Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 638012 bytes, checksum: 143afe25e153d825390dde7f6f4bd48c (MD5) Previous issue date: 2011-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Superior inbred clones selected in S1 families can integrate a reciprocal recurrent selection program of sugarcane by eliminating the genetic load of the population and explorating superior hybrid combinations. Molecular markers can be used for reliable identification of true selfing-derived clones in S1 populations. The objective of this study was to confirm true selfs in sugarcane families using microsatellite markers. The eight SSR primers chosen generated a total of 62 polymorphic markers, with the number of alleles recorded per SSR marker across the 8 cultivars tested ranged between 6 and 15 with an average of 7. Three loci were found to reveal highly informative bands and were used to assess the level of selfing in five S1 families. Levels ranged from 20 to 58,1 % which would be as a result of subestimated values due to a limited number of samples in the final analysis. The SSR loci provide a reliable and accurate identification of S1 progenies in sugarcane crossings and can be used as a tool to assist selection strategies in sugarcane breeding programs. / Indivíduos endógamos superiores selecionados em famílias S1 podem integrar um programa de seleção recorrente recíproca em cana-de-açúcar, eliminando a carga genética da população e explorando combinações híbridas superiores. A identificação confiável dos indivíduos verdadeiramente provenientes de autofecundação nas populações S1 pode ser realizada por meio de marcadores moleculares. O objetivo desse estudo foi empregar marcadores microssatélites na confirmação de progênies resultantes de autofecundação em cana-de-açúcar. Oito locos selecionados produziram 62 alelos em oito cultivares testadas, com número de alelos por marcador variando de 6 a 15 e média de 7 alelos por loco. Três locos foram altamente informativos e utilizados no acesso dos níveis de autofecundação em cinco famílias S1. As proporções de autofecundação encontradas variaram de 20 a 58,1%, embora acredita-se que haja uma subestimação dos valores, devido ao número de amostras eliminadas da análise final. Os locos microssatélites possibilitam uma identificação confiável de indivíduos S1 em cruzamentos de cana-de-açúcar e podem ser empregados em estratégias de seleção em um programa de melhoramento de cana-de-açúcar.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HelaineCS_DISSERT.pdf: 3181905 bytes, checksum: 5c020989070824dc8493d5f191c83a23 (MD5) Previous issue date: 2013-01-29 / Ag?ncia Brasileira da Inova??o / Sugarcane (Saccharum spp.) is a plant from Poaceae family that has an impressive ability to accumulate sucrose in the stalk, making it a significant component of the economy of many countries. About 100 countries produce sugarcane in an area of 22 million hectares worldwide. For this reason, many studies have been done using sugarcane as a plant model in order to improve production. A change in gravity may be one kind of abiotic stress, since it generates rapid responses after stimulation. In this work we decided to investigate the possible morphophysiological, biochemical and molecular changes resulting from microgravity. Here, we present the contributions of an experiment where sugarcane plants were submitted to microgravity flight using a vehicle VSB-30, a sounding rocket developed by Aeronautics and Space Institute teams, in cooperation with the German Space Agency. Sugarcane plants with 10 days older were submitted to a period of six minutes of microgravity using the VSB-30 rocket. The morphophysiological analyses of roots and leaves showed that plants submitted to the flight showed changes in the conduction tissues, irregular pattern of arrangement of vascular bundles and thickening of the cell walls, among other anatomical changes that indicate that the morphology of the plants was substantially influenced by gravitational stimulation, besides the accumulation of hydrogen peroxide, an important signaling molecule in stress conditions. We carried out RNA extraction and sequencing using Illumina platform. Plants subjected to microgravity also showed changes in enzyme activity. It was observed an increased in superoxide dismutase activity in leaves and a decreased in its activity in roots as well as for ascorbate peroxidase activity. Thus, it was concluded that the changes in gravity were perceived by plants, and that microgravity environment triggered changes associated with a reactive oxygen specie signaling process. This work has helped the understanding of how the gravity affects the structural organization of the plants, by comparing the anatomy of plants subjected to microgravity and plants grown in 1g gravity / A cana-de-a??car (Saccharum spp.) ? um planta da fam?lia Poaceae que possui uma impressionante capacidade de armazenar sacarose no colmo, o que a torna um significante componente da economia de muitos pa?ses. Aproximadamente 100 pa?ses produzem cana-de-a??car em uma ?rea de 22 milh?es de hectares no mundo. Por essas raz?es, diversos estudos sobre a resposta de culturas a estresse ambiental contemplam a cana-de-a??car. Uma mudan?a na gravidade pode ser um tipo de estresse abi?tico, uma vez que ? capaz de gerar respostas r?pidas ap?s a estimula??o gravitacional. No presente trabalho procurou-se investigar as poss?veis altera??es morfofisiol?gicas, bioqu?micas e moleculares decorrentes da microgravidade. Aqui s?o apresentadas as contribui??es do experimento de submiss?o de plantas de cana-de-a??car ? microgravidade atrav?s de voo em um ve?culo VSB-30, Plantas de cana-de-a??car cultivadas em condi??es controladas, com 10 dias de desenvolvimento, foram assim submetidas a um per?odo de seis minutos de microgravidade real. As an?lises morfofisiol?gicas de ra?zes e folhas mostraram que as plantas sofreram altera??o nos tecidos de condu??o da seiva e ?gua, padr?o de disposi??o irregular de feixes vasculares, espessamento de paredes celulares, entre outras modifica??es anat?micas que indicam que a morfologia das plantas foi substancialmente influenciada pela aus?ncia de est?mulo gravitacional, al?m do ac?mulo de per?xido de hidrog?nio, importante mol?cula de sinaliza??o em condi??es de estresse. Foi realizada a extra??o do RNA e o sequenciamento do RNA atrav?s da plataforma Illumina, e estas sequencias est?o sendo analisadas. Foram tamb?m observadas altera??es nas atividades enzim?ticas, com aumento na atividade de super?xido dismutase em folhas e redu??o da atividade de super?xido dismutase e ascorbato peroxidase em ra?zes. Assim, estes resultados permitem concluir que a altera??o da gravidade foi percebida pelas plantas de cana-de-a??car e o ambiente de microgravidade desencadeou altera??es associadas a um processo de sinaliza??o por meio de esp?cies reativas de oxig?nio em condi??es de estresse. O presente trabalho auxiliou, portanto, a compreender como a gravidade interfere na organiza??o estrutural das plantas, atrav?s da compara??o da anatomia de plantas submetidas ? microgravidade e plantas crescidas em gravidade 1g

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KellyaFMB_DISSERT.pdf: 2697762 bytes, checksum: 1ffb7fc96fd841e9f2d4e4bbe9d99a4b (MD5) Previous issue date: 2013-12-17 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The genus Saccharum belongs to Poaceae family. Sugarcane has become important monocultures in Brazil due to their products: ethanol and sugar. The production may change between different regions from Brazil. This difference is related to soil, climatic conditions and temperature that promotes oxidative stress that may induce an early flowering. The aim of this work was to identify the effects of oxidative stress. In order to analyse this, sugarcane plants were submitted to oxidative stress using hydrogen peroxide. After this treatment, the oxidative stress were analyzed Then, the plant responses were analyzed under different approaches, using morphophysiological, biochemical and molecular tools. Thus, sugarcane plants were grown under controlled conditions and until two months they were subjected first to a hydroponics condition for 24 hours in order to acclimation. After this period, these plants were submitted to oxidative stresse using 0 mM, 10 mM, 20 mM and 30 mM hydrogen peroxide during 8 hours. The histomorphometric analysis allowed us to verify that both root and leaf tissues had a structural changes as it was observed by the increased in cell volume, lignin accumulation in cell walls. Besides, this observation suggested that there was a change in redox balance. Also, it was analyzed the activity of the SOD, CAT and APX enzymes. It was observed an increase in the SOD activity in roots and it was also observed a lipid peroxidation in leaves and roots. Then, in order to identify proteins that were differently expressed in this conditions it was used the proteomic tool either by bidimensional gel or by direct sequencing using the Q-TOF EZI. The results obtained with this approach identified more than 3.000 proteins with the score ranging from 100-5000 ions. Some of the proteins identified were: light Harvesting; oxygenevolving; Thioredoxin; Ftsh-like protein Pftf precusor; Luminal-binding protein; 2 cys peroxiredoxin e Lipoxygenase. All these proteins are involved in oxidative stress response, photsynthetic pathways, and some were classified hypothetical proteins and/or unknown (30% of total). Thus, our data allows us to propose that this treatment induced an oxidative stress and the plant in response changed its physiological process, it made changes in tissue, changed the redox response in order to survival to this new condition / A cana-de-a??car ? uma das principais monoculturas no Brasil devido ? import?ncia dos seus produtos: etanol e a??car. A produtividade pode variar entre as diferentes regi?es do Brasil como sudeste e nordeste, por adapta??es destas gram?neas as diferentes condi??es edafo-clim?ticas. As condi??es do solo e da temperatura da regi?o Nordeste podem promover o estresse oxidativo, h?drico e consequentemente o florescimento precoce o que acarreta perdas consider?veis na produ??o. Neste trabalho, procurou-se averiguar as prov?veis altera??es morfofisiol?gicas, bioqu?micas e moleculares resultantes da resposta das plantas ao estresse oxidativo. Deste modo, plantas de cana-de-a??car foram cultivadas em condi??es controladas e quando atingiram dois meses foram submetidas a uma condi??o de hidrop?nia por 24 horas para sua aclimata??o e em seguida ao estresse oxidativo realizado por 8 horas utilizando as concentra??es de per?xido de hidrog?nio: 0 mM; 10 mM; 20 mM e 30 mM. Ap?s este per?odo, foram observadas as seguintes altera??es morfol?gicas para as folhas: o fechamento foliar parcial ou total de acordo com a concentra??o de per?xido de hidrog?nio utilizada. As an?lises histomorfol?gicas permitiram verificar para ambos os tecidos (foliar e radicular) que houve altera??es estruturais relacionadas ao aumento do volume das c?lulas propiciando, assim, a quebra das paredes das membranas dos vasos condutores xilema e floema entre outras modifica??es anat?micas em diferentes regi?es, assim como a lignifica??o em algumas regi?es. Tamb?m foi analisada a atividade enzim?tica das enzimas Super?xido dismutase - SOD; Catalase - CAT e Ascorbato peroxidase - APX. Foi observado um aumento na atividade da enzima super?xido dismutase nas ra?zes. Nessa abordagem bioqu?mica, foi tamb?m analisada a peroxida??o de lip?deos que mostrou que ocorreram danos nas membranas das folhas e ra?zes principalmente para a concentra??o de 30 mM. Entretanto, para a enzima catalase foi observada uma baixa atividade em folhas e esta atividade n?o foi detectada nas ra?zes. Contudo, os resultados histomorfologicos juntamente com os resultados bioqu?micos fortalecem que o tratamento com per?xido de hidrog?nio pode ter alterado a homeostase redox e as vias de sinaliza??o promovendo assim as altera??es morfol?gicas (aumento de c?lulas, lignifica??o) e bioqu?micas (EROs e antioxidantes). Outra ferramenta utilizada nesse trabalho foi a prote?mica, onde foi utilizado o sequenciamento tanto por meio de g?is bidimensionais como tamb?m pelo sequenciamento direto utilizando o EZI Q TOF. Os resultados obtidos permitiram com essa abordagem identificar mais de 3.000 prote?nas com o score variando de 100-5000 ?ons. Algumas das prote?nas identificadas foram: light Harvesting; oxygen-evolving; Thioredoxin; Ftsh-like protein Pftf precusor; Luminal-binding protein; 2 cys peroxiredoxin e Lipoxygenase. Estas prote?nas est?o envolvidas no metabolismo em resposta ao estresse oxidativo, prote?nas do aparelho fotossint?tico, al?m de prote?nas hipot?ticas e/ou desconhecidas (30% do total). Desta forma, os dados obtidos nos permitem propor uma hip?tese, onde ?s prote?nas identificadas estariam envolvidas em processos fisiol?gicos, na remodela??o de tecidos, dano/degrada??o e s?ntese de antioxidante/ desintoxicante, correlacionada aos dados de resposta de defesa enzim?tica, ac?mulo de H2O2 nos tecidos ativando a peroxida??o lip?dica nas paredes das membranas das c?lulas. Desta forma ativando v?rias vias de cascata de sinaliza??o

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A cana-de-aÃÃcar à uma planta de grande potencial econÃmico, sendo utilizada principalmente para produÃÃo de aÃÃcar e biocombustÃveis. O Brasil tem destaque internacional na produÃÃo de cana-de-aÃÃcar, sendo o maior produtor mundial dessa cultura. Apesar dessa lideranÃa, o Brasil està localizado em uma regiÃo tropical e apresenta vÃrias adversidades climÃticas. O estudo da fisiologia da cana-de-aÃÃcar em situaÃÃes de estresse, como deficiÃncia hÃdrica, torna-se fundamental para manutenÃÃo e melhoria da produÃÃo dessa cultura. A cana-de-aÃÃcar à uma espÃcie de fotossÃntese C4, com um mecanismo de concentraÃÃo de CO2. Dessa maneira, espera-se que a crescente elevaÃÃo de CO2 na atmosfera nÃo afete a produtividade da cana-de-aÃÃcar de maneira relevante, mas os estudos acerca do assunto sÃo ainda bem escassos. Diante desse quadro, objetivou-se avaliar a regulaÃÃo da fotossÃntese por deficiÃncia hÃdrica, suprimento de nitrogÃnio e CO2 elevado em plantas de cana-de-aÃÃcar. O CapÃtulo 1 comtempla o estado da arte a respeito do tema em estudo. No capÃtulo 2, foi realizado um trabalho com o objetivo de avaliar as respostas de duas cultivares de cana-de-aÃÃcar consideradas contrastantes em relaÃÃo Ãs respostas à deficiÃncia hÃdrica, IAC SP 94-2094 e IAC SP 95-5000. Estas cultivares foram expostas a dÃficit hÃdrico severo, com suspensÃo da irrigaÃÃo por cinco dias, e recuperaÃÃo, reirrigadas por dois dias apÃs o estresse. O tratamento aplicado foi capaz de afetar fortemente as trocas gasosas, com fechamento estomÃtico nas duas cultivares, levando a fortes reduÃÃes de transpiraÃÃo e assimilaÃÃo de CO2. Os parÃmetros da fluorescÃncia da clorofila a foram afetados, mas nÃo o suficiente para apresentar fotoinibiÃÃo. A cultivar tolerante apresentou maior atividade de PEPcase no estresse, mas a atividade de Rubisco nÃo foi alterada. Na cultivar sensÃvel, nÃo houve alteraÃÃo na atividade de PEPcase enquanto que a atividade de Rubisco foi reduzida em 40% no estresse mas com total recuperaÃÃo. A expressÃo de PEPcase foi aumentada no estresse mas com maior incremento na cultivar tolerante, com padrÃo semelhante na quantidade de rubisco. No capÃtulo 3, foi realizado um trabalho com o objetivo de avaliar o sistema de defesa anti-oxidativo em plantas de cana-de-aÃÃcar expostas ao estresse hÃdrico moderado. Neste capÃtulo, apenas a cultivar IAC SP 94-2094 foi utilizada e a deficiÃncia hÃdrica foi aplicada atravÃs de ciclos de irrigaÃÃo, com plantas irrigadas a cada cinco dias por um perÃodo de 15 dias e recuperaÃÃo de trÃs dias. O estresse hÃdrico aplicado causou reduÃÃes marcantes na condutÃncia estomÃtica, na transpiraÃÃo foliar e na fotossÃntese lÃquida, com recuperaÃÃo parcial, refletindo em uma menor eficiÃncia do uso da Ãgua e eficiÃncia de carboxilaÃÃo. Os parÃmetros fotoquÃmicos apresentaram modificaÃÃes transitÃrias, completamente revertidas pela recuperaÃÃo. As atividades da Rubisco e PEPcase nÃo mostraram modificaÃÃes, mas houve aumento na quantidade relativa de PEPcase e estado de ativaÃÃo da Rubisco. O estresse hÃdrico aplicado aumentou a peroxidaÃÃo lipÃdica e o conteÃdo de H2O2, induzindo aumentos de atividades de SOD e APX, principalmente APX tilacoidal e Fe-SOD. O perfil de aÃÃcares foi alterado nas plantas estressadas, com aumento de hexoses e diminuiÃÃo do teor de amido nas folhas. O objetivo do capÃtulo 4 foi avaliar as modificaÃÃes fisiolÃgicas e bioquÃmicas em relaÃÃo aos processos fotossintÃticos em cana-de-aÃÃcar submetida a um ambiente de elevado CO2 e baixo suprimento de nitrogÃnio (-N). A fotossÃntese lÃquida foi reduzida nas plantas com CO2 elevado e -N. Os parÃmetros fotoquÃmicos foram reduzidos apenas no tratamento -N, mas sem sinal de fotoinibiÃÃo. As enzimas da carboxilaÃÃo, PEPcase e Rubisco, sofreram regulaÃÃes diferenciadas, tanto pelo alto CO2 como pelo baixo suprimento de nitrogÃnio. A determinaÃÃo de nitrato mostrou acÃmulo nas raÃzes, indicando deficiÃncia no transporte para parte aÃrea. O tratamento âN diminuiu o conteÃdo de aminoÃcidos, proteÃnas solÃveis e nitrogÃnio total. O teor de sacarose foi reduzido em todos os tratamentos. Por fim, verificamos que a cultivar IAC SP 94-2094 possui maior fotoproteÃÃo indicada pelo maior NPQ e possui ainda maior atividade e expressÃo de PEPcase, permitindo melhor performance em perÃodos de dÃficit hÃdrico severo. Quando estudada com dÃficit hÃdrico moderado, as plantas desta cultivar apresentaram uma organizada defesa anti-oxidativa para proteÃÃo contra as espÃcies reativas de oxigÃnio. Quando sob elevada concentraÃÃo de CO2, as plantas de cana-de-aÃÃcar exibem modificaÃÃes estomÃticas e bioquÃmicas, reduzindo a atividade fotossintÃtica pela reduÃÃo da assimilaÃÃo de nitrato e atividade de redutase do nitrato, mostrando uma forte relaÃÃo entre a assimilaÃÃo de carbono e nitrogÃnio. / Sugarcane is plant of great economic potential, mainly utilized to sugar and biofuel production. Brazil has an international importance, leading the world production of this culture. In despite of this high production, Brazil is located in a tropical region and presents several climatic adversities. The study of sugarcane physiology in stress situations, like water deficit, becomes essential to maintenance and improvement of the production. Sugarcane is a C4 species, with a CO2 concentration mechanism. It is expected that the growing elevation of CO2 in the atmosphere does not the sugarcane productivity in a relevant way but the studies about this subject are very scarce. Thus, it was aimed to evaluate the photosynthesis regulation by water deficit, nitrogen supply and high CO2 in sugarcane plants. Chapter 1 contains the state of the art concerning the study theme. In the chapter 2, it was performed an work in order to evaluate the responses to water deficit of two sugarcane cultivars considered contrasting about water deficit, IAC SP 94-2094 and IAC SP 95-5000. These cultivars were exposed to severe water deficit, with withholding water for five days, and recovery, irrigated after for two days after stress. The applied treatment strongly affected the gas exchanges, with stomatal closure in both cultivars, leading to great reductions in transpiration and CO2 assimilation. The chlorophyll a fluorescence parameters were affected, but without photoinhibition. Tolerant cultivar showed higher PEPcase activity in stress, but Rubisco activity was not altered. In the sensitive cultivar there was not alteration in the PEPcase activity whereas Rubisco activity was reduced 40% in stress but totally recovered. PEPcase expression was increased in stress but with a higher increment in sensitive cultivar, with a similar pattern in the Rubisco amount. In the chapter 3, it was performed an work in order to evaluate the antioxidative system in sugarcane plants exposed to mild water stress. In this chapter, IAC SP 94-2094 was utilized and the water deficit was applied with irrigation cycles, with plants irrigated each five days for fifteen days and recovery for three days. Water stress applied caused remarkable decreases in the stomatal conductance, leaf transpiration and net photosynthesis, with partial recovery, causing lower water use and carboxylation efficiencies. Photochemical parameters showed transient changes completely reversible by recovery. PEPcase and Rubisco activities did not show modifications but it was increase in the relative amount of PEPcase and Rubisco activation state. Water stress increased the lipid peroxidation and H2O2 content, inducing increases in SOD and APX activities, mainly thylakoidal APX and Fe-SOD. Sugars profile was altered in stressed plants, with increase in hexoses and decrease in starch content in leaves. The aim of the chapter 4 was evaluate the physiological and biochemical changes in concern to photosynthetic processes in sugarcane exposed to high CO2 and low supply of nitrogen (-N). Net photosynthesis was reduced in plants subjected to high CO2 and -N. Photochemical parameters were decreased only in -N treatment, but with no photoinhibition. Carboxylation enzymes, PEPcase and Rubisco, did suffer differential regulations either by high CO2 or by low nitrogen. Nitrate determination showed accumulation in roots, indicating deficiency in transport to shoot. -N treatment decreased the amino acids content, soluble proteins and total nitrogen. Sucrose content was reduced in all treatments. At last, it was verified that IAC SP 94-2094 cultivar has more photoprotection indicated by higher NPQ and more PEPcase activity and expression, conferring a better performance in severe water deficit periods. When studied under mild water stress, the plants showed an organized anti-oxidative defense for protection against reactive oxygen species. When under high CO2, sugarcane plants exhibit stomatal and biochemical changes, reducing the photosynthetic activity by reduction in nitrate assimilation and nitrate reductase activity, showing a strong relation between carbon and nitrogen assimilation.

Currently, the cropping area is around 10 million hectares, in which the sugarcane fields are expanding for marginal regions, mainly where grains and pasture were previously cultivated. From that, the objectives of this study were: to calibrate and evaluate a sugarcane yield model using data from 12 fields conducted under high technology field conditions; to evaluate the performance of a gridded system (NASA/POWER) to increase the spatial density of the weather stations in Brazil, to be employed as input data of crop simulation models; to map, in micro-region scale, the potential (Yp), the best farmer\'s (Ybf) and average actual (Yavg) sugarcane yields in Brazil, in order to determine the sugarcane yield gaps by water deficit (YGWD) and by crop management (YGCM), and to define strategies for a most sustainable sugarcane crop production. The yield model showed a good performance in the yield simulation, during the calibration and validation phases. The estimated yield in the calibration phase was 81.9 Mg ha-1 while the observed one was 82.3 Mg ha-1. In the validation phase, the estimated yield was 82.9 Mg ha-1 and the observed was 86.9 Mg ha-1. These results suggested that this kind of model can be used for yield estimation, mainly for agricultural planning purposes, at regional and national scales. The NASA/POWER weather data showed a reasonable performance when compared to observed data that control Yp (solar radiation and air temperature). On the other hand, although the annual average rainfall were very similar in all locations evaluated, this variable presented unsatisfactory statistical coefficients (R2 = 0.60 and MAPE = 233.4%), being suggested, therefore, to replacement of rainfall data from the gridded system by the ones from local rainfall stations (ANA). In the majority of the locations, the percentage errors of Yp were ±15%, while the attainable yield was overestimated by 14% when estimated without replace the rainfall data by the ANA\'s data. Otherwise, when the rainfall data were modified by the ones from ANA, a better adjustment was obtained, revealing an overestimation of only 5%. Finally, 259 virtual weather stations were generated with NASA/POWER data and rainfall from ANA database to estimate yields. The yield types were spatialized through software ArcGis 9.3® at micro-region level. The yield gaps by water deficit and crop management were determined. It was observed that the sugarcane yield losses in Brazil are mainly caused by water deficit (74% of total yield gap), while 26% was due crop management. These results contribute for a better understanding about the factors that control sugarcane production and, therefore, they can be used to define strategies, such use of drought tolerant cultivars, irrigation, and soil decompaction, to make sugarcane production in Brazil more efficient and sustainable. / Atualmente, a cana de açúcar ocupa uma área de aproximadamente 10 milhões de hectares, revelando um pronunciado avanço dos canaviais para regiões marginais, onde anteriormente predominavam os cultivos de grãos e pastagens. Assim, os objetivos deste estudo foram calibrar e avaliar um modelo de estimativa da produtividade de colmos da cana de açúcar em 12 locais, sob elevado padrão tecnológico e operacional de cultivo; avaliar o desempenho de um sistema de dados meteorológicos em grid (NASA/POWER, 1°x1°) para incrementar a densidade espacial de estações meteorológicas no Brasil para serem empregados em modelos de simulação de culturas; e mapear, a produtividade potencial (Yp), a produtividade obtida pelos produtores com elevado nível tecnológico (Ybf) e a produtividade real média (Yavg) de colmos no Brasil, para, posteriormente, determinar a quebra de produtividade da cana de açúcar decorrente do déficit hídrico (YGWD) e do manejo da cultura (YGCM), a fim de indicar estratégias para um cultivo mais sustentável. O modelo agrometeorológico de estimativa apresentou desempenho satisfatório na simulação das produtividades, tanto na fase de calibração como na validação. A produtividade estimada na calibração foi de 81.9 Mg ha-1 enquanto que a observada foi 82.3 Mg ha-1. Na validação, a produtividade estimada foi 82,9 Mg ha-1 e a observada foi 86,9 Mg ha-1. Esses resultados sugerem a possibilidade do emprego desse modelo para a estimativa da produtividade da cultura da cana-de-açúcar, principalmente em termos de planejamento agrícola em média e grande escalas. O sistema NASA/POWER apresentou desempenho satisfatório em relação às variáveis meteorológicas que controlam a Yp (radiação solar e temperatura do ar). Por outro lado, embora os totais anuais de precipitação tenham sido bastante semelhantes, a precipitação apresentou coeficientes estatísticos apenas razoáveis, principalmente para aplicações em modelos de simulação da produtividade (R2 = 0,60 e MAPE = 233,4%), sendo sugerido, portanto, o uso de dados dessa variável provenientes de estações pluviométricas locais. Na grande maioria dos locais avaliados o erro percentual da produtividade potencial variou entre ±15%, enquanto que a produtividade atingível foi superestimada em 14% quando esta foi estimada com os dados de precipitação do sistema NASA/POWER. Por outro lado, quando os dados de precipitação foram modificados pelos dados de estações pluviométricas da ANA, houve apenas 5% de superestimativa da produtividade. Por fim, foram geradas 259 estações meteorológicas virtuais com os dados do sistema NASA/POWER e a precipitação das estações pluviométricas da ANA. Posteriormente, os yield gaps por efeito do déficit hídrico e do manejo da cultura foram determinados. Os resultados indicaram que o principal fator restritivo da produtividade da cana de açúcar no Brasil é o déficit hídrico (74% do YG total), enquanto que as práticas de manejo da cultura sub-ótimas contribuem com 26% da quebra total. Isso contribuiu para um melhor entendimento dos aspectos que afetam a produção de cana de açúcar em diferentes regiões brasileiras, sendo, portanto, possível se delimitar estratégias, como o uso de cultivares tolerantes à seca, a irrigação e a descompactação dos solos, que tornem a cultura mais resiliente e produção canavieira mais eficiente e sustentável.

A irrigação quando bem manejada, pode minimizar os riscos econômicos da atividade sucroalcooleira, particularmente em safras com presença de instabilidade climática onde a restrição hídrica, promovida pela diminuição no volume de chuvas, pode reduzir a produtividade dos canaviais. Dentre as ferramentas disponíveis para a gestão eficiente da água na agricultura irrigada, a técnica de irrigação sob déficit pode se tornar uma escolha acertada para a cana-de-açúcar, desde que sejam identificadas as fases fenológicas e épocas de cultivo onde a limitação da oferta de água não implique em reduções antieconômicas no rendimento da cultura. Diante disso, a hipótese que norteia essa pesquisa, é a de que existe uma estratégia de irrigação sob déficit, que associada a uma variedade com características específicas, possibilite a expressão de indicadores de produtividade tão satisfatórios quanto os obtidos em condições de irrigação plena. Nessa linha, os objetivos da pesquisa envolveram o estudo da dinâmica foliar, acúmulo e particionamento de biomassa e ainda, índices de produtividade da água para biomassa, açúcar e etanol de 1ª e 2ª geração de oito variedade de cana-de-açúcar, submetidas a diferentes condições de disponibilidade hídrica no solo em dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca). A pesquisa foi realizada na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", em Piracicaba/SP, onde foram estudados os dois primeiros ciclos de cultivo da cana-de-açúcar, sendo estes abordados nesta tese como Experimento 1 (cana-planta) e Experimento 2 (cana-soca). O delineamento experimental adotado para ambos os ciclos foi o de blocos casualizados, com três blocos completos. Os tratamentos foram compostos por três fatores em esquema de parcelas sub-subdivididas. Estas parcelas foram formadas por duas plantas (touceiras) alocadas em um vaso com aproximadamente 330 litros de solo. No Experimento 1, foram estudados três fatores, sendo o primeiro e segundo com quatro níveis e o terceiro com oito (4x4x8), totalizando assim 128 tratamentos, sendo eles: quatro níveis de irrigação ao longo do ciclo (125, 100, 75 e 50% da ETc); oito variedades comerciais de cana-de-açúcar e quatro procedimentos de maturação, impostos por meio de variações na intensidade do déficit hídrico aplicado. Para o Experimento 2, substitui-se o fator Maturação por Épocas de Corte, o qual consistiu em colheitas de um quarto do experimento a cada 90 dias. Os resultados encontrados apontaram que a área foliar responde positivamente a maior disponibilidade hídrica no solo, tendo sido verificado uma relação proporcional entre estes. Quanto ao acúmulo de biomassa, verificou-se que para as oito variedades estudadas houve incremento de biomassa a medida em que se aumentou o volume de água disponibilizado às variedades. No tocante ao particionamento, as folhas foram os drenos principais de fotoassimilados da planta até os 100 dias de cultivo, sendo que após este período, os colmos ocuparam o lugar de dreno preferencial. Os indicadores de produtividade da água apresentaram diferenças significativas para o fator lâmina, o que indica a existência de cultivares de cana-de-açúcar mais eficientes no uso da água. Por fim, observou-se que a produtividade da água para etanol total apresentou valores expressivos, com média para essa variável igual a 1,81 L m-3, o que denota o potencial de rendimento de etanol (1G + 2G) a partir da cana-de-açúcar quando é adotado o aproveitamento integral das plantas. / Irrigation when managed, can minimize the economic risks of sugarcane activity, particularly in crops with the presence of climatic instability where water restriction, promoted by the decrease in rainfall, can reduce the productivity of sugarcane fields. Among the tools available to effectively irrigation manage, under deficit irrigation technique can become a right choice for sugarcane, provided they are investigated phenological stages and growing seasons where the limitation of the supply of water does not lead to uneconomical reductions in crop yield. Therefore, the hypothesis that guides this work is that there is a strategy of deficit irrigation, which associated with a cultivar with specific characteristics, enables the expression of productivity indicators as satisfactory as those obtained in full irrigation conditions. In this context, the objectives of this research involves the study of leaf dynamics, biomass accumulation and partitioning and also the water productivity indices for biomass, sugar and ethanol from 1st and 2nd generation of eight variety of sugarcane, subject to different conditions of soil water availability in two crop cycles (cane plant and ratoon crop). The research was conducted at the College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", Piracicaba-SP, Brazil. The research was conducted in the first two cycles of cultivation of sugarcane, which are named in this thesis as Experiment 1 (plant crop) and Experiment 2 (ratoon crop). The experimental design adopted for both cycles was blocks randomized, with three complete blocks. The treatments were three factors in scheme of sub-split plot. These plots were formed by two plants (clumps) placed in a pot with about 330 liters of soil. In Experiment 1, three factors were studied, the first and second with four levels and the third with eight (4x4x8), totalizing 128 treatments, as follows: four levels of irrigation throughout the cycle (125, 100, 75 and 50% ETc); eight commercial varieties of sugarcane and four maturity procedures imposed by means of variations in the intensity of water deficit applied. For Experiment 2, the maturation factor was replace for Seasons Court, which consisted in harvests of a quarter of the experiment every 90 days. The results showed that the leaf area responds positively to greater soil water availability, having been verified a proportional relationship between these variables. For the biomass accumulation, it was found, for the eight varieties studied, an increment of biomass while was increase the volume of water available for the varieties. Regarding the partitioning, the leaves were the preferred structures of the plant until the 100 days of cultivation, and after this period, the stems took the place of preferred drain. Water productivity indicators showed significant differences for the irrigation depth factor, which indicates the existence of sugarcane cultivars water use more efficient. Finally, it was observed that the total water productivity to ethanol showed significant values, with a mean for that variable equal to 1.81 L m-3, which shows the ethanol yield potential (1G + 2G) from sugarcane when it adopted the overall use of plants.

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.