Auala_Timoteo_Manejo hidrico cana de acucar

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
CENTRO DE ENERGIA NUCLEAR NA AGRICULTURA - CENA/USP
Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz – ESALQ/USP
Disciplina - 5715 Avaliação da fertilidade do solo e do 
estado nutricional das plantas
Manejo hídrico e nutricional em 
cana-energia e suas relações com a 
produtividade 
Dr. Timóteo Herculino Silva Barros
Prof. Dr. Cassio Hamilton Abreu-Junior
Dr. Juan Ricardo Rocha
Piracicaba, 27 de Fevereiro de 2024
População mundial por continente 
8.1 bilhões de habitantes - 2024
chegará a 9,79 bilhões até 2050 
População total 
Cana-de-açúcar 
As cultivares atuais de cana-de-açúcar são, em realidade, híbridos 
interespecíficos entre Sacharum officinarum L. e S. spontaneum L. 
A Cana-de-açúcar no contexto 
histórico
Muitas pinturas e ilustrações documentam a presença da espécie na 
Índia, cerca de 7000 AC
Acompanhando a migração humana, a cana foi se espalhando para 
o sudeste da Ásia, Índia e Pacífico
Duarte Coelho
Martim Afonso de Sousa
Uso da terra no Brasil (milhões de ha-1) 
Total de Terra 
851
100% 
Floresta e 
vegetação nativa
498
58% 
Terras aráveis
Em uso e disponível 
338
40% 
Disponível 30%
103 Pastagens 51%
172
Culturas 16%
55
Cana-de-açúcar
8,6 Milhões de hectares
~2,6%
Fonte: Conab, IBGE 2024
Outros
15
2%
677 Milhões de toneladas e ~85 toneladas ha-1
SP - 350 Milhões de toneladas ~52%
Brasil Produtividade ~81,12 toneladas ha-1
Média global de produtividade
2007 - 2017
70 t ha−  1
80 80 
72 71 
76 76 
70 70 
2019/20 2020/21 2021/22 2022/23
Histórico de produtividade(t ha-1)
SP - STATE BRASIL
Preços dos fertilizantes 
Preços dos fertilizantes 2008 – 2022 
Fatores determinantes para alta produtividade 
Rentabilidade ($) 
Fabrica à Plantas 
Fotossíntese - Produtos 
CO2 Água (MP)
Energia – N (turno)
E, Gs (regulador de processos)
Matérias-primas do solo – água e nutrientes (MP)
Manejo
Produtividades 
Desafios: quanto teremos que produzir de cana nos 
próximos anos? Para onde projetar os investimentos ?
Canaviais Irrigados de 
Altíssima Produtividade 
(CIAP)
Hídricas 
Agronômicas
Chuva / irrigação 
Para superar a atual quebra de produtividade, torna-se
imprescindível o aprimoramento e a validação de
tecnologias.
Representa oportunidade
disruptiva de incremento da
produtividade
Manejo da cana
Potencial
Limitações
de manejo
Produtividade 
atual
(YG)
Nutricional
(YG)
água
(YG)
TotalFertilidade
Como manejar a cana energia ?
Adubação
Água
CO2
Luz
Solo
Sugarcane 73 t ha-1 * 90L t-1 = 6570 L ha-1 ciclo de cultivo -1
Sugarcane 120 t ha-1 * 90L t-1 = 10800 L ha-1 ciclo de cultivo -1
Corn 7,5 t ha-1 * 370 L t-1 = 2775 L ha-1 ciclo de cultivo -1
Corn 7,5 t ha-1 * 460 L t-1 = 3450 L ha-1 ciclo de cultivo -1
60 kg sacas-1 ou seja 125 sacas de 60kg
Comparação de diferentes biomassas quanto ao rendimento de etanol
Sugar-energy 180 t ha-1 * 90L t-1 = 16200 L ha-1 ciclo de cultivo -1
200
250
300
18000
22500
27000 Sustentabilidade 
CO2
$ 
4,09 milhões de hectares (2023/24) 
85 toneladas ha-1 (2023/24) 
350 milhões de toneladas (2023/24) 
Área irrigada 
Irrigação 
Existem hoje no 
mundo cerca de 
1,533 bilhão de 
hectares cultivados 
com produtos 
permanentes ou 
temporários
Dos quais 18%, isto é, 
278 milhões de 
hectares são irrigados, 
produzindo 44% da 
produção agrícola 
mundial.
82% 
18% 
44% 
56% 
Em áreas Irrigadas 
Em áreas Sequeiro 
Fatores determinantes para alta produtividade 
Deficiência Hídrica
Destaque para as sucessivas estiagens observadas nos últimos anos 
nas duas principais regiões produtoras de cana-de-açúcar no Brasil
Solo, água, clima e suas interações 
com a irrigação
Irrigação: A irrigação é uma técnica milenar que tem como
finalidade disponibilizar água às plantas para que estas possam
produzir de forma adequada.
Umidade do solo Métodos
Gotejamento Controle individual 
de parcelas 
Sistema automático 
para aquisição de 
dados
Usando transdutores de 
pressão acoplados aos 
tensiômetros
20 cm
40 cm
60 cm
Modelo esquemático da Instalação dos tensiômetros 
30
MANEJO DA IRRIGAÇÃOA estimativa da umidade (θ), em cm3 cm-3, é realizada através do modelo proposto 
por Van Genuchten (1980)
Condições de água no solo 31
MONITORAMENTO CLIMÁTICO
Estação climatológica composta por sistema de aquisição de dados (a), sensores de 
captação de informações climatológicas 
Monitoramento das variáveis atmosféricas 
Disponibilidade de água no solo 
Umidade do solo Irrigação 
Água na superfície do solo 
Infiltração
Escoamento superficial 
Armazenamento no solo
Percolação
Disponibilidade de água no solo 
DTA= ((CC-PMP)/10) x Da CC=Capacidade de campo (%)
PMP= Ponto de murcha permanente (%)
PMP= Densidade aparente do solo (g/cm3)
CTA = DTA x Z
Z = Profundidade efetiva do sistema radicular (cm)
CTA= Capacidade total de água no solo (mm/cm)
DTA= Disponibilidade total de água no solo (mm/cm)
CRA= Capacidade real de água no solo (mm/cm)CRA = CTA x f
f= Fator de disponibilidade (sempre menor que 1)
IRN = Irrigação real necessária (mm)IRN= ((CC-PMP)/10) x Da x Z x f
ITN= IRN/Ea Ea = Eficiência de aplicação (%) 
Manejo
Coeficiente de cultura para cana-de-açúcar
https://www.scielo.br/j/rbeaa/a/KCBBGMfFXPpctD87BRV6vrb/?format=pdf&lang=pt
Relação Solo-Planta-Atmosfera
A água se movimenta de onde está mais disponível (ou com maior
Energia Livre) para onde está menos disponível, assim como toda
substância na natureza.
A busca pelo equilíbrio leva à movimentação da água no sistema
Solo-Planta-Atmosfera, que é também chamado Continuum...
Em Termodinâmica a Energia Livre de uma substância representa sua
capacidade de realizar Trabalho e é medida em termos de Potencial
Total: Ψtotal
Ψ – letra grega psi
Num sistema agrícola ideal, a água sai do Solo para a Planta e da
Planta para a Atmosfera...
Fonte: http://www.bio.miami.edu/
dana/226/226F09_10.html
Mpa: megaPascal
1 Mpa = 1000 kPa = 10 bar
≈ 10 atm ≈ 100 mca
http://www.bio.miami.edu/
Requerimento de água pela Planta 
𝑓 (Ambiente) 
Fatores que afetam a ET, trocas gasosas, nutricional
Radiação Solar 
Temperatura do ar
Umidade relativa
Vento
(Fisiológicos) 
Fechamento ou abertura estomática 
Tamanho e número de estômatos 
Quantidade de folhas 
Enrolamento de folhas 
Profundidade do sistema radicular 46
DETERMINAÇÕES DA REGIÃO DA FOLHA PARA 
ANALISE
Qual folha e 
melhor 
posição?
α
Condutância estomática e transpiração 
Taxa transpiratória (mmol H2O m-2s-1) nas oito
variedades de cana-de-açúcar irrigadas por
gotejamento sob quatro lâminas de irrigação:
50, 75 100 e 125%
Variação da condutância estomática mol H2O m-2 s-1
em oito variedades de cana-de-açúcar irrigada por
gotejamento, com quatro condições de manejo.
Variação da condutância estomática mol H2O m-2 s-1 em
relação às lâminas usadas em oito variedades de cana-
de-açúcar. Cada lâmina possui informações das oito
variedades
40,7
33,3
0,0 0,0
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
L50 L75 L100 L125
%
 d
e 
re
du
çã
o 
de
 c
ad
a 
lâ
m
in
a
Lâmina
Perceptual de redução da condutância 
estomática em função das lâminas de 
irrigação 
Biomassa
Total de biomassa de cana de açúcar em toneladas por hectare produzido por hectare nas oito variedades de cana
e açúcar submedidas as lâminas de 50, 75, 100 e 125%*
Total de biomassa de cana de açúcar em toneladas por hectare nas quatro lâminas de irrigação 50, 75,
100 e 125%* independente da variedade
a
Estimativas de produtividade de biomassa ha-1
21 ton biomassa
Valores médios de energia útil para o componente da palha (massa seca total da palha
menos 5 t ha −1 de palha deixada no campo) para todas as águas níveis de estresse, durante
12 meses de cultivo de cana-de-açúcar. Palha total = bainhas + folhas + perfilhos mortos +
ponteiros.
Agradecimentos 
Obrigado 
timoteo@alumni.usp.br