Um grupo de pesquisa da Espanha utilizou irrigação deficitária controlada (RDI, na sigla em inglês) em sistemas agrivoltaicos para cultivar tomates em Madri e Sevilha.
A RDI é uma técnica utilizada para reduzir o consumo de água de irrigação, fornecendo intencionalmente menos água às plantas durante os estágios de crescimento menos sensíveis, enquanto se monitora o potencial hídrico das folhas para evitar estresse excessivo e manter a produtividade.
“Essa combinação inovadora visa reduzir a demanda evaporativa das plantas por meio da sombra proporcionada pelos painéis fotovoltaicos, permitindo um uso mais eficiente da terra e da água”, afirmaram os pesquisadores em um comunicado. “Nossos resultados indicam que, embora a sombra dos painéis reduza a radiação disponível, o projeto do sistema permite que o desenvolvimento adequado das plantas seja mantido na maioria das fases do ciclo da cultura.”
Tanto em Madrid quanto em Sevilha, os experimentos ocorreram durante a safra de primavera de 2024. As temperaturas máximas foram frequentemente mais altas em Sevilha do que em Madrid durante a maior parte da estação, e as variedades específicas de sementes de tomate foram selecionadas com base nas condições climáticas. Os sistemas agrivoltaicos nos dois locais consistiam em uma estrutura de 2 monopostes por talhão, suportando 5 módulos de silício monocristalino com potência nominal de 450 W cada.
As estruturas tinham 2,5 m de altura em Madrid e 3 m de altura em Sevilha, com espaçamento de 5 m e 4,5 m, respectivamente. O ângulo de inclinação era de 17° em Madrid e 20° em Sevilha, enquanto a orientação era de 25° e 15° em relação ao eixo norte-sul, respectivamente. Além disso, ambos os locais incluíam uma parcela utilizando apenas irrigação por desidratação programada (RDI), sem sistema agrivoltaico, bem como uma parcela de controle que recebia irrigação plena para atender às necessidades hídricas da cultura e evitar o estresse hídrico.
Os pesquisadores avaliaram três tratamentos de irrigação com três repetições sob diferentes condições de sombreamento e manejo da água. Os talhões de controle receberam irrigação plena com base na evapotranspiração da cultura (ETc) para evitar o estresse hídrico, enquanto a irrigação deficitária controlada (RDI) aplicou estresse hídrico controlado de acordo com os estágios de crescimento da planta e os limiares de potencial hídrico foliar ao meio-dia. Os níveis de irrigação na RDI variaram dinamicamente entre 25% e 125% da ETc, dependendo das medições de estresse das plantas. A parcela agrivoltaica combinou a mesma estratégia de irrigação da RDI com o cultivo da cultura sob estruturas fotovoltaicas. As medições foram realizadas apenas em plantas localizadas centralmente dentro de cada talhão para minimizar os efeitos de borda.
A análise mostrou que o projeto agrovoltaico e a latitude influenciaram fortemente a distribuição da radiação e o microclima das culturas em Madri e Sevilha. Em ambos os locais, as parcelas agrovoltaicas receberam níveis de radiação semelhantes aos dos talhões de controle, enquanto os talhões sombreados apresentaram reduções significativas na radiação fotossinteticamente ativa (PAR), especialmente ao meio-dia. Em Madri, os efeitos do sombreamento persistiram ao longo da estação, com reduções de PAR ao meio-dia de cerca de 90% e valores de integral de luz diária (DLI) em torno de 70% dos valores observados em campo aberto. Em Sevilha, os impactos do sombreamento foram limitados principalmente aos estágios iniciais de crescimento, e as diferenças de DLI praticamente desapareceram no final da estação.
Além disso, os cientistas descobriram que as temperaturas do ar aumentaram progressivamente durante os experimentos, com temperaturas máximas próximas a 40 °C em ambos os locais. As parcelas agrivoltaicas apresentaram temperaturas médias ligeiramente mais altas do que as parcelas de controle, principalmente durante os dias quentes e à noite. Durante o dia, no entanto, o sombreamento proporcionado pela agrivoltaica reduziu as temperaturas em Madri, mas não em Sevilha, onde as parcelas agrivoltaicas geralmente apresentaram temperaturas um pouco mais elevadas.
As respostas da temperatura do solo também variaram conforme a localização: o sombreamento proporcionado pelos sistemas agrivoltaicos reduziu a temperatura do solo em Madri no início da estação, enquanto a irrigação deficitária controlada (RDI) aumentou a temperatura do solo posteriormente devido à redução da irrigação e da cobertura vegetal. Em Sevilha, os talhões de controle permaneceram mais frios devido à maior irrigação, enquanto os talhões com sistemas agrivoltaicos tornaram-se as mais quentes devido ao sombreamento limitado e ao calor liberado pelos painéis fotovoltaicos.
“Uma das descobertas mais notáveis é que a estratégia de irrigação deficitária reduziu o consumo de água em aproximadamente 50% em comparação com a irrigação tradicional”, afirmaram os cientistas. “No entanto, essa drástica redução no consumo de água levou a uma queda na produtividade de cerca de 20% no tratamento com irrigação deficitária controlada (RDI), atribuída principalmente às severas condições de estresse hídrico durante a fase de maturação. Apesar dessa queda na produção total de tomate, a produtividade da água de irrigação aumentou significativamente nos tratamentos em Sevilha, demonstrando que é possível obter mais frutos para cada gota de água investida.”
Além disso, o desempenho geral do sistema agrovoltaico foi validado pela taxa de equivalência de área (LER, na sigla em inglês), que combina a eficiência da produção agrícola e da produção de eletricidade. Em Madri, o valor de LER obtido foi de 1,54, enquanto em Sevilha foi de 1,67, confirmando que a produção combinada é mais eficiente do que cultivar tomates e gerar energia em talhões separados. “Isso implica que, embora a produção de tomates diminua sob os painéis, a rentabilidade e a sustentabilidade do sistema aumentam graças à geração de energia limpa no mesmo espaço”, afirmaram os pesquisadores.
Os resultados foram apresentados no artigo “Irrigação deficitária regulada com base no estado hídrico da planta e sistemas agrivoltaicos como possíveis melhorias na gestão de recursos hídricos no cultivo de tomate”, publicado na revista Agricultural Water Management. Participaram do estudo cientistas do Centro de Pesquisa para a Gestão de Riscos Agrícolas e Ambientais (CEIGRAM), da Universidade Politécnica de Madrid, da Universidade de Sevilha, do Conselho Superior de Investigações Científicas (CSIC) e da Universidade de Castilla-La Mancha.
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