Lógica de controlo da irrigação

A abordagem mais recomendada e generalizada para determinar a irrigação para as culturas é o método, proposto pela FAO, baseado no balanço hídrico, que consiste em fornecer a irrigação necessária para compensar o equilíbrio entre as entradas e saídas de água no solo.

As principais entradas são, normalmente, a precipitação e a irrigação, sendo a principal saída a evapotranspiração das culturas (ETc). Para efeitos práticos, a ETc pode ser estimada a partir de uma evapotranspiração de referência (ETo) calculada a partir de dados meteorológicos e de um coeficiente de cultura, Kc, que a converte para a cultura em questão.

ETc=ETo * Kc

O cálculo do volume de irrigação necessário tem em conta a precipitação efetiva, Pef, que é a parte da precipitação que efetivamente se infiltra no solo e é utilizável pela cultura. Outro parâmetro relevante é a eficiência do sistema de irrigação, efR, que tem em conta as perdas e a não uniformidade da distribuição.

irrigação = (ETc - Pef) efR

Ocasionalmente, existem outras entradas e saídas que podem ser relevantes, mas que são geralmente muito mais difíceis de quantificar, como a drenagem profunda, a ascensão capilar ou o escoamento superficial do solo. Estas são geralmente ignoradas ou incorporadas indiretamente nos conceitos de eficiência.

A grande vantagem do balanço hídrico é que determina objetivamente o volume de irrigação necessária, sendo a base tanto para planear o volume de água que pode ser necessário ao longo de um ciclo de cultura, bem como para efetuar prescrições de irrigação em qualquer momento. É o método ideal nos casos em que os componentes do balanço hídrico são suficientemente previsíveis.

No entanto, nem sempre é assim tão simples. Por vezes, existem incertezas aquando da quantificação das entradas e saídas. Muitas vezes, aquilo que complica a aplicação é o conhecimento exato da Kc. Embora a Kc seja suficientemente previsível em culturas com cobertura homogénea, é muito mais imprecisa em culturas em que a planta não cobre todo o compasso de plantação e com uma disposição tridimensional que nem sempre é a mesma, como é o caso de plantações com diferentes sistemas de formação. Além disso, outros aspetos como a carga de frutos das árvores e o respetivo histórico também afetam a ETc de uma forma que é frequentemente difícil de quantificar.

Por sua vez, a estimativa da quantidade de água disponível para o solo a partir da precipitação anterior raramente pode ser resumida numa fórmula simples. Consequentemente, o balanço hídrico apresenta por vezes limitações que podem exigir a sua combinação com outras abordagens.

A utilização de sensores pode permitir a modulação da rega, sem necessidade de efetuar quaisquer suposições sobre o balanço hídrico do solo. A vantagem é que podemos fazer com que a irrigação se adapte espontaneamente à procura e que dê resposta a fatores complexos que nem sequer conseguimos prever. Isto permite criar sistemas bastante simples mas eficazes, principalmente, para aplicação em pequenas instalações de rega, como estufas, viveiros e jardinagem. Deve ter-se em conta que, em grandes instalações de rega, normalmente não é possível iniciar/interromper a rega a qualquer momento, pois isso causaria uma avaria no sistema hidráulico. Esta gestão do sistema hidráulico deve ser efetuada através de um programador de rega, que coordenará a programação dos vários setores de rega de forma a não entrarem em conflito entre si. Por conseguinte, os sensores não devem sobrepor-se ao modo automático, devendo ser utilizados como restrições nos seus programas.

Algumas desvantagens do controlo direto da rega utilizando sensores incluem o facto de que, em geral, os sensores não comunicam a quantidade de água a fornecer, indicando apenas se há ou não falta de água. Além disso, apenas respondem ao que está a acontecer no momento e não fornecem qualquer previsão das necessidades futuras de irrigação.

O controlo da rega através de balanço hídrico e o controlo através de sensores apresentam vantagens e desvantagens complementares. A sua combinação oferece a possibilidade de acrescentar a fiabilidade e a capacidade de previsão do balanço hídrico e, por outro lado, a adaptação espontânea e precisa às condições locais proporcionada pelos sensores.

O balanço hídrico ajustado através de sensores é ideal para a rega de precisão. A informação mais imediata para reajustar as suas doses é a fornecida pelos sensores de humidade do solo que, neste momento, são os únicos que permitem detetar excessos de irrigação e desequilíbrios no balanço antes de que as plantas sejam afetadas. No caso da irrigação localizada, a instalação e interpretação dos sensores no solo é mais complicada, porque a água é distribuída de forma extremamente heterogénea. No entanto, este facto não deve ser um impedimento à sua utilização se os pontos de instalação dos sensores forem bem escolhidos em termos de posição em relação aos gotejadores e à profundidade no solo. Ao analisar os dados, é importante prestar atenção às tendências entre dias consecutivos e não aos valores absolutos registados num determinado momento.

Quando é detetada uma limitação com as medições de humidade do solo, a cultura está em condições de stress hídrico. Quando um solo seca, isto não acontece uniformemente e as diferenças de profundidade e de posição no mesmo compasso de plantação tornam-se muito acentuadas. Isto faz com que seja difícil saber qual a quantidade de água disponível no solo, pelo que, em condições de stress hídrico, é preferível complementar esta informação com medições das plantas. Ao medir o estado hídrico das plantas, saberemos se têm a água de que necessitam, independentemente do modo como a obtêm.

Existem diferentes tipos de sensores para o fazer, por exemplo, sensores de temperatura da folha, sensores de turgidez da folha, psicrómetros que medem o estado hídrico do tronco, dendrómetros que medem as contrações, etc. Em geral, o facto de os sensores nas plantas não serem utilizados com mais frequência pode dever-se ao facto de, no terreno, estarem bastante expostos ao vento, trabalhos agrícolas, animais, reação das próprias plantas, etc. Para além disso, exigem frequentemente uma manutenção regular para funcionarem de forma fiável.

A teledeteção oferece métodos promissores para monitorizar o estado hídrico, em particular, o Crop Water Stress Index, CWSI, que pode ser utilizado para gerir a irrigação. Assim, em condições de stress, os indicadores do estado hídrico (que podem ser provenientes de sensores nas plantas ou de teledeteção) podem ser utilizados como fonte de retroalimentação do balanço, à semelhança do que acontece com os sensores de solo em condições sem stress.

Por outro lado, a estimativa da ETc também pode ser mais exata medindo o seu vigor vegetativo ao longo do ciclo da cultura. A teledeteção de satélite é uma tecnologia muito promissora para a monitorização, praticamente em tempo real, do vigor da vegetação e mesmo da PETc.

Note-se, no entanto, que é demasiado simplista assumir que a rega de precisão deve ser sempre proporcional ao vigor ou à ETc. Por vezes, estes parâmetros já estão condicionados pela disponibilidade de água, no sentido em que as zonas com a ETo mais baixa podem corresponder às zonas mais limitadas em termos hídricos (por exemplo, devido às propriedades do solo), pelo que a irrigação proporcional na ETc acentuaria ainda mais as diferenças. A complementação do vigor e da ETc com medidas do estado hídrico e, sobretudo, com simulações de culturas, permite discriminar melhor estes casos.

Até agora, assumimos que a irrigação ideal é aquela que a cultura exige. Mas nem sempre é esse o caso. Muitas vezes, não dispomos de água suficiente ou não é conveniente utilizá-la como as plantas exigem, pelo que será necessário recorrer a outras estratégias. Por exemplo, no caso das dotações para irrigação de apoio, se deixássemos a cultura exigir a água, esgotá-la-íamos muito antes do final da campanha. Este pode ser também o caso em situações em que a água é dispendiosa ou escassa, bem como em tempos de seca. Além disso, em casos como os das vinhas e de algumas árvores de fruto, a irrigação exigida pela planta seria prejudicial para a qualidade da colheita. Neste contexto, existem estratégias para atingir os objetivos de produção, com base na atribuição da água disponível e nos níveis de stress em fases específicas do ciclo da cultura.

As simulações de culturas podem ajudar a planear e otimizar as campanhas de irrigação. Tradicionalmente, as simulações têm sido limitadas pela disponibilidade de dados para configurar modelos para utilização em domínios muito específicos. Atualmente, o conjunto de dados que orienta a rega de precisão, desde os sensores no terreno até às imagens de teledeteção, pode contribuir muito para facilitar a utilização e a precisão destes modelos.