Robô de irrigação revela necessidades de água diferentes em árvores de citrinos vizinhas

Um pequeno robô concebido para fins de irrigação demonstrou que duas árvores de citrinos vizinhas podem necessitar de quantidades de água muito diferentes.

Esta conclusão transforma a irrigação de uma estimativa aplicada a todo o campo numa decisão específica para cada árvore, precisamente onde a pressão da seca e os custos mais afetam os produtores.

Mapas de água para cada árvore

Em dois pomares de citrinos em Riverside, na Califórnia, o robô identificou padrões de água que os sensores fixos nunca conseguiriam revelar.

A partir dessas passagens, Elia Scudiero, da University of California, Riverside (UCR), relacionou as medições com a humidade efetiva do solo.

A sua equipa verificou que um débito idêntico dos aspersores continuava a deixar as raízes de árvores vizinhas com disponibilidades de água muito distintas, porque diferentes zonas do solo se comportavam de forma desigual.

Esta discrepância ajuda a perceber por que razão algumas sondas enterradas podem não captar a realidade, mesmo em pomares irrigados da mesma forma.

O solo nem sempre se comporta da mesma maneira

Na mesma linha, uma árvore pode crescer num solo de textura mais fina, enquanto a seguinte assenta num terreno mais arenoso. As partículas mais finas retêm a água com maior força, ao passo que os grãos maiores drenam mais depressa e deixam menos água disponível para as raízes absorverem.

Como os microaspersores molham apenas parte do terreno, estas diferenças de textura criam zonas que se mantêm encharcadas ao lado de outras que secam rapidamente.

As árvores reagem a esta distribuição irregular, tornando a rega uniforme mais desperdiçadora do que parece.

Robô de irrigação mede a humidade

Em vez de instalar mais sensores no solo, a máquina mediu, enquanto avançava, a condutividade elétrica, ou seja, a facilidade com que a eletricidade se desloca através do solo.

Em geral, o solo húmido conduz melhor esse sinal, mas o sal, a argila e a temperatura também podem fazer os valores subir ou descer.

Para converter esse sinal complexo em estimativas de água, a equipa combinou o percurso do robô com medições diretas obtidas por sensores já enterrados.

Esta combinação substituiu as estimativas por um mapa com detalhe suficiente para identificar árvores secas e árvores que recebem água em excesso.

São necessárias menos verificações

A precisão manteve-se elevada mesmo quando o modelo utilizou apenas quatro a seis pontos de amostragem em cada campo.

Com 12 pontos de calibração, as melhores versões registaram, no estudo principal, um erro médio de 0.039 no teor volumétrico de água.

Esta medida indica a proporção do volume do solo que está efetivamente preenchida por água, e a precisão estabilizou após seis pontos de controlo.

Este equilíbrio é relevante porque cada sonda adicional implica custos de dinheiro, mão de obra e manutenção, antes de surgir qualquer poupança de água.

Quando as raízes ficam sem oxigénio

A falta de água causa stress numa árvore, mas o excesso pode prejudicá-la de uma forma mais discreta e persistente.

À medida que os poros se enchem de água, as raízes deixam de ter acesso ao oxigénio e os tecidos responsáveis pela absorção de água e nutrientes começam a falhar.

As doenças radiculares também encontram condições favoráveis quando o solo permanece húmido durante demasiado tempo, um padrão observado há anos pelos gestores de pomares.

Manter a humidade dentro dessa faixa estreita tornou os mapas do robô úteis como orientação para a saúde das plantas, e não apenas para reduzir as faturas de água.

Água para lá das raízes

A rega excessiva desperdiça mais do que água, pois a água em movimento pode arrastar fertilizante dissolvido para abaixo da zona radicular, a parte do solo que as raízes conseguem efetivamente alcançar.

Quando os nutrientes descem além dessa profundidade, as culturas deixam de os aproveitar e as águas subterrâneas podem receber o azoto residual.

“Se a água se tornar limitada, os agricultores têm duas escolhas. Podem abandonar os pomares ou encontrar formas de produzir as mesmas culturas usando menos água”, afirmou Scudiero.

Por conseguinte, um mapa que reduz a rega em excesso protege tanto o orçamento da cultura como a água sob a exploração agrícola.

Um desenvolvimento mais longo

O desenvolvimento prolongou-se durante anos, pois a colaboração entre engenheiros e cientistas agrícolas começou em 2019.

Antes de o robô chegar às linhas dos pomares, Scudiero tinha passado cerca de 15 anos a estudar como os sinais do solo podiam revelar diferenças ocultas nos campos.

As versões anteriores provaram que o sensor podia deslocar-se em segurança junto das árvores, abrindo caminho à criação de mapas de humidade para todo o campo.

Este percurso prolongado é importante porque as ferramentas agrícolas fiáveis costumam resultar de anos de pequenos aperfeiçoamentos de conceção, e não de um único avanço afortunado.

Mais perto da autonomia

Durante estes testes em pomares, o robô de irrigação continuou a ser conduzido com um comando manual, embora o seu equipamento já permita deslocações mais automatizadas.

Em ensaios de campo relacionados, os investigadores demonstraram que a mesma plataforma consegue navegar pelos corredores dos pomares e visitar muitas árvores com uma única carga de bateria.

A utilização comercial exigirá equipamento mais robusto, fiabilidade em todas as condições meteorológicas e testes em sistemas de culturas para além dos pomares universitários, antes de os produtores poderem confiar nele diariamente.

Empresas privadas poderão transformar este conjunto numa ferramenta agrícola, mas apenas depois de testes repetidos demonstrarem que resiste a condições reais de várias épocas.

Limitações do robô de irrigação

Uma limitação importante continua a estar no subsolo, pois o sensor móvel faz leituras a maior profundidade do que as verificações manuais de humidade usadas para a calibração.

Esta diferença pode tornar menos clara a relação entre a humidade à superfície e a humidade mais profunda, sobretudo quando as raízes extraem água de modo irregular.

Os resultados também foram obtidos em dois pomares de citrinos da Califórnia, pelo que solos, culturas e condições meteorológicas diferentes poderão alterar o desempenho.

Estas limitações não anulam o avanço, mas definem as áreas em que os futuros ensaios agrícolas terão de se concentrar mais.

O que isto altera

A irrigação dos pomares ganha uma nova perspetiva quando a água é encarada como uma condição local em torno de cada árvore, e não como uma média do campo.

Se os ensaios em explorações de maior dimensão confirmarem estes resultados, os produtores poderão recorrer a menos pontos de controlo, desperdiçar menos água e reduzir simultaneamente a poluição.