Ciência e tecnologias para o uso eficiente da água na agricultura
A capacidade de produção de alimentos está intimamente ligada à disponibilidade de água para atender às necessidades de água das culturas. Na maioria dos casos, está associado à quantidade de água transpirada pelas plantas. Em nível global, a agricultura enfrenta o desafio de satisfazer um grande aumento na demanda por alimentos (de 60-80% a 2050), enquanto a área cultivada e os recursos hídricos disponíveis são limitados e limitantes (FAO, 2009 ). Para resolver esta situação, será necessário promover o uso eficiente da água na agricultura.
Esta análise, que é muito relevante em todo o mundo, adquire uma importância especial ao nível dos países mediterrânicos, porque, em geral, a disponibilidade de água é escassa e as alterações climáticas afectarão negativamente os recursos disponíveis, não só devido à aumento de temperatura, mas, principalmente, devido à irregularidade na distribuição temporal das chuvas. Períodos de seca e chuvas torrenciais se alternarão com o resultado de uma redução muito considerável dos recursos hídricos para todos os usos, e especialmente para usos agrícolas. Nesse cenário, ser eficiente com o recurso hídrico torna-se uma necessidade imperiosa que devemos enfrentar de imediato e com muito rigor, tornando-se um aspecto estratégico da sustentabilidade econômica, ambiental e de disponibilidade de alimentos para nossa sociedade.
“Nas próximas décadas, a gestão eficiente da água de irrigação será essencial para garantir a segurança alimentar da humanidade”
Melhorar a eficiência (produtividade da água) em nossos sistemas agrícolas é um possível desafio. Por exemplo, com base no trabalho de P & D e nas observações do que acontece nas plantações produtivas irrigadas da área de Lleida nos últimos anos 20, é evidenciado como a tecnologia de irrigação permite reduzir o volume de água que é necessário produzir uma maçã (Fig. 1). De acordo com os dados da pegada hídrica (volume de água necessário para produzir uma unidade de produto) da FAO, para produzir uma maçã de cerca de 200 g, são necessários 70 litros de água. A Figura 1 mostra como esses dados estão muito próximos do que observamos em áreas irrigadas tradicionais (69 litros), mas ao mesmo tempo detectamos que, à medida que introduzimos sistemas de irrigação localizada (63 litros) e aprendemos a gerenciar esses sistemas adequadamente (hidraulicamente e agronomicamente) Estas necessidades de água diminuem até atingir 31 litros de água para produzir esta mesma maçã. Para que, colocando em prática a tecnologia e o conhecimento (tecnificação), esse número diminui progressivamente. Algo semelhante acontece com todas as culturas. Portanto, a pesquisa sobre o uso da água na agricultura persegue o objetivo de produzir mais com menos água.
Figura 1. Efeito da tecnificação da irrigação na pegada hídrica de uma maçã (Girona et al., 2012).
A irrigação, devido à sua complexidade, é provavelmente uma das técnicas culturais que mais preocupa o produtor e, embora alguns irrigadores avançados já alcancem uma aplicação muito eficiente, em geral ainda há um grande potencial de melhoria, dado que o usuário / produtor não é capaz de controlar todos os parâmetros envolvidos. Nesse contexto, é interessante considerar o papel facilitador que algumas tecnologias podem oferecer, dentre as quais destacamos:
- Supervisão de irrigação e sistemas de automação.
- Modelos de simulação de relações de água de culturas.
- Detecção remota do estado da água das culturas.
Figura 2. Loop entre o mundo digital e o mundo real na otimização do gerenciamento de irrigação.
Deve-se notar que, na prática, as limitações técnicas enfrentadas pela otimização da irrigação não são geralmente encontradas no mundo digital, mas no mundo real. Por exemplo, ter sistemas de monitoramento a um custo aceitável ou ter um recurso de irrigação que permita a implementação de decisões otimizadas.
Agronomia irrigação
A correta aplicação da tecnificação, nos termos que utilizamos anteriormente, faz parte do conhecimento da determinação das necessidades hídricas das lavourase como estes devem ser aplicados através de sistemas de irrigação, bem como sensibilidade sazonal ao déficit hídrico. Gerenciar a água para cobrir as necessidades das culturas e aplicá-la de modo que a planta possa usá-la seria o primeiro objetivo da irrigação eficiente. No caso de não termos toda a água necessária para uma cultura, saber em quais horários e sob quais circunstâncias aplicar é essencial ser eficiente e eficaz na gestão produtiva da água.
“Para reduzir a lacuna entre o conhecimento científico-técnico e sua aplicação, tecnologias como a IoT serão de grande ajuda”
A partir do Programa IRTA, Uso Eficiente da Água na Agricultura, temos trabalhado por mais de 35 anos para determinar as necessidades de água das culturas com o uso das tecnologias mais relevantes., no desenvolvimento de metodologias e sistemas que o permitam, na caracterização da sensibilidade sazonal das culturas ao défice hídrico, na resposta das culturas às diferentes contribuições da água, e na gestão das culturas lenhosas nos períodos de seca Em todos estes trabalhos, foram avaliados os aspectos produtivos e qualitativos, nos quais a vinha para produção de vinho deve ser destacada como exemplo de referência. Tudo isso nos permitiu projetar estratégias de irrigação eficientes, muitas delas baseadas mesmo na aplicação de déficits moderados de água (em intensidade e duração), conhecidos pelo nome genérico de estratégias de irrigação por déficit controlado (DRC), que representam de maneira muito evidente o conceito de Smart Irrigation Strategies. No entanto, esse conhecimento seria de pouca utilidade se não formos capazes de padronizá-lo e passarmos do resultado pontual de um ensaio para a globalização de um conceito, e é por isso que há mais de 20 anos estamos trabalhando no desenvolvimento de modelos que prevêem a resposta das culturas a diferentes cenários agrários e de água. A disponibilidade do modelo é um elemento básico para a tecnificação de irrigação.
A agronomia da irrigação não deve levar em conta apenas os aspectos relacionados à água que administramos, mas também como esta aplicação da irrigação está interrelacionada com o manejo significativo, a aplicação de nutrientes minerais (fertilizantes) deve estar intimamente ligada à gestão da água. irrigação, uma vez que a complementaridade da irrigação e dos fertilizantes é tão grande que é impossível não pensar neles juntos, por que a fertirrigação é uma área muito importante de trabalho em nosso grupo de pesquisa.
"IRTA trabalha na elaboração de modelos que preveem a resposta das culturas a diferentes cenários hídricos e agronômicos"
Ferramentas de suporte de irrigação digital
O ajuste preciso das doses de irrigação às necessidades diárias de cada parcela implica uma cadeia de operações que seria inviável para abordá-las manualmente. A partir da coleta de dados em campo, seu processamento e integração com a meteorologia e com uma estratégia coerente para toda a campanha, para a comunicação com os automatismos de irrigação instalados no campo. O IRRIX é uma plataforma web, desenvolvida na IRTA, que realiza todas essas operações de forma automatizada, o que permite aplicar estratégias de irrigação eficientes quase sem assistência. O sistema foi testado em uma ampla gama de culturas, que inclui tomate, pimenta, maçã, ameixa, nectarina, amêndoa e azeitona.
Figura 3. IRRIX, ferramenta web para programação automatizada de irrigação usando sensores.
Sensoriamento remoto aplicado à irrigação de precisão
A aplicação de irrigação uniforme, com base em estimativas gerais das necessidades de água das culturas, pode resultar em sobre-irrigação de algumas parcelas -Ou parte deles- enquanto, com as mesmas doses, outros podem estar sob déficit hídrico. O sensoriamento remoto fornece um método de monitoramento rápido e abrangente para toda a extensão de uma cultura, o que também nos permite conhecer sua variabilidade intraparcel. Dentre os parâmetros que prevê o manejo da irrigação, destaca-se o Índice de Estresse Hídrico da Cultura (CWSI), baseado na temperatura da cobertura vegetal, que permite mapear quantitativamente o estado da água e a partir dele, aplicando uma irrigação diferencial. Além disso, combinando o sensoriamento remoto multiespectral e térmico, é possível monitorar a evapotranspiração da cultura, que é um parâmetro chave para o planejamento e gerenciamento da irrigação. Neste sentido, a equipe da IRTA participa do desenvolvimento do produto de evapotranspiração da Agência Espacial Européia (ESA), usando imagens dos satélites Sentinel 2 e Sentinel 3.
Figura 4. Mapa de evapotranspiração instantânea da área de Lleida, o dia 13 / 07 / 2018 ao meio dia, calculado por modelos de balanço térmico a partir de imagens dos satélites Sentinel 2 e Sentinel 3.
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