De forma geral, as fases iniciais dos programas de melhoramento se caracterizam pelo tamanho populacional elevado e a natureza subjetiva da seleção. Por serem consideradas etapas de grande importância e de alto grau de complexidade, torna-se necessário a utilização de metodologias que, de forma eficiente, auxiliem os melhoristas a obterem resultados mais precisos, otimizando tempo e recursos para liberação de novas cultivares. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o nível de ganho genético que um programa de melhoramento de cana-de-açúcar pode ter, adotando diferentes estratégias de seleção, em fases iniciais do melhoramento. Para tanto, dois experimentos referentes à primeira e à segunda fase de seleção do Programa de Melhoramento Genético da Cana-de-açúcar da RIDESA/UFSCar, foram instalados. Na primeira etapa, identificou-se o método de seleção entre e dentro de família (BLUPi, BLUPis e BLUPseq) com maior potencial a ser aplicado na população base do experimento, utilizando a abordagem de modelos mistos. Posteriormente, praticou-se seleção, incluindo o método massal e aleatória. Na segunda etapa, a população experimental foi constituída pelos clones previamente selecionados na etapa anterior, através das diferentes estratégias de seleção. Os valores genotípicos dos indivíduos foram preditos, e então, classificados de acordo com o caráter de interesse econômico. Na primeira etapa, dentre os métodos de seleção entre e dentro de família, o que apresentou maior ganho de seleção predito (12,7%), para toneladas de Pol por hectare (TPH), foi o procedimento BLUPseq. O método BLUPis apresentou alta correlação com o método de seleção via BLUPseq e se mostrou bastante eficiente, uma vez que, o número de indivíduos a serem selecionados em cada família é determinado de forma dinâmica, assim como a intensidade de seleção em cada repetição. Por outro lado, o método BLUPi apresentou-se impraticável, uma vez que as avaliações fenotípicas devem ser realizadas em nível de indivíduo, o que demanda muito tempo e mão de obra, além do que, identificou-se tendência em selecionar indivíduos das extremidades das parcelas. De acordo com os resultados obtidos no experimento - segunda etapa, devido a baixa variância genética (CVg ≤ 15) entre as famílias que constituíram a população base do experimento, o método de seleção de família via BLUPseq foi equivalente ao método de seleção massal. Por outro lado, se ênfase for dada na escolha de genitores em etapas de hibridação para a ampliação da base genética, o método de seleção de família pode ser recomendado. / Overall, the early stages of breeding programs are characterized by high population size and the subjective nature of the selection. Considered as a stage of great importance and with high degree of complexity, it becomes necessary to use methodologies that efficiently assist plant breeders to obtain more accurate results, optimizing time and resources for releasing new cultivars. Thus, the aim of this study was to evaluate the genetic gain level that a sugarcane breeding program may have, adopting different selection strategies at early breeding stages. Therefore, two experiments concerning the first and the second selection stages of the Sugarcane Breeding Program of RIDESA/UFSCar, were installed. In the first step, the method of selection between and within families (BLUPi, BLUPis and BLUPseq) with greatest potential to be applied into the population of the experiment were identified, through mixed models approach. Later, the selection was practiced including the mass and random selection methods. In the second stage, the experimental population consisted of clones previously selected in the previous stage through the different selection strategies. The genotypic values of individuals were predicted, and then classified according to the character of economic interest. In the first stage, from the selection methods between and within families, the BLUPseq procedure was the one with highest predicted selection gain (12.7 %) for tons of Pol per hectare (TPH). The BLUPis procedure showed high correlation with BLUPseq procedure and was quite efficient, since the number of individuals to be selected in each family is determined dynamically, as well as the selection intensity in each repetition. Moreover, the BLUPi method proved to be impracticable, since the phenotypic evaluations must be performed at the individual level, which requires long time and labor force, in addition to that, it was identified trend in selecting individuals from the plots edges. According to the results of the second stage experiment, due to low genetic variance (CVg ≤ 15) among the families which composed the experimental population base, the family selection via BLUPseq was equivalent to mass selection. On the other hand, if emphasis is given on the choice of parents in hybridization steps to broaden the genetic basis, the family selection method can be recommended.

Sugarcane crop is the main source of sugar and the second largest source of biofuel in the world. Since the 1980s, Brazil has been the largest sugarcane producing nation, producing half of the global amount. Ethanol and biomass from sugarcane account for more than 15% of the country´s energy source. Nevertheless, commercial Brazilian sugarcane yield has plateaued at 75 t ha-1, and to meet the increasing demand for sugar and ethanol, the crop has strongly expanded towards central-western regions, where irrigation is mandatory to offset water stress risks. To support decision making and scientific guidance towards where and how the crop should expand and/or to increase yields, a heuristic view of the crop system is needed, which can mathematically be translated into a crop model. In turn, the effects of crop management, land use change, climate variability and agro-economic change factors on crop production and associated quantities can and have been assessed by using crop process-based models (PBM). In contrast to other crops, however, sugarcane has only two PBMs available for end users (DSSAT-CANEGRO and APSIM-Sugar), and further modifications of these models are required to better assess and support sustainable sugarcane production in Brazil. Therefore, this study aimed to develop, calibrate and evaluate different crop modelling approaches for Brazilian sugarcane farming systems, water management strategies, climate change impacts and canopy structures to support improved decisions for private and public stakeholders in the sugarcane sector, provide scientific guidance and establish a Brazilian platform of crop simulations. A new version of the sugarcane process-based model (SAMUCA) was developed to operate at phytomer level, focusing on soil mulch effects on crop growth and development, tillering process under competition for light and sucrose accumulation based on source-sink relations. The model was embedded into a modular platform dedicated to simulating the soil-plant-atmosphere and the management of the sugarcane farm system. The previous version of SAMUCA was also re-structured and coupled to the SWAP (Soil, Water, Atmosphere and Plant) agrohydrological model platform, focusing on soil water relations to crop growth. Moreover, a Functional-Structural Plant Model (FSPM) for sugarcane was developed by integrating the main crop components at the organ level (phytomer), based on a relative source-sink approach and a robust light model embedded into a three-dimensional modelling platform (GroIMP). All approaches were evaluated, and the performance under experimental conditions for different Brazilian conditions was determined. The performance of the new version of SAMUCA in a long-term experiment and under different Brazilian conditions was satisfactory, with agreement indices close to those of other widely used sugarcane crop models (CANEGRO and APSIM-Sugar). In addition, the modulated crop simulation platform can be used to host more crop models and integrate new features of Brazilian farming systems. The coupling of the SWAP-SAMUCA model was accomplished, and although non-expressive improvements in model performance regarding crop yield were noticed (with an overall 6% lower RMSE), the ability of SWAP-SAMUCA to simulate soil water content was higher than that of the original \"tipping bucket\" approach (32% lower RMSE). The Functional-Structural Plant Model for sugarcane was able to satisfactorily simulate canopy development, tillering and sucrose accumulation at the organ level and its integration at the whole-plant level. Besides its ability to simulate competition for light, helping to understand intra-specific competition among tillers, the sugarcane FSPM framework can be used to support sucrose accumulation and translocation mechanism studies as well as intercropping studies for sugarcane, which has already successfully been done for other crops. / A cultura da cana-de-açúcar é a principal fonte de açúcar e a segunda maior fonte de biocombustíveis do mundo. O Brasil é o maior produtor mundial desde a década de 80 e atualmente representa metade da produção mundial, enquanto que ao mesmo tempo o etanol e a biomassa correspondem a mais de 15% da fonte de energia do país. Contudo, a produtividade comercial da cana-de-açúcar brasileira atingiu um limiar de cerca de 75 t ha-1 e para atender à crescente demanda de açúcar e etanol, a cultura expandiu-se fortemente para a região centro-oeste, onde a irrigação é obrigatória para manter os níveis de produção e diminuir riscos de quebra de safra. Para dar suporte a tomada de decisão e avanço científico sobre onde e como a cultura deve se expandir e/ou aumentar a produtividade, é necessária uma visão heurística do sistema agrícola brasileiro que pode ser traduzida matematicamente para um modelo de cultura. Desta forma, os efeitos do manejo e tipo de solo, variabilidade climática e fatores econômicos na produtividade de culturas agrícolas podem ser avaliados quantitativamente por meio de modelos de culturas baseados em processos (MBP). No entanto, em contraste a outras culturas, a cana-de-açúcar possui apenas dois MBPs disponíveis para usuários finais (DSSAT-CANEGRO e APSIM-Sugar) que requerem calibração e parametrização para melhor representar o sistema agrícola de cana-de-açúcar do Brasil. Portanto, este estudo teve como objetivo desenvolver, calibrar e avaliar diferentes abordagens de modelagem de culturas voltadas a produção de cana-de-açúcar no Brasil, para servir como ferramenta de tomada de decisão para o setor público e privado, auxilio no manejo da água e avaliação dos impactos nas mudanças climáticas. Portanto, uma nova versão do modelo baseado em processo de cana-de-açúcar (SAMUCA) foi desenvolvida para operar a nível de fitômeros, incluindo os efeitos no crescimento e desenvolvimento da cana com base na cobertura da palha no solo, competição por luz no processo de perfilhamento e acúmulo de sacarose com base nas relações fonte-dreno. O modelo foi incorporado em uma plataforma modular dedicada a simular o sistema solo-planta-atmosfera e manejo do sistema agrícola. Além disso, a versão anterior do SAMUCA também foi reestruturada e acoplada à plataforma agro-hidrológica SWAP (\"Soil, Water, Atmosphere and Plant\") com objetivo de aprimorar as simulações de balanço hídrico no solo e efeito no crescimento da cana-de-açúcar. Por fim, um Modelo Funcional-Estrutural de Plantas (MFEP) para a cana-de-açúcar foi desenvolvido integrando os principais componentes da cultura a nível de órgãos (fitômeros) com base em uma abordagem de fonte-dreno e um modelo robusto de radiação que foram introduzidos em uma plataforma de modelagem tridimensional (GroIMP). As três abordagens foram avaliadas e seu desempenho foi determinado com base em condições experimentais para diferentes regiões brasileiras. O desempenho da nova versão do modelo SAMUCA em experimento de longo prazo e em diferentes condições brasileiras foi satisfatório e os índices de concordância foram próximos de outros modelos de cana-de-açúcar amplamente utilizados (CANEGRO e APSIM-Sugar). Além disso, a plataforma de simulação de culturas modulada pode ser usada para hospedar mais modelos de culturas e integrar novas características do sistema de cultivo brasileiro. O acoplamento do modelo SWAP-SAMUCA foi realizado e apesar não apresentar melhorias expressivas no desempenho do modelo em simular os componentes da cultura (com erro médio quadrático [RMSE] 6% menor), a habilidade do modelo SWAP-SAMUCA em simular o teor de água no solo mostrou-se consideravelmente superior em comparação ao modelo original (RMSE 32% menor). O MFEP para cana-de-açúcar foi capaz de simular o desenvolvimento do dossel, o processo de perfilhamento e o acúmulo de sacarose ao nível de órgãos e planta de forma satisfatória. Além de sua capacidade em simular com precisão a interceptação da radiação por cada estrutura do dossel, podendo auxiliar na compreensão do processo de competição intraespecífica entre perfilhos, a estrutura do MFEP da cana-de-açúcar também pode ser usada no apoio à pesquisa focando os mecanismos de acúmulo de sacarose e translocação de açúcares bem como em estudos de consórcio em cana-de-açúcar, como têm sido realizado com sucesso para outras culturas nos últimos anos.

As substâncias húmicas (SH) podem alterar o crescimento das plantas bem como estimular a absorção de nutrientes. A ureia é o fertilizante nitrogenado mais utilizado na agricultura, porém, apresenta baixa eficiência de uso. Sabe-se que as substâncias húmicas podem aumentar a eficiência de uso da ureia por meio de efeito bioestimulante no crescimento radicular. Somado a isso, as SH atuam nas bombas de próton das raízes estimulando a absorção de nitrogênio e também alteram a dinâmica de hidrólise e mineralização do N-ureia. O objetivo deste trabalho foi verificar se as SH extraídas de turfa, associadas ou não ao N-ureia, alteram as transformações do N-ureia no solo, assim como o crescimento radicular e da parte aérea no desenvolvimento inicial da cana-planta. Nesse sentido, foram instalados dois experimentos em casa de vegetação, um com a presença de plantas para aferir parâmetros morfológicos e nutricionais e outro, sem plantas, para verificar a dinâmica de hidrólise e mineralização do N-ureia. Os experimentos foram planejados em delineamento experimental inteiramente casualizado com 16 tratamentos e cinco repetições, correspondendo a um esquema fatorial completo com quatro doses de nitrogênio na forma de ureia: 0; 100; 200 e 300 mg dm-3 e quatro doses de SH: 0; 13,8; 27,6; 41,7 mg dm-3 de C, e o experimento sem plantas utilizando o mesmo delineamento porém com 3 repetições e análises feitas em duplicatas. As substâncias húmicas aumentaram a hidrólise da ureia elevando a concentração de NH4+ no solo. O processo de nitrificação da ureia foi reduzido na presença das substâncias húmicas. As aplicações isoladas de N e SHs estimularam o crescimento radicular e da parte aérea da cana-de-açúcar, bem como modificaram as características morfológicas das raízes e parte aérea da cana-planta. A associação dos produtos resultou em decréscimos no crescimento vegetal devido às altas concentrações de amônio causadas pela maior hidrólise da ureia e também atuaram na redução do acúmulo e teor de nitrogênio na planta. Tanto a ureia quanto as SHs se mostraram eficientes no estímulo do crescimento inicial da cana-de-açúcar, no entanto, devido às altas doses de N-ureia utilizadas, o possível efeito sinérgico dos produtos não foi verificado. / Humic substances (HS) can alter plant growth and stimulate the absorption of nutrients. Urea is the most widely used nitrogen fertilizer in agriculture, however, has low use efficiency. It is known that humic substances can increase the efficiency of urea through bio-stimulant effect on root growth. Added to this, the SH proton pumps operate in the roots stimulating the uptake of nitrogen and also alter the dynamics of urea\'s hydrolysis and mineralization. The aim of this study was to verify whether the HS extracted from peat, associated or not with N-urea, alter the dynamics of transformation of urea-N in the soil and the growth of roots and shoots in the cane-plant cropcycle. In this direction, two experiments were carried out in a greenhouse, with the presence of plants to assess morphological and nutritional parameters and one without plants, to verify the dynamics of hydrolysis and mineralization of N-urea. The experiments were designed in a completely randomized design with 16 treatments and five replications, corresponding to a full factorial design with four rates of nitrogen as urea: 0, 100, 200 and 300 mg dm-3 and four rates of HS: 0, 13.8, 27.6, 41.7 mg dm-3 C, and experiment without plants using the same design but with three replications and analyzes performed in duplicates. The humic substances increased hydrolysis of urea by raising the concentration of NH4+ in soil. The nitrification of urea was reduced in the presence of humic substances. Individual applications of N and SHs stimulated root and shoot of sugar cane growth and modified the morphological characteristics of roots and shoots in the crop cycle of the cane-plant. The association of the product resulted in decreases in plant growth due to high ammonium concentrations caused by increased hydrolysis of urea and also reduced accumulation and nitrogen content in the plant. Both urea and the SHs were effective in stimulating early growth of sugar cane , however , due to high doses of N-urea used, the synergistic effect of the products has not been verified.

A fertilização da cana-de-açúcar com nitrogênio (N), embora intensamente estudada, ainda representa desafio aos produtores e pesquisadores, principalmente devido à alta variabilidade de resposta dessa cultura ao N aplicado. Visando melhorar a eficiência das adubações, a aplicação de fertilizantes em doses variáveis é indispensável. Nesse contexto, sensores que mensuram a refletância do dossel apresentam-se como alternativa interessante. Bons resultados com essa tecnologia vêm sendo observado para as culturas de trigo e milho. Entretanto, apesar da efetividade desses sensores em identificar alguns parâmetros da canade- açúcar, ainda há várias incógnitas quanto a seu uso, principalmente em relação à forma de converter as leituras desse equipamento em uma dose de N a ser aplicada nos canaviais. Desse modo, o objetivo principal dessa tese foi definir uma metodologia capaz de direcionar a aplicação de N em taxas variáveis em cana-de-açúcar a partir de informações obtidas com um sensor de dossel. Para tanto, foi necessário: 1) estabelecer qual o índice de vegetação mais indicado para ser usado em cana, dentre aqueles possíveis de se obter com o sensor de dossel utilizado, e quais os parâmetros da cultura que influenciam nas leituras com o sensor; 2) avaliar a eficácia desse equipamento em identificar a resposta da cultura ao N e a sua relação com a produtividade de colmos; e 3) avaliar se alguma metodologia de recomendação de N estabelecida para outras culturas é viável para direcionar a aplicação de N em cana-de-açúcar. Foram conduzidos experimentos em de parcelas e em forma de faixas da cultura, com aplicação de diferentes doses de N. Todos os experimentos, além de algumas áreas comerciais, foram avaliados com o sensor Crop Circle, modelo ACS-430 (Holland Scientific, Lincoln, NE, EUA), quando a cultura apresentava altura de plantas entre 0,4 e 0,6 m. A canade- açúcar apresentou resposta variável ao N aplicado. Dentre os diferentes índices de vegetação, calculados com as refletâncias mensuradas pelo sensor, os que utilizam a banda situada na região espectral do red edge apresentaram os melhores resultados. O acúmulo de biomassa da parte aérea foi o que mais influenciou as leituras com o sensor de dossel. Devido a isso, o sensor também se mostrou eficiente em estimar a produtividade da cana-de-açúcar. A variabilidade intrínseca de cada área, causada por danos à soqueira e outros fatores limitantes ao desenvolvimento da cana, impede o uso das estratégias de aplicação apontadas na literatura. Contudo, por meio da capacidade do sensor em estimar a produtividade, foi proposto um algoritmo agronômico de fertilização nitrogenada. Essa metodologia direciona maior quantidade de N em regiões com maior vigor da cultura, assumindo que, nessa situação, as plantas apresentam maior probabilidade de absorverem N proveniente do fertilizante. / Sugarcane nitrogen fertilization (N), even being extensively studied, is still a challenge to producers and researchers, mainly due to the high N response variability showed by this crop. For this reason, variable-rate N application is essential. Sensors that measure the crop canopy reflectance are an interesting alternative. Good results with this technology have been found for wheat and corn. However, despite the suitability of these sensors in identifying some sugarcane parameters, there are still many gaps to be answered, especially related to how convert the sensor readings in an N rate to be applied in the fields. Thus, the main objective of this thesis was to develop a method to guide the variable-rate N application in sugarcane, based on canopy sensor readings. To achieve this goal, it was necessary the following studies: 1) establish which is the most appropriate vegetation index to be used in sugarcane fields, among those possible to be obtained from the canopy sensor used, as well as which crop aspects can influence the readings; 2) evaluate the effectiveness of this equipment to identify the crop N response and its relationship with the sugarcane stalk yield; and 3) test some methodologies available in the literature in order to guide the sugarcane N fertilization. Plot and strips experiments with N rates were performed. All the experiments and some producing fields were evaluated, when the crop stem height was between 0.4 and 0.6 m, with the Crop Circle sensor, model ACS-430 (Holland Scientific, Lincoln, NE, USA). The sugarcane showed variable response to the N applied. Among the different vegetation indices calculated from the reflectance obtained by the sensor, the red edge vegetation indices showed the best results. The aboveground biomass was the crop parameter that highest interfered in the canopy sensor readings, indicating that the sensor was effective in estimating the sugarcane yield either. The intrinsic variability of each field, caused by ratoon damage and other limiting factors, prevents the implementation of some strategies pointed out in the literature. However, due to canopy sensor ability for yield estimation, it was proposed an algorithm to guide higher N rates in areas with greater crop vigor, assuming that in this situation is more promising to the plants absorbing N from the fertilizers.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2017-03-20T12:45:11Z No. of bitstreams: 1 Lilian Margarete Paes Guimaraes.pdf: 603330 bytes, checksum: b3b0fa1dea1a523d8a31a3f1c86a9715 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T12:45:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lilian Margarete Paes Guimaraes.pdf: 603330 bytes, checksum: b3b0fa1dea1a523d8a31a3f1c86a9715 (MD5) Previous issue date: 2007-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Sugarcane (Saccharum spp.) production in Northeastern Brazil is low when compared to other producing regions in the country. Among the main diseases in the fields those caused by nematodes are pointed out due to high incidence and costs. Under this point of view, four experiments were carried out for more economic, efficient and environmental sound control alternatives. The first experiment evaluated methyl jasmonate, potassium silicate and Ecolife 40® efficiency, in association or not with systemic nematicide, for integrated nematode management in sugarcane. The experiment was carried out under a split plot in completely randomized block design in a nematode naturally infested area. At planting it was evaluated nematode densities in soil; and 3, 6, and 12 months later in soil and roots. Shoots number and productive and industrial variables were evaluated at 3 and 12 months, respectively. There was significant reduction on Meloidogyne spp. density in soil in plots with inducer in association or not with nematicide, and significant correlation between root-knot nematodes and Pratylenchuszeae. Other nematodes in field were not affected by inducers or nematicide. All productive and industrial variables were not affected also, except shoot and stalk numbers, significantly higher than the control in plots with Ecolife 40® and any inducer, respectively. In the second experiment it was evaluated under greenhouse methyl jasmonate and potassiumsilicate effect on M. incognita parasitism in sugarcane variety RB863129 and the peroxidase and β-1,3-glucanase activity elicited. The effect of Methyl jasmonate and potassium silicate did not affect shoot biomass. Methyl jasmonate and potassium silicate significantly decreased eggs number per gram of roots. Seven days after application, both inducers affected β-glucanase activity in inoculated plants and, at 14 and 21 days, inducerspromoted significant variations in peroxidase e β-1,3-glucanase levels, although, inversely to peroxidase, β-1,3-glucanase activity did not differ between inoculated and non inoculated plants. The third experiment evaluated under greenhouse the effect of methyl jasmonate and potassium silicate, in different applications, on sugarcane development under P. zeae naturally infested soil. Experimental design was completely randomized with 10 treatments and five replicates, using the nematicide carbofuran and untreated plants as the controls. Inducers did not affect (P>0.05) height and biomass of the plants neither P. zeae density in soil and root, 100 days after transplanting, differing from nematicide which reduced (P≤0.05) nematode density in soil and root. The fourth experiment evaluated methyl jasmonate and potassium silicate effect on M. incognita parasitism in two sugarcane varieties RB867515 and RB92579, under greenhouse. Inducers effect on nematodes depended on sugarcane variety. Methyl jasmonate and potassium silicate did not affect shoot biomass in RB867515. Methyl jasmonate significantly decreased M. incognita eggs in RB867515, and potassium silicate in RB867515 and RB92579, although bothsignificantly decreased eggs number per gram of roots in RB867515. / A produção de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) no Nordeste do Brasil é baixa quando comparada a outras regiões produtoras no país. As fitonematoses se destacam entre as principais doenças, devido à alta incidência e aos elevados custos para o controle. Dessa forma quatro experimentos foram conduzidos buscando alternativas mais eficientes, econômicas e de menor impacto ambiental. O primeiro experimento avaliou a eficiência do metil jasmonato, silicato de potássio e Ecolife 40® aplicados isoladamente ou em associações com nematicida sistêmico em cana-de-açúcar variedade RB863129, em condições de campo. No solo, houve diminuição significativa da densidade populacional de Meloidogyne spp. nas parcelas que receberam indutores isoladamente ou em associações com nematicida, ocorrendo correlação significativa entre as densidades populacionais do parasito com Pratylenchus zeae. Os demais fitonematóides detectados não foram afetadospelos tratamentos, como também não foram todas as variáveis produtivas e industriais avaliadas, exceto o número de perfilhos e de colmos, significativamente maior do que a testemunha nas plantas com Ecolife 40® e com qualquer indutor, respectivamente. O segundo estudo avaliou o efeito de metil jasmonato e silicato de potássio sobre o parasitismo de M. incognita na variedade RB863129 de cana-de-açúcar e a atividade enzimática da peroxidase e β-1,3-glucanase elicitada, em condições de casa de vegetação. Metil jasmonato diminuiu significativamente o número de ovos por grama de raiz, mas não afetou à biomassa da parte aérea da planta. Sete dias após a aplicação, os dois indutores afetaram a atividade de β-glucanase na plantas parasitadas e, aos 14 e 21 dias, promoveram variações significativas nos níveis de peroxidase e β-1,3-glucanase, muito embora, ao contrário da peroxidase, a atividade da β-1,3-glucanase não tenha diferido entre plantasinoculadas e não inoculadas. No terceiro trabalho avaliou-se o efeito de metil jasmonato e silicato de potássio, em diferentes aplicações sobre a densidade populacional de P. zeae em solo naturalmente infestado cultivado com cana-de-açúcar e o desenvolvimento da cultura, em condições de casa de vegetação. Os indutores não afetaram (P>0,05) a altura e biomassa das plantas, nem a densidade populacional de P. zeae no solo e na raiz, 100 dias após o transplantio, diferindo do nematicida que reduziu (P≤0,05) o nível populacional do nematóide no solo e raiz. O quarto estudo avaliou o efeito de metil jasmonato e silicato de potássio sobre o parasitismo de M. incognita em duas variedades de cana-de-açúcar RB867515 e RB92579 em condições de casa de vegetação. O efeito dos indutores sobre o nematóide dependeu da variedade de cana-de-açúcar estudada. Metil jasmonato e silicato de potássio não afetaram à biomassa da parte aérea da variedade RB867515. Metiljasmonato diminuiu significativamente o número de ovos de M. incognita por planta em RB867515, e o silicato de potássio em RB867515 e RB92579, ambos reduziram significativamente o número de ovos por grama de raiz em RB867515.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-03-03T14:31:40Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rodrigo Moura Pereira - 2015.pdf: 1322504 bytes, checksum: 556731a5041f0e932f32f21043aecae6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-03-03T15:32:24Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rodrigo Moura Pereira - 2015.pdf: 1322504 bytes, checksum: 556731a5041f0e932f32f21043aecae6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T15:32:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rodrigo Moura Pereira - 2015.pdf: 1322504 bytes, checksum: 556731a5041f0e932f32f21043aecae6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-06-03 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Spectral information obtained by satellite imagery is well related to agronomic variables and can be used to monitor sugarcane growth and their responses to changes in environmental conditions of cultivation in large areas. This study is aimed to establish relationships between orbital data in the spectral ranges of the thermal and active photosynthetic radiation of Landsat-8 satellite with data observed with the leaf area index field (LAI), plant height, number of green leaves, and leaf temperature in plots planted with sugarcane, CTC-04 genotype, in a production cycle in sugarcane plant stage in Santo Antônio de Goiás-GO in the 2013/14 crop year. The first study aimed to calibrate a model to measure the temporal variation of the sugarcane LAI from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) obtained from satellite Landsat 8’s surface reflectance images. It was conducted and the correlation between the LAI collected in the field and the NDVI with and without application of atmospheric correction. The corrected model showed the best relationship with field data. The application of the spectral model was efficient to monitor LAI over a sugarcane plant cycle. The results suggest that the NDVI-LAI relationship may vary during the production cycle of sugarcane due to variations in growth, development, and environmental conditions. Spectral variable NDVI with atmospheric correction was highly correlated (R² = 0,83) with LAI but the relationship proved to be affected by the NDVI saturation point at high values of LAI observed in the field. The second study aimed to evaluate the applicability of surface temperature (LST) obtained from the thermal bands of the Landsat-8 in correlation with the leaf temperature of sugarcane, to establish relationships able to detect water stress remotely through the images, in the occurrence period of drought throughout the year production in rain fed crop in the Cerrado region. The results showed that LST, despite having low direct association with the leaf temperature, has the potential of monitoring water stress in sugarcane within the Cerrado region, since the simulation of the difference between LST and the air temperature accompanies the spread between the leaf temperature and the air, the dynamics of soil water balance and changes in crop growth rates that occur in response to water stress. / A informação espectral obtida a partir de imagens de satélite possui boa relação com variáveis agronômicas e pode contribuir com informações para o monitoramento do crescimento e de suas respostas em relação a variações das condições ambientais de cultivo em grandes áreas. Dessa forma objetivou-se estabelecer relações entre os dados orbitais nas faixas espectrais da radiação fotossinteticamente ativa e termal do satélite Landsat-8 com dados observados em campo de índice de área foliar (IAF), altura de plantas, número de folhas verdes e temperatura foliar em talhões cultivados com cana-de-açúcar, variedade CTC-04, em um ciclo de produção no estágio de cana-planta no município de Santo Antônio de Goiás-GO na safra 2013/14. O primeiro estudo teve como objetivo calibrar um modelo para medir a variação temporal do IAF da cana-de-açúcar a partir do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) obtido a partir de imagens de reflectância de superfície do satélite Landsat 8. Foi realizada a correlação entre o IAF coletado em campo e o NDVI com e sem aplicação de correção atmosférica. O modelo corrigido apresentou a melhor relação com os dados de campo. A aplicação do modelo IAF espectral foi eficiente no acompanhamento do IAF ao longo de um ciclo de cana-planta. Os resultados sugerem que a relação NDVI-IAF pode variar durante o ciclo de produção da cana-de-açúcar em função das variações de crescimento e desenvolvimento, e condições ambientais. As relações lineares se mostraram fortes durante a fase de produção e senescência das folhas (R² = 0,83), entretanto a relação mostrou-se afetada pelo ponto de saturação do NDVI em valores altos de IAF observados em campo. O segundo estudo teve como objetivo avaliar a aplicabilidade da temperatura de superfície (LST) obtida a partir das bandas termais do Landsat-8 na correlação com a temperatura foliar da cultura, com o intuito de estabelecer relações capazes de detectar remotamente por meio de imagens, o estresse hídrico no período de ocorrência do déficit hídrico ao longo do ano de produção em cultivo de sequeiro na região do Cerrado. Os resultados mostraram que a LST, apesar de ter apresentado baixa associação direta com a temperatura foliar, possui potencial no monitoramento do eventual estresse hídrico na cana-de-açúcar na região do Cerrado, uma vez que a simulação do diferencial entre a LST e a temperatura do ar acompanha o diferencial entre a temperatura foliar e a do ar, a dinâmica do balanço de água do solo e as alterações nas taxas de crescimento da cultura que ocorrem em resposta à deficiência hídrica.

Para o uso agrícola de composto de lodo de esgoto, há escassez de informações sobre os elementos Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Se e Zn, que podem contaminar o ambiente. Os elementos Ba, Cd, Cr, Ni e Pb, metais pesados e o Se, um ametal, de modo geral, têm sido pouco avaliados, principalmente pelos baixos teores no solo e na planta. Dessa forma, com o presente estudo, objetivou-se avaliar os teores de Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Se e Zn no solo e na cultura da cana-açúcar em função da aplicação de composto de lodo de esgoto. O experimento foi conduzido em área comercial de produção de cana-de-açúcar, primeira cana soca cultivada em Argissolo Vermelho distrófico. Foram aplicadas quatro doses de composto de lodo (0; 14,7; 29,4 e 44,5 t ha-1, base seca), quatro de nitrogênio (0, 36,3 ; 72,6 e 110 kg ha-1) e duas de P2O5 (0, 30 kg ha-1), em delineamento experimental de blocos casualizados, em esquema fatorial 4x4x2, com três repetições. Foram aplicados 77 kg ha-1 de K2O em todas as parcelas para suprir a falta desse nutriente no composto. Os teores dos metais pesados foram determinados por espectrometria de massas com plasma acoplado (ICP-MS). A aplicação dos fertilizantes minerais nitrogenado e fosfatado não resultou em incremento nos teores dos metais pesados no solo e na planta. A aplicação do composto resultou em incremento de duas vezes nos teores iniciais de Zn no solo e na planta. Para Cd, Ni, Pb e Se, houve aumento nos teores do solo e da planta, em faixas que variam de 12% a 60%, em relação ao tratamento sem composto. Para o Cu, foi observado um incremento de 13% no solo, porém sem alterar o teor na planta. Os teores Ba e Cr no solo e na cana-de-açúcar não foram alterados pela aplicação do composto de lodo de esgoto. Para todos os elementos, os teores observados estiveram dentro da faixa considerada normal para solo e planta. A aplicação de composto de lodo de esgoto, dentro dos critérios técnicos e no modelo de condução do experimento de um ano de cultivo, não resulta em contaminação do ambiente canavieiro pelos elementos avaliados / For agricultural use of sewage sludge compost, there is few information on the elements Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Se and Zn, that can contaminate the environment. The elements Ba, Cd, Cr, Ni and Pb, heavy metals, and the Se, one nonmetal, generally have been little evaluated especially by low levels in soil and plant. The present study objected to evaluate the effects of application of sewage sludge compost on the content of Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Se and Zn in soil and the sugar cane. The experiment was conducted in a commercial area of production of sugarcane, first ratoon cane, cultivated in a Rhodic Paleudalf. There were applied four doses of sludge compost (0, 14.7, 29.4 and 44.5 t ha-1, dry basis), four of N rates (0, 36.3, 72.6 and 110 kg ha-1) and two of P2O5 (0 and 30 kg ha-1), in a randomized block design in a factorial scheme 4x4x2 with three replications. Were applied 77 kg ha-1 of K2O in all plots to supply the lack of this nutrient in the compost. The concentration of heavy metals were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The rates of nitrogen and phosphate fertilizers did not result in increase in concentration of heavy metals in soil and plant. The compost application rates resulted in an increase of twice the initial concentration of Zn in soil and plant. The concentration of Cd, Ni, Pb and Se increased in soil and plant, ranging from 12% to 60%, compared to treatment without compound. For Cu, there was a 13% increase in the soil, without changing in the plant. The concentration of Ba and Cr in soil and sugarcane were not altered by the application of compost of sewage sludge. For all elements, the levels found were within the range considered normal for soil and plant. The application of sewage sludge compost, following the technical criteria and the model of conducting the experiment of one year of cultivation, does not result in contamination in the sugarcane environment by the elements evaluated

O Brasil é o país que possui o maior potencial de crescimento na produção de etanol, podendo esse aumento ser através do incremento na produtividade da cana-de-açúcar ou a partir do uso dos resíduos vegetais, etanol de segunda geração. A recuperação do nitrogênio proveniente do fertilizante pela planta (RNP-fertilizante) é baixa, sendo questionado a importância desse no sistema de colheita sem queima associado à rotação de cultura. Dessa maneira, muito se questiona sobre a possibilidade de redução da dose de N-fertilizante e de remoção da palha do campo no atual sistema de manejo da cana-de-açúcar. Experimentos de campo foram desenvolvidos com os seguintes objetivos: avaliar a RNP-fertilizante, a dinâmica desse nutriente e a resposta da segunda soqueira de cana-de-açúcar à doses de N-fertilizante; e avaliar a RNP-fertilizante, a imobilização do N no solo (RNS) e na palha (RNPa) e os parâmetros produtivos da cana-de-açúcar ao longo do ciclo, na mesma dose de nitrato de amônio, com remoção parcial ou total ou manutenção total da palha em área com e sem plantio de Crotalaria spectabilis sob sistema de plantio direto. O plantio da crotalária na renovação do canavial apresentou pequena influência na segunda soqueira da cana-de-açúcar em sistema de plantio direto. Nos parâmetros produtivos e tecnológicos não houve alteração na produção de açúcar e de colmos, aumentou-se a RNP-fertilizante quando associada à remoção total da palha, não houve interferência na imobilização do N-fertilizante na palha e diminuiu-se a imobilização desse no solo ao final do ciclo. As quantidades de palha deixada sobre o solo também não modificaram os atributos tecnológicos, contudo a presença desse resíduo vegetal favoreceu a produtividade de colmos. A RNP-fertilizante no início da rebrota da cana foi beneficiada pela presença da palha em ambas as áreas a qual não se manteve até a colheita devido à condição climática e aos benefícios do plantio direto. Os resultados indicaram que pode-se reduzir a dose de nitrogênio a fim de aumentar a RNP-fertilizante, não havendo influência da rotação de cultura, e que a palha proporciona diversos benefícios à cultura, como aumento da RNP-fertilizante no início do ciclo na segunda soqueira da cana-de-açúcar, tornando a remoção desse resíduo vegetal inviável. / Brazil is the country that has the greatest increase potential in ethanol production, which may be achieved through a rise in the sugarcane yield or from the use of the plant residue\'s waste to produce second generation ethanol. The recovery of the nitrogen from the fertilizer by the plant (NPR-fertilizer) is low when questioning the importance of this in the new sugarcane system (green cane trash blanket) associated with crop rotation. In this case, there are a lot of questions about the possibility of reducing the fertilizer-N rate and about the straw removal from the field in the current management system of sugarcane. Field experiments have been developed with the following aims: to evaluate the NPR-fertilizer, the nitrogen dynamic and the response of the second sugarcane ratoon to the fertilizer-N rates; as well as to evaluate the NPR-fertilizer, the fertilizer-N immobilization in soil (NSR) and straw (NStR), and the productive parameters of sugarcane over the cycle in the same ammonium nitrate rate with partial or total removal or total maintenance of straw in the area with and without planting Crotalaria spectabilis under a no-till system. The planting of sunn hemp in the sugarcane\'s renewal presented little influence in the second sugarcane ratoon under the no-tillage system. In the productive and technological parameters there was no change in sugar and stalk production, NPR-fertilizer increased when associated with total removal of straw, there was no interference in the N-fertilizer immobilization in straw and it decreased the fertilizer-N immobilization in soil at the end of the cycle. The quantities of the straw left on the soil also did not change the technological attributes, however the maintenance of plant residue favored stalk yield. The NPR-fertilizer in the beginning of the sugarcane regrowth was benefited by the straw presence in both areas which did not remain until the harvest due to weather conditions and to the no-till system benefits. The results indicated that the fertilizer-N rate can be reduced in order to increase the NPR-fertilizer without influence of the crop rotation in this parameter and that the straw provides several benefits to the crop such as an increase of NPR-fertilizer in the beginning regrowth of the second sugarcane ratoon, making the straw removal infeasible.

O plantio de adubos verdes na renovação do canavial constitui importante fonte de nutrientes, principalmente nitrogênio (N), possibilitando redução no uso de fertilizante nitrogenado. A hipótese deste trabalho é de que a rotação com Crotalaria irá aumentar a disponibilidade de N no solo e diminuir a resposta da cana-planta ao N. Objetivou-se avaliar a dinâmica do N no solo em área com e sem rotação com crotalária e seu potencial na redução da adubação nitrogenada de plantio. Foram instalados dois experimentos em Iracemápolis, SP, em um Nitossolo Vermelho Eutroférrico Latossolico, em delineamento de bloco casualizados com quatro repetições. No primeiro experimento, utilizou-se rotação com crotalária e, no segundo, a área foi deixada em pousio. No plantio da cana-planta (abril de 2013) foram aplicados os tratamentos controle (sem N), 30, 60, 90 e 120 kg ha-1 de N, na forma de nitrato de amônio no sulco de plantio. A cada dois meses realizou-se coleta de solo para determinação dos teores de N mineral (N-NH4+ e N-NO3- + N-NO3-) e fração hidrolisável do N orgânico (pelo método do Illinois Soil Nitrogen Test-ISNT). Mensalmente avaliou-se o número de perfilhos e, aos seis meses após o plantio, foram avaliados os teores de N total, N-NH4+ e N-NO3- e índice SPAD. Na colheita da cana-planta (julho de 2014) foram realizadas avaliações de produtividade, atributos tecnológicos, acúmulo de N e análises microbiológicas do solo. A rotação com crotalária aumentou o perfilhamento da cana-de-açúcar nos primeiros meses após o plantio. Nas folhas houve predomínio de N na forma de N-NH4+ em relação a N-NO3 e a rotação com crotalária aumentou a concentração foliar de N-NH4+. Não houve efeito da rotação com crotalária e nem das doses de N no acúmulo de N na cana-de-açúcar. Houve resposta às doses de N aplicadas no plantio somente na área sem rotação com crotalária. Apesar dos teores de N mineral no solo e N-ISNT não terem aumentado com a rotação com crotalária, o cultivo desta leguminosa aumentou a disponibilidade do N no solo, o que pode ser verificado pela ausência de resposta à adubação nitrogenada na área com rotação. A rotação com crotalária em cana-de-açúcar tem potencial de aumentar a produtividade e reduzir o uso de adubos nitrogenados no plantio da cana-de-açúcar, contribuindo para sustentabilidade do sistema. / The establishment of cover crops in rotation with sugarcane is an important source of nutrients, mainly nitrogen (N), showing potential to reduce N fertilization requirements by sugarcane. This study hypothesized that sunn hemp rotation with sugarcane will increase soil N availability and reduces sugarcane (cane-plant) response to N fertilization. The objective was to evaluate soil N dynamics in areas subjected or not to rotation, and the potential in reducing N fertilization at sugarcane planting. Two field trials were set up in Iracemápolis, SP, in a Rhodic Kandiudox, in a complete block experimental design with four repetitions. In the first trial, sunn hemp was sowed and in the second trial, the field was left without cover crops. At sugarcane establishment (April 2013) the treatments were applied: control (without N), 30, 60, 90 e 120 kg ha-1 of N, as ammonium nitrate applied at the borrow of the furrow. Soil sampling was performed bi-monthly to evaluate soil inorganic N content (N-NH4+, and N-NO3- + N-NO2-) and hydrolysable soil N (Illinois Soil Nitrogen Test - ISNT). Sugarcane sprouting was recorded monthly and, after six months from planting, sugarcane leaves were collected to determine total N, N-NH4+, N-NO3-, and SPAD index. At cane-plant harvest (July 2014), the stalk yield was recorded, as well as quality parameters, N uptake, and soil microbiological analysis. Sunn hemp rotation increased sugarcane sprouting during initial growth stages. In sugarcane leaves the amount of N-NH4+ is higher than N-NO3-, and sunn hemp rotation increased N-NH4 content in the leaves. However, there was no effect of rotation or N rates in N uptake by sugarcane. Sugarcane yield increased with N fertilization only in the area without rotation. Besides soil inorganic N and ISNT content did not increases with rotation, the use of sunn hemp increased the availability of soil N to sugarcane, since the rotation reduced sugarcane response to N fertilization. Rotation of sunn hemp in sugarcane field showed potential in increasing yield and reducing N fertilization at planting, contributing to the sustainability of sugarcane production.

Para o uso agrícola de composto de lodo de esgoto, há escassez de informações sobre os elementos Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Se e Zn, que podem contaminar o ambiente. Os elementos Ba, Cd, Cr, Ni e Pb, metais pesados e o Se, um ametal, de modo geral, têm sido pouco avaliados, principalmente pelos baixos teores no solo e na planta. Dessa forma, com o presente estudo, objetivou-se avaliar os teores de Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Se e Zn no solo e na cultura da cana-açúcar em função da aplicação de composto de lodo de esgoto. O experimento foi conduzido em área comercial de produção de cana-de-açúcar, primeira cana soca cultivada em Argissolo Vermelho distrófico. Foram aplicadas quatro doses de composto de lodo (0; 14,7; 29,4 e 44,5 t ha-1, base seca), quatro de nitrogênio (0, 36,3 ; 72,6 e 110 kg ha-1) e duas de P2O5 (0, 30 kg ha-1), em delineamento experimental de blocos casualizados, em esquema fatorial 4x4x2, com três repetições. Foram aplicados 77 kg ha-1 de K2O em todas as parcelas para suprir a falta desse nutriente no composto. Os teores dos metais pesados foram determinados por espectrometria de massas com plasma acoplado (ICP-MS). A aplicação dos fertilizantes minerais nitrogenado e fosfatado não resultou em incremento nos teores dos metais pesados no solo e na planta. A aplicação do composto resultou em incremento de duas vezes nos teores iniciais de Zn no solo e na planta. Para Cd, Ni, Pb e Se, houve aumento nos teores do solo e da planta, em faixas que variam de 12% a 60%, em relação ao tratamento sem composto. Para o Cu, foi observado um incremento de 13% no solo, porém sem alterar o teor na planta. Os teores Ba e Cr no solo e na cana-de-açúcar não foram alterados pela aplicação do composto de lodo de esgoto. Para todos os elementos, os teores observados estiveram dentro da faixa considerada normal para solo e planta. A aplicação de composto de lodo de esgoto, dentro dos critérios técnicos e no modelo de condução do experimento de um ano de cultivo, não resulta em contaminação do ambiente canavieiro pelos elementos avaliados / For agricultural use of sewage sludge compost, there is few information on the elements Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Se and Zn, that can contaminate the environment. The elements Ba, Cd, Cr, Ni and Pb, heavy metals, and the Se, one nonmetal, generally have been little evaluated especially by low levels in soil and plant. The present study objected to evaluate the effects of application of sewage sludge compost on the content of Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Se and Zn in soil and the sugar cane. The experiment was conducted in a commercial area of production of sugarcane, first ratoon cane, cultivated in a Rhodic Paleudalf. There were applied four doses of sludge compost (0, 14.7, 29.4 and 44.5 t ha-1, dry basis), four of N rates (0, 36.3, 72.6 and 110 kg ha-1) and two of P2O5 (0 and 30 kg ha-1), in a randomized block design in a factorial scheme 4x4x2 with three replications. Were applied 77 kg ha-1 of K2O in all plots to supply the lack of this nutrient in the compost. The concentration of heavy metals were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The rates of nitrogen and phosphate fertilizers did not result in increase in concentration of heavy metals in soil and plant. The compost application rates resulted in an increase of twice the initial concentration of Zn in soil and plant. The concentration of Cd, Ni, Pb and Se increased in soil and plant, ranging from 12% to 60%, compared to treatment without compound. For Cu, there was a 13% increase in the soil, without changing in the plant. The concentration of Ba and Cr in soil and sugarcane were not altered by the application of compost of sewage sludge. For all elements, the levels found were within the range considered normal for soil and plant. The application of sewage sludge compost, following the technical criteria and the model of conducting the experiment of one year of cultivation, does not result in contamination in the sugarcane environment by the elements evaluated