IRRINET: IT zavlažovací systém pre hospodárenie s poľnohospodárskymi vodami v Emilia-Romagna, Taliansko

Počasie a klíma predstavujú kľúčové faktory poľnohospodárskej produktivity a ich vplyv na primárny sektor je významný. Jedným z hlavných účinkov klimatických zmien sú rozdiely v produktivite a kvalite kultúry v dôsledku zvýšenia teploty, zmien pluviometrických trendov a zmien dostupnosti vody. V júli 2018 región Emilia-Romagna prijal regionálnu stratégiu pre adaptáciu a zmiernenie, ktorá poskytuje spoločný referenčný rámec na posúdenie dôsledkov zmeny klímy v rôznych dotknutých odvetviach. V stratégii sa uvádzajú novšie klimatické prognózy pre tento región: v období 2021 – 2050 sa podľa emisných scenárov IPCC RCP4.5 a RCP8.5 očakáva, že minimálna a maximálna regionálna teplota sa zvýši približne o 1,5 °C v zime, na jar a na jeseň a približne o 2,5 °C v lete. Signál zvýšenia teploty sa stáva oveľa intenzívnejším, medzi 3 °C a 4,5 °C, pre scenár RCP4.5 v období 2071 – 2100, s vrcholmi počas letnej sezóny: očakáva sa, že počet dní bez zrážok v lete sa zvýši približne o 20 %.

Podľa scenára RCP4.5 sa množstvo zrážok na regionálnej úrovni v období 2021 – 2050 môže na jar a v lete znížiť, zatiaľ čo jeseň sa môže vyznačovať nárastom (približne o 20 %). Podobný signál sa zistil v prípade emisného scenára RCP8.5, ktorý je mierne vyšší v jesennej sezóne, kde sa očakáva nárast približne o 25 – 30 %.

Zmeny v geografickom rozložení zrážok v regióne Emilia-Romagna spôsobili v niektorých oblastiach značný nedostatok vody a očakáva sa, že prípady nedostatku vody sa v budúcnosti zvýšia. Dostupnosť vodných zdrojov je v porovnaní s inými regiónmi v údolí rieky Pád nízka a je tiež ovplyvnená stratami v súčasnom systéme distribúcie vody (Programma di Sviluppo Rurale 2014 – 2020). Vzhľadom na scenáre zmeny klímy sú výsledky regiónu čoraz viac vystavené riziku nedostatku vody, najmä ak sa berú do úvahy plodiny s výrobným cyklom jar-leto. Tie by mohli byť ovplyvnené výrazným poklesom výnosov, ku ktorému došlo počas predchádzajúcich období sucha v rokoch 2003 a 2012, čo bude spojené s väčším obchodným rizikom v dôsledku zvýšenia nákladov na zavlažovanie.

Emilia-Romagna je popredným regiónom v talianskej poľnohospodárskej výrobe s viac ako 84 000 poľnohospodárskymi podnikmi a približne 1 miliónom hektárov investícií. Približne 33 % regionálnych poľnohospodárskych podnikov zahŕňa zavlažovanú pôdu. V tejto súvislosti je čoraz dôležitejšie využívať vodu čo najefektívnejšie. V regióne Emilia-Romagna narastá nedostatok vody a suchá a očakáva sa, že zmena klímy túto situáciu zhorší, čo povedie k zníženiu množstva vody dostupnej pre poľnohospodárstvo. Vzhľadom na suchá v rokoch 2012 a 2013, ktoré postihli Taliansko, a najmä niektoré oblasti údolia rieky Pád, regionálny orgán Emilia-Romagna vyvinul tlak na zlepšenie efektívnosti využívania vody, pričom zaviedol nové kritériá týkajúce sa správy a riadenia vodných zdrojov a vyvinul a prijal inovačné techniky, ktoré môžu poľnohospodárom umožniť zlepšiť celkovú hospodársku a udržateľnú výrobu, ako je napríklad plánovanie využívania vody.

Z týchto dôvodov je dôležité kvantitatívne odhadnúť očakávané účinky zmeny klímy na požiadavky na zavlažovaciu vodu. Systém IRRINET poskytuje odpoveď na túto otázku a stimuluje efektívne využívanie vodných zdrojov bez zníženia kvality rastlinnej výroby. Z dlhodobého hľadiska, najmä pokiaľ ide o zmenu klímy a variabilitu, IRRINET optimalizuje využívanie vodných zdrojov a udržiava poľnohospodársku výrobu, najmä v suchých rokoch.

IRRINET je odborný a bezplatný informačný systém pre plánovanie zavlažovania, ktorý implementuje výsledky viac ako 50-ročného výskumu vzťahov medzi rastlinami a vodou a udržateľného riadenia zavlažovania.

Plánovanie zavlažovania sa určuje použitím komplexného matematického modelu založeného na dennej vodnej bilancii systému pôdno-rastlinno-atmosférického systému zameraného na riadenie zavlažovania plodín na úrovni poľa. Na odhad presného objemu dopytu po vode sa kombinujú rôzne údaje a informácie vrátane: koľko dažďovej vody preniká do zeme; simulácia rastu koreňového systému rastliny a striedanie fenologických fáz; stav nedostatku vody v plodine; príspevok podzemnej vody a toku vody cez tri vrstvy pôdy (povrchová vrstva obsadená koreňmi a podkladovými vrstvami). V priebehu niekoľkých sekúnd sa váhy týchto prvkov oznamujú vo forme služby krátkych správ (SMS) a informácií prostredníctvom webového rozhrania a aplikácie Tablet App. Týmto spôsobom sú pestovatelia vybavení ľahko použiteľnými a zrozumiteľnými informáciami o tom, koľko vody ich plodina spotrebovala, ako dlho potrebujú prevádzkovať svoje čerpadlo alebo odkvapkávací systém počas zavlažovania a v ktorej časti svojho majetku musia konať vďaka integrácii s mapami Google, kde je jeden pozemok geolokalizovaný.

Údaje spracúvané sieťou IRRINET sa zhromažďujú denne a pochádzajú z troch rôznych zdrojov: regionálna meteorologická služba poskytuje meteorologické údaje (dážď a evapotranspirácia); regionálna geologická služba poskytuje údaje o pôde a kultúrne parametre poskytuje CER.

Informačné systémy IRRINET umožňujú používateľovi ukladať parametre na ročnom, mesačnom a dennom základe a prispôsobiť službu špecifikovaním dodatočných informácií o poľnohospodárskych pozemkoch, druhoch plodín, údajoch o miestnej pôdnej vlhkosti, vykonaných zavlažovaniach a údajoch o miestnej podzemnej vode.

Prvý prototyp IRRINET, ktorý zahŕňal webové rozhranie, bol vyvinutý spoločnosťou CER v roku 1999 s príchodom internetu na základe výsledku projektu z roku 1984 zameraného na testovanie používania telematiky v poľnohospodárstve Emilia Romagna. V roku 2009 sa IRRINET vyvinul v IRRINET Plus, ktorý implementuje ekonomický výpočet výhody súvisiacej so zavlažovaním prostredníctvom poradenského systému semaforov. Hospodársky prístup stimuluje poľnohospodárov, aby maximalizovali zisk a zároveň znížili nadmerné využívanie vody. Odborníci zapojení do ďalšieho rozvoja siete IRRINET pracujú na užšej integrácii s otvorenými informačnými vrstvami GIS, ktoré môžu znížiť množstvo údajov, ktoré sú používatelia povinní zaregistrovať v systéme, a na používaní satelitných informácií na určenie efektívnych koeficientov plodín (Kc) na výpočet vodnej bilancie.

Služba IRRINET v súčasnosti zahŕňa viac ako 12 000 poľnohospodárskych podnikov, ktoré pokrývajú takmer 22 % zavlažovanej plochy v regióne Emilia-Romagna. V zavlažovacej sezóne 2017 bolo odoslaných 28 500 IRRINET SMS a bolo vyrobených 147 000 plánov zavlažovania. Aplikácia IRRINET v roku 2017 umožnila úsporu vody na viac ako 90 miliónov m³.

Od roku 2011 sa v rámci národného projektu s názvom IRRIFRAME, ktorý riadi ANBI, táto služba dostala do všetkých oblastí, ktoré spravujú talianske rady pre rekultiváciu a zavlažovacie agentúry. Služba IRRIFRAME sa uplatňuje na 26 100 balíkoch v celej talianskej krajine a z roka na rok sa zlepšuje na základe spätnej väzby používateľov a výsledkov výskumu.

IRRINET bol vyvinutý a je riadený CER. Od roku 2011 túto službu následne podporujú a spolufinancujú regióny Emilia-Romagna a ANBI v spolupráci s CER vrátane príspevku EÚ. Spätná väzba od používateľov rok čo rok podnecuje vývoj systémov IRRINET a IRRIFRAME.

Začiatkom roka 2019 sa IRRINET-IRRIFRAME nachádza v 16 talianskych regiónoch a zahŕňa 69 výborov pre rekultiváciu pôdy a viac ako 16 000 používateľov, z ktorých 12 000 je len v regióne Emilia-Romagna, kde je služba konsolidovanejšia. Kľúčovým prvkom, vďaka ktorému bola táto iniciatíva úspešná, je jednoduchý a používateľsky ústretový informačný systém s nízkymi nákladmi na riadenie, ktorý bol vytvorený pre poľnohospodárov, aby rozhodovali o tom, kedy a koľko zavlažovať. Táto služba je dostupná bez poplatkov a je prispôsobená veľkému počtu plodín.

Vzhľadom na priamy prínos pre používateľov, pokiaľ ide o úspory vody a energie, vodohospodári (t. j. rady pre rekultiváciu pôdy) a vodohospodárske orgány (t. j. plány rozvoja vidieka regiónu Emilia-Romagna) povzbudzujú a stimulujú poľnohospodárov, aby dodržiavali sieť IRRINET. Ako sa uvádza v nariadeniach regiónu Emilia-Romagna, používatelia siete IRRINET môžu namiesto využívania vody na účely zavlažovania, ktorú spravuje Rada pre rekultiváciu pôdy, odoberať povrchovú vodu z celého povodia rieky Reno v podmienkach nedostatku vody. Okrem toho sa musia zaregistrovať do siete IRRINET v prípade, že majú záujem požiadať o financovanie z regionálneho plánu rozvoja vidieka.

IRRINET-IRRIFRAME sa dá ľahko preniesť do iných kontextov všade tam, kde sú k dispozícii miestne údaje, najmä na kalibráciu modelu podľa miestnych podmienok. Obmedzenie môže mať vplyv napríklad na dostupnosť meteorologických údajov (denná min., maximálna a priemerná teplota a hodinový dážď) alebo georeferenčných pôdnych máp. Ak sú k dispozícii, môžu znížiť vstupné potreby na odhad parametrov pôdy a zvýšiť spoľahlivosť výstupných výsledkov.

Ďalšími výzvami pre vývoj služieb bude integrácia so systémami snímačov a pohonov, ako aj údaje o koeficiente vstupných plodín poskytované diaľkovým snímaním, aby sa zvládlo niekoľko informácií, ktoré poskytol používateľ alebo ktoré sú k dispozícii o danej oblasti, a potreby väčšej presnosti pri výpočte obsahu vody v pôde.

Od roku 1999 je služba IRRINET podporovaná a spolufinancovaná CER, regiónom Emilia-Romagna, ANBI a Európskou úniou. Náklady na vývoj zavlažovacieho informačného systému (IT) dosiahli 200 000 EUR vrátane výskumných a testovacích činností. Celkovo platforma vykazuje veľmi nízke náklady na správu, ktoré sú približne 0,02 EUR/ha, a služba sa poskytuje konečným používateľom bezplatne. 

Talianske ministerstvo poľnohospodárskej, potravinárskej a lesníckej politiky používa nástroj IRRIFRAME na plánovanie poľnohospodárskych politík v reakcii na pripomienky Európskej komisie týkajúce sa úspor vody (podľa rámca smernice o vode a v reakcii na požiadavky usmernení na ochranu vody). Okrem toho sa v niektorých regionálnych usmerneniach uvádza IRRINET - IRRIFRAME ako podporný nástroj na splnenie podmienok týkajúcich sa vody stanovených v nariadení o Európskom fonde regionálneho rozvoja a dodržiavanie plánovania zavlažovania IRRINET-IRRIFRAME je pre mnohých poľnohospodárov povinné.

Systém IRRINET funguje od roku 1984 s telematickými nástrojmi a od roku 1999 s webovými nástrojmi. Rozšírenie so systémom IRRIFRAME sa realizovalo v priebehu 2 rokov od roku 2011 do roku 2013. IRRIFRAME WEB a APP sú v súčasnosti (začiatkom roka 2019) vo fáze aktualizácie implementovanej a spravovanej spoločnosťou Agronica Group Srl. Nová verzia bude k dispozícii do konca roka 2019.

Systém IRRINET-IRRIFRAME sa aktualizuje podľa vývoja IT v priemere každé 3 až 5 rokov.

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