Un grupo de investigación de España ha utilizado riego deficitario regulado (RDI, por sus iniciales en inglés) bajo sistemas agrovoltaicos para cultivar tomates tanto en Madrid como en Sevilla.
El RDI es una técnica utilizada para reducir el uso de agua de riego al proporcionar intencionalmente a las plantas menos agua durante las etapas de crecimiento menos sensibles, mientras se monitorea el potencial hídrico foliar para evitar un estrés excesivo y mantener el rendimiento.
“Esta combinación innovadora tiene como objetivo reducir la demanda evaporativa de las plantas mediante la sombra proporcionada por los paneles fotovoltaicos, lo que permite un uso más eficiente del suelo y del agua”, dijeron los académicos en un comunicado. “Nuestros resultados indican que, aunque la sombra de los paneles reduce la radiación disponible, el diseño del sistema permite mantener un desarrollo adecuado de las plantas en la mayoría de las etapas del ciclo del cultivo”.
Tanto en Madrid como en Sevilla, los experimentos tuvieron lugar durante la temporada de crecimiento de primavera de 2024. Las temperaturas máximas fueron frecuentemente más altas en Sevilla que en Madrid durante la mayor parte de la temporada, y las variedades específicas de semillas de tomate se seleccionaron en función de las condiciones climáticas. Los sistemas agrovoltaicos en las dos ubicaciones consistieron en una estructura de 2 monopostes por parcela, que soportaba 5 módulos de silicio monocristalino con una potencia nominal de 450 W cada uno.
Las estructuras tenían 2.5 m de altura en Madrid y 3 m en Sevilla, con una separación de 5 m y 4.5 m, respectivamente. El ángulo de inclinación fue de 17° en Madrid y de 20° en Sevilla, mientras que la orientación fue de 25° y 15° respecto del eje norte-sur, respectivamente. Además, ambos sitios incluyeron una parcela que utilizó solo RDI sin sistema agrovoltaico, así como una parcela de control que recibió riego completo para cubrir los requerimientos hídricos del cultivo y evitar el estrés hídrico.
Los investigadores evaluaron tres tratamientos de riego con tres repeticiones bajo diferentes condiciones de sombreado y gestión del agua. Las parcelas de control recibieron riego completo basado en la evapotranspiración del cultivo (ETc) para evitar el estrés hídrico, mientras que el RDI aplicó estrés hídrico controlado según las etapas de crecimiento de la planta y los umbrales de potencial hídrico foliar al mediodía. Los niveles de riego en RDI variaron dinámicamente entre el 25% y el 125% de la ETc según las mediciones de estrés de la planta. La parcela agrovoltaica combinó la misma estrategia de riego que el RDI con el cultivo bajo estructuras fotovoltaicas. Las mediciones se tomaron solo de plantas ubicadas en el centro de cada parcela para minimizar los efectos de borde.
El análisis mostró que el diseño agrovoltaico y la latitud influyeron fuertemente en la distribución de la radiación y el microclima del cultivo en Madrid y Sevilla. En ambas ubicaciones, las parcelas agrovoltaicas recibieron niveles de radiación similares a las parcelas de control, mientras que las parcelas agrovoltaicas sombreadas mostraron reducciones importantes en la radiación fotosintéticamente activa (PAR), especialmente alrededor del mediodía. En Madrid, los efectos de sombreado persistieron durante toda la temporada, con reducciones de PAR al mediodía de alrededor del 90% y valores de integral diaria de luz (DLI) que se mantuvieron en torno al 70% de las condiciones a campo abierto. En Sevilla, los impactos del sombreado se limitaron principalmente a las primeras etapas de crecimiento, y las diferencias de DLI casi desaparecieron más adelante en la temporada.
Además, los científicos constataron que las temperaturas del aire aumentaron progresivamente durante los experimentos, con temperaturas máximas cercanas a los 40 °C en ambos sitios, y las parcelas agrovoltaicas mostraron temperaturas promedio ligeramente más altas que las parcelas de control, en particular durante días calurosos y condiciones nocturnas. Durante el día, sin embargo, el sombreado agrovoltaico redujo las temperaturas en Madrid, pero no en Sevilla, donde las parcelas agrovoltaicas fueron a menudo ligeramente más cálidas.
Las respuestas de la temperatura del suelo también variaron según la ubicación: el sombreado agrovoltaico redujo las temperaturas del suelo en Madrid al inicio de la temporada, mientras que el RDI aumentó las temperaturas del suelo más adelante debido a la reducción del riego y de la cobertura del dosel vegetal. En Sevilla, las parcelas de control se mantuvieron como las más frescas debido al mayor riego, mientras que las parcelas agrovoltaicas se convirtieron en las más cálidas debido al sombreado limitado y al calor liberado por los paneles fotovoltaicos.
“Uno de los hallazgos más notables es que la estrategia de riego deficitario redujo el consumo de agua en aproximadamente un 50% en comparación con el riego tradicional”, dijeron los científicos. “Sin embargo, esta drástica reducción de agua provocó una disminución del rendimiento de alrededor del 20% en el tratamiento RDI, atribuida principalmente a condiciones severas de estrés hídrico durante la fase de maduración. A pesar de esta caída en la producción total de tomate, la productividad del agua de riego aumentó significativamente en los tratamientos de Sevilla, lo que demuestra que se puede obtener más fruta por cada gota de agua invertida”.
Además, el rendimiento general del sistema agrovoltaico fue validado por la relación equivalente de suelo (LER), que combina la eficiencia de la producción agrícola y eléctrica. En Madrid, el valor de LER obtenido fue de 1.54, mientras que en Sevilla fue de 1.67, lo que confirma que la producción combinada es más eficiente que cultivar tomates y generar energía en parcelas separadas. “Esto implica que, aunque el rendimiento del tomate disminuye bajo los paneles, la rentabilidad y la sostenibilidad del sistema aumentan gracias a la generación de energía limpia en el mismo espacio”, dijeron los investigadores.
Sus hallazgos fueron presentados en “Regulated deficit irrigation based on plant water status and Agrivoltaic systems as possible improvements on water resources management in tomato” (Riego deficitario regulado basado en el estado hídrico de la planta y sistemas agrivoltaicos como posibles mejoras en la gestión de los recursos hídricos en el tomate.), publicado en Agricultural Water Management. En el estudio participaron científicos del Centro de Estudios e Investigación para la Gestión de Riesgos Agrarios y Medioambientales de España (CEIGRAM), la Universidad Politécnica de Madrid, la Universidad de Sevilla, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad de Castilla-La Mancha.
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