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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
CENTRO DE ENERGIA NUCLEAR NA AGRICULTURA 
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ” 
 
Piracicaba – SP 
2022 
 
 
 
 
PROJETO DE PESQUISA DE DOUTORADO 
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: 
ENERGIA NUCLEAR NA AGRICULTURA E NO AMBIENTE 
LINHA DE PESQUISA: 
NUTRIÇÃO DE PLANTAS, MANEJO DE CULTURAS E FERTILIDADE DO SOLO 
 
 
 
 
 
Adubação, nutrição e uso eficiente do N, P e K para maximizar a produtividade 
agrícola da cana-energia 
 
 
 Candidato: MSc. Dalila Lopes da Silva 
Instituição Sede: CENA/USP, Piracicaba - SP 
Orientador: Prof. Dr. Cassio Hamilton Abreu-Junior 
Coorientador: Prof. Dr. Renato de Mello Prado 
 
 
 
TÍTULO DO PROJETO: Adubação, nutrição e uso eficiente do N, P e K para 
maximizar a produtividade agrícola da cana-energia 
RESUMO: A cana-energia possui alto potencial de produção de bioenergia, dada a 
produção de biomassa superior à de outras culturas. Contudo, ainda não se tem 
informações quanto à resposta à adubação e à exigência nutricional da cultura. Têm-se as 
hipóteses de que, a cana-energia terá maior resposta à adubação no primeiro ciclo de 
cultivo, com efeitos positivos na produtividade e maior extração de nutrientes pela 
primeira soqueira; e que em condições de irrigação plena a apresentará maior demanda e 
extração de nutrientes, devido a maior produção de biomassa. Objetiva-se avaliar o efeito 
da adubação NPK sobre a produtividade, estado nutricional, demanda, extração, 
eficiência de uso do N, P e K, e qualidades tecnológicas da cultura da cana-energia. 
Quatro experimentos distintos, constituídos pelos cultivos de duas variedades de cana-
energia (Vertix 3 - teor médio de fibra e sacarose, e Vertix 2 - teor alto de fibra e baixa 
sacarose) sob duas condições de cultivo (de irrigação em déficit e plena), 
respectivamente. Serão implantados em casa de vegetação, em vasos de 167 dm3, em 
blocos ao acaso, em esquema fatorial 3x3x3, no qual serão avaliados os efeitos de 3 níveis 
de 15N, de 33P e de 40K (60, 180 e 300 kg ha-1 de N, P2O5 e K2O, utilizando ureia, 
superfosfato triplo e cloreto de potássio respectivamente), com 3 repetições. Pretende-se 
obter informações dos efeitos das doses de N, P e K quanto a eficiência do uso, extração 
e alocação dos nutrientes provenientes dos fertilizantes na biomassa (folha, colmo e 
caldo), e seu efeito na produção de biomassa, por meio de estudos de superfície de curvas 
de resposta (faixas de suficiência, DRIS e CND) para cada condição de cultivo. 
 
 
 
 
TITLE OF PROJECT: Fertilization, nutrition and efficient use of N, P and K to 
maximize the agricultural productivity of energy cane 
ABSTRACT: Energy cane has a high potential for bioenergy production, given the 
higher biomass production than other crops. However, there is still no information about 
the response to fertilization and the nutritional requirement of the crop. There are 
hypotheses that energy cane will have a greater response to fertilization in the first 
cultivation cycle, with positive effects on productivity and greater extraction of nutrients 
by the first ratoon; and that under full irrigation conditions it will present greater demand 
and extraction of nutrients, due to greater biomass production. The objective is to evaluate 
the effect of NPK fertilization on productivity, nutritional status, demand, extraction, N, 
P and K use efficiency, and technological qualities of the energy cane crop. Four different 
experiments, consisting of the cultivation of two varieties of energy cane (Vertix 3 - 
medium fiber and sucrose content, and Vertix 2 - high fiber and low sucrose content) 
under two cultivation conditions (deficit and full irrigation), respectively. They will be 
implanted in a greenhouse, in pots of 167 dm3, in randomized blocks, in a 3x3x3 factorial 
scheme, in which the effects of 3 levels of 15N, 33P and 40K (60, 180 and 300 kg ha-1) will 
be evaluated of N, P2O5 and K2O, using urea, triple superphosphate and potassium 
chloride respectively), with 3 repetitions. It is intended to obtain information on the 
effects of N, P and K doses on the efficiency of use, extraction and allocation of nutrients 
from fertilizers in the biomass (leaf, stem and broth), and their effect on biomass 
production, through surface studies of response curves (sufficiency bands, DRIS and 
CND) for each cultivation condition.
4 
1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA 
A constante busca por energias renováveis associada as crises no setor 
sucroenergético, tem despertado o interesse pelo desenvolvimento de tecnologias 
disruptivas para diminuir os impactos ambientais. Nesse sentido, o setor tem estimulado 
a utilização de energia gerada a partir da biomassa vegetal e a busca por variedades 
capazes de produzir grandes quantidades de biomassa lignocelulósica e bioenergia 
(Carvalho-Netto et al., 2014). 
Essas variedades atualmente são conhecidas como cana-energia, decorrentes do 
retrocruzamento interespecífico de híbridos atuais com ancestrais selvagens, com maior 
participação de genoma de S. spontaneum (alto teor de fibra), se comparado com S. 
officinarum (alto teor de açúcar), produzindo assim uma planta com maior teor de fibra e 
menor teor de açúcar do que a cana convencional (Matsuoka, 2014). 
 Classificadas em duas categorias: Tipo I e Tipo II. No qual, o tipo I é descrito 
como uma cana com características mais próximas das da cana-de-açúcar convencional, 
entretanto com menor teor de sacarose e, portanto, menor pureza e, inversamente maior 
o teor de fibra. Já o tipo II é uma cana com teor reduzido de açúcar, mas com teor de fibra 
superior ao tipo I (Matsuoka, 2014). 
Vale ressaltar algumas características que as plantas possuem como: sistema 
radicular mais volumoso e ao seu crescimento em maiores profundidades, com alta 
capacidade de perfilhamento na fase cana-planta e a presença rizomas em maior 
quantidade que na cana convencional, características transmitidas pelo genoma S. 
spontaneum dominante na cana-energia (de Abreu et al., 2020; Matsuoka et al., 2018, 
2014; Silva, 2017; Wang et al., 2008), que podem beneficiar no processo de absorção de 
água e nutrientes que podem beneficiar a maior produção de biomassa não somente da 
5 
parte aérea, mas também favorecer ao maior poder de brotação após os cortes, que em 
tese pode permitir de 10 a 15 cortes ou ciclos de cultivos (Matsuoka et al., 2018). 
No que se refere as respostas à adubação, às exigências nutricionais, alocação de 
biomassa e sua composição nutricional, à demanda hídrica da cultura, em diferentes 
condições hídricas e seus efeitos nas variáveis tecnológicas e qualidade da matéria-prima, 
definido como o conjunto de características que o produto deve possuir para atender as 
demandas da indústria como (ºBrix do caldo, fibra, açúcar total recuperável-ATR e 
rendimento de açúcar), respostas ainda são escassas na literatura. E estas informações são 
de interesse de empresas, como GranBio e Raízen, que atuam no Brasil na produção de 
etanol de 2G, e vem demonstrando grande interesse sobre o manejo nutricional da cana-
energia e sua produção em condições irrigadas. 
O presente projeto de Doutorado está vinculado à proposta de Pesquisa em 
Parceria para Inovação Tecnológica (PITE 2, processo 20/03271-9), intitulado “Manejo 
de alta produtividade para a cultura da cana-energia: produção sustentável de 
açúcar, etanol e energia”, em parceria com a GranBio, e apoio da Raízen, com adesão 
ao Programa de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN), a fim de gerar dados sobre o manejo 
da adubação da cana-energia, em dois níveis de disponibilidade de água, condições 
controladas, e posteriormente, utilizá-los para estimar os yield gaps quando 
confrontados com os resultados de campo e gerar subsídios para adubação e nutrição da 
cana-energia em condições de déficit e irrigação plena, em plantios comerciais pela 
GranBio e Raízen.. 
Para obtenção dessas informações,há necessidade de pesquisas com diferentes 
doses de nutrientes em variedades distintas, para o conhecimento de seus efeitos e 
interações das doses de nutrientes que podem potencializar ou reduzir a produção da cana 
energia (Prado, 2021). Pois sabe-se que para o cultivo sustentável é necessário o uso 
6 
criterioso de nutrientes, visto que, incoerências no uso dos mesmos podem afetar 
diretamente a qualidade da matéria prima, a produtividade de biomassa total, 
produtividade dos colmos, a longevidade dos canaviais e recuperação das soqueiras 
(Schultz et al., 2010). 
Nesse sentido, temos o nitrogênio (N), que em condições de suprimento inadequado pode 
diminuir a concentração de sacarose, açúcares redutores totais, brix e produtividade de 
colmos, com base na matéria seca [10], além de afetar a taxa de brotação e perfilhamento, 
teor de clorofila nas folhas, comprimento e diâmetro de colmos usináveis e peso dos 
colmos (Zeng et al., 2020); o potássio (K) ao ser fornecido em dose abaixo no necessário, 
pode diminuir a eficiência de uso do N e da água pela cultura, principalmente quando em 
cultivo sob condições de déficit hídrico, o que é comum nas condições de cultivos em 
sequeiro, além de diminuir a atividade enzimática e transporte de fotoassimilados (Bhatt 
et al., 2021); e o fósforo (P) que pode afetar o crescimento de raízes, perfilhamento e 
qualidade do caldo, visto que, plantas deficientes em P, dificultam a clarificação do caldo 
(Tsado et al., 2013); contudo, é importante ressaltar que estudos que abordam esses 
aspectos quanto a produção de cana-energia ainda são incipientes, principalmente quanto 
aos efeitos de doses de adubação N, P e K na produção e qualidade da biomassa e das 
variáveis tecnológicas. 
E se considerarmos as condições subótimas, nas quais a cana-energia tem sido 
cultivada atualmente, aliada as atuais condições de cultivo dos nossos solos tropicais, que 
apresentam baixos teores de N, devido alto processo de lixiviação, desnitrificação e 
volatilização (Jadon et al., 2018); de P, devido alta reatividade com ferro, cálcio e 
alumínio, que forma complexos insolúveis, indisponíveis para absorção pelas plantas 
(Dawson and Hilton, 2011; Rezakhani et al., 2020), e de K por ser facilmente lixiviado, 
aliado a capacidade de troca catiônica dos nossos solos com baixa capacidade de 
7 
armazenamento de K (Prado, 2020). O conhecimento das respostas das plantas, quanto à 
produção de biomassa e das partes que a constitui, colmo, caldo e folha, em função das 
doses dos nutrientes é essencial para obtenção do potencial máximo produtivo da cana-
energia. 
A importância da pesquisa fica evidente quando se constata, que na prática, na 
ausência de informações, há sugestões da implantação de cultivos de cana-energia 
adotando-se manejo semelhante ao empregado no sistema de produção da convencional 
de cana-de-açúcar, sem conhecer as reais exigências nutricionais da cana-energia 
[2,4,17,18]. Isso pode ter consequências negativa na produtividade da cana-energia, pois 
possivelmente as espécies possuem exigências diferenciadas. Ou ainda da perspectiva de 
plantios da cana-energia em éreas marginais, sem correção do solo e manejo nutricional 
adequado, diante de uma ideia equivocada de que essas variedades sejam “rústicas”, 
devido ao sistema radicular denso e profundo, e que apresentam menores demandas de 
água e de nutrientes colocando em dúvida o potencial (Boschiero et al., 2019). 
Demonstrada a escassez de pesquisas nesse seguimento, fica clara a importância 
deste projeto, que será o primeiro a elucidar sobre a exigência nutricional da planta de 
cana-energia, com ênfase na fertilização de N, P e K, e seus efeitos na composição mineral 
das plantas e das partes que constituem sua biomassa, nas variáveis tecnológicas em 
diferentes condições de reposição hídrica. Além da importância prática, o conhecimento 
desses fatores também reflete na compreensão econômica e sustentável para o setor, que 
visa o uso eficiente dos fertilizantes minerais para maximizar a produção agrícola no 
cultivo da cana-energia. Uma vez que, apesar da contribuição dos minerais na composição 
elementar da biomassa das plantas ser apenas cerca de 5%, sendo os outros 95% C, O e 
H (Shand, 2007), o impacto desse percentual em campo se torna indiscutível, pois o uso 
8 
ineficiente dos fertilizantes em campo podem promover altas reduções na produtividade 
e qualidade das culturas. 
Em razão disso, destacamos que além de conhecer a extração de nutrientes pela 
cana-energia, também é importante caracterizar a alocação dos nutrientes na biomassa e 
das partes que constituem sua biomassa (folhas, colmos), pois esses fatores apresentarem 
implicações práticas para a tomada de decisão sobre qual parte da planta deixar no campo 
(ao menos 7 t ha-1 palha na superfície do solo), sendo mais interessante aquela com maior 
acúmulo de nutrientes para contribuir com a manutenção da fertilidade do solo ao longo 
do tempo (Carvalho et al., 2017; Trivelin et al., 2013). 
Aliado ao conhecimento sobre o estado nutricional da cana-energia e das partes 
que a constituem, a compreensão da demanda hídrica da cultura também é indispensável, 
especialmente em condição de cultivo em condição de déficit hídrico, quando se encontra 
algum nível de déficit hídrico no ciclo da cultura, especialmente no estabelecimento da 
cultura, promovendo a redução da produtividade e possível qualidade da biomassa, ou 
ainda quando se usa mudas pré-brotadas (MPB), que apresentam reservas de água e 
nutrientes baixas, após transplantadas e apresentam alta sensibilidade ao estresse hídrico 
(Jain et al., 2015; Landell et al., 2012a; Martins et al., 2015). 
Para obtenção dessas respostas, o emprego de técnicas isotópicas para estudo de 
nutrição de plantas tem demonstrado vantagens, pois além de obter as informações sobre 
a origens e o destinos dos elementos em estudo no sistema solo-planta, que não poderia 
ser obtido por métodos convencionais, permitem o estudo das transformações dos 
nutrientes no solo durante o ciclo de cultivo, suas interações com o sistema radicular e o 
aproveitamento pelos cultivos subsequentes (Abreu Junior et al., 2009), permitindo o 
conhecimento e compreensão da exigência nutricional da cultura. 
9 
Nesse contexto, e com base no fato de que a fertilização mineral e demanda hídrica 
afeta diretamente a produção de biomassa das plantas, as principais hipóteses são: (a) a 
demanda de nutrientes pela cana-energia será maior no primeiro ciclo de cultivo, e está 
maior demanda, ou seja, resposta à adubação no primeiro ciclo promoverá efeitos 
positivos na produtividade e extração de nutrientes pela primeira soqueira, e que (b) a 
cana-energia apresentará maior extração de nutrientes e produção de biomassa em 
condições de irrigação plena. 
2. OBJETIVOS 
2.1 Geral 
Objetiva-se avaliar o efeito da adubação NPK sobre a produtividade, estado 
nutricional, demanda, extração, eficiência de uso do N, P e K, e qualidades tecnológicas 
da cultura da cana-energia em duas variedades de cana-energia, Vertix 3 e Vertix 2, com 
reposição de 50% e 100% da demanda hídrica da planta, simulando condições de 
irrigação em déficit e irrigação plena, por meio do uso de técnicas isotópicas, utilizando 
fertilizantes marcados contendo 15N, 33P e 40K, em dois ciclos de cultivo, em casa de 
vegetação. 
2.2 - Específicos, para cada uma das quatro condições experimentais 
(I) Avaliar o efeito da adubação N, P e K sobre a produtividade (colmos, folhas e 
caldo), estado nutricional e seus efeitos sob os parâmetros tecnológicos; 
(II) Avaliar a eficiência do uso da adubação 15N, 33P e 40K e a eficiência para produção 
de biomassa e das suas partes (colmo, folha e caldo); e 
(III) Avaliar o estado nutricional, por meio dos índices de nível crítico, faixa de 
suficiência, sistema integrado de diagnose (DRIS) e composição de diagnose 
nutricional(CND). 
3. PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA DE SUA EXECUÇÃO 
10 
O projeto será desenvolvido em parceria com uma equipe multidisciplinar, com 
pesquisadores do CENA, ESALQ, UNESP e GranBio e apoio de profissionais da Raízen 
com expertise em nutrição de plantas, fertilidade do solo, irrigação, estatística, proteção 
radiológica e uso de isótopos na agricultura. Esta pesquisa visa gerar informações e 
subsídios bases, para tomada de decisões no manejo de fertilizantes e demanda hídrica da 
cana-energia, diante do fato de não termos dados publicados que atendam essa demanda. 
Possibilitando obtenção de respostas em condições de cultivo ideal para aplicação futura 
em campo, conforme demanda das empresas BioVertis® (GranBio) e Raízen. 
As atividades serão desenvolvidas de acordo com o cronograma de execução 
(Tabela 1). 
 Tabela 1. Cronograma de desenvolvimento de atividades a serem realizadas. 
 
Cronograma 
Ano/ semestre 
2022 2023 2024 2025 
1º 2º 1º 2º 1º 2º 1º 2º 
Atividades 
Adequação da infraestrutura da casa de vegetação* 
 
Caracterização físico-química do substrato 
 
Preparo das mudas (MPB) 
 
Transplantio MPB e aplicação das doses de N, P e K no 
plantio 
 
 
Cobertura com N, P e K 
 
Imposição dos regimes hídricos 
 
Obtenção dos resultados e disseminação dos resultados 
Avaliações biométricas, tecnológicas e nutricionais 
 
Tabulação e análise de dados 
 
Bolsa de estágio de pesquisa no exterior (BEPE)
a
 
 
 
Escrita artigos 
 
Exame de qualificação 
 
Apresentação dos resultados em congressos
b
 
 
 
Submissão de artigos em periódicos
c
 
 
 
Defesa tese 
 
Entrega versão final da tese 
 
* Diante do cenário de pandemia e das medidas preventivas de segurança implantadas pelo 
CENA USP e atraso na finalização da documentação e termo de outorga entre a GranBio e 
USP, que nortearam o projeto financeiramente a implantação do projeto sofreu alterações em 
seu cronograma, com implantação programada para agosto de 2022. 
11 
aA candidata solicitará bolsa para o órgão de Fomento FAPESP, e pretende realizar BEPE por 
um período de 8 meses no Departmen of Soil and Crop Sciences, do Colleg of agriculture & 
Life, Texas University. Sob a orientação do Dr. Jorge da Silva, para acompanhar pesquisas de 
desenvolvimento de melhoramento da cana-de-açúcar, para obtenção de alto rendimento em 
biomassa e biocombustíveis. 
bCongresso Nacional de Bionergia; Congresso Brasileiro de Agronomia; Simpósio da 
agroindústria de cana-de-açúcar de Alagoas. 
cBiomass & Bionergy (JCR 3.551); Agriculture, Ecosystems & Environment (JCR 4.241). 
 
4. MATERIAL E MÉTODOS 
4.1. Local – Serão implantados quatro experimentos em casa de vegetação, na 
área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas, da Universidade de 
São Paulo - ESALQ/USP, em Piracicaba (-22º 43’ 30” de latitude e 47º 38’ 00” de 
longitude, 546 m de altitude). 
4.2. Delineamento experimental – Nos quatro experimentos serão avaliados os 
efeitos da adubação N, P e K no cultivo de cana-planta e primeira soqueira da cana-
energia. Será instalado um experimento para cada variedade Vertix 3 (nível médio de 
sacarose e fibra) e Vertix 2 (elevada produção de fibra) e cada condição de reposição 
hídrica de 50% (simulando condição de déficit) e 100% (irrigação plena), com base na 
capacidade da θcc, totalizando quatro experimentos simultâneos. 
O delineamento experimental de cada experimento será em blocos casualizados, 
em esquema fatorial 3x3x3, sendo: 3 doses de 15N (60, 180 e 300 kg ha-1 de N, na forma 
de ureia); 3 doses de 33P (60, 180 e 300 kg ha-1 de P2O5, na forma de superfosfato triplo); 
3 doses de 40K (60, 180 e 300 kg ha-1 de K2O, na forma de cloreto de potássio), com três 
blocos. Cada experimento contará com 81 parcelas, totalizando 324 unidades 
experimentais nos quatro experimentos. Cada parcela será constituída de um vaso (caixa 
de concreto) de 167 dm3, impermeabilizada e com sistema de drenagem, que receberá 
uma MPB. 
4.3. Aplicação dos fertilizantes - Com o objetivo de avaliar o aproveitamento do 
fertilizante N, P e K, o uso e partição do nutriente, oriundo do fertilizante, na biomassa 
12 
produzida e nas suas partes (bainha, folha, ponteiro, colmo e caldo), serão aplicados 
fertilizantes marcados com 15N, 33P e 40K, usando respectivamente ureia, super triplo e 
cloreto de potássio. O manejo de implantação e acompanhamento durante os dois ciclos 
de cultivo deste experimento, será executado com o apoio técnico de toda equipe de 
proteção radiológica do CENA/USP. 
 Os níveis de N foram definidos considerando o valor de 0,8 kg de N por tonelada 
de colmo, conforme indicado para o cultivo de cana-de-açúcar no centro-sul do Brasil 
(Otto et al., 2021), e equivalentes, respectivamente, as expectativas de produtividade de 
colmos de 50, 150 e 250 t ha-1. Os níveis de P e de K foram escolhidos com base nos 
valores mínimos e máximos recomendados para a cana-de-açúcar, considerando a análise 
de solo e a produtividade esperada (Landell et al., 2012b). A adubação com N e K será 
parcelada, sendo 25% aplicado no sulco de plantio, 35% aos 30 dias após o transplantio 
das MPB’s e 40% aos 60 dias após o transplantio, das respectivas doses em cobertura, na 
superfície do substrato, circundando a planta. 
4.4. Preparo do substrato - Amostras de terra (Latossolo vermelho amarelo, 
textura arenosa) serão coletadas antes da implantação dos experimentos e por ocasião da 
colheita da cana-planta e da primeira soca, para análise química e avaliação da fertilidade 
do solo. Após a coleta, serão secas ao ar, passadas em peneiras com abertura de malha de 
2 mm e analisadas quimicamente, em relação ao pH em CaCl2 0,01 mol L-1, fósforo 
disponível (resina), cálcio, magnésio, potássio trocáveis, acidez total (H+Al), matéria 
orgânica, enxofre e micronutrientes (Cu, Fe, Mn e Zn) extraídos com DTPA, a pH 7,3; e 
B pelo método da água quente (Raij et al., 2001). 
Após obtenção dos resultados e antes da instalação dos experimentos, se 
necessário, a reação do substrato será corrigida com calcário para elevar a saturação por 
13 
bases para 60% de acordo com (Raij and Cantarella, 1997), na camada de 0-40 cm de 
profundidade. 
4.5. Obtenção das mudas - Como propágulos serão usadas MPB’s de cana-
energia adquiridas em parceria com a GranBio. Será transplantada uma muda MPB por 
vaso. A adubação de plantio será de acordo com os tratamentos descritos anteriormente, 
e será realizada em um sulco de 15 cm (análogo as condições de campo) antes do 
transplantio das MPB’s. 
4.6. Manejo da irrigação - O sistema de irrigação adotado será por gotejamento, 
com uma linha de gotejo com 5 emissores espaçados em 0,20 m e com vazão de 1,6 L h-
1, em cada uma das 324 unidades experimentais. O manejo da irrigação será baseado no 
monitoramento do potencial mátrico do solo; para isso, baterias compostas por três 
tensiômetros e sensores capacitivos serão instaladas em cada parcela de referência a 
profundidades de 0,15 m, 0,25 m e 0,35 m, representando cada camada respectivamente. 
Para irrigação plena, o nível de reposição hídrica 100% θcc será estimado 
somando-se as reposições hídricas de água necessárias para elevar a umidade do solo até 
capacidade de campo em cada uma das camadas. Para condição de déficit , a reposições 
hídrica a ser aplicadas ao experimento: 50% θcc que será calculada como frações da 
reposição baseado na reposição de 100% θcc. O manejo da irrigação será realizado por 
meio do potencial matricial (Ψm) da água no solo que será monitorado em três repetições 
das parcelas referências e, em seguida, a estimativa da umidade será realizada por meio 
de modelagem (van Genuchten, 1980). A diferenciação dos níveis de irrigação iniciar-se-
á 30 dias após o transplantio da MPB’s nos quatro experimentos, a fim de garantir 
uniformidadee estabelecimento do stand de plantio. 
4.7. Avaliação biométricas - Para obtenção de respostas quanto as diferentes 
doses de N, P e K nas variáveis de crescimento que influenciam diretamente na produção 
14 
de biomassa das duas variedades de cana-energia, serão mensurados: altura das plantas, 
diâmetro do colmo e contados os números de perfilhos produtivos e improdutivos da 
touceira, adotando-se o critério de que todo perfilho sem a presença de colmo 
desenvolvido será considerado improdutivo, aos 40, 80, 120, 180, 240, 300 dias (ciclo 
por corte = 12 meses), até a ocasião da colheita, a fim de obter respostas sobre em qual 
dose durante os ciclos os parâmetros de crescimento apresentarão melhor desempenho. 
4.8. Produtividade de colmos - A produtividade é um dos parâmetros mais 
importantes da produção de cana, pois está diretamente ligada ao poder de faturamento 
do canavial, produção de bagaço e poder calorífero para geração de bioenergia da cana. 
Sendo assim como na avaliação anterior objetiva se investigar o comportamento da 
produtividade de colmos nas diferentes doses de N, P e K nas duas condições de reposição 
hídrica. Para obtenção dessa informação, imediatamente após o corte e a limpeza, os 
colmos serão pesados em balança digital semianalítica, obtendo-se a biomassa fresca de 
colmos (BFC) de cada touceira. A produtividade de colmos por hectare - TCH (t ha-1) 
será extrapolada considerando-se a soma da biomassa fresca de colmo das duas touceiras 
e a área útil ocupada pelo dossel das plantas em cada parcela. Para isso, será calculada a 
produtividade para a área de solo da parcela (0,43 m2 parcela-1) e também para a área total 
disponível para o dossel, considerando os corredores (0,81 m2 parcela-1) com a equação 1, 
a primeira "superestimando" e a segunda "subestimando" os resultados (Barbosa, 2015). 
Assim, o valor de produtividade considerado/ajustado é o resultado da média 
entre os dois valores calculados anteriormente, representando o valor de produtividade 
médio para a área útil ocupada pelo dossel das plantas da parcela (0,5 x 0,75m2 parcela-
1). Esta metodologia será adotada em função da dificuldade e incerteza nas extrapolações 
de cultivos em ambiente protegido para os padrões geralmente adotados no campo (efeito 
"bouquet"), ressaltando que o objetivo é a comparação dos tratamentos sob a mesma 
15 
condição de cultivo, porém, mantendo os valores/parâmetros medidos dentro de uma 
ordem de grandeza aceitável (Barbosa, 2015). 
𝑇𝐶𝐻 = (
𝐵𝐹𝐶
0,43
 × 10) + (
𝐵𝐹𝐶
0,81
 × 10) (1) 
Em que: TCH - produtividade de colmos por hectare, em t ha-1; BFC - biomassa fresca 
de colmos, em kg; 0,81 0,43 e - área de solo da parcela e área disponível para o dossel 
das plantas, em m2; e 10 - Fator para conversão de kg m-2 para t ha-1. 
4.9. Brix do caldo - As variáveis tecnológicas afetam diretamente a qualidade do 
colmo da cana, e dita qual o melhor destino para cada variedade. Portanto, para obtenção 
de respostas quanto a concentração de brix no caldo e as demais avaliações tecnológicas, 
em função das doses de N, P e K em diferentes condições de reposição hídrica, e como o 
manejo eficiente pode afetar as variáveis tecnológicas no decorrer do ciclo de cultivo, as 
metodologias padrões utilizadas pela Consecana (CONSECANA, 2006), serão utilizadas. 
Para o ºBrix, será extraída uma amostra de caldo, para realizar as medidas de Brix do 
caldo em ºBrix, que representa o teor de sólido solúveis por cento, em peso de caldo. para 
esta análise será utilizado um refratômetro digital de bancada. 
4.10. Fibra - Para avaliação de fibras (%), será usado o método de Tanimoto, 
equação 2. Para isso, será obtido o peso do bagaço ou bolo úmido (PBU) imediatamente 
após a pesagem do material também será aferido o peso do bagaço ou bolo seco (PBS), e 
posteriormente o material será secado em estufa de circulação forçada de ar 
(CONSECANA, 2006). 
𝐹𝑖𝑏𝑟𝑎 (%) =
(100 × 𝑃𝐵𝑆) − (𝑃𝐵𝑈 × 𝐵𝑟𝑖𝑥)
5 × (100 − 𝐵𝑟𝑖𝑥)
 (2) 
Em que: Fibra – fibra da cana-de-açúcar, em %; PBS – peso do bolo seco, em g; PBU – 
Peso do bolo úmido, em g; e Brix – brix do caldo, em ºbrix. 
4.11. Açúcar total recuperável - O açúcar total recuperável (ATR kg t-1), será 
definido como medida para remuneração do produtor, considerando as perdas industriais 
calculando primeiramente o POL da cana, como demonstram as equações 3 e 4. 
16 
𝑃𝑂𝐿𝑐𝑎𝑛𝑎 = 𝑃𝑂𝐿𝑐𝑎𝑙𝑑𝑜 × (1 − 0,01 × 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑎) × (1,0331 − 0,00575 × 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑎) (3) 
𝐴𝑇𝑅 = (10 × 𝑃𝑂𝐿𝑐𝑎𝑛𝑎 × 1,05263 × 0,905) + (10 × 𝐴𝑅𝑐𝑎𝑛𝑎 × 0,0905) (4) 
Em que: POLcana - teor de sacarose aparente, % em peso da cana; POLcaldo – teor de 
sacarose aparente, por cento em peso de caldo; Fibra–fibra da cana-de-açúcar, em %; 
ATR – açúcar total recuperável, em kg t-1; 1,05263 – coeficiente estequiométrico de 
conversão de sacarose em açúcares redutores; 0,905–eficiente de recuperação, para uma 
perda industrial de 9,5%; e ARcana – açúcares redutores da cana, em %. 
4.12. Rendimento bruto de açúcar - O cálculo do rendimento bruto de açúcar 
(RBA t ha-1), por área será extrapolado com a equação 5, levando-se em consideração os 
cálculos anteriores de TCH e de ATR. 
𝑅𝐵𝐴 =
TCH × ATR
1000
 (5) 
Em que: RBA - rendimento bruto de açúcar, em t ha-1; TCH - produtividade de colmos 
por hectare, em t ha-1; e ATR - açúcar total recuperável, em kg t-1. 
4.13. Amostragem de folhas, colmo e bolo húmido para diagnose e avaliação 
do estado nutricional - Diante da inexistência de dados sobre o manejo nutricional da 
cana-energia, a extração de nutrientes e alocação dos nutrientes na biomassa e das partes 
que constituem sua biomassa, o conhecimento sobre essas variáveis é urgente, para 
obtenção dessas respostas, serão coletadas folhas de cada parcela, separando-se os 20 cm 
centrais da folha +1 (folha mais alta com colarinho visível – “TVD”), excluindo-se a 
nervura central. 
As amostras de colmos serão coletadas posterior a obtenção da produtividade de 
colmos. As amostras de folhas e colmos serão lavadas sequencialmente com água 
destilada, solução de HCl 0,1 mol L-1 e água deionizada. Após a lavagem, secos em estufa 
com circulação forçada de ar, a 40°C. Para secagem uniforme e facilidade na moagem as 
amostras de colmos serão fracionadas em filetes. As amostras serão moídas e 
armazenados em câmara fria, até análise química, para obtenção das curvas de extração 
de nutrientes. 
17 
O material vegetal será submetido à digestão sulfúrica, para determinação de N 
total pelo método semimicro Kjeldahl, e à digestão nítrico-perclórica, para os demais 
elementos. Os elementos, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn e Zn, serão determinados 
conforme procedimento de rotina do Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas do 
CENA/USP (Malavolta et al., 1980). A determinação dos elementos no caldo será obtida 
por cálculo de diferença entre os teores encontrados no colmo e bolo úmido. 
O estado nutricional das plantas, também será avaliado pelos índices do nível 
crítico e faixa de suficiência (Malavolta et al., 1980), sistema integrado de diagnose e 
recomendação (DRIS) (Wadt, 2004a; Wadt et al., 2007) e composição e diagnose 
nutricional (CND) (Khiari et al., 2001; Parent et al., 2009). As funções DRIS serão 
definidas pelo método de separação de nutrientes em grupos de resposta: grupo de 
macronutrientes de resposta frequente: N, P e K; grupo de macronutrientes de resposta 
rara: Ca e Mg; grupo de micronutrientes de resposta frequente: B, Fe, Mn e Zn; e grupo 
de micronutrientes de resposta rara: Cu (Wadt, 2004b; Wadt et al., 2007). 
4.14. Acúmulo e eficiência do uso dos nutrientes - Para obtenção da resposta 
sobre a composição mineral da biomassa e seus segmentos, será quantificado o acúmulo 
de nutriente (kg ha-1), em cada parte da planta, que será estimado com os dados deprodutividade de matéria seca (t ha-1) e de teores de nutrientes N, P, K, Ca, Mg e S (g kg-
1), B, Cu, Fe, Mn e Zn (mg kg-1) obtidos conforme descrito no item 4.11 de cada parte da 
cana-energia (raiz, colmos, folhas e caldo/açúcar). A soma dos acúmulos das partes 
equivale ao total acumulado na biomassa da planta por hectare. Será calculada a eficiência 
do uso dos nutrientes para produção de (colmos, folhas e caldo/açúcar). 
4.15. Eficiência do uso do 15N, 33P e 40K dos fertilizantes - Para conhecimento 
sobre origem e destino do nutriente nas plantas, amostras de material vegetal e solo 
marcadas com isótopos, as determinações das abundâncias de 15N serão realizadas por 
18 
espectrometria de massas (Laboratório de Isótopos Estáveis, CENA/USP); as contagens 
de 33P, por cintilação líquida (Laboratório de Fertilidade do solo, CENA/USP; as 
contagens de 40K, por cintilação sólida (Laboratório de Radioisótopos, CENA/USP). 
As análises isotópicas das amostras das partes da cana-energia (colmos, folhas, 
fibra e caldo) permitem a quantificação a porcentagem do nutriente (M = 15N, 33P, 40K) 
que foi absorvido pelas raízes, proveniente do fertilizante, transportado para a parte aérea 
e, então, usado pelas parte da planta (%MppF), por meio da equação 6, em função dos 
tratamentos (Abreu Junior et al., 2009). A disponibilidade do elemento M no solo será 
medida quantitativamente com o uso da equação 7 e a eficiência do uso dos isótopos com 
o uso da equação 8. 
% 𝑀𝑃𝑃𝐹 = (
𝐴𝐸𝑃
𝐴𝐸𝐹
) × 100 (6) 
Em que: %MppF - percentagem do elemento M na planta proveniente da fonte marcada; 
AEp - atividade específica ou abundância isotópica do elemento M na planta; e AEf - 
atividade específica do elemento M no fertilizante aplicado. 
𝑀𝑃𝑃𝐹 =
(%𝑀𝑃𝑃𝐹 × 𝐴𝐶𝑀𝑃𝑃)
100
 (7) 
Em que: MppF - dose M do fertilizante; AcMPP - acúmulo do nutriente M na parte da 
planta (kg ha-1). 
𝐸𝑈𝑋𝐹( %) =
(𝑀𝑃𝑃𝐹)
𝐷𝑂𝑆𝐸 𝑀
× 100 (8) 
Em que: EUXF (%) - eficiência do uso no nutriente M do fertilizante; MPPF - dose M do 
fertilizante. 
 Após o primeiro corte da cana-energia, as análises isotópicas de partes das soqueiras 
de cana-energia permitirão quantificar o efeito residual do nutriente (M = 15N, 33P, 40K) 
proveniente do fertilizante aplicado na cana-energia planta, ao longo de tempo, por 
cálculo direto de diluição isotópica, de modo análogo ao descrito acima. 
4. FORMA DE ANÁLISE DOS RESULTADOS 
19 
 
Os resultados obtidos, para verificação dos pressupostos de normalidade de variância, 
serão testados usando o teste de Shapiro e Wilk (Shapiro and Wilk, 1965) e de 
homocedasticidade pelo teste de Levene. As correlações serão realizadas por meio de 
Correlações de Pearson. A comparação das médias será realizada pelo teste de Tukey, em 
nível de significância de 5%. As análises serão realizadas com o software R v.3.3.4, 
versão 2020 [40] , utilizando os pacotes Exp Des.pt (Ferreira et al., 2014) e ggplo2 de 
(Wickham, 2011). Os tratamentos em esquema fatorial, permitirão a obtenção de 
interações entre doses de N, P e K, por meio de estudo de superfície de resposta Y = a + 
bN + cP + dK + eNP + fNK + gPK+ hN2 +iP2 + jK2. Tal estratégia, possibilitará a 
adequação inicial das doses de N, P e K, para as variedades Vertix 3 e Vertix 2, nas 
condições de reposição hídrica de 50% e 100%, respectivamente. 
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