Evaluation of Integrated (Irrigation-Fertigation) Measures Taken Against Drought in Potatoes in Terms of Mathematical Modeling of Crop Water Production Functions (CWPF)

À medida que o planeta aquece, os padrões de chuva e calor nos quais os agricultores confiaram por gerações estão mudando, trazendo períodos de seca mais longos e secas mais intensas. Para culturas como a batata, que são vitais para a segurança alimentar global, essas mudanças representam uma ameaça séria. O desafio não é apenas manter as plantas vivas, mas saber exatamente quando elas precisam de água e nutrientes para sobreviver sem desperdiçar recursos preciosos. Os cientistas sabem há muito tempo que as plantas passam por estágios de vida distintos, desde a germinação até o florescimento e, finalmente, a produção dos tubérculos que comemos. A ideia central que impulsiona as pesquisas recentes é que a necessidade de água de uma planta não é constante; ela muda dependendo de qual estágio de vida ela se encontra. Se um agricultor regar demais ou de menos em uma hora errada, a cultura pode sobreviver, mas produzir menos alimento ou batatas de menor qualidade. Para resolver isso, os pesquisadores usam modelos matemáticos para mapear exatamente quanta água uma planta precisa em cada estágio para produzir a melhor colheita. Esses modelos atuam como um guia, ajudando os agricultores a decidir quando irrigar e quando segurar a água, especialmente quando a água é escassa.

Em um estudo recente conduzido na região de Mármara, na Turquia, um pesquisador partiu para testar essas ideias em cultivos de batata enfrentando condições reais de seca. Ele trabalhou em um campo de pesquisa perto de Bursa, plantando uma variedade de batata industrial popular conhecida como Hermes, que é frequentemente usada para fazer batatas chips. Ao longo de duas temporadas de cultivo, de 2019 a 2020, o pesquisador experimentou diferentes estratégias. Eles dividiram seus lotes de batata em grupos e aplicaram água em intervalos de seis dias. Nutrientes específicos para as plantas — fósforo, potássio, cálcio e enxofre — foram aplicados via irrigação por gotejamento em momentos correspondentes aos quatro principais estágios de vida da batata: o crescimento vegetativo inicial, o florescimento, a formação do tubérculo e o período final de maturação. O objetivo era ver qual combinação de água e nutrientes produzia o maior volume de batatas e a maior qualidade, medida pela quantidade de matéria seca dentro do tubérculo. A alta matéria seca é crucial para as batatas porque significa melhor textura e sabor, especialmente para o processamento em chips. O pesquisador também monitorou quanta água as plantas realmente usaram, medindo a água perdida para o ar através das folhas e do solo, um processo conhecido como evapotranspiração.

O pesquisador descobriu que as batatas não eram igualmente sensíveis à falta de água em todos os estágios de suas vidas. O momento mais crítico para a água foi quando os tubérculos estavam se formando. Se as plantas não recebessem água suficiente durante essa janela específica, o rendimento caía significativamente. O estágio de floração e o crescimento vegetativo inicial também eram importantes, mas um pouco menos do que o período de formação do tubérculo. Surpreendentemente, o estágio final de maturação foi o momento em que as batatas podiam lidar com a menor quantidade de água sem sofrer uma perda importante no peso total. Isso significa que um agricultor poderia potencialmente economizar uma quantidade significativa de água reduzindo a irrigação durante o final da temporada sem prejudicar o tamanho total da colheita. No entanto, o estudo revelou uma compensação complexa em relação à qualidade. Embora fornecer muita água às plantas durante toda a temporada produzisse o maior peso total de batatas, isso na verdade reduzia a qualidade. Quanto mais água as plantas recebiam, menor se tornava o conteúdo de matéria seca, resultando em batatas menos densas e potencialmente menos adequadas para o processamento.

Para dar sentido a esses resultados, o pesquisador testou cinco modelos matemáticos diferentes para ver qual deles poderia melhor prever a relação entre o uso de água e a produção de batata. Esses modelos são, essencialmente, diferentes formas de calcular como o crescimento de uma planta responde ao estresse hídico. O pesquisador comparou as previsões de cada modelo com os dados reais que coletou no campo. Ele descobriu que dois modelos específicos, conhecidos como modelos de Rao e Minhas, foram muito mais precisos do que os outros. Esses dois modelos previram corretamente como as batatas responderiam à falta de água em cada estágio, combinando as observações do mundo real com uma precisão notável. Os outros modelos tenderam a ser menos confiáveis, seja superestimando ou subestimando o impacto do estresse hídrico. Essa descoberta é significativa porque oferece aos planejadores agrícolas uma ferramenta melhor para a tomada de decisões. Ao usar os modelos mais precisos, os agricultores podem criar cronogramas de irrigação que maximizam a quantidade de alimento produzido enquanto minimizam a quantidade de água utilizada.

O estudo também destacou a importância do tempo quando se trata de nutrientes. O pesquisador aplicou nutrientes específicos via irrigação por gotejamento em momentos correspondentes aos quatro diferentes estágios fenológicos, juntamente com o cronograma regular de água, para ajudar as plantas a resistirem à seca. Eles descobriram que, embora esses nutrientes tenham ajudado, o tempo da aplicação da água continuou sendo o fator dominante para determinar o resultado final. Os dados mostraram que, em anos com chuvas intensas, as plantas eram menos sensíveis ao estresse hídrico, mas em anos mais secos, as diferenças entre as estratégias de irrigação tornaram-se muito mais pronunciadas. O pesquisador concluiu que, para a região de Mármara, e provavelmente para climas semelhantes, a melhor abordagem é focar os recursos hídricos no estágio de formação do tubérculo. Ele também observou que, embora os modelos sejam ferramentas poderosas, eles precisam ser testados e ajustados para diferentes condições locais para garantir que permaneçam precisos. O trabalho oferece um caminho claro a seguir para o manejo de cultivos de batata em um mundo que aquece, mostrando que um manejo de água cuidadoso e baseado na ciência pode ajudar os agricultores a manter tanto o alto rendimento quanto a alta qualidade, mesmo quando as chuvas são instáveis.