Pequenas mudanças podem gerar grandes economias no uso da água na agricultura, revela estudo
Três esquemas de troca de culturas, mudança de práticas agrícolas e pousio nos campos geraram uma economia média de água de cerca de 10%. Crédito:Boser et al. Embora Hollywood e o Vale do Silício amem os holofotes, a Califórnia também é uma potência agrícola. Os produtos agrícolas vendidos no Golden State totalizaram 59 mil milhões de dólares em 2022. Mas o aumento das temperaturas, a diminuição da precipitação e décadas de bombeamento excessivo podem exigir mudanças drásticas na agricultura. A legislação para resolver o problema poderá até fazer com que os campos sejam retirados do cultivo.
Felizmente, um estudo da UC Santa Barbara sugere que medidas menos extremas poderiam ajudar a resolver os problemas hídricos da Califórnia. Os pesquisadores combinaram sensoriamento remoto, big data e aprendizado de máquina para estimar a quantidade de água que as culturas utilizam no Vale Central do estado. Os resultados, publicados na Nature Communications , sugerem que a variação na eficiência devido às práticas agrícolas poderia poupar tanta água como a mudança de culturas ou o abandono dos campos.
“Há uma oportunidade para métodos menos intrusivos de economizar água serem mais importantes do que pensávamos originalmente”, disse a autora principal Anna Boser, estudante de doutorado na Bren School of Environmental Science &Management da UCSB. "Portanto, talvez não tenhamos que fazer tantas mudanças no uso da terra como pensávamos inicialmente."
Os solos férteis da Califórnia e o clima mediterrânico permitem aos agricultores cultivar culturas de alto valor que simplesmente não são viáveis no resto do país. Mais de um terço dos vegetais do país e quase três quartos das frutas e nozes são cultivados na Califórnia, de acordo com o Departamento de Alimentação e Agricultura do estado.
Mas muitas destas culturas têm muita sede. A agricultura é responsável por cerca de 80% da água utilizada na Califórnia, explicou a coautora Kelly Caylor, professora da Bren School. "O declínio dos níveis das águas subterrâneas e as mudanças climáticas pressionam a disponibilidade de água para irrigação, tornando fundamental determinar como podemos 'fazer mais com menos'."
Em 2014, Sacramento aprovou a Lei de Gestão Sustentável de Águas Subterrâneas (SGMA) para proteger os recursos hídricos da Califórnia. A SGMA determina que todas as bacias hidrográficas subterrâneas do estado sejam sustentáveis até 2040. Cada bacia criou uma agência local encarregada de desenvolver um plano para atingir este objetivo.
Principalmente, isso significa garantir que não bombeamos mais água do solo do que aquela que penetra. Teremos de reduzir o uso total de água subterrânea em 20% a 50% até 2040, dependendo da bacia, disse Boser. Mas, para conseguir isso, precisamos de uma ideia da quantidade de água que as explorações agrícolas utilizam e que fração dessa água chega realmente às culturas.
Modelagem do uso da água
Os cientistas têm uma variedade de métodos para estimar a quantidade de água que sobe da superfície da Terra para a atmosfera devido à evaporação e transpiração através das folhas das plantas. Notavelmente, a evaporação esfria as coisas.
“Quando ficamos quentes, suamos para nos refrescar. A Terra faz algo semelhante”, disse Boser. Os cientistas observam o quão quente o solo está e quanta energia ele está obtendo da luz solar e da atmosfera. Se o solo estiver mais frio do que o esperado, significa que parte dessa energia foi usada para transformar água em vapor, que esfria aquele local.
Um banco de dados de evapotranspiração chamado OpenET tornou-se disponível publicamente no início de 2023. Ele fornece estimativas de evapotranspiração baseadas em satélite para o oeste dos Estados Unidos. Mas Boser estava interessado em que a água fosse usada especificamente pelas culturas. Então, ela comparou a transpiração em campos em pousio com campos ativos em todo o Vale Central. Subtraindo a evapotranspiração nos campos de pousio da evapotranspiração total, obtém-se a quantidade de água que as culturas estão realmente consumindo.
Infelizmente para Boser, os agricultores não pousam nos campos aleatoriamente. Freqüentemente, eles retiram da produção seus campos de menor rendimento. Isto cria diferenças sistemáticas entre campos em pousio e cultivados, o que poderia distorcer a análise de Boser. Então, ela criou um modelo de aprendizado de máquina para realizar uma comparação ponderada entre terras ativas e não cultivadas, levando em consideração fatores como localização, topografia e qualidade do solo.
Ela treinou o modelo em 60% das áreas e testou seus resultados em 30%, ajustando o algoritmo até que suas previsões correspondessem às condições reais nesses campos dentro de 10 mililitros por metro quadrado por dia, em média. Agora confiante em seu modelo, ela o aplicou ao resto do Vale Central da Califórnia.
Resultados encorajadores
O tipo de cultivo explicou apenas 34% da variação no consumo de água. “O que isso significa é que talvez estejamos negligenciando outras maneiras de economizar água”, disse Boser. Ela continuou a investigar o modelo, controlando fatores como localização, topografia, clima local, qualidade do solo e idade do pomar (quando aplicável). Em última análise, 10% da transpiração das culturas poderia ser poupada se os 50% dos principais utilizadores de água reduzissem o seu consumo de água para corresponder ao dos seus vizinhos com consumo médio. Boser atribui essas economias às diferenças nas “práticas agrícolas”.
Agora, 10% pode não parecer muito, mas é comparável a uma série de outras intervenções. Os autores também estimaram o efeito da mudança de culturas. Se os mesmos 50% dos agricultores mudassem para culturas com utilização intensiva de água na sua área, a evapotranspiração agrícola cairia 10%.
Enquanto isso, se o estado retirasse da produção os 5% dos campos que mais necessitam de água, o modelo diz que a evapotranspiração agrícola cairia, você adivinhou:10%. Isto sugere que a resolução das ineficiências nas práticas agrícolas poderia poupar tanta água como a mudança de culturas ou a retirada de campos de cultivo.
Para ser justo, os resultados do pousio afectariam apenas 5% das terras cultivadas, em oposição a 50% para mudanças de culturas e melhores práticas agrícolas. “Provavelmente teremos que voltar ao pousio pelo menos um pouco”, disse Boser, “mas espero que não tanto quanto esperávamos originalmente”.
Os autores querem descobrir que práticas os agricultores estão a utilizar e que são responsáveis pelas diferenças de 10% no uso da água pelas culturas. Alguns exemplos incluem cobertura morta, plantio direto, uso de variedades tolerantes à seca e irrigação deficitária – onde você fornece menos água do que a cultura poderia teoricamente consumir. A irrigação deficitária já produz bons resultados na viticultura, onde os viticultores consideram que pode melhorar a qualidade do vinho.
A mudança das práticas de irrigação também poderia ajudar a reduzir o uso de água. A eficiência da irrigação é responsável pela fração de água que uma fazenda utiliza e que é realmente consumida pelas culturas. As ineficiências incluem fugas, crescimento de ervas daninhas e evaporação no transporte e no campo. Estas não estavam no âmbito do modelo de Boser, que considera apenas a transpiração das próprias culturas. As ineficiências acontecem antes mesmo de a água chegar às plantas.
De acordo com Boser, até 60% da água que uma fazenda utiliza passa, na verdade, pelas raízes de suas plantações. É evidente que há muitos ganhos potenciais nesta área, embora não esteja claro qual a eficiência que é realmente alcançável, disse ela. "A eficiência da irrigação é, na verdade, muito mal compreendida."
Caracterizar melhor isso está na lista de tarefas da equipe. Esperam identificar as causas das ineficiências da irrigação, quantificar a eficiência dos diferentes tipos de irrigação e aprender como o clima e a geografia afectam a eficiência da irrigação. Tudo isto exigirá a recolha de dados empíricos.
A Califórnia está numa encruzilhada crítica na gestão da água. Pela primeira vez na sua história, o estado está a implementar regulamentos que exigem reduções substanciais na extracção de águas subterrâneas, incluindo em regiões onde os meios de subsistência dependem da sedenta produção agrícola.
"Este artigo usa métodos novos e baseados em dados para mostrar que, ao contrário da crença popular, há um grande potencial para reduzir o uso de água na agricultura da Califórnia sem pousios", disse a co-autora Tamma Carleton, professora assistente na Bren School da UCSB.
“Isto levanta a possibilidade de o Estado poder continuar o seu papel como potência agrícola, ao mesmo tempo que gere de forma sustentável um recurso natural essencial”.
