IRRINET: Žemės ūkio vandentvarkos IT drėkinimo sistema Emilijoje-Romanijoje (Italija)

Oras ir klimatas yra pagrindiniai žemės ūkio našumo veiksniai, o jų poveikis pirminiam sektoriui yra didelis. Vienas iš pagrindinių klimato kaitos padarinių yra kultūrų produktyvumo ir kokybės svyravimai dėl temperatūros kilimo, pluviometrinių tendencijų pokyčių ir vandens prieinamumo pokyčių. 2018 m. liepos mėn. Emilijos-Romanijos regionas priėmė Regioninę prisitaikymo prie klimato kaitos ir jos švelninimo strategiją, kurioje nustatyta bendra atskaitos sistema klimato kaitos poveikiui įvairiuose susijusiuose sektoriuose įvertinti. Strategijoje pranešama apie naujesnes regiono klimato prognozes: 2021–2050 m. laikotarpiu pagal IPCC išmetamųjų teršalų scenarijus RCP4.5 ir RCP8.5 numatoma, kad žemiausia ir aukščiausia regioninė temperatūra žiemą, pavasarį ir rudenį padidės apie 1,5 °C, o vasarą – apie 2,5 °C. Pagal scenarijų RCP4.5 2071–2100 m. temperatūros didėjimo signalas tampa daug intensyvesnis – nuo 3 °C iki 4,5 °C, o didžiausias – vasaros sezonu: numatoma, kad dienų be kritulių skaičius vasarą padidės apie 20 proc.

Pagal RCP4.5 scenarijų kritulių kiekis regioniniu lygmeniu 2021–2050 m. gali sumažėti pavasarį ir vasarą, o rudenį gali padidėti (apie 20 proc.). Panašus signalas buvo nustatytas RCP8.5 išmetamųjų teršalų scenarijui, kuris yra šiek tiek didesnis rudens sezonui, kai numatomas padidėjimas yra apie 25-30 %.

Dėl kritulių geografinio pasiskirstymo pokyčių Emilijos-Romanijos regione kai kuriose vietovėse susidarė didelis vandens trūkumas ir manoma, kad ateityje vandens trūkumas didės. Vandens išteklių prieinamumas yra mažas, palyginti su kitais Po slėnio regionais, ir jį taip pat veikia dabartinės vandens paskirstymo sistemos nuostoliai (2014–2020 m. programa „Programma di Sviluppo Rurale“). Atsižvelgiant į klimato kaitos scenarijus, regionui kyla vis didesnė vandens trūkumo rizika, ypač kai svarstomi pasėliai, kurių auginimo ciklas yra pavasarinis ir vasarinis. Tam įtakos gali turėti labai sumažėjęs derlius, kaip buvo per ankstesnes 2003 m. ir 2012 m. sausras, o tai bus susiję su didesne verslo rizika dėl padidėjusių drėkinimo išlaidų.

Emilija-Romanija yra pirmaujantis Italijos žemės ūkio gamybos regionas, kuriame yra daugiau kaip 84 000 ūkių ir investuota apie 1 milijoną hektarų. Apie 33 proc. regioninių ūkių yra drėkinami. Šiomis aplinkybėmis tapo vis svarbiau vandenį naudoti kuo efektyviau. Emilijoje-Romanijoje didėja vandens trūkumas ir daugėja sausrų, ir manoma, kad klimato kaita pablogins tokią padėtį, todėl sumažės žemės ūkiui skirto vandens kiekis. Atsižvelgdama į 2012 m. ir 2013 m. sausras, kurios paveikė Italiją, ypač kai kurias Po slėnio vietoves, Emilijos-Romanijos regiono valdžios institucija darė spaudimą gerinti vandens naudojimo efektyvumą, nustatydama naujus vandens išteklių valdymo ir valdymo kriterijus ir plėtodama bei taikydama naujoviškus metodus, kurie gali padėti ūkininkams pagerinti bendrą ekonominę ir tvarią gamybą, pavyzdžiui, vandens planavimą.

Dėl šių priežasčių svarbu kiekybiškai įvertinti numatomą klimato kaitos poveikį drėkinimo vandens poreikiams. IRRINET sistema pateikia atsakymą į šį klausimą, skatindama efektyviai naudoti vandens išteklius, nemažinant augalininkystės kokybės. Ilguoju laikotarpiu, ypač atsižvelgiant į klimato kaitą ir kintamumą, IRRINET optimizuoja vandens išteklių naudojimą ir palaiko žemės ūkio gamybą, ypač sausringais metais.

IRRINET yra ekspertinė ir nemokama drėkinimo planavimo informacinė sistema, kuri įgyvendina daugiau nei 50 metų atliktų augalų ir vandens santykio bei tvaraus drėkinimo valdymo tyrimų rezultatus.

Drėkinimo planavimas nustatomas taikant sudėtingą matematinį modelį, pagrįstą dirvožemio, augalų ir atmosferos sistemos dienos vandens balansu, kuriuo siekiama valdyti pasėlių drėkinimą lauko mastu. Siekiant tiksliai įvertinti vandens poreikį, sujungiami įvairūs duomenys ir informacija, įskaitant: kiek lietaus vandens įsiskverbia į žemę; augalų šaknų sistemos augimo modeliavimas ir fenologinių fazių kaita; vandens stygiaus pasėliuose būklė; požeminio vandens indėlis ir vandens srautas per tris dirvožemio sluoksnius (paviršiaus sluoksnis, kurį užima šaknys ir po jomis esantys sluoksniai). Per kelias sekundes šių elementų svoris perduodamas trumpųjų žinučių paslaugos (SMS) ir informacijos forma per interneto sąsają ir planšetinio kompiuterio programą. Tokiu būdu augintojai turi lengvai naudojamą ir suprantamą informaciją apie tai, kiek vandens jų pasėliai sunaudojo, kiek laiko jiems reikia paleisti savo siurblių ar lašų sistemą drėkinimo metu ir kurioje jų turto dalyje jie turi veikti, nes jie integruojami su "Google" žemėlapiais, kuriuose vienas žemės sklypas yra geolokalizuotas.

IRRINET tvarkomi duomenys renkami kasdien ir gaunami iš trijų skirtingų šaltinių: regioninė meteorologijos tarnyba teikia meteorologinius (lietaus ir evapotranspiracijos) duomenis; regioninė geologijos tarnyba teikia duomenis apie dirvožemį, o kultūrinius parametrus teikia CER.

IRRINET informacinės sistemos leidžia vartotojui išsaugoti parametrus kasmet, kas mėnesį ir kasdien bei pritaikyti paslaugą, nurodant papildomą informaciją apie žemės ūkio paskirties sklypus, pasėlių rūšis, vietinius dirvožemio drėgmės duomenis, atliktus drėkinimus ir vietinius požeminio vandens duomenis.

Pirmąjį IRRINET prototipą, kuriame buvo interneto sąsaja, CER sukūrė 1999 m., atsiradus internetui, remdamasis 1984 m. projekto, kuriuo siekta išbandyti telematikos naudojimą Emilijos-Romanijos žemės ūkyje, rezultatais. 2009 m. IRRINET buvo plėtojama sistemoje IRRINET Plus, pagal kurią, naudojantis šviesoforo spalvų sistema, atliekamas ekonominis naudos, susijusios su drėkinimu, apskaičiavimas. Ekonominis požiūris skatina ūkininkus kuo labiau padidinti pelną ir kartu mažinti vandens pereikvojimą. Toliau tobulinant IRRINET dalyvaujantys ekspertai siekia glaudesnės integracijos su atvirais GIS informacijos sluoksniais, dėl kurių gali sumažėti duomenų, kuriuos naudotojai turi registruoti sistemoje, kiekis, ir dėl palydovinės informacijos naudojimo efektyviesiems pasėlių koeficientams (Kc) nustatyti vandens balansui apskaičiuoti.

IRRINET paslauga šiuo metu apima daugiau kaip 12 000 ūkių, apimančių beveik 22 proc. drėkinamos teritorijos Emilijos-Romanijos regione. 2017 m. drėkinimo sezono metu buvo išsiųsta 28 500 IRRINET SMS žinučių ir sudaryta 147 000 drėkinimo tvarkaraščių. Taikant IRRINET 2017 m. buvo galima sutaupyti daugiau kaip 90 mln. m3 vandens.

Nuo 2011 m. pagal ANBI valdomą nacionalinį projektą IRRIFRAME paslauga buvo teikiama visose Italijos regeneravimo tarybų ir drėkinimo agentūrų valdomose teritorijose. IRRIFRAME paslauga taikoma 26 100 siuntinių visoje Italijos šalyje ir kasmet tobulinama atsižvelgiant į naudotojų atsiliepimus ir tyrimų rezultatus.

IRRINET sukūrė ir valdo CER. Nuo 2011 m. šią paslaugą remia ir bendrai finansuoja Emilijos-Romanijos regionas ir ANBI, bendradarbiaudami su CER, įskaitant ir ES įnašą. Kiekvienais metais naudotojų atsiliepimai paskatino IRRINET ir IRRIFRAME sistemų raidą.

2019 m. pradžioje IRRINET-IRRIFRAME veikia 16 Italijos regionų ir apima 69 melioracijos tarybas ir daugiau kaip 16 000 naudotojų, iš kurių 12 000 yra tik Emilijos-Romanijos regione, kuriame paslauga yra labiau konsoliduota. Pagrindinis elementas, dėl kurio ši iniciatyva buvo sėkminga, yra paprasta, nedidelės valdymo išlaidos, patogi naudoti informacinė sistema, sukurta ūkininkams, kad jie galėtų nuspręsti, kada ir kiek laistyti. Ši paslauga yra prieinama be mokesčių ir yra pritaikyta daugeliui pasėlių.

Atsižvelgiant į tiesioginę naudą naudotojams, susijusią su vandens ir energijos taupymu, vandens valdytojai (t. y. melioracijos tarybos) ir vandens institucijos (t. y. Emilijos-Romanijos regiono kaimo plėtros planai) skatina ir skatina ūkininkus laikytis IRRINET. Kaip nurodyta Emilijos-Romanijos reglamentuose, IRRINET naudotojai, užuot drėkinimo tikslais naudoję vandenį, kurį tvarko melioracijos valdyba, vandens trūkumo sąlygomis gali paimti paviršinį vandenį iš viso Reno baseino. Be to, jie privalo užsiregistruoti IRRINET, jei nori prašyti finansavimo pagal regioninį kaimo plėtros planą.

IRRINET-IRRIFRAME galima lengvai perkelti į kitas aplinkybes, kur tik yra vietos duomenų, visų pirma pritaikyti modelį prie vietos sąlygų. Pavyzdžiui, apribojimas gali turėti įtakos meteorologinių duomenų (kasdienių min, maks. ir vidutinės temperatūros bei valandinio lietaus) arba georeferencinių dirvožemio žemėlapių prieinamumui. Pastarosios, jei yra, gali sumažinti dirvožemio parametrų vertinimo įvesties poreikius ir padidinti išdirbio rezultatų patikimumą.

Kiti paslaugų raidos iššūkiai bus integracija su jutiklių ir vykdiklių sistemomis, taip pat įvesties pasėlių koeficientų duomenys, gaunami atliekant nuotolinį stebėjimą, kad būtų galima susidoroti tiek su nedideliu informacijos, kurią pateikia naudotojas arba kuri yra prieinama apie vietovę, kiekiu, tiek su poreikiu tiksliau apskaičiuoti dirvožemio vandens kiekį.

Nuo 1999 m. IRRINET paslaugą remia ir bendrai finansuoja CER, Emilijos-Romanijos regionas, ANBI ir Europos Sąjunga. (IT) drėkinimo informacinės sistemos kūrimo išlaidos, įskaitant mokslinių tyrimų ir bandymų veiklą, sudarė 200 000 EUR. Apskritai platformos valdymo išlaidos yra labai mažos, t. y. apie 0,02 EUR/ha, o galutiniams naudotojams paslauga teikiama nemokamai. 

Italijos žemės ūkio, maisto ir miškininkystės politikos ministerija naudoja IRRIFRAME žemės ūkio politikai planuoti, atsižvelgdama į Europos Komisijos pastabas dėl vandens taupymo (pagal Vandens direktyvos pagrindų direktyvą ir Vandens apsaugos gairių reikalavimus). Be to, kai kuriose regioninėse gairėse IRRINET-IRRIFRAME minima kaip pagalbinė priemonė siekiant įvykdyti Europos regioninės plėtros fondo reglamente nustatytas su vandeniu susijusias sąlygas, o IRRINET-IRRIFRAME drėkinimo tvarkaraščių laikymasis yra privalomas daugeliui ūkininkų.

IRRINET sistema veikia nuo 1984 m. su telematikos priemonėmis ir nuo 1999 m. su interneto priemonėmis. Pratęsimas naudojant IRRIFRAME sistemą buvo įgyvendintas per dvejus metus nuo 2011 m. iki 2013 m. Šiuo metu (2019 m. pradžioje) vykdomas IRRIFRAME WEB ir APP atnaujinimo etapas, kurį įgyvendina ir valdo Agronica Group Srl. Nauja versija bus parengta iki 2019 m. pabaigos.

Sistema IRRINET-IRRIFRAME atnaujinama atsižvelgiant į IT pokyčius vidutiniškai kas 3–5 metus.

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