Sugarcane evapotranspiration and accumulated photosynthesis into biomass and energy, for different varieties, soil water availability and crop cycles

O objetivo neste experimento foi quantificar a evapotranspiração de diferentes variedades de cana-de-açúcar, a produtividade de biomassa e energia (fotossíntese acumulada), bem como a produtividade da água (PA), submetidas à irrigação plena e sob déficit, durante o estádio de enchimento e crescimento dos colmos, em três ciclos de cultivo sequenciais (2009, 2010 e 2011). Dois experimentos nomeados Experimento 1 e Experimento 2 foram instalados e desenvolvidos em casa de vegetação, com 23 variedades, em vasos com volume de 0,5 m3. No Experimento 1 foram avaliadas 9 variedades, sendo elas RB855453, RB855536, RB925211, RB867515, SP89-1115, SP81-3250, CTC14, CTC8 e CTC6 implantadas em um solo de textura argilosa, classificado como Nitossolo Vermelho Eutrófico. Outras 14 variedades (RB925345, RB855156, RB966928, RB72454, RB92579, IACSP95-5000, Caiana, SP83-2847, SP90-3414, SP79-1011, CTC17, CTC15, CTC9 e CTC2) foram implantadas no Experimento 2 em um solo de textura franco-arenosa, classificado como Latossolo Vermelho Amarelo. Em ambos os experimentos as variedades foram submetidas à irrigação plena e à irrigação sob déficit. O manejo da irrigação foi realizado através de irrigação por gotejamento mediante controle do potencial mátrico, via tensiômetros instalados em diferentes profundidades. Em todos os ciclos e para cada variedade e cada tipo de manejo da irrigação (com e sem déficit), foram avaliadas a biomassa fresca de colmo (BFC), os parâmetros tecnológicos, o rendimento bruto de açúcar (RBA), a fotossíntese acumulada (biomassa seca da parte aérea), a energia total da biomassa (ET) e a produtividade da água da BFC, do RBA e da ET. Os fatores que mais influenciaram na fotossíntese acumulada (biomassa e energia), e consequentemente na produtividade da água durante os três ciclos de cultivos nas variedades estudadas foram a radiação e a disponibilidade hídrica no solo. A produtividade da água em BFC (PABFC) no solo de textura argilosa atingiu valor máximo de 29,10 Kg.m-3 na variedade CTC6, sob irrigação plena e mínimo de 11,50 Kg.m-3 na variedade RB855536 em condições de déficit. A produtividade da água em biomassa de rendimento bruto de açúcar (PARBA) variou de 1,44 a 3,52 Kg.m-3. A produtividade da água em energia total (PAET), no solo de textura argilosa alcançou melhor resultado na variedade SP81-3250 com 176,32 MJ.m-3. No solo de textura franco-arenosa a PABFC variou de 8,13 a 26,39 K.m-3, na PARBA a variação foi de 0,99 a 3,42 Kg.m-3 e na PAET a variação foi de 64,89 a 192,92 MJ.m-3.The objective of this experiment was to quantify evapotranspiration in different varieties of sugar cane, biomass productivity and energy (accumulated photosynthesis), biomass productivity and energy as well as the water productivity, subjected to full and deficit irrigation, for three sequential crop cycles (2009, 2010 and 2011). Two experiments named Experiment 1 and Experiment 2 were installed and developed under greenhouse conditions, , with 23 varieties planted in vases with volume of 0.5 m3. In the Experiment 1 were evaluated nine varieties: RB855453, RB855536, RB925211, RB867515, SP89-1115, SP81-3250, CTC14, CTC8, CTC6, and implanted in clay texture soil, classified as Nitossolo Vermelho Eutrófico. Other 14 varieties (RB925345, RB855156, RB966928, RB72454, RB92579, IACSP95- 5000, Caiana, SP83-2847, SP90-3414, SP79-1011, CTC17, CTC15, CTC9 and CTC2) were implanted in Experiment 2 in the sandy loam soil texture, classified as Latossolo Vermelho Amarelo. In both experiments the varieties were subjected to full irrigation and deficit irrigation. The water management was accomplished through trickle irrigation system by monitoring tensiometers installed at different depths. In all cycles and for each variety and each type of irrigation management (with and without deficit) were evaluated stems fresh biomass, technological parameters, sugar gross yield, the cumulative photosynthesis (shoot dry biomass), biomass total energy and water productivity of the stems fresh biomass, of the sugar gross yield and of the total energy. The factors that most influenced the cumulative photosynthesis (biomass and energy), and consequently the water productivity during crop three cycles in varieties studied were radiation and water supply. The water productivity in stems fresh biomass in clay texture soil reached a maximum of 29.10 kg.m-3 in the variety CTC6 under full irrigation, and minimum of 11.50 kg.m-3 in the variety RB855536 in deficit conditions. The water productivity in biomass of sugar gross yield ranged from 1.44 to 3.52 Kg.m-3. The water productivity in total energy, in clay soil achieved better result in the variety SP81-3250 with 176.32 MJ.m-3. In sandy loam soil the water productivity of stem fresh biomass varied from 8.13 to 26.39 Kg.m-3, in water productivity of sugar gross yield the variation was 0.99 to 3.42 Kg.m-3 and in the water productivity of total energy the variation was 64.89 to 192.92 MJ.m-3

Parameterization of CANEGRO (DSSAT) model and biometric characterization of the eight sugarcane varieties drip irrigated

O Brasil é um dos países de maior destaque do setor sucroenergético, uma vez que detém a maior produção mundial de cana-de-açúcar e pouco mais de um terço da cana cultivada no mundo. O presente experimento teve como principal finalidade caracterizar detalhadamente oito variedades de cana-de-açúcar, utilizando esta caracterização como suporte para parametrização do modelo CANEGRO/DSSAT que por sua vez é uma importante ferramenta na tomada de decisão dos cultivos de cana-de-açúcar, sendo assim os objetivos neste trabalho foi realizar uma análise agronômica e tecnológica de oito variedades de cana-de-açúcar, mensurar o máximo de parâmetros do modelo CANEGRO/DSSAT; efetuar a parametrização do CANEGRO/DSSAT para oito variedades de cana-de-açúcar; simular o processo de fotossíntese e partição de fotoassimilados, de modo a estabelecer um processo de Benchmarking da produtividade limite das principais variedades de cana-de-açúcar; simular o crescimento e produtividade da cana-de-açúcar no ambiente de produção do Cluster Caçú - GO da Empresa Odebrecht Agroindustrial, Caçu - GO. O experimento base foi conduzido em casa de vegetação, pertencente à área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas (LEB) da Escola Superior de Agricultura \'Luiz de Queiroz\' (ESALQ/USP) localizada em Piracicaba - SP. O experimento foi delineado com três fontes de variação (FV), sendo: quatro épocas de amostragem, quatro lâminas de irrigação e oito variedades de cana-deaçúcar. As amostragens (épocas) foram realizadas trimestralmente, sendo a primeira, aproximadamente 100 dias após o corte da cana planta. As lâminas avaliadas (L50, L75, L100 e L75*) constituíram na reposição de frações da ETc tomando como referência o tratamento L100, em que se manteve a umidade do solo próximo capacidade de campo (θcc) em todo o experimento. As parametrizações foram realizadas baseadas nos dados coletados nas parcelas submetidas à lâmina L100. A etapa de simulações foi realizada para unidade Agroindustrial Rio Claro localizada em Caçu/GO pertencente a Empresa Odebrecht Agroindustrial. A produtividade de massa fresca de colmo é influenciada pela lâmina de irrigação já na segunda época de amostragem (~205 DAC), neste ponto há redução de 35% entre L100 e L50. Os parâmetros medidos apresentaram grande diferença em relação aos valores padrão do CANEGRO/DSSAT, principalmente CHUPIBASE e TT_POPGROWTH. As variedades que obtiveram menores produtividades observadas em campo foram as que apresentaram os melhores índices estáticos relacionados quando simulado a produtividade de massa fresca. Nas simulações realizadas para Caçu-GO, a maior produtividade (173,9 t ha-1) foi alcançada pela variedade V2 no solo 1 em cultivo irrigado e a menor produtividade de massa fresca (68,4 t ha-1) ocorreu na variedade V7 no plantio de setembro em cultivo sequeiro no solo 3.Brazil is one of the countries with major sugarcane industry, as it holds the world\'s largest production of sugarcane and just over a third of the sugarcane area grown in the world. This experiment aimed to characterize in detail eight sugarcane varieties, as support for parameterization of CANEGRO model / DSSAT which in turn is an important tool in the decision making process of sugarcane crops , therefore the objectives of this study were to measure the maximum parameters of CANEGRO / DSSAT model; parameterize CANEGRO / DSSAT for eight varieties of sugarcane; simulating the process of photosynthesis and assimilate partitioning in order to establish a benchmarking process productivity limits of the main varieties of sugarcane; simulate the growth and productivity of sugarcane in the Cluster production environment Caçu - GO Agroindustrial Company Odebrecht, Caçu - GO. The basic experiment was conducted at the experimental area of the Department of Biosystems Engineering (LEB) of the Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ / USP) located in Piracicaba - SP. The experiment was designed with three sources of variation (PV), as follows: four sampling times, four irrigation levels and eight varieties of sugarcane. Sampling (times) were held quarterly, with the first, approximately 100 days after cutting the plant cane. The evaluated blades (L50, L75, L100 and L75*) were the replacement fractions of ETc with reference to the treatment L100, which kept the soil moisture near field capacity (θcc) throughout the experiment. The parameterization was carried out based on data collected at the 100 % irrigation depth (L100). The simulations were performed to Agroindustrial Rio Claro unit in Caçu / GO (Odebrecht Agroindustrial). The productivity of fresh culms was influenced by water depth in the second time of sampling (~ 205 DAC), at this point there is a reduction of 35% between L100 and L50. The measured parameters showed big difference compared to standard values CANEGRO / DSSAT mainly CHUPIBASE and TT_POPGROWTH. The varieties with smaller yields observed in the field were the ones with the best static indexes related when simulated fresh culm productivity. In simulations performed to Caçu GO, the highest yield (173.9 t ha-1) was accomplished by the V2 array 1 in the soil irrigated and the lowest fresh culm weight yield (68.4 t ha-1) was in the range V7 in September planting in rainfed cultivation in soil 3

Effect of water stress on renewable energy from sugarcane biomass

The higher heating value (HHV) of sugarcane biomass components has been well documented; however, the effect of different soil water levels (abiotic stress) during the growing season on HHV has not been assessed for this energy crop. Drip irrigation in sugarcane production presents a potential to be a disruptive technology for sugarcane mills in terms of water-energy-nexus, making this inextricable relationship more efficient. The objective of this article was to quantify the higher heating value and useful energy from biomass partitions of different sugarcane varieties (Saccharum spp.) drip irrigated at four water levels and four maturation processes (drying off intensity prior to harvesting time); this information is not available in literature to date. The contribution of this article to the state of the art of knowledge are: a) the heating values for sugarcane partitions: bagasse, leaves and pointers did not vary significantly for varieties, water stress levels under drip irrigation and maturation processes; conversely, the heating value for the sheath biomass partition vary significantly for varieties. The average heating values for all treatments for the bagasse, sheaths, leaves and pointers were 18.16, 17.21, 17.64 and 17.84 MJ kg−1 respectively; b) the useful energy in sugarcane is almost totally dependent on the biomass produced per unit of area; drip irrigation levels and sugarcane variety traits are important in establishing the bioenergy productivity per area; the average value obtained for all treatments was 660.29 GJ ha−1 year−1 (36.90 Mg dry mass ha−1 year−1). Drip irrigated sugarcane crops at higher water levels in the soil, resulted a higher intensive land use and less deforestation pressure at sugarcane bioenergy production areas