IRRINET: Informatikai öntözőrendszer mezőgazdasági vízgazdálkodáshoz Emilia-Romagnában (Olaszország)

Az időjárás és az éghajlat kulcsfontosságú tényezők a mezőgazdaság termelékenysége szempontjából, és jelentős hatásuk van a primer szektorra. Az éghajlati változások egyik fő hatása a termelékenység és a kultúra minőségének változásai a hőmérséklet-emelkedés, a pluviometriai tendenciák változásai és a víz elérhetőségének változásai miatt. 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 újabb éghajlati előrejelzésekről: a 2021–2050-es időszakra vonatkozóan 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 fog emelkedni. A hőmérséklet-emelkedési jel sokkal intenzívebbé válik, 3 °C és 4,5 °C között, az RCP4.5 forgatókönyv szerint a 2071-2100 közötti időszakban, a nyári szezonban tetőzve: a csapadék nélküli napok száma nyáron várhatóan körülbelül 20% -kal nő.

Az RCP4.5 forgatókönyv szerint a csapadék mennyisége regionális szinten a 2021–2050-es időszakban tavasszal és nyáron csökkenhet, míg az őszt növekedés jellemezheti (kb. 20%). Hasonló jelzést találtak az RCP8.5 kibocsátási forgatókönyv esetében is, amely valamivel 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 vízhiány epizódjai a jövőben várhatóan növekedni fognak. A vízkészletek rendelkezésre állása a Pó-völgy más régióihoz képest alacsony, és a jelenlegi vízelosztó rendszer veszteségei is befolyásolják (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 ciklusú növények figyelembevétele esetén. Ezekre hatással lehet a hozamoknak a korábbi, 2003-as és 2012-es aszályos események során tapasztalt erőteljes csökkenése, ami az öntözési költségek növekedése miatt nagyobb üzleti kockázattal jár.

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

Ezen okok miatt fontos mennyiségileg megbecsülni az éghajlatváltozásnak az öntözővíz-igényre gyakorolt várható hatásait. Az IRRINET rendszer választ ad erre a problémára, 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 a száraz években.

Az IRRINET egy szakértő alapú és ingyenes öntözési ütemezési információs rendszer, amely a növény-víz kapcsolat és a fenntartható öntözéskezelés több mint 50 éves kutatásának 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: mennyi esővíz szivárog be a talajba; a növény gyökérrendszere növekedésének szimulációja és a fenológiai fázisok váltakozása; a vízhiány állapota a növénykultúrában; a felszín alatti víz hozzájárulása és a víz áramlása a talaj három rétegén keresztül (a gyökerek és az alatta lévő rétegek által elfoglalt felszíni réteg). Néhány másodpercen belül ezeknek az elemeknek a súlyozását rövid üzenetküldő szolgáltatás (SMS) és információk formájában közlik a webes felületen és a Tablet App-on keresztül. Ily módon a termelők könnyen használható és érthető információkkal rendelkeznek arról, hogy mennyi vizet használtak fel terményeik, mennyi ideig kell működtetniük szivattyújukat vagy csepegtető rendszerüket öntözés közben, és ingatlanuk mely részén kell cselekedniük, köszönhetően a Google térképekkel való integrációnak, ahol az egyetlen földterületet geolokalizálják.

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

Az IRRINET információs rendszerek lehetővé teszik a felhasználó számára, hogy évente, havonta és naponta tárolja a paramétereket, és testreszabja a szolgáltatást azáltal, hogy további információkat ad meg a mezőgazdasági parcellákról, a növényfajtákról, a helyi talajnedvességi adatokról, az elvégzett öntözésekről és a helyi felszín alatti vízadatokról.

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 továbbfejlődött az IRRINET Plus-ban, amely az öntözéssel kapcsolatos haszon gazdasági számítását egy jelzőlámpás tanácsadó rendszeren keresztül hajtja végre. A gazdasági megközelítés arra ösztönzi a mezőgazdasági termelőket, hogy maximalizálják a profitot, miközben csökkentik a túlzott vízhasználatot. Az IRRINET továbbfejlesztésében részt vevő szakértők a nyílt térinformatikai információs rétegekkel való szorosabb integráción dolgoznak, amelyek csökkenthetik a felhasználók által a rendszerben regisztrálandó adatok mennyiségét, valamint a műholdas információk felhasználásán a vízmérleg kiszámításához szükséges effektív terményegyensúlyok (Kc) meghatározásához.

Az IRRINET szolgáltatás jelenleg több mint 12 000 gazdaságot érint, amelyek az 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 ütemezés készült. Az IRRINET 2017-es alkalmazása több mint 90 millió m3 vízmegtakarítást tett lehetővé.

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

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

2019 elején az IRRINET-IRRIFRAME 16 olasz régióban van jelen, és 69 földvisszanyerő táblát és több mint 16 000 felhasználót foglal magában, amelyek 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 elérhető, és számos növénykultúrára van szabva.

Tekintettel arra, hogy a víz- és energiamegtakarítás közvetlen előnyökkel jár a felhasználók számára, a vízkezelők (azaz a termőföld-visszanyerő testületek) és a vízügyi hatóságok (azaz az Emilia-Romagna régió vidékfejlesztési tervei) ösztönzik és ösztönzik a mezőgazdasági termelőket az IRRINET-hez való csatlakozásra. Amint azt az Emilia-Romagna szabályozás kimondja, ahelyett, hogy a szárazföldi vízvisszanyerő testület által kezelt öntözési célokra vízre támaszkodnának, az IRRINET-felhasználók vízhiány esetén kivonhatják a felszíni vizet az egész Reno-medencéből. Ezenkívül kötelesek regisztrálni az IRRINET-be, ha a regionális vidékfejlesztési tervből szeretnének finanszírozást igényelni.

Az IRRINET-IRRIFRAME könnyen átvihető más környezetekbe, ahol helyi adatok állnak rendelkezésre, különösen a modell helyi körülményekhez való kalibrálása érdekében. A korlátozás befolyásolhatja például a meteorológiai adatok (napi minimum-, maximum- és átlaghőmérséklet, valamint 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 szolgáltatás fejlődésének következő kihívásai az érzékelő- és működtetőrendszerekkel való integráció, valamint a távérzékelés által szolgáltatott bemeneti termésegyüttható-adatok lesznek, hogy megbirkózzanak mind a felhasználó által szolgáltatott vagy a területre vonatkozóan rendelkezésre álló kevés információval, mind a talajvíztartalom-számítás nagyobb pontosságának igényeivel.

1999-től kezdődően az IRRINET szolgáltatást a CER, Emilia-Romagna régió, az ANBI és az Európai Unió támogatta és társfinanszírozta. Az (IT) öntözési információs rendszer kifejlesztésének költségei 200 000 eurót tettek ki, beleértve a kutatási és tesztelési tevékenységeket is. Összességében a platform nagyon alacsony kezelési költségeket mutat, ami körülbelül 0,02 €/ha, és a szolgáltatást ingyenesen nyújtják a végfelhasználóknak. 

Az olasz Mezőgazdasági, Élelmezési és Erdészeti Politikák Minisztériuma az IRRIFRAME-ot használja a mezőgazdasági politikák megtervezésére, válaszul az Európai Bizottság vízmegtakarítással kapcsolatos észrevételeire (a vízügyi irányelv keretének megfelelően és a vízvédelmi iránymutatások követelményeire válaszul). Emellett egyes regionális iránymutatások az IRRINET-IRRIFRAME-t az Európai Regionális Fejlesztési Alapról szóló rendelet vízre vonatkozó feltételrendszerének teljesítését támogató eszközként említik, és számos mezőgazdasági termelő számára kötelező az IRRINET-IRRIFRAME öntözési ütemezés tiszteletben tartása.

Az IRRINET rendszer 1984 óta működik telematikai eszközökkel és 1999 óta webes eszközökkel. Az IRRIFRAME rendszerrel történő bővítést 2011 és 2013 között két év alatt hajtották végre. Az IRRIFRAME WEB és az APP jelenleg (2019 elején) az Agronica Group Srl által végrehajtott és kezelt frissítési fázisban van. 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