Artigos Publicados

2020 - Base Cut Quality and Productivity of Mechanically Harvested Sugarcane

Marcelo de Almeida Silva, Lucas Almeida de Holanda, Maria Márcia Pereira Sartori1, Gabriel Henrique Germino, Alexandrius de Moraes Barbosa e Leandro Bianchi
Sugar Tech - v.22, n.2, p.284-290.

This experiment aimed to assess the damage caused in the sugarcane ratoon by the wear of the base cutter blades over 5 h of effective harvester work and the influence of the damage on the growth and productivity of the next harvest. The experiment was carried out in Lenc¸o´is Paulista, Sa˜o Paulo state, Brazil, in a commercial area. The crop was in the cane plant cycle, and the damage caused by the base cutting to the clump was evaluated during the harvest. The tillering and the percentage of sprouting failures were evaluated during the growth of the plants in the second cycle to verify the damage in the crop. Evaluations were made in each hour of work of the harvester, according to a completely randomized design. The variables evaluated included wear of base cutter blades, number of stumps and stalks, tillering, percentage of sprouting failures, cut quality and productivity. A statistical analysis was performed using the Friedman test. The action of the base cutter lifted the stumps, but there was no increase due to wear of the blades. There was a reduction in cut quality and crop yield in the following harvest due to an increase in the wear of the base cutter blades from the third hour of work.

2018 - Water stress effects on chlorophyll fluorescence and chlorophyll content in sugarcane cultivars with contrasting tolerance

Marcelo de Almeida Silva, Renata Passos Pincelli e Alexandrius de Moraes Barbosa
Bioscience Journal - v.34, n1, p. 75-87.

One way to minimize the impacts caused by water deficit (WD) in agriculture is the use of tolerant cultivars. The physiological evaluation of plants through the potential quantum efficiency of  photosystem II (Fv/Fm) and estimated chlorophyll content (SPAD index) can be an effective tool in the selection and recommendation of water deficit-tolerant cultivars. Within this context, the aim of this study was to evaluate the physiological responses of sugarcane cultivars classified as tolerant or susceptible to water deficit. The experiment was carried out near the city of Jaú, SP, Brazil in a greenhouse, between July and December 2013. The experimental design was completely randomized in a 4 x 2 factorial arrangement, with four replications. We studied four sugarcane cultivars: RB72454, RB855453 (prone to WD), SP81-3250 and SP83-2847 (WD-tolerant) in two water management regimes (with and without deficit). WD reduced stems dry mass of all cultivars, however, the greatest decreases were observed in susceptible cultivars to WD, where the decrease was 58.3 and 74.5% for cultivars RB855443 and RB72454, respectively. As for the SP81-3250 and SP83-2847 cultivars (tolerant), the reduction was 44.1 and 47.7%, respectively. For water deficit-tolerant cultivars, there was lower reduction in potential quantum efficiency of photosystem II and SPAD index; therefore, the physiological characteristics (Fv/Fm and SPAD index) are features that can aid the identification and selection of water deficit tolerant cultivars, and also help the  recommendation of these cultivars for harsh environments, minimizing the effects of water
deficit on stem yield on the sugarcane crop.


2017 - Physiology and Productivity of Sugarcane as Affected by Nitrogen Applied
Via Subsurface Drip Irrigation

Marcelo de Almeida Silva, Andressa Freita de Lima Rhein, Alexandrius de Moraes Barbosa
Journal of Environmental and Agricultural Sciences - v. 11, p. 15-28.

Most of sugarcane cultivation in Brazil is carried out under non-irrigated conditions, restricting crop yield due to lack of water. Nitrogen (N) fertilization via subsurface drip irrigation can promote the physiological processes of plants and increase the stalk and sugar yield of sugarcane. This present study aimed to evaluate irrigation and N use in sugarcane ratoon, and assess how this might affect physiological parameters and crop yield. We used cultivar SP80-3280 under subsurface drip irrigation and non-irrigated systems and two N levels (0 and 150 kg N ha-1). Irrigation and N fertilization rendered positive effects for stalk and sugar yields, as well as for plant physiological parameters. Our results showed that irrigation had positive effects over physiological parameters of sugarcane plants, generating great increase in water use efficiency for stalk and sugar production. It was also observed that the supplementary application of 25% water at the highest water deficit period for the crop has increased stalk yield in 84-94% and sugar yield in 86-100%. Nitrogen fertilizer showed increased efficiency in irrigated crop as well, promoting 84% gain in stalk yield. Therefore, subsurface drip irrigation is a great technique to increase crop yield and/or reduce the effects caused by drought.


2015 - Biomass and bioenergy partitioning of sugarcane plants under water deficit

Alexandrius de Moraes Barbosa, Kézia Aparecida Guidorizzi, Tiago Aranda Catuchi, Tadeu Alcides Marques e Gustavo Maia Souza
Acta Physiologiae Plantarum - v. 137, n132, p. 01-08.

This study assessed the photosynthesis, biomass, and phytoenergy production in sugarcane plants subjected to water deficit during the initial stages of development. We hypothesize that the limitations imposed by water deficit on photosynthesis proportionally affect carbon balance, growth, and partitioning of phytoenergy in sugarcane. This study was carried out during 5 months in a growth chamber and water deficit was induced by maintaining soil moisture at 20 % of the maximum water holding capacity (WHC). As control, one group of plants was maintained at 100 % WHC. Water deficit reduced the carboxylation of Rubisco and PEPCase significantly, which were the main limiting factors for photosynthesis. As consequence, the daily leaf carbon balance was significantly reduced by drought. The total accumulated dry matter in well-watered plants was 3.6 times higher than in drought-stressed ones. Water deficit reduced the energy accumulated in sugarcane plants by approximately threefold. Regardless of water regime, a large fraction of the converted energy was not found in stalks. Under water deficit, less than 20 % of the energy is stored in stalks. Since only a tiny fraction of solar energy is used for the production of first generation ethanol, our study reinforces the importance of evaluating strategies to optimize the use of sugarcane, for example, harvesting plant organs other than stalks.


2014 - Efeitos da temperatura do ar na fotossíntese da cana-de-açúcar na fase inicial do desenvolvimento

Anderson Guerra, Alexandrius de Moraes Barbosa, Kézia Aparecida Guidorizzi e Gustavo Maia Souza
Revista Agrarian - v7, n24, p. 36-42

Frente às mudanças climáticas faz-se necessário não somente conhecer os efeitos da temperatura do ar no desenvolvimento das plantas, mas, também, conhecer quais fatores fisiológicos estão relacionados à redução e/ou aumento da fotossíntese. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da temperatura do ar sobre a fotossíntese e o desenvolvimento na fase inicial de crescimento da cana-de-açúcar. O experimento foi conduzido em câmara climatizada tipo fitotron com controle de temperatura, fotoperíodo e irradiância. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com oito repetições e três regimes de temperatura: temperaturas baixas (19 ºC diurna e 13 ºC noturna); temperaturas médias (29 ºC diurna e 23 ºC noturna) e temperaturas altas (33 ºC diurna e 27 ºC noturna), durante 150 dias. Aos 120 dias após o plantio (DAP) foi realizado, nas folhas +1, avaliações de parâmetros fisiológicos relacionados à fotossíntese. Aos 150 DAP foi avaliado o número de folhas, a altura, o diâmetro e a massa do colmo. Baixas temperaturas reduziram a eficiência fotossintética das plantas de cana-de-açúcar, como também o desenvolvimento e crescimento (altura das plantas, massa seca e diâmetro do colmo), tendo como causa principal uma limitação bioquímica pela redução da atividade enzimática da Rubisco. Altas temperaturas não afetaram a eficiência fotossintética das plantas de cana-de-açúcar, as quais apresentaram aumento em altura e redução do diâmetro do colmo.

2014 - How the components of bioenergy and technological traits are affected by water deficit in sugarcane

Tadeu Alcides Marques, Jane Rodrigues Vasconcelos, Alexandrius de Moraes Barbosa, Gustavo Maia Souza e Patrícia Angélica Alves Marques
Applied Research & Agrotecngnology -v.7, n2, p. 07-13

To study the effect of water stress on the production of bioenergy and on the biometric and technological parameters that comprise bioenergy in sugarcane, two treatments were
tested: 100% replacement of evapotranspiration and 20% of evapotranspiration, with 10 replicates, using a total of 20 plots, and in a completely randomized design. Biometric, technological and calorimetric analyses were done. Under water stress there was a reduction of biomass and for all the analyzed components (TRS, Pol, Brix and Fiber). The total bioenergy of the system was reduced in the same proportion as the biomass, presenting changes in its composition. The simple sugars (glucose and fructose) showed minor reduction than other components of bionergy.

A cana-de-açúcar e o clima

Em umas das minhas recentes publicações abordei as fases de crescimento da cultura da cana-de-açúcar (brotação, perfilhamento, crescimento da parte aérea e maturação). Nessa nova postagem, abordarei a interação dos fatores climáticos com o crescimento e desenvolvimento da cultura.

Por ser uma espécie C4 a cana-de-açúcar adapta-se bem em ambientes que tenham alta irradiação e temperatura do ar. Ainda, a cana é uma espécie que possui maior eficiência no uso da água (EUA), quando comparada às espécies C3.

Na região Centro-Sul do Brasil, comumente a safra ocorre no período de abril a novembro, não havendo portanto, colheita nos meses de dezembro a fevereiro. A dificuldade de mecanização é um dos fatores que fazem com que não haja colheita no verão, no entanto, o principal motivo está relacionado ao clima. Na região Centro-Sul, no verão ocorre os maiores índices de precipitação, temperatura do ar e maior radiação solar (devido ao maior comprimento do dia). Esses são os principais fatores que estimulam o crescimento vegetativo da cana-de-açúcar, ou seja, nesse período é que ocorre o intenso crescimento e acúmulo de biomassa da cultura.

No entanto, em termos de qualidade de matéria-prima, as plantas não estão aptas para a colheita, pois devido aos fatores climáticos as plantas são estimuladas ao crescimento vegetativo, tendo portanto, baixo teor de sacarose no colmo, lembrando que, a sacarose é o produto de interesse da indústria para produção de etanol e açúcar. Ou seja, nesse período ocorre maior concentração dos açúcares redutores (glicose e frutose), que são utilizados pela planta para o crescimento vegetativo (produção de novas folhas e entrenós).

Em março, com o início do outono, ocorre redução da temperatura do ar, precipitação e radiação solar, dessa maneira, as plantas entram na fase de maturação, ou seja, a cana-de-açúcar passa a aumentar a concentração de sacarose no colmo e a reduzir a concentração dos açúcares redutores, reduzindo dessa maneira, o crescimento vegetativo. Dessa maneira, a maturação e o acúmulo de sacarose é maior nos meses de junho a agosto. A partir de outubro, com o retorno das chuvas e com o aumento da temperatura, as plantas reiniciam o crescimento vegetativo, reduzindo gradativamente a concentração de sacarose no colmo (Figura 02).

Percebe-se portanto, que na cultura da cana-de-açúcar é fundamental que haja um período de estresse, que estimule as plantas a reduzirem e/ou cessarem o crescimento vegetativo e acumular sacarose nos colmos. Na prática ocorre a interação dos diversos fatores climáticos citados acima, no entanto, dentre esses fatores, o déficit hídrico é o mais importante no processo de maturação da cana-de-açúcar.

Em relação a qualidade tecnológica da cana-de-açúcar, mais especificamente em relação a qualidade do caldo; Brix, Pol e ATR são os três indicadores mais utilizados para avaliar se a cana está ou não no ponto de colheita (madura).

O caldo é composto principalmente por água (75 a 90%) e sólidos solúveis, que são açúcares e não açúcares, sendo que, o Brix representa a quantidade de sólidos solúveis totais no caldo. Os sólidos solúveis são constituídos basicamente de açúcares (sacarose, frutose e glicose) e podem representar entre 15 a 20% do caldo e outros compostos como aminoácidos, gorduras, minerais são encontrados em baixas concentrações (menos que 1%). Portanto, o Brix é uma avaliação indireta da quantidade de açúcares presente no caldo, sendo que, quanto maior o Brix, mais madura está a cana. O valor de referência para o Brix é 18°, em que valores superiores a 18° indica que a cana já está no ponto de colheita.

Já a Pol é um parâmetro mais confiável, pois representa a porcentagem em massa de sacarose aparente, ou seja, nesse parâmetro é avaliado apenas a sacarose, que é o açúcar de maior interesse da indústria. O valor de referência para a Pol é de 14, ou seja, quanto maior for o valor da Pol mais elevado será os teores de sacarose.

Por fim, o ATR (açúcares redutores totais) indica a quantidade total de açúcares na cana-de-açúcar e essa unidade é expressa em kg ton (kg de açúcar por tonelada de colmo). O ATR determina o valor que a indústria pagará pela cana-de-açúcar. Na última safra (16/17), o valor médio foi de 133 kg de ATR por ton de colmo (Figura 1), sendo que, a variação mensal dos valores pode ser visualizada na Figura 02.

Figura 01 - Série histórica dos valores de ATR da safra 08/09 até 17/18

Figura 02 - Valores de ATR ao longo das safras 14/15 e 15/16.

Por que o plantio direto é pouco utilizado na cana-de-açúcar?

A cana-de-açúcar é considerada uma cultura semi-perene, pois a cada quatro/cinco anos ocorre o replantio da cultura, termo esse conhecido como "reforma do canavial". A reforma do canavial ocorre devido a redução da produtividade ao longo dos cortes, sendo que, chega um momento em que a produtividade do canavial se torna tão baixa, que fica economicamente inviável mais um ano de cultivo, sendo necessário reformar o canavial. Dessa maneira, quanto mais novo o canavial, maior será a produtividade da cultura.

E aí que está o problema, praticamente toda área de reforma de cana-de-açúcar utiliza o sistema de preparo convencional do solo, sistema esse, que vem sendo deixado de lado no sistema de produção das culturas graníferas, tanto é, que hoje no Brasil, aproximadamente 30 milhões de hectares utilizam o sistema de plantio direto.

Os inúmeros benefícios do sistema plantio já é bem conhecido, que vão desde as propriedades químicas, físicas e biológicas do solo, bem como, no sistema de conservação do solo e no próprio manejo da água. Em relação as propriedades físicas do solo, pode-se citar a estruturação do solo devido a formação de macroagregados do solo, resultando no aumento da infiltração de água no solo e aumentando à resistência do solo a compactação. Em relação as propriedades químicas, o plantio direto proporciona a ciclagem de nutrientes e o mais importante, o aumento do teor de matéria orgânica no solo, que por sua vez, aumenta a capacidade do solo em armazenar água e reter nutrientes. Quanto a biologia do solo, o plantio direto melhora a qualidade do solo em três aspectos, na quantidade, diversidade e atividade dos microrganismos do solo.

Os principais fatores que contribuem para pouca utilização do sistema plantio direto está relacionado a correção da fertilidade do solo (calagem, gessagem e fosfatagem), controle de pragas do solo e descompactação do solo e em alguns casos, controle de plantas daninhas.

Em relação a correção da fertilidade do solo, a cana-de-açúcar ao longo dos sucessivos cortes extrai grande quantidade de nutrientes do solo. Por exemplo, em um ano de cultivo, a extração de nutrientes em um hectare se dá na seguinte sequência: K (325 kg ha-1); Ca (226,5 kg ha-1); N (179,0 kg ha-1); Mg (86,9 kg ha-1) e P (25,4 kg ha-1). Dessa maneira, ao longo de quatro ou cinco anos de cultivo a extração de nutrientes é muito intensa, ocasionando a redução da fertilidade do solo, sendo necessário portanto, a reforma do canavial para reconstrução da fertilidade do solo. Como a extração de nutrientes é muito grande, torna-se muito difícil a reposição desses nutrientes somente com a adubação de cobertura, com especial destaque ao controle do pH através da calagem. No entanto, já existem diversos estudos que demonstram que é possível ter canaviais com alta longevidade e produtivos sem a reforma do canavial, como também, diversos estudos com o uso do plantio direto na cultura da cana-de-açúcar.

O controle de pragas também é um fator que contribui para a adoção do preparo convencional do solo, dependendo da praga e da infestação, o controle mais eficiente é a destruição das soqueiras. Hoje as principais pragas de solo da cultura da cana-de-açúcar são: Migdolus (Migdolus fryanus), Bicudo da Cana-de-Açúcar (Sphenophorus levis), Cupins, Nematóides, entre outros. A destruição das soqueiras ainda é muito utilizada porque essas pragas podem atingir até 2,0 m de profundidade, e por isso, o preparo convencional auxilia em dois tipos de controle. O primeiro refere-se ao controle direto da praga com implemento agrícola e também pela exposição dessas pragas aos seus predadores. O segundo, e talvez o mais importante, é a aplicação de inseticidas de alto poder residual no solo de modo a controlar essas pragas por um grande período. Umas das técnicas mais utilizadas é a adaptação de tanques de inseticidas em grades ou subsoladores, em que, ocorre a aplicação do produto no disco de corte ou na haste, objetivando-se a aplicação em profundidade de modo a proteger o sistema radicular da planta.

E por fim, destaca-se a compactação do solo, esse que tem sido apontado por diversos pesquisadores uma das principais causas da baixa longevidade dos canaviais brasileiros. Se considerarmos um canavial em que a reforma é realizada a cada cinco anos, nesse período dependendo dos tratos culturais utilizados na cultura, o número de operação tratorizadas pode variar de 20 a 30 (adubação de cobertura, aplicação de herbicidas, colheita, transbordo, recolhimento da palha, etc). Por isso, é de extrema importância que o produtor faça o controle de tráfego, tecnologia esta que já está bem presente na cultura da cana-de-açúcar em todo o processo de produção (preparo de solo, plantio, tratos e colheita). Além do controle do tráfego de máquinas, deve-se atentar também ao momento de entrada da máquina na lavoura, pois, em muitos casos, a pressão da indústria por matéria-prima, faz com que as técnica agronômicas sejam realizadas de maneira incorreta, por exemplo, o trânsito de máquina em solos úmidos (após uma chuva), pisoteio de soqueiras, etc.

Faz-se importante ressaltar que apesar das dificuldades de implantação do sistema plantio direto na cultura da cana-de-açúcar, nos últimos anos vários estudos com plantio direto na cana-de-açúcar tem demonstrado que é possível o uso deste sistema na cultura. Além do plantio direto, o cultivo mínimo é outro sistema que também tem sido bastante utilizado na cultura, principalmente em plantio após cultivo de amendoim, crotalária, soja, entre outras.