IRRINET: Sistema di irrigazione IT per la gestione delle acque agricole in Emilia-Romagna, Italia

Le condizioni meteorologiche e climatiche rappresentano fattori chiave per la produttività dell'agricoltura e il loro impatto sul settore primario è significativo. Uno dei principali effetti dei cambiamenti climatici consiste nelle variazioni della produttività e della qualità della cultura dovute all'aumento della temperatura, ai cambiamenti delle tendenze pluviometriche e ai cambiamenti nella disponibilità di acqua. Nel luglio 2018 la regione Emilia-Romagna ha adottato la strategia regionale di adattamento e mitigazione, che fornisce un quadro comune di riferimento per valutare le implicazioni dei cambiamenti climatici nei vari settori interessati. La strategia riferisce in merito alle proiezioni climatiche più recenti per la regione: per il periodo 2021-2050, nell'ambito degli scenari di emissione dell'IPCC RCP4.5 e RCP8.5, la temperatura regionale minima e massima dovrebbe aumentare di circa 1,5 °C in inverno, primavera e autunno e di circa 2,5 °C in estate. Il segnale di aumento della temperatura diventa molto più intenso, tra 3°C e 4,5°C, per lo scenario RCP4.5 nel periodo 2071-2100, con picchi durante la stagione estiva: il numero di giorni senza precipitazioni in estate dovrebbe aumentare di circa il 20%.

Secondo lo scenario RCP4.5, la quantità di precipitazioni a livello regionale nel periodo 2021-2050 potrebbe diminuire durante la primavera e l'estate, mentre l'autunno potrebbe essere caratterizzato da un aumento (circa il 20%). Un segnale simile è stato trovato per lo scenario di emissione RCP8.5, leggermente più alto per la stagione autunnale dove l'aumento previsto è di circa il 25-30%.

I cambiamenti nella distribuzione geografica delle precipitazioni nella regione Emilia-Romagna hanno causato un significativo deficit idrico in alcune aree e si prevede che gli episodi di carenza idrica aumenteranno in futuro. La disponibilità di risorse idriche è bassa rispetto ad altre regioni comprese nella Pianura Padana e risente anche delle perdite dell'attuale sistemadi distribuzione idrica ( Programma di Sviluppo Rurale 2014-2020). Considerando gli scenari di cambiamento climatico, la regione risulta sempre più esposta al rischio di deficit idrici, in particolare quando si considerano le colture con un ciclo produttivo primavera-estate. Queste potrebbero risentire delle forti diminuzioni delle rese registrate durante i precedenti eventi di siccità nel 2003 e nel 2012, che saranno associate a un maggiore rischio per le imprese a causa dell'aumento dei costi di irrigazione.

L'Emilia-Romagna è una regione leader nella produzione agricola italiana con oltre 84.000 aziende agricole e circa 1 milione di ettari investiti. Circa il 33% delle aziende agricole regionali comprende terreni irrigati. In questo contesto è diventato sempre più importante utilizzare l'acqua nel modo più efficiente possibile. La scarsità d'acqua e gli eventi di siccità sono in aumento in Emilia-Romagna e si prevede che i cambiamenti climatici peggioreranno tale situazione, con conseguente riduzione della quantità di acqua disponibile per l'agricoltura. Considerando gli eventi di siccità del 2012 e del 2013 che hanno colpito l'Italia e in particolare alcune zone della Pianura Padana, la Regione Emilia-Romagna ha esercitato pressioni per migliorare l'efficienza nell'uso dell'acqua, introducendo nuovi criteri in materia di governance e gestione delle risorse idriche e sviluppando e adottando tecniche innovative che possano consentire agli agricoltori di migliorare la produzione economica e sostenibile complessiva, come la programmazione delle risorse idriche.

Per questi motivi, è importante stimare quantitativamente gli effetti previsti dei cambiamenti climatici sul fabbisogno idrico dell'irrigazione. Il sistema IRRINET fornisce una risposta a questo problema, incentivando un uso efficace delle risorse idriche, senza diminuire la qualità della produzione agricola. A lungo termine, e in particolare per quanto riguarda i cambiamenti climatici e la variabilità, IRRINET ottimizza l'uso delle risorse idriche e sostiene la produzione agricola, soprattutto nelle annate secche.

IRRINET è un sistema informativo gratuito basato su esperti per la programmazione dell'irrigazione che implementa i risultati di oltre 50 anni di ricerca sul rapporto pianta / acqua e sulla gestione sostenibile dell'irrigazione.

La pianificazione dell'irrigazione è determinata applicando un complesso modello matematico basato sul bilancio idrico giornaliero del sistema suolo-pianta-atmosfera volto alla gestione dell'irrigazione delle colture su scala di campo. Diversi dati e informazioni sono combinati per stimare l'esatto volume della domanda di acqua, tra cui: quanta acqua piovana si infiltra nel terreno; simulazione della crescita dell'apparato radicale vegetale e alternanza delle fasi fenologiche; stato di stress idrico nella coltura; contributo dell'acqua sotterranea e del flusso dell'acqua attraverso tre strati di terreno (strato superficiale occupato dalle radici e dagli strati sottostanti). In pochi secondi la ponderazione di questi elementi viene comunicata sotto forma di un servizio di messaggistica breve (SMS) e di informazioni tramite interfaccia Web e Tablet App. In questo modo, i coltivatori sono dotati di un'informazione facile da usare e comprensibile su quanta acqua ha utilizzato il loro raccolto, quanto tempo hanno bisogno di far funzionare la loro pompa o sistema a goccia durante l'irrigazione e in quale parte della loro proprietà devono agire, grazie all'integrazione con Google maps dove il singolo appezzamento di terreno è geolocalizzato.

I dati trattati da IRRINET sono raccolti quotidianamente e provengono da tre diverse fonti: il servizio meteorologico regionale fornisce dati meteorologici (pioggia ed evapotraspirazione); il Servizio geologico regionale fornisce i dati sul suolo e i parametri culturali sono forniti dalla CER.

I sistemi informativi IRRINET consentono all'utente di memorizzare i parametri su base annuale, mensile e giornaliera e personalizzare il servizio specificando ulteriori informazioni sugli appezzamenti agricoli, i tipi di coltura, i dati sull'umidità del suolo locale, le irrigazioni effettuate e i dati sulle acque sotterranee locali.

Il primo prototipo di IRRINET, che includeva un'interfaccia web, è stato sviluppato dal CER nel 1999 con l'arrivo di Internet, sulla base dell'esito di un progetto del 1984 volto a testare l'uso della telematica nell'agricoltura dell'Emilia Romagna. Nel 2009 IRRINET si è evoluto in IRRINET Plus che implementa il calcolo economico del beneficio relativo all'irrigazione attraverso un sistema di consulenza a semaforo. Gli agricoltori sono stimolati dall'approccio economico per massimizzare il profitto riducendo al contempo l'uso eccessivo di acqua. Gli esperti coinvolti nell'ulteriore avanzamento di IRRINET stanno lavorando su una più stretta integrazione con i livelli di informazione GIS aperti che possono ridurre la quantità di dati che gli utenti sono tenuti a registrare nel sistema e sull'uso delle informazioni satellitari per determinare i coefficienti di coltura effettivi (Kc) per il calcolo del bilancio idrico.

Il servizio IRRINET coinvolge attualmente più di 12.000 aziende agricole, coprendo quasi il 22% della superficie irrigata della regione Emilia-Romagna. Nella stagione di irrigazione 2017 sono stati inviati 28.500 SMS IRRINET e sono stati prodotti 147.000 programmi di irrigazione. L'applicazione IRRINET nel 2017 ha consentito un risparmio idrico di oltre 90 milioni di m3.

A partire dal 2011, un progetto nazionale denominato IRRIFRAME gestito da ANBI ha portato il servizio a tutte le aree gestite dagli enti di bonifica e dagli enti di irrigazione italiani. Il servizio IRRIFRAME è applicato in 26.100 pacchi su tutto il territorio nazionale ed è stato migliorato di anno in anno sulla base del feedback degli utenti e dei risultati della ricerca.

IRRINET è stato sviluppato ed è gestito da CER. A partire dal 2011 il servizio è stato successivamente sostenuto e cofinanziato dalla Regione Emilia-Romagna e dall'ANBI in collaborazione con CER, includendo anche il contributo dell'UE. Anno dopo anno, i feedback degli utenti hanno guidato l'evoluzione dei sistemi IRRINET e IRRIFRAME.

All'inizio del 2019 IRRINET-IRRIFRAME è presente in 16 regioni italiane e coinvolge 69 Enti di Bonifica e oltre 16.000 utenti, di cui 12.000 solo in Emilia-Romagna dove il servizio è più consolidato. L'elemento chiave che ha reso questa iniziativa un successo è il semplice, con bassi costi di gestione, sistema informativo di facile utilizzo che è stato istituito per consentire agli agricoltori di decidere quando e quanto irrigare. Questo servizio è accessibile gratuitamente ed è su misura per un gran numero di colture.

Dati i benefici diretti per gli utenti in termini di risparmio idrico ed energetico, i gestori delle risorse idriche (ossia gli enti di bonifica dei terreni) e le autorità idriche (ossia i piani di sviluppo rurale della regione Emilia-Romagna) incoraggiano e incentivano gli agricoltori ad aderire a IRRINET. Come indicato nella normativa emiliano-romagnola, invece di affidarsi all'acqua per l'irrigazione gestita dall'Ente per la bonifica dei terreni, gli utenti di IRRINET sono autorizzati a prelevare le acque superficiali dall'intero bacino del Reno in condizioni di carenza idrica. Inoltre, sono tenuti a registrarsi a IRRINET nel caso in cui siano interessati a richiedere finanziamenti dal piano di sviluppo rurale regionale.

IRRINET-IRRIFRAME può essere facilmente trasferito ad altri contesti ovunque siano disponibili dati locali, in particolare per calibrare il modello alle condizioni locali. La limitazione può ad esempio influire sulla disponibilità di dati meteorologici (minimo giornaliero, temperatura massima e media e pioggia oraria) o di mappe georeferenziate del suolo. Questi ultimi, se disponibili, possono ridurre il fabbisogno di input per la stima dei parametri del suolo e rendere più solidi i risultati in uscita.

Le prossime sfide per l'evoluzione del servizio saranno l'integrazione con i sistemi di sensori e attuatori, nonché i dati dei coefficienti di immissione forniti dal telerilevamento, per far fronte sia alle poche informazioni fornite dall'utente o disponibili sull'area sia alle esigenze di maggiore precisione nel calcolo del contenuto di acqua nel suolo.

A partire dal 1999 il servizio IRRINET è sostenuto e cofinanziato da CER, Regione Emilia-Romagna, ANBI e Unione Europea. I costi per lo sviluppo del sistema informativo sull'irrigazione (IT) sono ammontati a 200.000 euro, comprese le attività di ricerca e test. Nel complesso, la piattaforma presenta costi di gestione molto bassi, pari a circa 0,02 €/ha, e il servizio è fornito gratuitamente agli utenti finali. 

Il Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali italiano utilizza IRRIFRAME per pianificare le politiche agricole in risposta alle osservazioni della Commissione europea sul risparmio idrico (secondo il quadro della direttiva sulle acque e in risposta ai requisiti delle linee guida per la protezione delle acque). Inoltre, alcune linee guida regionali menzionano IRRINET - IRRIFRAME come strumento di supporto per soddisfare la condizionalità idrica del regolamento del Fondo europeo di sviluppo regionale e il rispetto della programmazione dell'irrigazione IRRINET-IRRIFRAME è obbligatorio per molti agricoltori.

Il sistema IRRINET è operativo dal 1984 con strumenti telematici e dal 1999 con strumenti web. L'estensione con il sistema IRRIFRAME è stata implementata in 2 anni dal 2011 al 2013. IRRIFRAME WEB e APP sono attualmente (inizio 2019) in una fase di aggiornamento implementata e gestita da Agronica Group Srl. Una nuova versione sarà disponibile entro la fine del 2019.

Il sistema IRRINET-IRRIFRAME viene aggiornato in base agli sviluppi informatici in media ogni 3-5 anni.

Roberto Genovesi
E-mail: genovesi@consorziocer.it  
Stefano Anconelli
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