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.

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

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

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The first study aimed to calibrate a model to measure the temporal variation of the sugarcane LAI from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) obtained from satellite Landsat 8’s surface reflectance images. It was conducted and the correlation between the LAI collected in the field and the NDVI with and without application of atmospheric correction. The corrected model showed the best relationship with field data. The application of the spectral model was efficient to monitor LAI over a sugarcane plant cycle. The results suggest that the NDVI-LAI relationship may vary during the production cycle of sugarcane due to variations in growth, development, and environmental conditions. Spectral variable NDVI with atmospheric correction was highly correlated (R² = 0,83) with LAI but the relationship proved to be affected by the NDVI saturation point at high values of LAI observed in the field. The second study aimed to evaluate the applicability of surface temperature (LST) obtained from the thermal bands of the Landsat-8 in correlation with the leaf temperature of sugarcane, to establish relationships able to detect water stress remotely through the images, in the occurrence period of drought throughout the year production in rain fed crop in the Cerrado region. The results showed that LST, despite having low direct association with the leaf temperature, has the potential of monitoring water stress in sugarcane within the Cerrado region, since the simulation of the difference between LST and the air temperature accompanies the spread between the leaf temperature and the air, the dynamics of soil water balance and changes in crop growth rates that occur in response to water stress. / A informação espectral obtida a partir de imagens de satélite possui boa relação com variáveis agronômicas e pode contribuir com informações para o monitoramento do crescimento e de suas respostas em relação a variações das condições ambientais de cultivo em grandes áreas. Dessa forma objetivou-se estabelecer relações entre os dados orbitais nas faixas espectrais da radiação fotossinteticamente ativa e termal do satélite Landsat-8 com dados observados em campo de índice de área foliar (IAF), altura de plantas, número de folhas verdes e temperatura foliar em talhões cultivados com cana-de-açúcar, variedade CTC-04, em um ciclo de produção no estágio de cana-planta no município de Santo Antônio de Goiás-GO na safra 2013/14. O primeiro estudo teve como objetivo calibrar um modelo para medir a variação temporal do IAF da cana-de-açúcar a partir do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) obtido a partir de imagens de reflectância de superfície do satélite Landsat 8. Foi realizada a correlação entre o IAF coletado em campo e o NDVI com e sem aplicação de correção atmosférica. O modelo corrigido apresentou a melhor relação com os dados de campo. A aplicação do modelo IAF espectral foi eficiente no acompanhamento do IAF ao longo de um ciclo de cana-planta. Os resultados sugerem que a relação NDVI-IAF pode variar durante o ciclo de produção da cana-de-açúcar em função das variações de crescimento e desenvolvimento, e condições ambientais. As relações lineares se mostraram fortes durante a fase de produção e senescência das folhas (R² = 0,83), entretanto a relação mostrou-se afetada pelo ponto de saturação do NDVI em valores altos de IAF observados em campo. O segundo estudo teve como objetivo avaliar a aplicabilidade da temperatura de superfície (LST) obtida a partir das bandas termais do Landsat-8 na correlação com a temperatura foliar da cultura, com o intuito de estabelecer relações capazes de detectar remotamente por meio de imagens, o estresse hídrico no período de ocorrência do déficit hídrico ao longo do ano de produção em cultivo de sequeiro na região do Cerrado. Os resultados mostraram que a LST, apesar de ter apresentado baixa associação direta com a temperatura foliar, possui potencial no monitoramento do eventual estresse hídrico na cana-de-açúcar na região do Cerrado, uma vez que a simulação do diferencial entre a LST e a temperatura do ar acompanha o diferencial entre a temperatura foliar e a do ar, a dinâmica do balanço de água do solo e as alterações nas taxas de crescimento da cultura que ocorrem em resposta à deficiência hídrica.

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

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

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

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