O sistema de produção da cana-de-açúcar é altamente complexo e a expansão do cultivo tem ocorrido para locais com considerável déficit hídrico (DH). Nesse contexto, o DH e o manejo agrícola são os principais fatores determinantes das quebras de produtividade da cana-de-açúcar, sendo a irrigação uma das alternativas para minimizá-las. Modelos de simulação podem ser utilizados para avaliar a quebra de produtividade e os impactos da irrigação na cana-de-açúcar. Assim, o presente estudo teve por objetivos: i) avaliar e ajustar os modelos MZA-FAO, DSSAT/CANEGRO e APSIM-Sugarcane e propor um fator de manejo (kdec); ii) avaliar a magnitude da quebra de produtividade e suas causas (DH e manejo); iii) avaliar os impactos da irrigação na produtividade da cana-de-açúcar e; iv) estimar o número de dias de suspensão da irrigação antes da colheita. Comparando-se com dados de produtividade de cana de 12 meses com diversos cortes e sistemas (sequeiro e irrigado) para diversas regiões brasileiras, o desempenho de todos os modelos foi fraco com grande erro absoluto médio (EAM > 29 t ha-1) e baixa precisão (R2 < 0,54), já que esses não consideram o manejo agrícola. A introdução do kdec propiciou melhoria no desempenho dos modelos (EAM < 14 t ha-1 e R2 &ge; 0,63). Utilizando a média de produtividade dos três modelos, a precisão e acurácia melhoraram e o EAM diminuiu. Para o estudo da quebra de produtividade foram utilizadas simulações apenas de cana planta de 12 meses sob manejo ótimo, por meio da abordagem multimodelos, as quais foram contrastadas com os dados do IBGE para 30 locais. A quebra de produtividade total média (QT) foi 121 t ha-1, sendo que a maior parte desta foi devido ao DH (72% da QT ou 87 t ha-1). A quebra de produtividade devido ao manejo agrícola (QM) depende da região e das práticas adotados pelos produtores sendo, em média, 28% da QT (34 t ha-1). A QM pode estar relacionada, principalmente, ao monocultivo e à mecanização. Uma vez que o DH é a principal causa da quebra de produtividade, o impacto da irrigação nesta foi estimado por meio de simulações para cana planta de 12 meses em três tipos de solo e 12 datas de plantio com o modelo MZA-FAO. Os resultados demonstraram que o incremento na produtividade decorrente do uso da irrigação é dependente da interação entre as condições meteorológicas, do solo, da época de plantio e da lâmina de irrigação, e revelam que tal prática tem potencial para melhorar os níveis de produtividade em diversas regiões brasileiras. A suspensão da irrigação antes da colheita é uma estratégia para incrementar o teor e a produtividade de sacarose, todavia, não há recomendações para as condições brasileiras. Na tentativa de fornecer informações para nortear tal estratégia, simulações com o modelo APSIM-Sugarcane para cana planta de 12 meses foram realizadas para diferentes tipos de solo, épocas de colheita e locais. O número de dias de suspensão da irrigação variou entre 15 e 115 dias, dependendo da localidade, do solo e da época da colheita. / The sugarcane production system is highly complex and the expansion of this crop is occurring to areas with expressive water deficit (WD). In this context, WD and crop management (CM) are the main determining factors of yield gaps (YG). Irrigation is an alternative to reduce YG of this crop. Crop simulation models can be used to evaluate the YG and irrigation impacts on sugarcane production. Based on that, this study aimed: i) to evaluate and adjust the MZA-FAO, DSSAT/CANEGRO and APSIM-Sugarcane models and propose a management factor (kdec) to improve the performance of these models; ii) to assess the YG magnitude and its causes (WD and CM); iii) to evaluate the impacts of irrigation on sugarcane yield and; iv) to estimate the drying-off days before harvest for different locations. When comparing 12-month cane data with several cuts in rainfed and irrigated systems, the performance of all models was poor with high mean absolute error (MAE > 29 t ha-1) and low precision (R2 < 0.54), once the models does not take into account crop management aspects. The introduction of kdec increased the models\' performances, with MAE < 14 ta ha-1 and R2 &ge; 0.63. When the average yield of the three models was used, the precision and accuracy improved and MAE decreased. The YG was calculated by the difference between simulated values of 12-months plant cane under optimum management in a multi-model approach and data from IBGE for 30 locations. The average YG total (YGT) was 121 t ha-1, which were mainly caused by WD (YGWD), followed by sub-optimal CM (YGCM). The YGWD accounted for about 72% of YGT (&sim; 87 t ha-1). The YGCM is dependent on the region and practices adopted by growers, and it represents, in average, 28% of the YGT (34 t ha-1). YGCM can be related mainly to monoculture and mechanization of high impact. Since the WD is the main cause of YG, the impact of irrigation on sugarcane yield was estimated by simulating 12-month plant cane in three soil types and 12 planting dates with MZA-FAO model for a long-term period (30 years). The results showed that the yield increases depend on the interaction between weather conditions, soil type, planting date and irrigation level. The simulations showed that irrigation is a practice with great potential to increase the sugarcane yield in several Brazilian locations. When sugarcane is irrigated, the drying-off is a strategy to increase sucrose content and yield; however, there are no recommendations about it for Brazilian conditions. In order to address this issue, simulations were conducted with APSIM-Sugarcane model for 12-month plant cane under optimum management in three soil types and 12 Brazilian locations for a long-term period (30 years). The harvest dates were simulated from May to November, which is the common harvesting season in sugarcane mills in the evaluated regions. The number of drying-off days varies according to location, soil type and harvest date, with the median ranging from 15 to 115 days.

Projeções de crescimento populacional, do aumento do consumo de alimentos e da escassez de terras agricultáveis apontam para a necessidade de intensificar a produção agrícola, a fim de suprir a demanda mundial. O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, sendo o estado de São Paulo responsável por 56% da produção nacional. Nos mais de 4,5 milhões de hectares no estado, a cultura apresenta período de latência do crescimento. Nesse momento de crescimento lento da cana-de-açúcar a introdução de uma cultura de ciclo anual curto faz-se possível. Com base nessa hipótese, a presente dissertação de mestrado se propôs avaliar o desempenho fitotécnico da consorciação de cana-de-açúcar e canola e, particularmente analisar a capacidade produtiva da oleaginosa em ambiente de clima tropical, quantificar a interação com a radiação fotossinteticamente ativa desses cultivos e avançar no estudo de modelagem da cultura da canola. Para isso, foram conduzidos experimentos a campo, durante três anos agrícolas, delineado em blocos casualizados com 4 repetições e 5 tratamentos: cana-de-açúcar + canola Hyola 61; cana-de-açúcar + canola Hyola 401 ou Hyola 571; cana-de-açúcar monocultivo; canola Hyola 61 monocultivo; canola Hyola 401 ou Hyola 571 monocultivo. Além disso, foi conduzido um experimento adicional de produção de canola irrigada delineado no esquema de blocos casualizados com 4 repetições para a calibração do modelo APSIM-Canola. Medidas meteorológicas, de solo e biométricas foram realizadas para caracterizar os sistemas de produção. Os principais resultados evidenciaram que o sistema de consorciação de cana-de-açúcar e canola foi capaz de intensificar o uso da terra, com produtividade das culturas consorciadas similar às obtidas em monocultivo. O aumento da produção do sistema consorciado ocorreu devido a utilização mais eficiente dos recursos ambientais, principalmente da radiação fotossinteticamente ativa. O modelo APSIM-Canola calibrado demonstrou potencialidade de uso para projetar a expansão agrícola da canola, podendo contribuir para o aperfeiçoamento do zoneamento agroclimático da cultura no Brasil. / Projections of population growth, increased food consumption and scarce agricultural land indicate the need to intensify agricultural production in order to meet the world demand. Brazil is the world\'s largest producer of sugarcane, with São Paulo state accounting for 56% of national production. In the more than 4.5 million hectares in the State, the crop has a latency period of growth. At this time of slow growth of sugarcane, the introduction of a short-season crop is possible. Based on this hypothesis, the present Master\'s thesis aimed to evaluate the phytotechnical performance of sugarcane and canola intercropping and, in particular, to analyze the productive capacity of the oilseed in a tropical climate environment, to quantify the interaction with the photosynthetically active radiation of these crops and to advance in the modeling study of canola. For this, field experiments were conducted during three agricultural years, delineated in randomized complete block with 4 replicates and 5 treatments: sugarcane + Hyola canola 61; canola + canola Hyola 401 or Hyola 571; cane sugar monoculture; canola Hyola 61 monoculture; canola Hyola 401 or Hyola 571 monoculture. In addition to that, it was conducted an experiment of irrigated canola production outlined in randomized complete block design with 4 replications for the calibration of APSIM-Canola model. Meteorological, soil and biometric measurements were performed to characterize the production systems. The main results showed that the sugarcane and canola intercropping system was able to intensify land use, with yields of intercropped crops similar to those obtained in monoculture. The increase in the production of the intercropping system occurs due to the more efficient use of the environmental resources, mainly of photosynthetically active radiation. The calibrated APSIM-Canola model showed potential use to project the agricultural expansion of canola, and can contribute to the improvement of the crop\'s agroclimatic zoning in Brazil.

Atualmente as usinas sucroalcooleiras conseguem exportar à matriz elétrica brasileira os excedentes de eletricidade gerados nelas; essa eletricidade é gerada através da combustão direta da biomassa residual da cana-de-açúcar o que requer menor investimento em equipamentos e controle técnico em comparação aos processos de pirólise e gaseificação. Embora o poder calorífico da cana-de-açúcar seja documentado em diversos trabalhos na literatura, em nenhum deles é registrado o histórico de disponibilidade hídrica no solo durante o crescimento da planta; deste modo levanta-se a hipótese que as plantas sob stress hídrico tendo um maior teor de fibra, apresente um poder calorífico diferenciado das plantas que não passaram por stress hídrico. O objetivo deste estudo foi apresentar o poder calorífico, a energia útil e cinzas da biomassa particionada seca de oito variedades de cana-de-açúcar (V1, V2, V3, V4. V5, V6, V7 e V8), submetidas a diferentes disponibilidades hídricas no solo durante o processo de crescimento das plantas através da irrigação por gotejamento (L50, L75, L75* e L100) sob diferentes processos de maturação com base em déficit hídrico na fase final de crescimento (M1, M2, M3 e M4). Determinou-se o poder calorifico superior da biomassa particionada em açúcar, bagaço, bainhas, folhas, perfilhos mortos, ponteiro e raízes de cana-de-açúcar utilizando um calorímetro isoperibólico Parr 6200, seguindo a norma ASTM D5468-02. A produção da cana-de-açúcar analisada foi realizada em ambiente protegido na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (USP). A análise de variância univariada (ANOVA), de cada variável de resposta, correspondeu a um delineamento de três blocos casualizados com esquema experimental de parcelas sub-subdivididas (split-split-plot); resultando um total de 396 unidades experimentais. Em cada parcela, foram plantadas duas touceiras de cana (réplicas). A média observada do poder calorifico superior obtido para o bagaço, as bainhas, as folhas e os ponteiros, respectivamente, foi 18,16; 17,21; 17,64; e 17,84 MJ&sdot;kg-1. A ordem de grandeza do potencial energético da cana-de-açúcar é dada principalmente pela biomassa. A energia total média medida foi 1241,87 GJ&sdot;ha-1 (71,41 t MS) e a energia útil média estimada foi 660,29 GJ&sdot;ha-1 (36,90 t MS). Estimou-se que em média são produzidas 0,54 toneladas de cinzas por hectare. / Currently sugar mills generate electricity over their needs, exporting the surplus to the Brazilian energy matrix; this electricity is generated through direct combustion of the residual biomass, which requires less investment in equipment and technical control compared with the pyrolysis and gasification processes. Although the caloric value of the residual canes is documented by several studies in the literature, no recorded studies consider their qualitative aspect. This work hypothesis suggest that plants subject to water stress have a relative higher fiber content, thus a different calorific value. The objective of this study is to retrieve the calorific value, the useful energy and ashes from dried biomass of eight sugarcane varieties (V1, V2, V3, V4. V5, V6, V7 and V8) under different water availability in the soil during the growth process of plants by drip irrigation (L50, L75, L75 and L100 *) in different ripening processes based water deficit in the final growth stage (M1, M2, M3 and M4). The gross calorific value of biomass was determined by partitioned it into sugar, bagasse, sheaths, leaves, dead tillers, hand and roots using a isoperibol calorimeter Parr 6200, following ASTM D5468-02 normative. The experiment was carried in a greenhouse at the \"Luiz de Queiroz\" College of Agriculture (USP) in Piracicaba-SP. The univariate analysis (ANOVA), for each response variable, corresponded to a randomized block (split-split-plot design); resulting in 396 experimental units. In each plot were planted two clumps of cane. The gross calorific value average observed obtained for bagasse, sheaths, leaves and pointers was, respectively 18.16; 17:21; 17.64; and 17.84 MJ&sdot;kg-1. The order of magnitude of the energy potential of sugarcane was given mainly by biomass. The measurement of average total energy was 1241.87 GJ&sdot;ha-1 (71.41 t MS) and average estimated useful energy was 660.29 GJ&sdot;ha-1 (36.90 t MS). It is estimated that on average 0.54 tons of ash per hectare are produced.

A cana-de-açúcar apresenta-se como umas das principais culturas do agronegócio no Brasil e está integrada à matriz energética nacional, servindo também como matéria prima para diversos produtos industrializados. Em virtude das alterações nos padrões de precipitação natural que está ocorrendo em várias regiões do mundo, observam-se perdas significativas de produtividade na cana-de-açúcar devido ao déficit hídrico no solo, sendo esse um dos principais entraves atuais para maximização e para produtividade desta cultura. A busca por variedades resistentes ao estresse hídrico nos programas de melhoramento genético tem procurado selecionar genótipos que convertam de maneira mais eficiente à transpiração da planta em biomassa, evitando a perda de água excessiva para a atmosfera, de modo tal que a planta \"economize a água do solo\" para poder sobreviver posteriormente durante os períodos de estiagem. Este trabalho tem por hipótese que seja possível estimar a eficiência do uso da água (produtividade da água) e o acúmulo final de carbono na cultura de cana-de-açúcar em diferentes níveis de disponibilidade hídrica no solo, através de medidas pontuais da taxa de fotossíntese e transpiração (IRGA - Trocas gasosas) nos estágios iniciais e intermediários de crescimento da cultura. O presente trabalho tem por objetivo avaliar, de forma comparativa, variáveis relacionadas às trocas gasosas de oito variedades de cana-de-açúcar quando submetidas a déficit hídrico durante a fase inicial de crescimento vegetativo. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (USP), em Piracicaba-SP. Os tratamentos foram distribuídos em esquema fatorial (4x4x8) com parcelas sub-subdivididas com 3 repetições, totalizando 128 tratamentos e 384 parcelas experimentais. As mensurações de trocas gasosas foram realizadas entre 45 e 195 dias após inicio do ciclo cana soca sob condições controladas de luz e CO2. As quatro lâminas de irrigação utilizadas foram L50, L75 L100 e L125. Na lâmina L100 a umidade do solo foi mantida próxima à capacidade de campo (&theta;cc) ao longo de todo experimento, nas demais lâminas aplicou-se uma fração da L100. Verificou-se que o estresse hídrico afetou as trocas gasosas: fotossíntese líquida, transpiração, condutância estomática e eficiência do uso da água. Os valores de produtividade da água reais medidos no experimento oscilaram entre 5 a 9 kg de matéria seca m-3 de água evapotranspirada. Os maiores acúmulos de biomassa foram observados para as variedades V1, V2 e V4 na lâmina de irrigação de 100%, com mais de 80 t ha-1 de biomassa seca. A produtividade da água real de uma variedade de cana-de-açúcar pode ser estimada com base em medidas de trocas gasosas, porém deverá ser aplicado um fator de correção específico para cada variedade que oscila entre 3,1 e 5,2 para a lâmina de 100 %. / Sugarcane crop is one of the main crops of agribusiness in Brazil and is integrated into the national energy matrix, also serving as raw material for various industrial products. Due to changes in natural precipitation patterns taking place in various regions of the world in recent years, there are significant losses of productivity in sugarcane due to water deficit in the soil, making a major current obstacle to maximizing this crop productivity. The search for varieties resistant to water stress in breeding programs has sought to select genotypes that convert more efficiently the transpiration of the plant, avoiding excessive loss of water to the atmosphere, such that the plant \"save water in the soil\" in order to survive during periods of drought in the future. This work has the primary hypothesis that it is possible to estimate the water use efficiency (water productivity) and the final accumulation of carbon in the sugarcane crop at different soil water levels availability through localized measurements of photosynthesis and transpiration (IRGA - Gas exchange equipment) during initial and intermediate stages of crop growth. This study aims to evaluate, on a comparative basis, variables related to gas exchange for 8 varieties of sugarcane subjected to water stress during early vegetative growth. The experiment was carried out under greenhouse conditions at Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (USP) in Piracicaba-SP / Brazil. The treatments were distributed in a factorial scheme (4x4x8) with sub-divided plots with three repetitions, totaling 128 treatments and experimental units. Measurements of gas exchange took place between 45 and 195 days after the beginning of the sugarcane cycle ratoon under controlled conditions of light and CO2. The four irrigation depths used were L50, L75 L100 and L125. In the L100 treatment soil moisture was kept close to field capacity (&theta;cc) throughout the experiment; L50, L75 and L125 received a fraction of the L100. It was found that water stress affected plant gas exchange: net photosynthesis, transpiration, stomatal conductance and water use efficiency. The actual water use efficiency (water productivity) measured in the experiment varied between 5 and 9 kg of dry matter m-3 of evapotranspired water. The highest accumulation of biomass were observed for varieties V1, V2 and V4 on the L100 irrigation treatment, up to 83 t ha-1 dry matter (V1). Water use efficiency (water productivity) of sugarcane varieties can be estimated based on measurements of gas exchange, but must be assigned a specific correction variety factor ranging between 3.1 and 5.2 for the L100 tratment.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Sugarcane crop has great socio-economic importance worldwide. Brazil has the largest acreage and production volume in the world, with promising Northeast region because it has areas for expansion of the crop and stilling have a great energy potential. However, the cropping under natural water conditions limit production, making essential the use of supplemental irrigation during periods of drought. For thus its necessary studies to determine the water demand at various stages of crop development. The objective of this study was to determine the crop coefficient and water demand of sugarcane, through the energy balance method, based on the Bowen ratio, at the Teresina region, Piauà State, Brazil. The experiment was conducted at COMVAP - Sugar and Alcohol Ltda. The cultivar used was RB867515, irrigated by center pivot. The biometric analyzes were length and stem diameter, number of green leaves, leaf area and matter fresh and dry of stem, leaves and sheaths. To estimate crop evapotranspiration (ETc) was used an equipped tower with microelectronic sensors installed near the center of the growing area (10 ha plot). The reference evapotranspiration (ETo) was estimated by the Penman-Monteith method / FAO-56, based on data from a weather station located near the experiment. Soil moisture was monitored by an automated system (Time Domain Reflectometry) TDR at depths from 0 to 0.30 0.30 to 0.60 m, at four points surrounding the tower. The number of green leaves per plant ranged from six to nine, reducing to seven leaves in the end of the cycle. The stems reached approximately 3.3 m long and 2.02 kg of weight, presenting linear gains in length and mass, while its diameter remained stable (25-27 mm). The plant leaf area showed quadratic behavior, with maximum peak of 4,197 cm2 to 254 days after cutting. The balance of average daily solar radiation was 13.7, 13.2 and 16.1 MJ m-2, corresponding to 79%, 80% and 85% of the total radiation, while the coefficient clarity showed values of 0.46, 0.48 and 0.52 and the albedo of 0.15, 0.16 and 0.14, in phenological development phases II, III and IV, respectively. The physical consistency of the ETC analysis data showed that 33% of 406 days monitored were agreement. The ETc daily average was 5.3 mm, with a demand of 2,650 mm for the 498 days of the cycle. The crop coefficient (Kc) average per phase was 0.9 (fast growth), 1.32 (maximum development) and 1.07 (maturation). / A cana-de-aÃÃcar possui grande importÃncia socioeconÃmica em Ãmbito mundial. O Brasil detÃm a maior Ãrea cultivada e volume de produÃÃo no mundo, sendo a regiÃo Nordeste promissora para o setor por possuir Ãreas para expansÃo da cultura e ainda ter um Ãtimo potencial energÃtico. PorÃm, as condiÃÃes hÃdricas naturais limitam a produÃÃo, tornando essencial o uso de irrigaÃÃo complementar nos perÃodos de dÃficit hÃdrico. Para a adequada suplementaÃÃo hÃdrica da cultura necessita-se determinar a demanda hÃdrica nos diferentes estÃdios de desenvolvimento da cultura. Assim, o objetivo deste estudo foi determinar o coeficiente de cultura e a demanda hÃdrica da cana-de-aÃÃcar, por meio do mÃtodo de balanÃo de energia, com base na razÃo de Bowen, na microrregiÃo de Teresina, PiauÃ. O experimento foi conduzido na Usina COMVAP â AÃÃcar e Ãlcool Ltda., municÃpio de UniÃo, microrregiÃo de Teresina, PiauÃ. A cultivar utilizada foi a RB867515, irrigada por pivà central. As anÃlises biomÃtricas realizadas foram: comprimento e diÃmetro do colmo, nÃmero de folhas verdes, comprimento e largura da folha +3, Ãrea foliar e matÃria fresca e seca do colmo, bainhas e folhas. Para a estimativa de evapotranspiraÃÃo da cultura (ETc) usou-se uma torre equipada com sensores automÃticos, instalada prÃxima ao centro da Ãrea de cultivo (talhÃo de 10 ha). A evapotranspiraÃÃo de referÃncia (ETo) foi estimada pelo mÃtodo Penman-Monteith/FAO-56, a partir de dados de uma estaÃÃo agrometeorolÃgica localizada prÃximo ao experimento. A umidade do solo foi monitorada por um sistema automatizado com base em Reflectometria no DomÃnio do Tempo (TDR), nas profundidades de 0 a 0,30 m e 0,30 a 0,60 m, em quatro pontos no entorno da torre. O nÃmero de folhas verdes por planta variou de seis a nove, reduzindo a sete folhas ao final do ciclo. O colmo alcanÃou aproximadamente 3,3 m de comprimento e 2,02 kg de massa fresca, apresentando ganhos lineares de comprimento e massa, enquanto o seu diÃmetro permaneceu praticamente estÃvel (25 a 27 mm). A Ãrea foliar da planta demonstrou comportamento quadrÃtico, com pico mÃximo de 4.197 cm2, aos 254 dias apÃs o corte. O saldo de radiaÃÃo solar mÃdio diÃrio foi de 13,7 MJ m-2, 13,2 MJ m-2 e 16,1 MJ m-2, correspondendo a 79%, 80% e 85% da radiaÃÃo global, enquanto o coeficiente de claridade apresentou valores de 0,46, 0,48 e 0,52 e o albedo de 0,15, 0,16 e 0,14, nas fases II, III e IV de desenvolvimento fenolÃgico da cultura, respectivamente. A anÃlise de consistÃncia fÃsica dos dados de ETc mostrou que 33% dos 406 dias monitorados foram consistentes. A ETc mÃdia diÃria foi de 5,3 mm, totalizando uma demanda de 2.650 mm para os 498 dias do ciclo. O coeficiente de cultura (Kc) mÃdio por fase foi de 0,9 (crescimento rÃpido), 1,32 (mÃximo desenvolvimento) e 1,07 (maturaÃÃo).

Os processos de amonificação e nitrificação no solo são de fundamental importância para a disponibilidade de N-mineral às plantas. Recentemente, foi demonstrado que a cana-de-açúcar tem preferência na absorção de NH4 + à NO3 -, podendo apresentar maior produtividade quando fertilizada apenas com Namoniacal. Da mesma forma, estudos indicaram que gramíneas do gênero Brachiaria podem inibir a nitrificação no solo por meio da exsudação radicular de compostos denominados braquiolactanas. Portanto, é oportuno avaliar as taxas de amonificação (TAB) e nitrificação brutas (TNB) de N pela técnica da diluição do isótopo 15N em solos cultivados com cana-de-açúcar e braquiária. Devido à escassez de trabalhos voltados à estimativa da TAB e TNB em solos tropicais, adaptações na metodologia são requeridas. Objetivou-se, então, realizar ajustes nos protocolos para determinação da TAB e TNB, para, posteriormente, quantificar as referidas taxas em solos sob cultivo de cana-de-açúcar e de algumas espécies de gramíneas para pastagem. Primeiramente, avaliou-se o tempo necessário de agitação de amostras líquidas contendo um sistema de microdifusão para captura do N-mineral presente. Os resultados indicaram que a máxima recuperação isotópica de 15N-mineral e de N-15NH4 + ocorreu em 24 h de agitação. Em sequência foram avaliadas duas técnicas para recuperação do N-15NO3 - (eliminação prévia do N-NH4 + e diluição isotópica) presente em extratos de KCl contendo N-15NO3 - e 15N-mineral. Ambas foram eficientes, sendo recomendada técnica que preconiza a eliminação prévia do N-NH4 +, pela boa operacionalidade proporcionada. A última adaptação efetuada se refere à abundância de 15N no composto marcado a ser aplicado no solo, visto que em estudos com solos temperados, são utilizados compostos altamente enriquecidos no isótopo. Foi constatado que para solos tropicais (agricultáveis e cultivados com cana-de-açúcar, no caso) não há necessidade de alta marcação com 15N nos compostos. Por fim, foi quantificada a TAB e TNB de solos cultivados com cana-de-açúcar e pastagens, com as devidas adaptações metodológicas efetuadas. A TAB dos solos de cana-de-açúcar e pastagem foi superior à TNB. Os solos de pastagem cultivados unicamente com a espécie B. humidicola apresentaram alto conteúdo de N-NH4 + e valores extremamente baixos de N-NO3 - e TNB, indicando inibição biológica da nitrificação. A ação inibitória da nitrificação em solos com ocupação de B. humidicola pode ser uma estratégia interessante para o plantio de cana-de-açúcar, com base na hipótese de preferência de absorção por NH4 + à NO3 - pela cultura. / The ammonification and nitrification processes of soils are of fundamental importance because they release mineral N to the plants. It was recently shown that sugarcane has a preference to uptake NH4 + instead of NO3 -, and may have higher yield when is fertilized with only NH4 +-N. Similarly, studies indicated that some Brachiaria species can inhibit soil nitrification through root exudation of free fatty acids. Therefore, it is appropriate to assess the gross rates of ammonification (GRA) and gross nitrification (GRN) by 15N pool dilution technique Therefore, it is appropriate to assess the gross rates of ammonification (GRA) and gross nitrification (GRN) by the 15N pool dilution technique in soils cropped with sugarcane and pasture. Due to the lack of studies related to the estimate of GRA and GRN in tropical soils, adjustments in methodology are required. Thus, the objectives were to perform some adjustments in the protocols of GRA and GRN to subsequently quantify such rates in soils under sugarcane and some pasture grasses. First, it was assessed the time needed for shaking liquid samples containing a microdiffusion system to capture the mineral N present. Results indicate that the maximum isotopic recovery of 15NH4 +-N and mineral-15N occurred within 24 h of shaking. Following, two methods of recovery the added 15NO3 --N (prior removal of NH4 +-N and isotope dilution procedure) to samples containing KCl were tested. Both methods were effective, but the technique that advocates removal of NH4 +-N is recommended, due to the good operability. The last adjustment made refers to the 15N abundance of labelled compound, since studies with temperate soils usually use highly enriched compounds in the isotope. It was observed that for tropical soils (arable and under sugarcane, in this case) there is no need to use highly enriched 15N-coumpounds. Finally, GRA and GRN were quantified in soils under sugarcane and pasture, applying the adjustments previously made. GRA in soils from sugarcane and pasture was higher compared to GRN. The soils under B. humidicola showed high content of NH4 +-N and extremely low values of NO3 --N and GRN, indicating biological nitrification inhibition. Nitrification inhibition in soils occupied by B. humidicola may be an interesting strategy for sugarcane planting, on the assumption of preference to uptake NH4 + rather than NO3 - in this crop.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2018-02-08T12:09:10Z No. of bitstreams: 2 Tese - Jordana Moura Caetano - 2017.pdf: 1316232 bytes, checksum: 3ad854051d9dbce860e70eef1a19ac7a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-02-08T12:45:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Jordana Moura Caetano - 2017.pdf: 1316232 bytes, checksum: 3ad854051d9dbce860e70eef1a19ac7a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-08T12:45:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Jordana Moura Caetano - 2017.pdf: 1316232 bytes, checksum: 3ad854051d9dbce860e70eef1a19ac7a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-12-14 / Brazil is the worlds largest producer of sugarcane and its derivatives (sugar and ethanol). Due to the growing demand of these products, there has been a constant expansion of land with sugarcane in the country, mainly in the state of Goiás, which currently has the second largest harvest and production crop area countrywide. Considering its complex production system, which involves different growing environments (climate and soil), the characterization of the growth, development and maturation of sugarcane is one of the most fundamental aspects for determining the quality and quantification of the raw material, besides assisting in the planning of harvesting activities. In tropical (hot) regions, such as midwest Goiás, the reduction of grown and development rates and the process of accumulation in soluble solids of stems occurs mainly as a function of soil water deficit and atmospheric water demand. The quantification of these responses from the crop to the environment can be estimated by mathematical models generated as a function of agrometeorological and soil water variables. A mathematical model was used as a tool for estimating grown development and plant production, also the agricultural sector has benefited from these models of crop forecasting. However, the estimate of soluble solids accumulation in sugarcane still requires studies since the knowledge of the procedure that involves interaction of the agrometeorological conditions and the physiological responses of the crop is insufficient. Thus, the objectives of this research were: characterization of the biometric behavior and soluble solids content of sugarcane in response to the natural environment and soil conditions of the midwest region of Goiás, identification of the water depth in the soil that causes the reduction of growth rates and development of the crops that contributes to the accumulation of soluble solids in the stems, creation of empirical models for the determination of biometric parameters and the soluble solids content of the plant in response to the growing time and agrometeorological variables, elaboration of multiple linear regression models of soluble solids content, (°Brix) and total recoverable sugars (ATR, kg t-1 ) due to the agrometeorological variables and water depth in the soil to obtain the estimation errors of the models and their validation. The following shows the research stucture: after the general introduction and bibliographic review on the subject, the first article presents the characterization and trend of behavior of the grown and development of sugarcane for the environment conditions and soil water table in midwest Goiás, and the second article shows agrometeorological models generated for the estimation of soluble solids (°Brix) and total recoverable sugars (ATR, kg t-1 ) in order to use them as an alternative of estimation in crop environments similar to the conditions that were generated. / O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e de seus derivados (açúcar e etanol). Devido à crescente demanda por estes produtos, vem sendo observada a constante expansão das áreas com cultivo da cana-de-açúcar no país, principalmente no Estado de Goiás, que atualmente possui a segunda maior área colhida e produção da cultura no país. Considerando esse complexo sistema de produção, do qual envolvem diferentes ambientes de cultivo (clima e solo), a caracterização do crescimento, desenvolvimento e maturação da cana-de-açúcar é um dos aspectos fundamentais para a determinação da qualidade e quantificação da matéria-prima, além auxiliar no planejamento das atividades de colheita. Em regiões tropicais (quentes), como é o caso do centro-oeste goiano, a redução das taxas de crescimento e desenvolvimento e o processo de acúmulo de sacarose nos colmos ocorre, principalmente, em função do déficit hídrico do solo e demanda hídrica atmosférica. A quantificação dessas respostas da cultura ao ambiente pode ser estimada por meio de modelos matemáticos gerados em função de variáveis agrometeorológicas e da água no solo. A modelagem matemática vem sendo utilizada como ferramenta para a estimativa do crescimento, desenvolvimento e produção vegetal e o setor agrícola tem sido beneficiado com estes modelos de previsão de safra. Contudo, a estimativa do acúmulo de sacarose na cana-de-açúcar ainda demanda de estudos, visto que o conhecimento que se tem dos processos que envolvem a interação das condições agrometeorológicas e as respostas fisiológicas da cultura ainda é insuficiente. Desta forma, os objetivos desse estudo foram: caracterizar o comportamento biométrico e de teor de sólidos solúveis da cana-de-açúcar em resposta às condições de ambiente e solo naturais do centro-oeste goiano, identificar a lâmina de água no solo que gera a redução das taxas de crescimento e desenvolvimento da cultura e que contribui para o acúmulo de sacarose nos colmos, gerar modelos empíricos de determinação de parâmetros biométricos e teor de sólidos solúveis da planta em resposta ao tempo de cultivo e a variáveis agrometeorológicas, elaborar modelos de regressão linear múltipla de estimativa do teor de sólidos solúveis (°Brix) e açúcares totais recuperáveis (ATR, kg t-1 ) em função de variáveis agrometeorológicas e lâmina de água no solo e obter os erros de estimativa dos modelos e realização de sua validação. A estrutura do trabalho é a seguinte: após a introdução geral e revisão bibliográfica sobre o tema, no primeiro artigo é apresentada a caracterização e tendência de comportamento do crescimento e desenvolvimento da cana-de-açúcar para as condições de ambiente e lâmina de água no solo do centro-oeste goiano; e no segundo artigo são apresentados modelos agrometeorológicos gerados para a estimativa do teor de sólidos solúveis (°Brix) e açúcares totais recuperáveis (ATR, kg t-1 ) de forma a utilizá-los como alternativa de estimação em ambientes de cultivo semelhantes às condições em que foram gerados.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-05T13:24:15Z No. of bitstreams: 2 Tese - Camila de Souza Queiroz Pinheiro de Belém - 2017.pdf: 1674649 bytes, checksum: 7cce47d8c14114cadc16e229e5212348 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-05T13:24:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Camila de Souza Queiroz Pinheiro de Belém - 2017.pdf: 1674649 bytes, checksum: 7cce47d8c14114cadc16e229e5212348 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T13:24:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Camila de Souza Queiroz Pinheiro de Belém - 2017.pdf: 1674649 bytes, checksum: 7cce47d8c14114cadc16e229e5212348 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / The sugarcane borer, Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae), is an important pest of sugarcane (Saccharum spp.). Galleries are produced within the stalks as a result of the larval feeding. The holes allow the entry of microorganisms and fungi that can modify the technological quality of the raw material that goes to the industry. In this context, the objective was to estimate the influence of infestation intensity of D. saccharalis on the sugarcane technological quality and economic in different varieties. Two experiments were carried out. One with plants collected in September 2014 and another with plants collected in July 2015. In both of them was used completely randomized design with five repetitions. Treatments resulted of a factorial combination between three sugarcane varieties (IAC91-1099, RB86 7515 e CTC 4) and six infestation intensities of D. saccharalis (0%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100%). Each plot corresponded to cane internodes with percent internodes with borer and rot corresponding to infestation intensities. The contents of Brix in the juice, Pol in the juice, fiber of the cane, Pol in cane, Purity of the juice, juice reducing sugars, stalk reducing sugar and total recoverable sugar were evaluated. The influence of the infestation intensity of D. saccharalis on sugarcane varies between the varieties and between the harvesting seasons. The presence of red rot in sugarcane does not necessarily imply loss of technological quality. The level of control should not be generalized and should be established taking into account varieties and harvesting carried out in the middle and at the end of the harvest. / A broca da cana, Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae), é uma importante praga da cana-de-açúcar (Saccharum spp.). As lagartas abrem galerias no interior do colmo ao se alimentarem permitindo a entrada de microrganismos e fungos que podem alterar a qualidade tecnológica da matéria-prima que chega à indústria. Neste contexto, objetivou-se estimar a influência da intensidade de infestação de D. saccharalis na qualidade tecnológica e econômica de diferentes variedades de cana-de-açúcar. Foram realizados dois experimentos. Um com plantas coletadas em setembro de 2014 e outro com plantas coletadas em julho de 2015. Em ambos utilizou-se o Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC) com cinco repetições. Os tratamentos foram resultado da combinação fatorial entre três variedades de cana (IAC91-1099, RB86 7515 e CTC 4) e seis níveis de intensidade de infestação de D. saccharalis (0%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100%). Cada parcela correspondeu a entrenós de cana com percentual de entrenós com broca e podridão correspondendo às intensidades de infestação. Foram avaliados os teores de Brix no caldo, Pol no caldo, fibra da cana, Pol na cana, Pureza do caldo, açúcares redutores do caldo, açúcares redutores na cana e açúcar total recuperável. A influência da intensidade de infestação de D. saccharalis na cana-de-açúcar varia entre as variedades e colheita realizada no meio e no final da safra. A presença de podridão vermelha na cana-de-açúcar não implica necessariamente em perda de qualidade tecnológica. O nível de controle não deve ser generalizado e deve ser estabelecido levando em consideração variedades e colheita realizada no meio e no final de safra.

A recomendação de doses de nitrogênio (N) para a cana-de-açúcar (Saccharum spp.) com base em testes de solo é essencial para o aumento da sustentabilidade desse agroecossistema. Além disso, pouco se conhece sobre as reações do N orgânico dissolvido (NOD) na zona de transição palha-solo nos canaviais. A influência das formas minerais de N (N-NH4+ e N-NO3-) na mineralização de carbono (C) nessa região transitória também é desconhecida. Desse modo, os objetivos do estudo foram: i) correlacionar diversos métodos para a predição do N mineralizável do solo com parâmetros de resposta da cana-de-açúcar ao N; ii) quantificar os processos de mineralização de C e sorção de compostos do NOD aplicados em palha e solo (ambos amostrados na zona de transição); e iii) determinar a mineralização C e o conteúdo de N mineral em palha e solo de cana-de-açúcar (provenientes da zona de transição) pela adição de 14C-glicose associada ou não à fontes minerais de N. Entre 2006 e 2013 foram instalados 21 experimentos de curva de resposta da cana-de-açúcar ao N no Estado de São Paulo, Brasil, para correlacionar métodos de natureza biológica, química, microbiológica e isotópica (15N), com a produtividade de colmos (PCC) e extração de N (ENC) no tratamento controle, produção relativa da cultura (PRC) e com a dose de N necessária para obtenção de 90% da PRC (DN 90% PRC). As amostragens de solo foram realizadas nas camadas de 0-20 e 20-40 cm. Foram detectadas fracas correlações entre a incubação anaeróbia e a PCC, e o N extraível por KCl a quente por 4 h e o N extraível por tampão fosfato-borato a pH 11,2 com a ENC. Os métodos não se correlacionaram com a PRC e a DN 90% PRC. Nenhum método é recomendado no ajuste de doses de N para aplicação em soqueiras de cana-de-açúcar no Estado de São Paulo. Para o estudo das reações do NOD e do N mineral, amostras de palha e solo foram coletadas na região de transição entre os dois materiais, em dois sítios experimentais localizados no Estado de São Paulo. A mineralização de C e sorção de mistura de aminoácidos, peptídeos, ureia e proteína (todos marcados em 14C) foi determinada pela aplicação dos compostos em palha e solo. A mineralização de C e conteúdo de N mineral pela adição de 14C-glicose com ou sem as formas de N mineral (N-NH4+ e N-NO3-) também foi avaliada. Existem diferenças acentuadas entre a palha e solo relacionadas à dinâmica do NOD, perfil da comunidade microbiana e imobilização de N. Em geral, o conteúdo de 14C restante dos compostos do NOD foi maior no solo em relação à palha. Os peptídeos e a ureia apresentaram rápida mineralização de C, enquanto que a sorção da proteína foi maior no solo em comparação com a palha. A associação da 14C-glicose com N-NO3- resultou em maior mineralização de 14C na palha de ambos os sítios. Ocorreu intensa imobilização de N-NH4+, sobretudo no resíduo de cana-de-açúcar. / Recommendation of nitrogen (N) rates for sugarcane (Saccharum spp.) based upon soil testing is essential for increasing the sustainability of this agroecosystem. In addition, little is known about the dynamics of dissolved organic nitrogen (DON) in the straw-soil transition zone in sugarcane fields. The influence of mineral N forms in the carbon (C) mineralization in this transitional region is also unknown. Thus, the objectives of this study were: i) correlate several methods to predict the soil mineralizable N with sugarcane N response parameters; ii) quantifying the C mineralization and sorption processes of DON compounds applied to straw and soil (both sampled in the transition zone); and iii) determine the C mineralization and mineral N content in straw and soil (from the transition zone) by addition of 14C-glucose with or without mineral sources of N. Between 2006 and 2013, 21 sugarcane N response trials were performed in the State of São Paulo, Brazil, to correlate biological, chemical, microbiological and isotopic (15N) methods with stalks yield (SYC) and total N uptake (NUC) in the control treatment, relative stalks yield (RSY) and the N rate required to achieve 90% of the RSY (NR 90% RSY). Soil sampling was performed at 0-20 and 20-40 cm depths. Weak correlations were detected between anaerobic incubation and the SYC, and the hot KCl extractable N and phosphate-borate buffer at pH 11.2 extractable N with NUC. Methods did not correlate with RSY and the NR 90% RSY. No method is recommended for adjusting N fertilizer rates for application on sugarcane ratoons in the state of São Paulo, Brazil. To study the reactions of DON and mineral N, straw and soil samples were collected in the transition region between the two materials, in two experimental sites located in the State of São Paulo. The C mineralization and sorption of 14C-labelled amino acids mix, peptides, urea and protein was performed by addition of the compounds in straw and soil. The C mineralization and mineral N content by the addition of 14C-glucose with or without mineral N forms (NH4+-N and NO3--N) was also checked. There are marked differences between straw and soil regarding to the DON dynamics, microbial community profile and N immobilization. In general, the 14C remaining of the applied DON compounds in the soil was higher when compared to the straw. Peptides and urea had a rapid C mineralization, while the protein sorption was higher in the soil than the straw. The use of 14C-glucose with NO3--N intensified 14C mineralization in the straw of both sites. There was an intense immobilization of NH4+-N, mainly in the sugarcane residue.

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.