Agro-productive impact of an experimental model for estimating pressure and flow rates in the micro- irrigation system of the 14 July organoponic farm

A água é o sangue vital da agricultura, mas entregá-la corretamente é um equilíbrio delicado. Na agricultura moderna, o objetivo é frequentemente aplicar a quantidade exata de umidade a cada planta, evitando tanto o desperdício do alagamento quanto o estresse da seca. Isso é particularmente desafiador em sistemas onde a água viaja através de tubos longos com muitas pequenas saídas, conhecidas como emissores, projetados para gotejar ou borrifar água diretamente nas culturas. À medida que a água se move através desses tubos, o atrito a retarda e a pressão cai, o que significa que as plantas no início da linha podem receber uma dose pesada enquanto aquelas no final recebem muito pouco. Se a pressão for muito baixa, a água não chega às raízes de forma eficaz; se for muito alta, o sistema desperdiça energia e água. Os agricultores precisam de uma maneira de prever exatamente quanta pressão e fluxo chegarão a cada planta para que possam ajustar o sistema antes que as culturas sofram. Sem esse conhecimento, uma fazenda pode parecer verde na superfície enquanto sua produtividade declina silenciosamente devido à irrigação irregular.

Na fazenda organopônica "14 de Julho", em Ciego de Ávila, Cuba, pesquisadores se propuseram a resolver este problema usando uma nova abordagem. Eles testaram um modelo matemático, que é essencialmente um conjunto de regras que simula como a água se comporta dentro dos tubos, para ver se poderia ajudá-los a gerenciar o sistema de microirrigação da fazenda de forma mais eficaz. A fazenda cultiva uma variedade de vegetais, incluindo alface, acelga, vagem e pepino, em canteiros elevados cobertos por uma rede de tubos e aspersores. A equipe comparou duas maneiras de operar a fazenda: o método padrão, onde verificavam o sistema com base em medições iniciais e experiência geral, e um novo método onde utilizavam seu modelo para prever e controlar a pressão e o fluxo em cada aspersor individual. Eles também prestaram muita atenção ao clima, utilizando dados de chuva para decidir quando ligar e desligar as bombas, visando economizar energia e água sempre que a natureza oferecesse uma ajuda.

Os resultados deste experimento foram claros e mensuráveis. Quando a fazenda operou sob o novo modelo, a distribuição de água tornou-se significativamente mais uniforme. Os pesquisadores descobriram que a uniformidade da aplicação de água, uma medida de quão consistentemente cada planta recebia água, saltou de um nível bom para um excelente. A variação na quantidade de água saindo de cada aspersor caiu drasticamente, o que significa que as plantas no final do tubo recebiam quase a mesma quantidade de água que as do início. Essa consistência traduziu-se diretamente em colheitas melhores. As culturas cultivadas sob a nova estratégia de manejo produziram visivelmente mais alimentos: os rendimentos da alface aumentaram quase um quinto, da acelga em mais de um quinto, da vagem em margem semelhante e do pepino em quase um quarto. O modelo permitiu que os agricultores diagnosticassem problemas nos tubos, como aspersores entupidos ou quebrados, e os corrigissem antes que pudessem prejudicar as culturas.

Além das próprias culturas, o estudo destacou o quanto de água e energia poderiam ser economizados ao ouvir o céu. Os pesquisadores monitoraram a chuva diária ao longo de vários anos e descobriram que a chuva frequentemente fornecia água suficiente para as culturas, especialmente para a acelga, que não exigiu irrigação adicional em certos períodos. Ao usar o modelo para programar a rega apenas quando a chuva não havia fornecido umidade suficiente, a fazenda reduziu o número de vezes que precisavam acionar suas bombas. Isso não apenas conservou um volume substancial de água, mas também reduziu a eletricidade necessária para empurrar essa água através dos tubos. O estudo conclui que esta ferramenta matemática é uma forma prática para os agricultores compreenderem a física oculta de seus sistemas de irrigação, levando a plantas mais saudáveis, maiores rendimentos e um uso mais eficiente dos preciosos recursos de água e energia.