Robô de irrigação revela mapas de água árvore a árvore em pomares de citrinos

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

Essa constatação transforma a rega de uma aposta feita para o talhão inteiro numa escolha concreta, árvore a árvore - precisamente onde a pressão da seca e os custos mais penalizam os produtores.

Mapas de água para cada árvore

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

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

A sua equipa demonstrou que, mesmo com aspersores a debitar a mesma quantidade, as raízes de árvores vizinhas acabavam com disponibilidades de água muito distintas, porque diferentes manchas de solo reagiam de forma desigual.

Esse desfasamento ajuda a perceber por que razão algumas sondas enterradas podem falhar a leitura do quadro completo, mesmo quando o pomar é regado de modo uniforme.

O solo nem sempre “se comporta” da mesma forma

Na mesma linha de plantação, uma árvore pode estar sobre um solo mais fino e a seguinte sobre terreno mais arenoso. Partículas mais finas retêm a água com mais força, enquanto grãos maiores deixam-na escoar mais depressa, sobrando menos para as raízes absorverem.

Como os microaspersores molham apenas partes do terreno, estas diferenças de textura criam bolsas que permanecem encharcadas ao lado de outras que secam rapidamente.

As árvores reagem a essa irregularidade, o que faz com que a rega “em manta” seja mais desperdício do que aparenta.

Robô de irrigação mede a humidade

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

Em regra, o solo húmido transmite melhor esse sinal, mas a presença de sais, argila e a temperatura também podem fazer os valores subir ou descer.

Para converter esse sinal misto em estimativas de água, a equipa combinou a varredura do robô com leituras directas obtidas por instrumentos já enterrados no local.

Com essa abordagem, a incerteza deu lugar a um mapa suficientemente detalhado para assinalar árvores com falta de água e árvores a receberem água a mais.

Menos pontos de verificação

A precisão manteve-se elevada mesmo quando o modelo recorreu apenas a quatro a seis pontos de amostragem por campo.

Com 12 pontos de calibração, as versões com melhor desempenho atingiram, em média, um erro de 0.039 no teor volumétrico de água no estudo principal.

Este indicador mede que parte do volume do solo está efectivamente preenchida com água, e a melhoria de precisão estabilizou depois de seis pontos de controlo.

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

Quando as raízes ficam sem oxigénio

Pouca água provoca stress na árvore, mas o excesso pode prejudicá-la de forma mais silenciosa e persistente.

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

As doenças radiculares também encontram condições favoráveis quando o solo permanece húmido durante demasiado tempo - um padrão que gestores de pomares observam há anos.

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 a factura da água.

Água para lá das raízes

Regar em excesso desperdiça mais do que água, porque o movimento da água pode arrastar fertilizante dissolvido para baixo da zona radicular - a camada de solo a que as raízes conseguem realmente chegar.

Quando os nutrientes descem abaixo 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 retirar pomares de produção, ou podem encontrar formas de produzir as mesmas culturas usando menos água”, disse Scudiero.

Assim, um mapa que reduza a rega excessiva ajuda a proteger simultaneamente o orçamento da exploração e a água que circula por baixo da quinta.

Um desenvolvimento longo

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

Antes de o robô entrar nas entrelinhas do pomar, Scudiero tinha dedicado cerca de 15 anos a estudar como os sinais do solo podem revelar diferenças escondidas dentro de um 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 do campo.

Este percurso longo é relevante porque ferramentas agrícolas fiáveis tendem a resultar de muitas pequenas melhorias de design ao longo do tempo, e não de um único golpe de sorte.

Mais perto da autonomia

Nos testes nestes pomares, o robô de irrigação ainda foi conduzido com um comando manual, embora o hardware já suporte deslocação mais automatizada.

Em ensaios de campo relacionados, os investigadores mostraram que a mesma plataforma consegue navegar pelos corredores 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 validação em sistemas de cultivo para lá dos pomares universitários, para que os produtores confiem nele no dia a dia.

Empresas privadas poderão transformar esse conjunto numa ferramenta para a exploração, mas só depois de testes repetidos confirmarem que resiste a épocas completas de trabalho.

Limitações do robô de irrigação

Uma limitação importante continua a estar no subsolo, porque o sensor em movimento lê camadas mais profundas do que as verificações de humidade feitas à mão e usadas na calibração.

Essa diferença pode enfraquecer a ligação entre a humidade à superfície e a humidade em profundidade, sobretudo quando as raízes extraem água de forma desigual.

Além disso, os resultados basearam-se em dois pomares de citrinos na Califórnia, pelo que outros solos, culturas e condições meteorológicas podem alterar o desempenho.

Estas limitações não anulam o avanço, mas indicam onde os próximos ensaios no terreno terão de ser mais exigentes.

O que isto muda

A irrigação em pomares passa a ser encarada de outra forma quando a água é tratada como uma condição local em torno de cada árvore, e não como uma média do campo.

Se ensaios em explorações maiores confirmarem estes resultados, os produtores poderão trabalhar com menos pontos de controlo, desperdiçar menos água e reduzir a poluição em simultâneo.