Impact of sugarcane trash on fertilizer requirements for São Paulo, Brazil

Abstract

The area under mechanized sugarcane (Saccharum spp.) harvesting is expanding in Brazil, increasing the return of trash to the soil. The main questions regarding this management are: (i) after adopting unburned mechanical harvesting, how long will it take to observe decreases in fertilizer requirements, (ii) what will be the magnitude of this decrease and, (iii) the impact in the short run of removing trash for energy purposes in the nutrient cycling? This study aimed to build an N prediction model for long term assessment of the contribution of sugarcane crop residues to sugarcane nutrition and to evaluate the cycling of other nutrients derived from crop residues. Keeping crop residues over the soil will increase soil N stock and N recovery by sugarcane, reaching equilibrium after 40 years with recovery of approximately 40 kg ha -1 year -1 of N. Removing trash for energy production will decrease the potential reduction in N fertilizer requirement. Of the total nutrients in the trash, 75 % of the K 2 O (81 kg ha -1 year -1 ) and 50 % of the N (31 kg ha -1 year -1 ) are in the tops, indicating the importance of maintaining tops in the soil to sustain soil fertility. Because the input data employed in the simulations are representative of the conditions in Southeast Brazil, these results might not be definitive for situations not represented in the experiments used in the study, but the model produced is useful to forecast changes that occur in the soil under different trash management.

Crop residue harvest for bioenergy production and its implications on soil functioning and plant growth: A review

“…The harvest of crop residues has changed the dynamics and availability of nutrients in the soil (e.g., Trivelin et al, 2013;Khanal et al, 2014;Karlen et al, , 2015Adler et al, 2015;Tan and Liu, 2015). Moreover, crop residues are an important source of nutrients for subsequent crops (Table 2).…”

“…Ferreira et al (2016) verified an average N recovery from sugarcane straw after three crop cycles of 7.6 kg ha -1 or 16 % of the initial N content in straw, representing a limited contribution to crop nutrition (2 % of total N needs) in the short term. However, long-time maintenance of sugarcane straw promotes a gradual increase in the soil N, reducing N fertilization rates in sugarcane crops (Robertson and Thorburn, 2007;Trivelin et al, 2013;Costa et al, 2014;Ferreira et al, 2016;Meier and Thorburn, 2016). On the other hand, Khanal et al (2014) reported a reduction of N in the soil due to maize stover harvesting in Iowa, the United States.…”

Decomposição de palha de cana-de-açúcar recolhida em diferentes níveis após a colheita mecânica

“…Todos os trabalhos, porém, concordam que, em socas subsequentes, quando o resíduo permanece por mais tempo no campo, a lignina é o componente com maior interferência sobre o processo de decomposição da palha, uma vez que é um material reconhecidamente mais recalcitrante (Cotrufo et al, 2009 , no com 25%. Esses valores, apesar de sensivelmente inferiores aos de carbono, e insuficientes para suprir a demanda da cana-de-açúcar pelo nutriente, que está entre 1,0 e 1,2 kg por tonelada de colmo produzida , podem contribuir para a redução parcial da necessidade de aplicação do insumo no longo prazo (Trivelin et al, 2013).…”

“…Quanto à manutenção total da palha (cana-crua), sabe-se que ela é benéfica à proteção do solo, à infiltração e ao armazenamento de água, bem como à ciclagem de nutrientes (Peres et al, 2010;Sousa et al, 2012;Trivelin et al, 2013). A respeito da ciclagem, há variações na liberação de nutrientes pela decomposição, o que, por sua vez, é influenciado pelas condições edafoclimáticas e pela qualidade (nutrientes, celulose, hemicelulose e lignina) do resíduo depositado (Cotrufo et al, 2009).…”

“…Fortes et al (2012) relataram a liberação de 93% do N de resíduos culturais da cana-deaçúcar, quando a relação C/N destes chegou a 24, e mineralização de 60, 29 e 70% da lignina, celulose e hemicelulose, respectivamente. Com o uso de modelos de simulação, Trivelin et al (2013) verificaram que o nitrogênio disponibilizado diminui com o recolhimento parcial da palha, ao longo de um ciclo (cinco cortes) de cana-de-açúcar. Simulações realizadas por Galdos et al (2010), com cana-crua, revelaram incrementos no estoque de carbono no solo, a longo prazo, mas também que esses incrementos poderiam diminuir sob a condição de retirada parcial do resíduo.…”