Um guia para radiação solar de ondas curtas e seus derivados

A produção agrícola é um processo complexo que envolve uma variedade de fatores ambientais. A radiação solar de ondas curtas, o principal condutor da fotossíntese, é um dos fatores ambientais mais importantes que afetam a produção.

Abaixo, iremos explorar sobre a radiação solar de ondas curtas e os seus derivados com mais detalhes. Também analisaremos como medir essas variáveis críticas e usar os dados para melhorar a saúde da colheita.

O que é radiação solar?

A radiação solar é a energia emitida pelo sol para todo o sistema solar. Essa energia percorre 150 milhões de quilômetros até a Terra, determinando o clima e permitindo a vida em nosso planeta. Dentro de todo o espectro de comprimentos de onda emitidos pelo sol, uma porção (entre 100 nm a 300 nm) é capturada pela atmosfera da Terra antes de atingir o solo. A radiação de ondas curtas (300 nm a 3.000 nm) atinge a superfície em irradiâncias difusas e diretas.

A Arable usa as medições de ondas curtas (300–3.000 nm) para calcular o número de moléculas de luz nessa faixa que a planta recebe em um segundo, a quantidade de energia que uma planta obtém em um dia (luz diária Integral) e o tempo que a planta planta é exposta a este nível de luz (duração da luz sol).

Outros fatores essenciais são a localização e o movimento do sol em relação à cultura. Estas considerações, que indicam onde o sol aparece diretamente no meio-dia solar (o ponto em que o sol atinge sua maior altitude), requerem conhecimento da latitude e do dia do ano¹ .

Por que nós medimos radiação solar?

Quase toda a vida na Terra começa com a luz do sol atingindo a folha de uma planta, transformando esta energia em carboidratos que sobem na cadeia alimentar. O custo de receber toda essa energia é a transpiração, ou a exalação de água pelos estômatos da planta para evitar o superaquecimento.

As medições de radiação solar de Arable estimam as taxas vitais da cultura: fotossíntese e transpiração. Os produtores estão bem cientes da necessidade específica de luz de suas culturas, e a maioria das culturas é cultivada em layouts de campo que maximizam seu acesso a ela. Além disso, as considerações de manejo, como água, nutrientes e proteção da lavoura, são controláveis e geralmente têm precedência sobre a luz.

No entanto, embora não possamos controlar quanta luz solar a Terra recebe, podemos tomar decisões para maximizar seu uso. O quão bem uma cultura usa sua luz acessível nos diz muito sobre sua saúde. Além disso, como diferentes espécies e variedades usam diferentes quantidades e qualidades de luz, conhecer as variáveis dinâmicas da luz pode ajudar o produtor em muitas questões relacionadas ao campo, incluindo:

• Qual espécie ou variedade deve ser colocada em qual talhão?
• Qual variedade tem a maior eficiência de uso da luz em um teste?
• Por que a safra de um ano está tendo um desempenho melhor ou pior quando todas as outras variáveis são as mesmas?
• Como os desastres naturais, como incêndios florestais, afetam o rendimento e a qualidade?

As medições de luz fornecem informações sobre uma coisa essencial que uma cultura faz: converter CO² atmosférico em carbono orgânico. A fixação de carbono é incrivelmente intensiva em energia; assim, as plantas evoluíram para usar a energia que existe em abundância ao seu redor: a luz. Os pigmentos vegetais sequestram os elétrons das moléculas de luz e os transferem para moléculas de energia que alimentam o ciclo de fixação do carbono.

Com a crescente eficiência de manejo e disponibilidade de recursos na agricultura, muitos pesquisadores e produtores descobrem que, em ambientes controlados, a produtividade de suas lavouras é limitada apenas pela luz³.

Outro grupo de pesquisadores descobriu que a produtividade de alfafa e milho aumentou sob as condições de fumaça de alta radiação fotossinteticamente ativa causada por incêndios florestais na Califórnia⁴.

Como a radiação solar é medida?

O Arable Mark possui um conjunto exclusivo de sensores que medem a radiação solar de ondas curtas na faixa de 350 a 1.100 nm. Medimos a energia que entra com o espectrômetro de ressurgência e a quantidade de energia refletida que sai com o espectrômetro de descida.

A Figura 2 apresenta um exemplo de radiação solar diária (MJ/m2). Entre agosto e setembro, o Marco Arável capturou uma queda na radiação solar devido à fumaça causada pelos incêndios florestais de 2020.

 

Com a Arable, você pode acompanhar o crescimento da sua lavoura ao longo da safra usando a medição NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada), permitindo que você veja como as horas de luz solar influenciam o desenvolvimento do seu campo.

A Figura 4 mostra uma estreita relação entre a duração do dia e a maturidade e senescência do lúpulo em Nebraska.

Considerações finais

A radiação solar é um dos principais impulsionadores do crescimento e desenvolvimento das culturas. Os produtores podem efetivamente maximizar seu uso ao entender como diferentes espécies e variedades usam a luz. Os sensores da Arable Mark podem ajudar, permitindo que os produtores meçam a radiação solar e otimizem suas decisões de gerenciamento para gerar resultados sustentáveis.

Referências:

1. Naylor, R. E. L. “Crop Ecology: Productivity and Management in Agricultural Systems” (2nd ed.), by D. J. Connor, R. S. Loomis, and K. G. Cassman. Xii 568 Pp. Cambridge, UK: Cambridge University Press (2011). “The Journal of Agricultural Science, vol. 150, no. 2, 2012, pp. 285–285., doi:10.1017/S0021859611000852.
2. Photosynthesis 3: Light and Pigments – learn-biology. (n.d.). Photosynthesis 3: Light and Pigments – Learn-Biology; learn-biology.com.
3. Bugbee, B., and Monje, O. “The Limits of Crop Productivity,” BioScience, vol. 42, issue 7, July/August 1992, pp. 494–502, https://doi.org/10.2307/1311879.
4. Hemes, K.S., Verfaillie, J., and Baldocchi, D.D. “Wildfire-Smoke Aerosols Lead to Increased Light Use Efficiency Among Agricultural and Restored Wetland Land Uses in California’s Central Valley,” Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, vol. 125, issue 2, 2020, doi: 10.1029/2019JG005380.