Robô de irrigação em citrinos em Riverside, Califórnia cria mapas de água por árvore

Um pequeno robô concebido para apoiar a rega mostrou que duas árvores de citrinos lado a lado podem precisar de quantidades de água muito diferentes.

Esta constatação transforma a rega de um “tiro no escuro” feito para toda a parcela numa decisão específica árvore a árvore - precisamente onde a pressão da seca e os custos pesam mais para os produtores.

Mapas de água para cada árvore

Em dois pomares de citrinos em Riverside, Califórnia, o robô percorreu as entrelinhas e desenhou padrões de água que sensores fixos não conseguem revelar.

A partir dessas passagens, Elia Scudiero, da Universidade da Califórnia, Riverside (UCR), relacionou as medições do robô com a humidade real do solo.

A equipa demonstrou que, mesmo com aspersores a debitar o mesmo, raízes vizinhas acabavam com disponibilidades de água muito diferentes, porque determinadas manchas de solo se comportavam de forma distinta.

É esta discrepância que ajuda a explicar por que razão algumas sondas enterradas podem falhar o retrato completo, mesmo em pomares regados de forma idêntica.

O solo nem sempre “responde” da mesma forma

Na mesma linha, uma árvore pode estar assente num solo de textura mais fina, enquanto a seguinte se encontra sobre um terreno mais arenoso. Partículas mais finas retêm a água com mais força; grãos maiores drenam mais depressa e deixam menos água disponível para as raízes absorverem.

Como os microaspersores molham apenas parte da superfície, estas diferenças de textura criam bolsas que permanecem encharcadas ao lado de bolsas que secam rapidamente.

As árvores reagem a esse mosaico irregular, tornando a rega uniforme mais desperdiçadora do que parece.

Como o robô de irrigação lê a humidade

Em vez de instalar ainda mais sensores no terreno, a máquina foi a rolar e a medir a condutividade eléctrica - isto é, a facilidade com que a electricidade atravessa o solo.

Regra geral, solo húmido conduz melhor esse sinal, mas sais, argila e temperatura também fazem os valores subir ou descer.

Para converter esse sinal misto em estimativas de água, a equipa combinou a varredura do robô com medições directas já existentes, feitas por sensores enterrados.

Com essa combinação, a adivinhação deu lugar a um mapa suficientemente detalhado para assinalar árvores em défice de água e árvores a receber água a mais.

Menos verificações no terreno

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

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

Esta métrica indica que percentagem do volume do solo está efectivamente preenchida com água, e a melhoria de precisão estabilizou após seis pontos de controlo.

Este equilíbrio é importante, porque cada sonda adicional implica custos de compra, mão-de-obra e manutenção - muito antes de surgir qualquer poupança de água.

Quando as raízes deixam de respirar

Pouca água fragiliza a árvore, mas água em excesso também a pode prejudicar de forma mais silenciosa e persistente.

À medida que os poros do solo se enchem, as raízes perdem acesso ao oxigénio e os tecidos responsáveis por absorver água e nutrientes começam a falhar.

Doenças radiculares também encontram oportunidades quando o solo fica húmido durante demasiado tempo, algo que gestores de pomares observam há anos.

Manter a humidade dentro dessa janela estreita torna os mapas do robô úteis como guia de saúde da planta, e não apenas como ferramenta para baixar a factura.

Água para lá da zona radicular

A rega excessiva desperdiça mais do que água: ao infiltrar-se, a água pode arrastar fertilizante dissolvido para baixo da zona radicular - a faixa de solo que as raízes conseguem realmente explorar.

Quando os nutrientes passam dessa profundidade, a cultura deixa de os aproveitar e as águas subterrâneas podem ficar com o azoto remanescente.

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

Um mapa que reduza regas a mais protege, por isso, tanto o orçamento da cultura como a água sob a exploração.

Um desenvolvimento mais longo

O desenvolvimento prolongou-se por vários anos, uma vez que a colaboração entre engenheiros e cientistas agrícolas começou em 2019.

Antes de o robô chegar às linhas do pomar, Scudiero tinha passado cerca de 15 anos a estudar como sinais do solo podiam expor diferenças ocultas no campo.

Versões anteriores já tinham demonstrado que o sensor podia deslocar-se com segurança perto das árvores, abrindo caminho para mapas de humidade à escala de todo o talhão.

Este percurso longo é relevante porque ferramentas agrícolas fiáveis tendem a surgir após anos de pequenos ajustes de concepção, e não por um único golpe de sorte.

Mais perto da autonomia

Nestes testes em pomares, o robô de irrigação ainda foi conduzido com um comando manual, apesar de o hardware já suportar deslocações mais automatizadas.

Em ensaios de campo relacionados, os investigadores mostraram que a mesma base consegue navegar entre linhas do pomar e visitar muitas árvores com uma única carga de bateria.

Para uso comercial, será necessário equipamento mais robusto, fiabilidade em todas as condições meteorológicas e testes em sistemas agrícolas para além dos pomares universitários, antes de os produtores confiarem nele no dia a dia.

Empresas privadas poderão transformar este conjunto numa ferramenta de exploração, mas apenas depois de testes repetidos provarem que resiste a épocas agrícolas reais.

Limitações do robô de irrigação

Uma limitação importante continua debaixo do solo: o sensor em movimento lê camadas mais profundas do que as verificações manuais de humidade usadas na calibração.

Esta diferença pode baralhar a ligação entre a humidade superficial e a humidade em profundidade, sobretudo quando as raízes extraem água de forma desigual.

Além disso, os resultados vieram de dois pomares de citrinos na Califórnia, pelo que solos, culturas e climas diferentes podem alterar o desempenho.

Estas limitações não anulam o avanço, mas indicam onde os próximos ensaios em explorações agrícolas terão de insistir com mais força.

O que isto muda na rega

A rega de pomares muda quando a água passa a ser tratada como uma condição local em torno de cada árvore, e não como uma média do campo.

Se ensaios em explorações maiores confirmarem o desempenho, os produtores poderão usar menos pontos de controlo, desperdiçar menos água e reduzir a poluição em simultâneo.