IRRINET: IT-irrigatiesysteem voor landbouwwaterbeheer in Emilia-Romagna, Italië

Het weer en het klimaat zijn belangrijke factoren voor de productiviteit van de landbouw en de impact ervan op de primaire sector is aanzienlijk. Een van de belangrijkste effecten van klimaatverandering bestaat uit variaties in productiviteit en kwaliteit van de cultuur als gevolg van temperatuurstijging, veranderingen in pluviometrische trends en veranderingen in de beschikbaarheid van water. In juli 2018 heeft de regio Emilia-Romagna de regionale strategie voor aanpassing en mitigatie vastgesteld, die een gemeenschappelijk referentiekader biedt om de gevolgen van de klimaatverandering in de verschillende betrokken sectoren te beoordelen. De strategie rapporteert over de recentere klimaatprognoses voor de regio: voor de periode 2021-2050 wordt in het kader van de IPCC-emissiescenario’s RCP4.5 en RCP8.5 verwacht dat de minimale en maximale regionale temperatuur in de winter, het voorjaar en het najaar ongeveer 1,5 °C en in de zomer ongeveer 2,5 °C zal stijgen. Het temperatuurstijgingssignaal wordt veel intenser, tussen 3 °C en 4,5 °C, voor het scenario RCP4.5 in de periode 2071-2100, met pieken tijdens het zomerseizoen: het aantal dagen zonder neerslag in de zomer zal naar verwachting met ongeveer 20% toenemen.

Volgens het RCP4.5-scenario kan de hoeveelheid neerslag op regionaal niveau in de periode 2021-2050 afnemen in het voorjaar en de zomer, terwijl de herfst kan worden gekenmerkt door een toename (ongeveer 20 %). Een vergelijkbaar signaal werd gevonden voor het RCP8.5-emissiescenario, iets hoger voor het herfstseizoen, waar de verwachte toename ongeveer 25-30% bedraagt.

Veranderingen in de geografische spreiding van de regenval in de regio Emilia-Romagna hebben in sommige gebieden een aanzienlijk watertekort veroorzaakt en naar verwachting zullen perioden van watertekort in de toekomst toenemen. De beschikbaarheid van waterbronnen is laag in vergelijking met andere regio’s in de Po-vallei en wordt ook beïnvloed door verliezen in het huidige waterdistributiesysteem (Programma di Sviluppo Rurale 2014-2020). Gezien de klimaatveranderingsscenario's wordt de regio steeds meer blootgesteld aan het risico van watertekorten, met name wanneer gewassen met een lente-zomerproductiecyclus in aanmerking worden genomen. Deze kunnen worden beïnvloed door sterke dalingen van de opbrengsten tijdens de vorige droogten in 2003 en 2012, die zullen worden geassocieerd met een groter bedrijfsrisico als gevolg van de stijging van de irrigatiekosten.

Emilia-Romagna is een toonaangevende regio in de Italiaanse landbouwproductie met meer dan 84.000 boerderijen en ongeveer 1 miljoen hectare geïnvesteerd. Ongeveer 33% van de regionale boerderijen omvat geïrrigeerde grond. In deze context werd het steeds belangrijker om het water zo efficiënt mogelijk te gebruiken. Waterschaarste en droogte nemen toe in Emilia-Romagna en de klimaatverandering zal deze situatie naar verwachting verergeren, met als gevolg een vermindering van de hoeveelheid water die beschikbaar is voor de landbouw. Gezien de droogtes van 2012 en 2013 die Italië en met name sommige delen van de Po-vallei hebben getroffen, heeft de regionale autoriteit van Emilia-Romagna druk uitgeoefend om de efficiëntie van het watergebruik te verbeteren, nieuwe criteria voor beheer en beheer van watervoorraden in te voeren en innovatieve technieken te ontwikkelen en toe te passen die landbouwers in staat kunnen stellen de algehele economische en duurzame productie te verbeteren, zoals waterplanning.

Om deze redenen is het belangrijk om de verwachte effecten van klimaatverandering op de behoefte aan irrigatiewater kwantitatief in te schatten. Het IRRINET-systeem biedt een antwoord op dit probleem en stimuleert een effectief gebruik van waterbronnen, zonder de kwaliteit van de gewasproductie te verminderen. Op de lange termijn, en met name met betrekking tot klimaatverandering en variabiliteit, optimaliseert IRRINET het gebruik van watervoorraden en ondersteunt het de landbouwproductie, vooral in droge jaren.

IRRINET is een op experts gebaseerd en gratis informatiesysteem voor irrigatieplanning dat de resultaten van meer dan 50 jaar onderzoek naar de relatie tussen planten en water en duurzaam irrigatiebeheer implementeert.

Irrigatieplanning wordt bepaald met behulp van een complex wiskundig model op basis van de dagelijkse waterbalans van het bodem-plant-atmosfeersysteem gericht op gewasirrigatiebeheer op veldschaal. Verschillende gegevens en informatie worden gecombineerd om het exacte volume van de watervraag te schatten, waaronder: hoeveel regenwater de grond infiltreert; simulatie van de groei van het plantenwortelsysteem en afwisseling van de fenologische fasen; toestand van waterstress in het gewas; bijdrage van ondergronds water en de stroming van water door drie lagen grond (oppervlaktelaag bezet door de wortels en de onderliggende lagen). Binnen enkele seconden wordt de weging van deze elementen gecommuniceerd in de vorm van een short message service (SMS) en informatie via Web interface en Tablet App. Op deze manier zijn de telers uitgerust met een eenvoudig te gebruiken en begrijpelijke informatie over hoeveel water hun gewas heeft gebruikt, hoe lang ze nodig hebben om hun pomp- of druppelsysteem te laten werken tijdens irrigatie en in welk deel van hun eigendom ze moeten handelen, dankzij integratie met Google-kaarten waar het enkele perceel land geolocaliseerd is.

De gegevens die door IRRINET worden verwerkt, worden dagelijks verzameld en komen uit drie verschillende bronnen: de regionale weerdienst verstrekt meteorologische gegevens (regen- en evapotranspiratiegegevens); de regionale geologische dienst levert bodemgegevens en de culturele parameters worden verstrekt door de CER.

De IRRINET-informatiesystemen stellen de gebruiker in staat om parameters op jaarlijkse, maandelijkse en dagelijkse basis op te slaan en de service aan te passen door aanvullende informatie op te geven over de landbouwpercelen, gewassoorten, lokale bodemvochtigheidsgegevens, uitgevoerde irrigaties en lokale grondwatergegevens.

Het eerste IRRINET-prototype, dat een webinterface omvatte, werd in 1999 door CER ontwikkeld met de komst van internet, op basis van de resultaten van een project uit 1984 dat gericht was op het testen van het gebruik van telematica in de landbouw van Emilia Romagna. In 2009 is IRRINET geëvolueerd in IRRINET Plus, dat de economische berekening van het voordeel van irrigatie implementeert via een verkeerslichtadviessysteem. Boeren worden gestimuleerd door de economische aanpak om de winst te maximaliseren en tegelijkertijd het overmatig gebruik van water te verminderen. De experts die betrokken zijn bij de verdere vooruitgang van IRRINET werken aan een nauwere integratie met open GIS-informatielagen die de hoeveelheid gegevens die de gebruikers in het systeem moeten registreren, kunnen verminderen en aan het gebruik van satellietinformatie om de effectieve gewascoëfficiënten (Kc) voor de berekening van de waterbalans te bepalen.

De IRRINET-dienst omvat momenteel meer dan 12.000 landbouwbedrijven, die bijna 22% van het geïrrigeerde gebied in de regio Emilia-Romagna bestrijken. In het irrigatieseizoen 2017 werden 28.500 IRRINET SMS-berichten verzonden en werden 147.000 irrigatieschema's geproduceerd. Dankzij de IRRINET-toepassing in 2017 kon meer dan 90 miljoen m3 water worden bespaard.

Vanaf 2011 bracht een nationaal project genaamd IRRIFRAME, beheerd door ANBI, de dienst naar alle gebieden die worden beheerd door de Italiaanse waterterugwinnings- en irrigatiebureaus. De IRRIFRAME-dienst wordt toegepast op 26 100 pakketten in het hele Italiaanse land en is van jaar tot jaar verbeterd op basis van de feedback van gebruikers en de resultaten van onderzoek.

IRRINET is ontwikkeld en wordt beheerd door CER. Vanaf 2011 werd de dienst vervolgens ondersteund en medegefinancierd door de regio Emilia-Romagna en ANBI in samenwerking met CER, met inbegrip van de EU-bijdrage. Jaar na jaar hebben gebruikersfeedbacks de evolutie van de IRRINET- en IRRIFRAME-systemen gestuurd.

Begin 2019 is IRRINET-IRRIFRAME aanwezig in 16 Italiaanse regio's en omvat het 69 Land Reclamation Boards en meer dan 16.000 gebruikers, waarvan 12.000 alleen in de regio Emilia-Romagna, waar de service meer geconsolideerd is. Het belangrijkste element dat dit initiatief succesvol heeft gemaakt, is het eenvoudige, met lage beheerskosten, gebruiksvriendelijke informatiesysteem dat is opgezet voor landbouwers om te beslissen wanneer en hoeveel te irrigeren. Deze dienst is gratis toegankelijk en is afgestemd op een groot aantal gewassen.

Gezien de directe voordelen voor de gebruikers op het gebied van water- en energiebesparingen, moedigen waterbeheerders (d.w.z. waterschappen) en waterautoriteiten (d.w.z. de plattelandsontwikkelingsplannen van de regio Emilia-Romagna) landbouwers aan en stimuleren zij hen om zich aan IRRINET te houden. Zoals vermeld in de Emilia-Romagna-verordeningen, mogen IRRINET-gebruikers in plaats van te vertrouwen op water voor irrigatiedoeleinden dat wordt beheerd door de Land Reclamation Board, oppervlaktewater uit het hele Reno-bekken onttrekken tijdens watertekorten. Bovendien zijn zij verplicht zich bij IRRINET te registreren indien zij belangstelling hebben om financiering uit het regionale plan voor plattelandsontwikkeling aan te vragen.

IRRINET-IRRIFRAME kan gemakkelijk worden overgedragen naar andere contexten waar lokale gegevens beschikbaar zijn, met name om het model te kalibreren naar lokale omstandigheden. Beperking kan bijvoorbeeld van invloed zijn op de beschikbaarheid van meteorologische gegevens (dagelijkse min, max en gemiddelde temperatuur en regen per uur) of van gegeorefereerde bodemkaarten. Deze laatste kunnen, indien beschikbaar, de inputbehoeften voor de schatting van bodemparameters verminderen en de outputresultaten robuuster maken.

De volgende uitdagingen voor de service-evolutie zijn de integratie met sensor- en actuatorsystemen, evenals input-gewascoëfficiëntgegevens die worden verstrekt door teledetectie, om te voldoen aan zowel weinig informatie die door de gebruiker wordt verstrekt of beschikbaar is over het gebied als de behoefte aan meer nauwkeurigheid bij de berekening van het bodemwatergehalte.

Vanaf 1999 wordt de IRRINET-dienst ondersteund en medegefinancierd door CER, de regio Emilia-Romagna, ANBI en de Europese Unie. De kosten voor de ontwikkeling van het (IT) irrigatie-informatiesysteem bedroegen 200.000 euro inclusief onderzoeks- en testactiviteiten. Over het algemeen vertoont het platform zeer lage beheerskosten, die ongeveer 0,02 €/ha bedragen, en de dienst wordt gratis aangeboden aan de eindgebruikers. 

Het Italiaanse ministerie van Landbouw-, Voedsel- en Bosbouwbeleid maakt gebruik van IRRIFRAME om het landbouwbeleid te plannen in reactie op de opmerkingen van de Europese Commissie over waterbesparing (volgens het kader van de waterrichtlijn en in reactie op de vereisten van de richtsnoeren voor waterbescherming). Daarnaast wordt in sommige regionale richtsnoeren IRRINET - IRRIFRAME genoemd als ondersteunend instrument om te voldoen aan de watervoorwaarden van de verordening betreffende het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling en is het voor veel landbouwers verplicht om IRRINET-IRRIFRAME-irrigatieplanning te respecteren.

Het IRRINET-systeem werkt sinds 1984 met telematicahulpmiddelen en sinds 1999 met webhulpmiddelen. De uitbreiding met het IRRIFRAME-systeem werd uitgevoerd in 2 jaar van 2011 tot 2013. De IRRIFRAME WEB en APP bevinden zich momenteel (begin 2019) in een updatefase die wordt geïmplementeerd en beheerd door Agronica Group Srl. Een nieuwe versie zal eind 2019 beschikbaar zijn.

Het IRRINET-IRRIFRAME-systeem wordt gemiddeld elke 3-5 jaar bijgewerkt op basis van IT-ontwikkelingen.

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