkészletek hatékony felhasználását anélkül, hogy csökkentené a növénytermesztés minőségét. Hosszú távon, különös tekintettel az éghajlatváltozásra és a változékonyságra, az IRRINET optimalizálja a vízkészletek felhasználását és fenntartja a mezőgazdasági termelést, különösen száraz években.

Az IRRINET egy szakértői alapú és ingyenes információs rendszer az öntözés ütemezéséhez, amely több mint 50 éves növény-víz kapcsolat és fenntartható öntözési menedzsment kutatás eredményeit valósítja meg.

Az öntözés ütemezését a talaj-növény-légkör rendszer napi vízmérlegén alapuló komplex matematikai modell alkalmazásával határozzuk meg, amelynek célja a szántóföldi öntözés kezelése. Különböző adatokat és információkat kombinálnak a vízigény pontos mennyiségének becsléséhez, beleértve a következőket: mennyi esővíz szivárog be a talajba; a növényi gyökérrendszer növekedésének és a fenológiai fázisok váltakozásának szimulációja; a növény vízhiányos állapota; a felszín alatti víz hozzájárulása és a víz áramlása három talajrétegen keresztül (a gyökerek és az alatta lévő rétegek által elfoglalt felszíni réteg). Néhány másodpercen belül ezeknek az elemeknek a súlyozását rövid üzenetszolgáltatás (SMS) és információ formájában közlik a webes felületen és a Tablet App-on keresztül. Ily módon a termesztők könnyen használható és érthető információkkal rendelkeznek arról, hogy a terményük mennyi vizet használt fel, mennyi ideig kell működtetniük a szivattyút vagy a csepegtető rendszert az öntözés során, és az ingatlanuk mely részén kell cselekedniük, köszönhetően a Google térképekkel való integrációnak, ahol az egyetlen földterület földrajzilag lokalizált.

Az IRRINET által feldolgozott adatokat naponta gyűjtik, és három különböző forrásból származnak: a regionális meteorológiai szolgálat meteorológiai (eső- és párolgási) adatokat szolgáltat; a regionális földtani szolgálat talajadatokat szolgáltat, a kulturális paramétereket pedig a CER biztosítja.

Az IRRINET információs rendszerek lehetővé teszik a felhasználó számára, hogy évente, havonta és naponta tárolja a paramétereket, és testreszabja a szolgáltatást a mezőgazdasági parcellák, a növénytípusok, a helyi talajnedvességi adatok, az elvégzett öntözések és a helyi felszín alatti vizek adatainak megadásával.

Az első IRRINET prototípust, amely webes felületet is tartalmazott, a CER fejlesztette ki 1999-ben az internet megjelenésével, egy 1984-es projekt eredménye alapján, amelynek célja a telematika használatának tesztelése Emilia Romagna mezőgazdaságában. 2009-ben az IRRINET kifejlesztette az IRRINET Plus-t, amely az öntözéssel kapcsolatos előnyök gazdasági kiszámítását egy közlekedési lámpa tanácsadó rendszeren keresztül hajtja végre. A gazdálkodókat a gazdasági megközelítés arra ösztönzi, hogy maximalizálják a nyereséget, miközben csökkentik a víz túlzott felhasználását. Az IRRINET további fejlesztésében részt vevő szakértők azon dolgoznak, hogy szorosabban integrálják a nyílt térinformatikai információs rétegeket, amelyek csökkenthetik a felhasználók által a rendszerben regisztrálandó adatok mennyiségét, valamint a műholdas információk használatát a hatékony terményegyütthatók (Kc) meghatározásához a vízegyensúly kiszámításához.

Az IRRINET szolgáltatás jelenleg több mint 12 000 gazdaságot foglal magában, amelyek Emilia-Romagna régió öntözött területének közel 22%-át fedik le. A 2017-es öntözési szezonban 28 500 IRRINET SMS-t küldtek, és 147 000 öntözési ütemezést készítettek. Az IRRINET alkalmazása 2017-ben több mint 90 millió m3 vízmegtakarítást tett lehetővé.

2011-től kezdődően az ANBI által irányított IRRIFRAME elnevezésű nemzeti projekt az olasz vízvisszanyerő testületek és öntözési ügynökségek által kezelt valamennyi területre eljuttatta a szolgáltatást. Az IRRIFRAME szolgáltatást az egész olasz országban 26 100 csomagban alkalmazzák, és a felhasználók visszajelzései és a kutatások eredményei alapján évről évre továbbfejlesztették.

Az IRRINET-et a CER fejlesztette ki és kezeli. 2011-től kezdődően a szolgáltatást Emilia-Romagna régió és az ANBI a CER-rel együttműködésben támogatta és társfinanszírozta, beleértve az uniós hozzájárulást is. Évről évre a felhasználók visszajelzései vezérelték az IRRINET és az IRRIFRAME rendszerek fejlődését.

2019 elején az IRRINET-IRRIFRAME 16 olasz régióban van jelen, és 69 földterület-visszanyerési testületet és több mint 16 000 felhasználót foglal magában, akik közül 12 000 csak Emilia-Romagna régióban található, ahol a szolgáltatás konszolidáltabb. A kezdeményezés sikerének kulcseleme az egyszerű, alacsony irányítási költségekkel járó, felhasználóbarát információs rendszer, amelyet a mezőgazdasági termelők számára hoztak létre annak eldöntésére, hogy mikor és mennyit öntözzenek. Ez a szolgáltatás díjmentesen érhető el, és nagyszámú növényre van szabva.

Tekintettel a felhasználók számára a víz- és energiamegtakarítás terén jelentkező közvetlen előnyökre, a vízkezelők (azaz a földvisszanyerő testületek) és a vízügyi hatóságok (azaz Emilia-Romagna régió vidékfejlesztési tervei) ösztönzik és ösztönzik a mezőgazdasági termelőket az IRRINET-hez való csatlakozásra. Amint azt az Emilia-Romagna-i rendeletek megállapítják, az IRRINET-felhasználók vízhiány esetén a földvisszanyerő testület által kezelt öntözési célú víz helyett a teljes Reno-medencéből kivonhatják a felszíni vizet. Ezenkívül kötelesek regisztrálni az IRRINET-en, ha a regionális vidékfejlesztési tervből kívánnak támogatást igényelni.

Az IRRINET-IRRIFRAME könnyen átvihető más környezetekbe, ahol helyi adatok állnak rendelkezésre, különösen a modell helyi körülményekhez való kalibrálásához. A korlátozás befolyásolhatja például a meteorológiai adatok (napi minimális, maximális és átlagos hőmérséklet és óránkénti eső) vagy a georeferált talajtérképek rendelkezésre állását. Ez utóbbiak, amennyiben rendelkezésre állnak, csökkenthetik a talajparaméterek becsléséhez szükséges bemeneti igényeket, és megbízhatóbbá tehetik a kimeneti eredményeket.

A szolgáltatásfejlesztés következő kihívása az érzékelő- és működtetőrendszerekkel való integráció, valamint a távérzékelés által szolgáltatott bemeneti terményegyüttható-adatok, hogy megbirkózzanak mind a felhasználó által szolgáltatott, mind a területen rendelkezésre álló kevés információval, valamint a talajvíztartalom kiszámításának nagyobb pontosságával kapcsolatos igényekkel.

1999 óta az IRRINET szolgáltatást a CER, Emilia-Romagna régió, az ANBI és az Európai Unió támogatja és társfinanszírozza. Az (IT) öntözési információs rendszer kifejlesztésének költségei 200 000 eurót tettek ki, beleértve a kutatási és tesztelési tevékenységeket is. Összességében a platform kezelési költsége nagyon alacsony, körülbelül 0,02 EUR/ha, és a szolgáltatást ingyenesen nyújtják a végfelhasználóknak. 

Az olasz Mezőgazdasági, Élelmezési és Erdészeti Minisztérium az IRRIFRAME-et használja a mezőgazdasági politikák megtervezésére, válaszul az Európai Bizottság vízmegtakarítással kapcsolatos észrevételeire (a vízügyi irányelv keretének és a vízvédelmi iránymutatások követelményeinek megfelelően). Emellett néhány regionális iránymutatás megemlíti az IRRINET - IRRIFRAME-t mint az Európai Regionális Fejlesztési Alapról szóló rendelet vízügyi feltételrendszerének teljesítését támogató eszközt, és az IRRINET-IRRIFRAME öntözési ütemezés tiszteletben tartása sok mezőgazdasági termelő számára kötelező.

Az IRRINET rendszer 1984 óta működik telematikai eszközökkel és 1999 óta webes eszközökkel. Az IRRIFRAME rendszerrel történő bővítés 2011 és 2013 között 2 év alatt valósult meg. Az IRRIFRAME WEB és az APP jelenleg (2019 elején) frissítési fázisban van, amelyet az Agronica Group Srl hajt végre és kezel. Az új verzió 2019 végéig lesz elérhető.

Az IRRINET-IRRIFRAME rendszert átlagosan 3-5 évente frissítik az informatikai fejlesztéseknek megfelelően.

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