Geospatial Technology for Estimation of Wheat Crop Water Need on District Level

A água é o sangue vital da agricultura, mas é um recurso que se torna cada vez mais escasso e difícil de gerir. Nos vastos campos onde o trigo é cultivado, os agricultores enfrentam um desafio constante: saber exatamente quanta água a cultura precisa em qualquer momento dado. Água de menos, e o grão não se desenvolve; água de mais, e a água é desperdiçada, podendo danificar o solo e esgotar os recursos locais. Durante décadas, a forma padrão de determinar essa necessidade tem sido basear-se em regras gerais ou enviar pessoas para os campos para realizar medições. Esses métodos funcionam, mas são frequentemente lentos, caros e incapazes de capturar as mudanças sutis que ocorrem em milhares de acres de uma só vez. Eles tratam uma região inteira como se cada campo fosse idêntico, ignorando a realidade de que um pedaço de trigo pode estar com sede enquanto outro próximo está perfeitamente bem.

Para resolver isso, os investigadores voltaram-se para o céu. Ao utilizar satélites que orbitam a Terra, os cientistas podem agora observar o crescimento das culturas de cima, capturando imagens que revelam a saúde e a densidade da vegetação de uma forma que o olho humano não consegue. Esta abordagem combina o poder da observação espacial com cálculos meteorológicos estabelecidos para criar um quadro dinâmico da procura de água. O objetivo é simples, mas profundo: passar de adivinhar com base em médias para saber exatamente o que está a acontecer nos campos, permitindo uma irrigação que seja precisa, oportuna e eficiente. Esta mudança promete ajudar os agricultores a cultivar mais alimentos com menos água, uma necessidade num mundo onde os recursos estão a escassear.

No distrito de Akola, em Maharashtra, na Índia, uma equipa de investigadores colocou este conceito à prova em grande escala. Focaram-se no trigo, uma cultura crítica para a região, e procuraram determinar exatamente quanta água ele precisava ao longo da sua época de crescimento. Em vez de dependerem de tabelas estáticas ou visitas esporádicas ao campo, construíram um sistema que ligava a aparência visual das culturas, vista do espaço, diretamente às suas necessidades de água. A equipa utilizou imagens do satélite Sentinel-2, que capta vistas detalhadas da superfície da Terra. Recolheram estas imagens ao longo de vários meses, desde o final de 2023 até ao início de 2024, acompanhando o trigo desde o seu pequeno broto até a uma espiga dourada e plena.

O cerne do seu trabalho envolveu uma medição específica derivada destas imagens de satélite chamada Índice de Vegetação de Diferença Normalizada. Em termos simples, este é um número que indica quanta vida vegetal verde e saudável está presente num local específico. Um número mais alto significa um crescimento denso e vigoroso, enquanto um número mais baixo indica plantas esparsas ou em dificuldades. Os investigadores sabiam que, à medida que uma planta de trigo cresce, a sua necessidade de água muda. Uma planta jovem precisa de menos água do que uma planta que está a florescer e a encher os seus grãos. Para compreender esta relação, compararam o "verde" do satélite com as necessidades reais da cultura, que foram calculadas utilizando um método padrão que considera as condições meteorológicas locais, como temperatura, humidade e vento.

O que descobriram foi uma ligação clara e fiável. Os investigadores encontraram que o "verde" visto do espaço podia prever o coeficiente de água da cultura — um fator que ajusta as necessidades gerais de uma planta de referência para as necessidades específicas do trigo. Estabeleceram uma ligação matemática direta entre os dois, mostrando que, à medida que o satélite detetava mais vegetação verde, a procura de água da cultura aumentava de forma previsível. Esta relação era forte o suficiente para ser utilizada como uma ferramenta de estimativa. Significava que, simplesmente olhando para a imagem de satélite, podiam determinar quanta água o trigo estava provavelmente a usar naquele exato momento, sem necessidade de enviar uma equipa para medir no campo.

Utilizando este novo método, a equipa calculou a procura total de água para todo o distrito de Akola. Descobriram que, ao longo da época de crescimento, a cultura de trigo consumiu um total de 382,98 milímetros de água. Quando aplicaram este valor à área total de trigo cultivado no distrito, o resultado foi um volume massivo de água: 98,78 milhões de metros cúbicos. Os dados também revelaram um padrão distinto nesta procura. A necessidade de água não foi constante; atingiu o pico durante o meio da época de crescimento, quando as plantas estavam mais ativas e a encher os seus grãos. Este período de pico representa o momento mais crítico para a irrigação, e saber exatamente quando ocorre permite que os gestores de água priorizem os recursos quando são mais necessários.

O estudo confirma que a tecnologia de satélite oferece uma forma prática e económica de gerir a água a nível distrital. Ao substituir estimativas generalizadas por dados que refletem as condições reais das culturas em tempo real, os agricultores e os planeadores podem tomar melhores decisões. Esta abordagem não requer equipamento caro no terreno nem trabalho humano constante para monitorizar cada campo. Em vez disso, utiliza a visão consistente e de grande ângulo dos satélites para fornecer um quadro claro e acionável das necessidades de água. Este método apoia a ideia de que a irrigação de precisão é alcançável mesmo em regiões vastas e semiáridas, ajudando a assegurar a produção de alimentos enquanto preserva os vitais recursos hídricos que a sustentam.