Agrovoltaica para el sorgo y la soja

Un equipo de investigación de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, en Estados Unidos, ha examinado experimentalmente cómo el sombreado en los sistemas agrovoltaicos influye en el rendimiento de los granos de sorgo y soja, centrándose en la dinámica fuente-sumidero, que son los procesos mediante los cuales las plantas producen y distribuyen asimilados como los azúcares durante su crecimiento.

«Según nuestra información, ningún estudio anterior ha realizado manipulaciones de fuente-sumidero dentro de paneles solares para investigar los mecanismos fisiológicos que rigen el peso del grano durante el llenado del mismo», explicó el autor correspondiente, DoKyoung Lee, a pv magazine. «Si el sombreado de los paneles fotovoltaicos da lugar a una pérdida de rendimiento, es esencial comprender no solo la reducción general del rendimiento, sino también qué componentes específicos del rendimiento se ven afectados. En este estudio, examinamos tanto el rendimiento como los componentes del rendimiento, como el número de granos y el peso de los mismos, en el sorgo. Además, hemos dilucidado los distintos mecanismos fisiológicos que subyacen al peso del grano mediante la evaluación de las alteraciones en la fuerza de la fuente y el sumidero».

La investigación se llevó a cabo durante las temporadas de cultivo de 2023 y 2024 en la granja solar 2.0 de Champaign, Illinois (EE. UU.), un proyecto que genera aproximadamente 20 000 MWh/año para la universidad. Los paneles fotovoltaicos individuales tenían 1 m de ancho por 2 m de largo, estaban montados en soportes de 1,5 m y tenían una separación de 5,5 m entre filas. Los paneles están instalados en un eje norte-sur con seguimiento de un solo eje, lo que les permite girar de este a oeste. Se plantaron ocho parcelas —cuatro de sorgo y cuatro de soja— dentro de la planta fotovoltaica, mientras que las otras ocho sirvieron como controles en condiciones de pleno sol. Cada parcela tenía unas dimensiones de 4 m de ancho por 6 m de largo, con cinco filas separadas entre sí por 0,75 m: dos filas en el lado este, dos filas en el lado oeste y una en el centro.

La manipulación de la fuente se llevó a cabo tanto en el sorgo como en la soja 7 días antes de la floración, mientras que la manipulación del sumidero se realizó en ambos casos 14 días después de la floración. En el caso del sorgo, se manipuló la fuente eliminando hojas alternas por debajo de la hoja bandera, y se manipuló el sumidero eliminando verticalmente la mitad de la panícula. En cuanto a la soja, se manipuló la fuente eliminando dos foliolos laterales de cada hoja trifoliada, mientras que se manipuló el sumidero eliminando todas las vainas de todas las ramas, dejando vainas solo en el tallo principal.

El lugar del experimento.
Imagen: Universidad de Illinois Urbana-Champaign

«La soja mostró una pérdida de rendimiento independientemente de la intensidad de la sombra (en diferentes hileras) entre los paneles fotovoltaicos. Por el contrario, el sorgo mostró una pérdida de rendimiento menor que la soja, y esta pérdida disminuyó a medida que disminuía la sombra en la hilera central, lo que dio lugar a una pérdida de rendimiento nula», afirmó Lee sobre los resultados de la prueba. «La formación de granos en el sorgo también fue sensible a la disponibilidad de recursos, pero el sorgo fue capaz de compensarlo al aumentar el tamaño de los granos cuando los recursos eran suficientes».

Según Lee, los mecanismos fisiológicos contrastantes entre el sorgo y la soja representan «uno de los hallazgos más convincentes de este estudio». La soja utiliza la fotosíntesis C3, la vía básica de fotosíntesis, mientras que el sorgo utiliza la fotosíntesis C4, un sistema de fotosíntesis mejorado que concentra el CO₂. Según los investigadores, el equipo esperaba que las plantas C4 se vieran más afectadas por la sombra fotovoltaica, pero descubrieron lo contrario.

Según los resultados, ambos cultivos integrados con la generación de electricidad fotovoltaica aumentaron la relación de equivalencia de la tierra (LER), con 1,54 para el sorgo y 1,23 para la soja. Lee explicó además que el factor principal que contribuyó a la disminución del rendimiento tanto del sorgo como de la soja fue la reducción del número de granos en condiciones de sombra. «Mientras que el peso del grano en el sorgo respondió fuertemente a los cambios en la disponibilidad de recursos, la soja mostró sensibilidad solo en condiciones de limitación de recursos, no en condiciones de excedente», afirmó.

«Estos hallazgos sirven de guía para optimizar la selección de cultivares y las prácticas de manejo en los sistemas agrícolas fotovoltaicos», declaró el investigador.

El equipo también descubrió que, para reducir las pérdidas de rendimiento, la gestión debe centrarse primero en el periodo crítico anterior a la antesis, cuando se fija el número de granos. Será fundamental aumentar el tamaño del sumidero tanto en el sorgo como en la soja, junto con prácticas específicas para cada cultivo durante esta etapa. Sin embargo, después de la antesis, los dos cultivos requieren enfoques diferentes. En el caso del sorgo, aumentar la disponibilidad de recursos durante el llenado del grano puede compensar las pérdidas de rendimiento al aumentar el peso del grano. En el caso de la soja, se debe centrar la atención en evitar las limitaciones de recursos, ya que los recursos adicionales solo tienen un efecto limitado en el peso del grano.

El trabajo de investigación se presentó en «Shading impacts on sorghum and soybean grain yields in agrivoltaics systems: Source-sink strength in response to shading» (Impactos de la sombra en los rendimientos de grano de sorgo y soja en sistemas agrovoltaicos: fuerza fuente-sumidero en respuesta a la sombra), publicado en Smart Agricultural Technology.

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