Impact of successive sugarcane harvests and trash management practices on soil microbiological properties

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Soil uses in the sugarcane fallow period to improve chemical and physical properties of two latosols (oxisols)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Hillslope curvature, clay mineralogy, and phosphorus adsorption in an Alfisol cultivated with sugarcane

As curvaturas do relevo promovem pedoambientes específicos que condicionam os atributos químicos e mineralógicos do solo e podem auxiliar na definição de zonas específicas de manejo. O fósforo (P) é um dos principais elementos limitantes ao desenvolvimento e longevidade do canavial. O teor e a constituição mineralógica da fração argila assumem papel importante na disponibilidade do P, sendo que a gibbsita (Gb), quando presente em altas proporções no solo, pode ser a principal responsável pela sua adsorção e indisponibilidade. Investigaram-se as relações e a variabilidade espacial da adsorção de P e a ocorrência de caulinita (Ct) e gibbsita na fração argila de um Argissolo Vermelho-Amarelo eutrófico originado de rochas areníticas sob diferentes curvaturas do relevo em área sob cultivo de cana-de-açúcar. Duas malhas de 1 ha foram delimitadas numa área côncava e outra área convexa. Foram coletadas 121 amostras em cada área para realização das análises granulométricas, químicas e mineralógicas. A capacidade máxima de adsorção de P foi obtida em seis amostras escolhidas ao acaso em cada área. Os resultados foram submetidos às análises estatísticas descritiva e geoestatística. Os menores valores médios de P disponível encontraram-se na área convexa. Nesta área, a proporção de gibbsita, expressa pelos valores da razão [Gb/(Gb+Ct)] e os valores de capacidade máxima de adsorção de fósforo foram maiores do que na área côncava.

Soil CO2 emission of sugarcane fields as affected by topography

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Acúmulo de metais pesados em cana-de-açúcar mediante a aplicação de lodo de esgoto e vinhaça

O uso de resíduos agroindustriais pode acumular metais pesados no solo e na planta. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do lodo de esgoto e/ou vinhaça, aplicados no solo, disponibilizando Cd, Cr, Ni e Pb ao solo e quantificar as respectivas concentrações em plantas de cana-de-açúcar, após três aplicações anuais sucessivas. O experimento foi conduzido em condições de campo, com parcelas experimentais de cinco linhas espaçadas de 1,5 m e 10 m de comprimento. O delineamento experimental adotado foi o de blocos casualizados, com três repetições. Os tratamentos avaliados foram: 1. Lodo de esgoto com 100% de N; 2. Lodo de esgoto com 200% de N; 3. Vinhaça com 100% de K; 4. Vinhaça com 200% de K; 5. Lodo de esgoto+vinhaça com 100% de N e K; 6. Lodo de esgoto+vinhaça com 200% de N e K; 7. Testemunha (fertilização mineral). Os baixos teores de metais pesados (Cd, Cr, Ni e Pb) disponíveis no solo e nas partes das plantas de cana-de-açúcar indicam que o lodo de esgoto e a vinhaça, empregados nas doses mencionadas, não apresentaram, após três aplicações anuais sucessivas, potencial de contaminação do sistema solo-planta.

Perdas de solo e nutrientes por erosão num Argissolo com resíduos vegetais de cana-de-açúcar

O presente trabalho teve como objetivo determinar as perdas de solo, matéria orgânica (MO) e nutrientes (P, K, Ca e Mg) por erosão, em área cultivada com cana-de-açúcar, cuja palhada é mantida sobre a superfície do solo, localizada em Catanduva - SP, sob um Argissolo Vermelho--Amarelo. em parcelas experimentais, com 0 (CS0), 50 (CS50) e 100% (CS100) de cobertura sobre a superfície do solo, aplicou-se chuva simulada com intensidade de 60 mm h-1, durante 65 minutos. Análises do sedimento erodido indicaram taxas de enriquecimento da seguinte ordem: 2,7 a 1,9 (MO), 3,8 a 2,7 (P), 1,3 a 1,7 (K), 3,9 a 3,6 (Ca) e 2,9 a 2,6 (Mg) vezes em relação ao solo original para CS0 e CS50, respectivamente. A CS50 propiciou controle significativo da erosão de 69%, mas não reduziu a concentração de MO e nutrientes no sedimento erodido. A CS100 foi significativamente eficiente no controle da erosão (89%) e na redução das concentrações de MO (69%), P (88%), K (23%), Ca (74%) e Mg (75%) no sedimento.

Temporal analysis of the reduction in gas emission in areas of mechanically-harvested sugarcane using satellite imagery

The primary objective of this study was to estimate the amount of gas not emitted into the air in areas cultivated with sugarcane (Saccharum officinarum) that were mechanically harvested. Satellite images CBERS-2/CCD, from 08-13-2004, 08-14-2005, 08-15-2006 and 08-16-2007, of northwestern São Paulo State were processed using the Geographic Information System (GIS)-IDRISI 15.0. Areas of interest (the mechanically-harvested sugarcane fields) were identified and quantified based on the spectral response of the bands studied. Based on these data, the amount of gas that was not emitted was evaluated, according to the estimate equation proposed by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The results of 396.65 km(2) (5.91% for 2004); 447.56 km(2) (6.67% for 2005); 511.54 km(2) (7.62% in 2006); and 474.60 km(2) (7.07% for 2007), calculated from a total area of 6,710.89 km(2) with sugarcane, showed a significant increase of mechanical harvesting in the study area and a reduction of gas emissions of more than 300,000 t yr(-1).

Co-accumulation of microbial residues and particulate organic matter in the surface layer of a no-till Oxisol under different crops

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Spatial variability of soil physical properties in two management systems in sugarcane crop

O objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade espacial da densidade do solo (Ds), teor de água no solo (θ) e porosidade total (Pt) em dois sistemas de manejo da colheita da cana-de-açúcar, com queima e sem queima, em um Latossolo Vermelho, na camada de 0-0,20 m. A área de estudo está localizada no município de Rio Brilhante-MS, na Usina Eldorado. A parcela de cada talhão apresentou malha com comprimento de 180 m e largura de 145,6 m, perfazendo 90 pontos distribuídos na forma de uma grade de nove colunas por dez linhas, com pontos distanciados 20 m de seu vizinho. Foram coletadas amostras de solo na camada de 0-0,20 m, nos anos agrícolas de 2007/2008 e 2008/2009. O sistema de colheita com queima apresentou maior densidade em relação ao mecanizado, nos dois períodos de análise. O teor de água no solo, assim como a porosidade, teve aumento proporcional com relação à diminuição da densidade do sistema de colheita com queima para com o mecanizado.

Produtividade agrícola de variedades de cana-de-açúcar e incidência de broca-comum e cigarrinha-da-raiz em canavial colhido sem queima

Com o uso de variedades adaptadas e o manejo do solo pós-colheita da soqueira de cana-de-açúcar em sistema de colheita mecanizada, poderá ser afetada a incidência de pragas e a produtividade do canavial. Assim, desenvolveu-se o presente trabalho com o objetivo de se avaliar a influência da palhada de dezoito variedades de cana-de-açúcar submetidas a diferentes sistemas de manejo de colheita mecânica, sem queima, na produtividade agrícola e na incidência de broca-comum e cigarrinha-das-raízes na cultura de cana-de-açúcar. Os tratamentos foram constituídos pela presença da palha sem trituração/sem cultivo (PST/SC); palha sem trituração/com cultivo com escarificador (PST/CC); palha triturada/com cultivo com escarificador (PT/CC). O rendimento de colmos na cana-soca é favorecido pelo manejo, com cultivo, da palhada da planta crua, colhida mecanicamente, sem alteração na incidência de broca-comum e da cigarrinha das raízes. A variedade SP87-365 de cana-de-açúcar é opção viável e rentável, em qualquer sistema de manejo da cana crua, com adaptação à colheita mecânica e às condições edafoclimáticas da região de Ribeirão Preto, SP. A incidência de broca-comum e da cigarrinha das raízes pode ser bastante reduzida com a utilização das variedades SP88-817 e SP76-112 de cana-de-açúcar, em qualquer sistema de manejo da palhada da cana crua colhida mecanicamente e minimizada na colheita mecânica da cana crua, seguida de trituração da palhada e cultivo com escarificador na entrelinha.

Signal transduction-related responses to phytohormones and environmental challenges in sugarcane

Background: Sugarcane is an increasingly economically and environmentally important C4 grass, used for the production of sugar and bioethanol, a low-carbon emission fuel. Sugarcane originated from crosses of Saccharum species and is noted for its unique capacity to accumulate high amounts of sucrose in its stems. Environmental stresses limit enormously sugarcane productivity worldwide. To investigate transcriptome changes in response to environmental inputs that alter yield we used cDNA microarrays to profile expression of 1,545 genes in plants submitted to drought, phosphate starvation, herbivory and N-2-fixing endophytic bacteria. We also investigated the response to phytohormones (abscisic acid and methyl jasmonate). The arrayed elements correspond mostly to genes involved in signal transduction, hormone biosynthesis, transcription factors, novel genes and genes corresponding to unknown proteins.Results: Adopting an outliers searching method 179 genes with strikingly different expression levels were identified as differentially expressed in at least one of the treatments analysed. Self Organizing Maps were used to cluster the expression profiles of 695 genes that showed a highly correlated expression pattern among replicates. The expression data for 22 genes was evaluated for 36 experimental data points by quantitative RT-PCR indicating a validation rate of 80.5% using three biological experimental replicates. The SUCAST Database was created that provides public access to the data described in this work, linked to tissue expression profiling and the SUCAST gene category and sequence analysis. The SUCAST database also includes a categorization of the sugarcane kinome based on a phylogenetic grouping that included 182 undefined kinases.Conclusion: An extensive study on the sugarcane transcriptome was performed. Sugarcane genes responsive to phytohormones and to challenges sugarcane commonly deals with in the field were identified. Additionally, the protein kinases were annotated based on a phylogenetic approach. The experimental design and statistical analysis applied proved robust to unravel genes associated with a diverse array of conditions attributing novel functions to previously unknown or undefined genes. The data consolidated in the SUCAST database resource can guide further studies and be useful for the development of improved sugarcane varieties.

Transcription profiling of signal transduction-related genes in sugarcane tissues

A collection of 237,954 sugarcane ESTs was examined in search of signal transduction genes. Over 3,500 components involved in several aspects of signal transduction, transcription, development, cell cycle, stress responses and pathogen interaction were compiled into the Sugarcane Signal Transduction (SUCAST) Catalogue. Sequence comparisons and protein domain analysis revealed 477 receptors, 510 protein kinases, 107 protein phosphatases, 75 small GTPases, 17 G-proteins, 114 calcium and inositol metabolism proteins, and over 600 transcription factors. The elements were distributed into 29 main categories subdivided into 409 sub-categories. Genes with no matches in the public databases and of unknown function were also catalogued. A cDNA microarray was constructed to profile individual variation of plants cultivated in the field and transcript abundance in six plant organs (flowers, roots, leaves, lateral buds, and 1(st) and 4(th) internodes). From 1280 distinct elements analyzed, 217 (17%) presented differential expression in two biological samples of at least one of the tissues tested. A total of 153 genes (12%) presented highly similar expression levels in all tissues. A virtual profile matrix was constructed and the expression profiles were validated by real-time PCR. The expression data presented can aid in assigning function for the sugarcane genes and be useful for promoter characterization of this and other economically important grasses.

Carotenoid production by Rhodotorula rubra cultivated in sugarcane juice, molasses, and syrup

A produção de biomassa e de carotenoides por Rhodotorula rubra foi estudada em meios à base de caldo, melaço e xarope de cana. Avaliou-se o efeito da suplementação dos meios com nitrogênio na forma de ureia ou do nutriente comercial Nitrofos KL. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, no esquema fatorial 3 × 3, sendo um dos fatores o substrato (caldo, melaço e xarope) e o outro a suplementação (controle, ureia e Nitrofos KL). Os resultados foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey a 5% de probabilidade. As maiores produções de massa seca de levedura foram obtidas no meio à base de melaço suplementado com ureia ou Nitrofos KL (15,09 e 14,87 g/L, respectivamente). A produção de carotenoides intracelular foi elevada em todos os meios estudados sem suplementação (0,329 mg/g). Para a produção volumétrica, o melhor meio foi o melaço (2,74 mg/L), enquanto a suplementação com ureia e com Nitrofos KL produziu 2,55 e 2,32 mg/L, respectivamente. Os principais carotenoides produzidos foram toruleno, torularrodina e β-caroteno. No meio à base de caldo de cana sem suplementação, houve o menor consumo de carboidratos, enquanto que o meio com suplementação à base de ureia obteve o maior consumo.

Analysis of gene expression profiles under water stress in tolerant and sensitive sugarcane plants

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Spittlebug impacts on sugarcane quality and ethanol production

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)