IRRINET: Sistem informatic de irigații pentru gestionarea apei agricole în Emilia-Romagna, Italia

Vremea și clima reprezintă factori-cheie pentru productivitatea agriculturii, iar impactul lor asupra sectorului primar este semnificativ. Unul dintre principalele efecte ale schimbărilor climatice constă în variații ale productivității și calității culturii datorate creșterii temperaturii, schimbărilor tendințelor pluviometrice și schimbărilor în ceea ce privește disponibilitatea apei. În iulie 2018, regiunea Emilia-Romagna a adoptat Strategia regională de adaptare și atenuare, care oferă un cadru comun de referință pentru evaluarea implicațiilor schimbărilor climatice în diferitele sectoare vizate. Strategia raportează cu privire la proiecțiile climatice mai recente pentru regiune: pentru perioada 2021-2050, în cadrul scenariilor de emisii RCP4.5 și RCP8.5 ale IPCC, se preconizează că temperatura regională minimă și maximă va crește cu aproximativ 1,5 °C iarna, primăvara și toamna și cu aproximativ 2,5 °C vara. Semnalul de creștere a temperaturii devine mult mai intens, între 3 °C și 4,5 °C, pentru scenariul RCP4.5 în perioada 2071-2100, cu vârfuri în timpul sezonului de vară: se preconizează că numărul de zile fără precipitații în timpul verii va crește cu aproximativ 20 %.

Conform scenariului RCP4.5, cantitatea de precipitații la nivel regional în perioada 2021-2050 poate scădea primăvara și vara, în timp ce toamna poate fi caracterizată printr-o creștere (aproximativ 20 %). Un semnal similar a fost găsit pentru scenariul de emisii RCP8.5, ușor mai mare pentru sezonul de toamnă, unde creșterea preconizată este de aproximativ 25-30%.

Schimbările în distribuția geografică a precipitațiilor în regiunea Emilia-Romagna au cauzat un deficit semnificativ de apă în unele zone și se preconizează că episoadele de deficit de apă vor crește în viitor. Disponibilitatea resurselor de apă este scăzută în comparație cu alte regiuni din Valea Padului și este, de asemenea, afectată de pierderile din sistemul actual de distribuție a apei (Programmadi Sviluppo Rurale 2014-2020 ). Având în vedere scenariile privind schimbările climatice, rezultatele regiunii sunt din ce în ce mai expuse riscului de deficite de apă, în special atunci când sunt luate în considerare culturile cu ciclu de producție primăvară-vară. Acestea ar putea fi afectate de scăderi puternice ale randamentelor, așa cum s-a întâmplat în timpul evenimentelor anterioare de secetă din 2003 și 2012, care vor fi asociate unui risc mai mare pentru întreprinderi din cauza creșterii costurilor de irigare.

Emilia-Romagna este o regiune lider în producția agricolă italiană, cu peste 84.000 de ferme și aproximativ 1 milion de hectare investite. Aproximativ 33 % din fermele regionale includ terenuri irigate. În acest context, a devenit din ce în ce mai important să se utilizeze apa cât mai eficient posibil. Deficitul de apă și evenimentele de secetă sunt în creștere în Emilia-Romagna și se preconizează că schimbările climatice vor agrava această situație, reducând în consecință cantitatea de apă disponibilă pentru agricultură. Având în vedere evenimentele de secetă din 2012 și 2013 care au afectat Italia și, în special, unele zone din valea râului Po, autoritatea regională Emilia-Romagna a exercitat presiuni pentru a îmbunătăți eficiența utilizării apei, introducând noi criterii privind guvernanța și gestionarea resurselor de apă și dezvoltând și adoptând tehnici inovatoare care pot permite fermierilor să îmbunătățească producția economică și durabilă globală, cum ar fi programarea apei.

Din aceste motive, este important să se estimeze cantitativ efectele anticipate ale schimbărilor climatice asupra necesarului de apă pentru irigații. Sistemul IRRINET oferă un răspuns la această problemă, stimulând o utilizare eficientă a resurselor de apă, fără a scădea calitatea producției vegetale. Pe termen lung, în special în ceea ce privește schimbările climatice și variabilitatea, IRRINET optimizează utilizarea resurselor de apă și susține producția agricolă, în special în anii secetoși.

IRRINET este un sistem informatic bazat pe experți și gratuit pentru programarea irigațiilor, care implementează rezultatele a peste 50 de ani de cercetare privind relația plante/apă și gestionarea durabilă a irigațiilor.

Programarea irigațiilor este determinată aplicând un model matematic complex bazat pe echilibrul zilnic de apă al sistemului sol-plantă-atmosferă, care vizează gestionarea irigațiilor culturilor la scară de câmp. Sunt combinate diferite date și informații pentru a estima volumul exact al cererii de apă, inclusiv: cantitatea de apă pluvială infiltrată în sol; simularea creșterii sistemului radicular al plantelor și alternarea fazelor fenologice; starea de stres hidric în cultură; contribuția apei subterane și a fluxului de apă prin trei straturi de sol (stratul de suprafață ocupat de rădăcini și straturile subiacente). În câteva secunde, ponderarea acestor elemente este comunicată sub forma unui serviciu de mesaje scurte (SMS) și a informațiilor prin intermediul interfeței Web și al aplicației Tablet. În acest fel, cultivatorii sunt echipați cu informații ușor de utilizat și ușor de înțeles cu privire la cantitatea de apă pe care a folosit-o cultura lor, cât timp au nevoie pentru a-și rula pompa sau sistemul de picurare în timpul irigării și în ce parte a proprietății lor trebuie să acționeze, datorită integrării cu hărțile Google unde parcela unică de teren este geolocalizată.

Datele prelucrate de IRRINET sunt colectate zilnic și provin din trei surse diferite: serviciul meteorologic regional furnizează date meteorologice (ploaie și evapotranspirație); serviciul geologic regional furnizează date privind solul, iar parametrii culturali sunt furnizați de CER.

Sistemele informatice IRRINET permit utilizatorului să stocheze parametrii anual, lunar și zilnic și să personalizeze serviciul prin specificarea de informații suplimentare privind parcelele agricole, tipurile de culturi, datele locale privind umiditatea solului, irigațiile efectuate și datele locale privind apele subterane.

Primul prototip IRRINET, care a inclus o interfață web, a fost dezvoltat de CER în 1999, odată cu apariția internetului, pe baza rezultatului unui proiect din 1984 menit să testeze utilizarea telematicii în agricultura din Emilia Romagna. În 2009, IRRINET a evoluat în IRRINET Plus, care pune în aplicare calculul economic al avantajului legat de irigații prin intermediul unui sistem de consiliere bazat pe semafor. Fermierii sunt stimulați de abordarea economică de a maximiza profitul, reducând în același timp utilizarea excesivă a apei. Experții implicați în avansarea în continuare a IRRINET lucrează la o integrare mai strânsă cu straturile de informații GIS deschise care pot reduce cantitatea de date pe care utilizatorii trebuie să le înregistreze în sistem și la utilizarea informațiilor prin satelit pentru a determina coeficienții efectivi ai culturilor (Kc) pentru calcularea bilanțului hidric.

Serviciul IRRINET implică în prezent peste 12.000 de ferme, acoperind aproape 22% din suprafața irigată din regiunea Emilia-Romagna. În sezonul de irigații 2017 au fost trimise 28.500 de SMS-uri IRRINET și au fost produse 147.000 de programe de irigații. Aplicația IRRINET din 2017 a permis economisirea apei pentru mai mult de 90 de milioane m³.

Începând din 2011, un proiect național numit IRRIFRAME gestionat de ANBI a adus serviciul în toate zonele gestionate de consiliile de recuperare și agențiile de irigații italiene. Serviciul IRRIFRAME este aplicat în 26 100 de colete din întreaga țară italiană și a fost îmbunătățit de la an la an pe baza feedback-ului utilizatorilor și a rezultatelor cercetării.

IRRINET a fost dezvoltat și este gestionat de CER. Începând din 2011, serviciul a fost ulterior sprijinit și cofinanțat de regiunea Emilia-Romagna și de ANBI în colaborare cu CER, inclusiv prin contribuția UE. An de an, feedback-urile utilizatorilor au condus la evoluția sistemelor IRRINET și IRRIFRAME.

La începutul anului 2019, IRRINET-IRRIFRAME este prezent în 16 regiuni italiene și implică 69 de consilii de recuperare a terenurilor și peste 16.000 de utilizatori, dintre care 12.000 sunt doar în regiunea Emilia-Romagna, unde serviciul este mai consolidat. Elementul-cheie care a făcut ca această inițiativă să aibă succes este sistemul de informații simplu, cu costuri de gestionare scăzute, ușor de utilizat, care a fost creat pentru ca fermierii să decidă când și cât să irige. Acest serviciu este accesibil fără taxe și este adaptat pentru un număr mare de culturi.

Având în vedere beneficiile directe pentru utilizatori în ceea ce privește economiile de apă și de energie, administratorii de apă (și anume, consiliile de recuperare a terenurilor) și autoritățile din domeniul apei (și anume, planurile de dezvoltare rurală din regiunea Emilia-Romagna) încurajează și stimulează fermierii să adere la IRRINET. Astfel cum se menționează în reglementările din Emilia-Romagna, în loc să se bazeze pe apă pentru irigații gestionată de Consiliul de recuperare a terenurilor, utilizatorilor IRRINET li se permite să retragă apă de suprafață din întregul bazin Reno în condiții de penurie de apă. În plus, aceștia sunt obligați să se înregistreze la IRRINET în cazul în care sunt interesați să solicite finanțare din Planul regional de dezvoltare rurală.

IRRINET-IRRIFRAME poate fi transferat cu ușurință în alte contexte ori de câte ori sunt disponibile date locale, în special pentru a calibra modelul la condițiile locale. Limitarea poate afecta, de exemplu, disponibilitatea datelor meteorologice (temperatura zilnică minimă, maximă și medie și precipitațiile orare) sau a hărților georeferențiate ale solului. Acestea din urmă, dacă sunt disponibile, pot reduce necesarul de factori de producție pentru estimarea parametrilor solului și pot spori robustețea rezultatelor.

Următoarele provocări pentru evoluția serviciilor vor fi integrarea cu sistemele de senzori și de acționare, precum și datele privind coeficientul de cultură de intrare furnizate prin teledetecție, pentru a face față atât puținelor informații furnizate de utilizator sau disponibile cu privire la zonă, cât și nevoilor de mai multă precizie în calcularea conținutului de apă din sol.

Începând cu anul 1999, serviciul IRRINET a fost susținut și cofinanțat de CER, regiunea Emilia-Romagna, ANBI și Uniunea Europeană. Costurile pentru dezvoltarea sistemului informatic de irigații (IT) s-au ridicat la 200 000 de euro, incluzând activități de cercetare și testare. În general, platforma prezintă costuri de gestionare foarte scăzute, care se ridică la aproximativ 0,02 EUR/ha, iar serviciul este furnizat gratuit utilizatorilor finali. 

Ministerul Politicilor Agricole, Alimentare și Forestiere din Italia utilizează IRRIFRAME pentru a planifica politicile agricole ca răspuns la observațiile Comisiei Europene cu privire la economiile de apă (în conformitate cu Directiva-cadru privind apa și ca răspuns la cerințele Orientărilor privind protecția apei). În plus, unele orientări regionale menționează IRRINET - IRRIFRAME ca instrument de sprijin pentru îndeplinirea condiționalității în materie de apă din regulamentul privind Fondul european de dezvoltare regională și respectarea calendarului de irigații IRRINET-IRRIFRAME este obligatorie pentru mulți fermieri.

Sistemul IRRINET funcționează din 1984 cu instrumente telematice și din 1999 cu instrumente web. Extinderea cu sistemul IRRIFRAME a fost pusă în aplicare în 2 ani, din 2011 până în 2013. IRRIFRAME WEB și APP se află în prezent (la începutul anului 2019) într-o fază de actualizare implementată și gestionată de Agronica Group Srl. O nouă versiune va fi disponibilă până la sfârșitul anului 2019.

Sistemul IRRINET-IRRIFRAME este actualizat în funcție de evoluțiile IT, în medie, o dată la 3-5 ani.

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