relatorio cientifico 1_Dalila L Silva

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
CENTRO DE ENERGIA NUCLEAR NA AGRICULTURA 
 
Piracicaba – SP 
2024 
 
 
RELATÓRIO CIENTÍFICO 
 
Título do projeto: Adubação, nutrição e uso eficiente do N, P e K para maximizar a 
produtividade agrícola da cana-energia 
Pesquisadora responsável: MSc. Dalila Lopes da Silva 
Instituição Sede: Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Universidade de São 
Paulo (USP), Piracicaba – SP. 
 
Equipe de pesquisa: 
MSc. Dalila Lopes da Silva, doutoranda responsável, CENA/USP 
Prof. Dr. Cassio Hamilton Abreu-Junior, orientador responsável, CENA/USP 
Prof. Dr. Renato de Mello Prado, coorientador, UNESP/FCAV 
 
 
 
 
 
Número do Processo FAPESP: 2021/10058-2 
Período de vigência: 01/04/2023 a 31/03/2025 
Período coberto pelo Relatório Científico: 01/04/2023 a 10/03/2024 
 
 
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 Dalila Lopes da Silva 
 
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1. Resumo do projeto proposto 
Nos últimos anos com o avanço da tecnologia de conversão de celulose em etanol 
e a possibilidade de aproveitamento de resíduos na geração energia, cultivares de cana-
de-açúcar com alto potencial de produção de biomassa lignocelulósica têm se tornado 
cada vez mais evidente. A cana-energia vem se destacando por apresentar inúmeras 
vantagens, em detrimento aos combustíveis fósseis, desde o fato de que os 
biocombustíveis produzidos a partir de culturas lignocelulósicas têm o potencial de 
aumentar a segurança energética e alimentar. Por sua ampla gama de adaptação 
geográfica e condições climáticas, além de sua maior produção de biomassa, 
especialmente em razão de seu sistema radicular abundante, espera-se que sua capacidade 
de fixação do dióxido de carbono (CO2) ocorra em maior proporções que nas variedades 
convencionais, auxiliando na mitigação das emissões de gases do efeito estufa (GEE). 
Extensos esforços e pesquisas no âmbito do melhoramento genético com intuito 
de aumentar a adaptabilidade e o rendimento de biomassa da cana-energia foram 
desenvolvidos. No entanto a maioria dos cultivos dessas variedades tem ocorrido em 
ambientes restritivos, principalmente em solos de baixa fertilidade, com falta ou 
irregularidade nas chuvas e com menor investimento na lavoura, ocasionado menores 
rendimentos de biomassa e deixando em descrédito o potencial produtivo genético dessas 
variedades, sendo necessário novos estudos para afirmar o potencial máximo produtivo 
da cana-energia em condições de cultivo adequados, além de linhas de pesquisa que visem 
a melhoria das práticas de plantio, colheita e processamento dessas variedades. Nesse 
contexto, e com base no fato de que a fertilização mineral e demanda hídrica afetam 
diretamente a produção de biomassa das plantas. 
 O presente estudo tem como hipótese que (a) a demanda de nutrientes pela cana-
energia será maior no primeiro ciclo de cultivo, e está maior demanda, ou seja, resposta 
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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 demanda e 
extração de nutrientes e produção de biomassa em condições de irrigação plena. Com 
isso, o objetivo central do projeto de pesquisa é, 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 fertilizante marcado contendo 15N, e por meio de avaliações de 
eficiência de uso para P e K, em dois ciclos de cultivo, em condição de cultivo de casa de 
vegetação, em vasos de 167 dm3, dispostos em blocos ao acaso, em esquema fatorial 
3x3x3, no qual serão avaliados os efeitos de 3 níveis de 15N, de P e de K (60, 180 e 
300 kg ha-1 de N, P2O5 e K2O, utilizando ureia, superfosfato triplo e cloreto de potássio 
respectivamente), com 3 repetições. O presente relatório apresenta a atividades 
executadas no período de 01/04/2023 a 10/03/2024, o plano de atividades para próximo 
período e justificativas quanto as mudanças no cronograma e avaliações. 
2. Realizações no período de 01 de abril de 2023 a 10 de março do 2024 
 As atividades descritas a seguir são referentes ao experimento de tese implantado 
no dia 17 de fevereiro de 2023, em casa de vegetação, na área experimental do 
Departamento de Engenharia de Biossistemas, da Universidade de São Paulo - 
ESALQ/USP, em Piracicaba. O projeto de doutorado é parte constituinte do projeto 
temático PITE-BIOEN, Processo FAPESP: 2020/03271-9, “Manejo de alta produtividade 
para a cultura da cana-energia: produção sustentável de açúcar, etanol e energia”, e 
apresenta atrasos quanto as atividades descritas no cronograma de atividades inicias em 
função de atrasos de assinaturas de convênios e minutas, dado o cenário de retorno 
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gradual das atividades após a pandemia, para garantir a segurança dos pesquisadores, 
professores, alunos e técnicos envolvidos na pesquisa, seguindo as políticas de segurança 
da USP. 
Quatro experimentos simultâneos foram implantados em vasos de 167 dm3, 
impermeabilizada e com sistema de drenagem, preenchidos com Latossolo vermelho 
amarelo, textura arenosa. O delineamento experimental de cada experimento, variedade 
em cada condição de reposição hídrica, é em blocos casualizados, em esquema fatorial 
3x3x3, sendo: 3 doses de N (60, 180 e 300 kg ha-1 de N, na forma de ureia); 3 doses de P 
(60, 180 e 300 kg ha-1 de P2O5, na forma de superfosfato triplo); 3 doses de K (60, 180 e 
300 kg ha-1 de K2O, na forma de cloreto de potássio), com três blocos. Cada experimento 
conta com 81 parcelas, totalizando 324 unidades experimentais nos quatro experimentos, 
além da adubação com N, P e K, todas as 324 unidades experimentais foram adubadas 
com 2 kg ha de B e 5 kg ha-1 de Zn. Foram implantados ainda um tratamento adicional 
com: 0, 0, 0 kg ha-1 de N, P e K respectivamente na ausência da adubação com B e Zn. 
O plantio foi realizado utilizando mudas pré-brotadas MPB’s, e adubação de 
fundação de P ocorreu em totalidade no plantio em um sulco de 4 cm, juntamente com 
25% das doses total de N e K. quanto ao excedente de N e K, foram realizadas duas 
coberturas, aos 35 e 65 dias após o transplantio, ambas com 37,5% da dose total das 
respectivas doses em cobertura, na superfície do substrato, circundando a planta. 
2.1. Inviabilidade do uso do 33P e 40K 
Quanto ao uso do 33P, realizou-se o pedido junto a HHub representante da Ztrading 
no Brasil, e a única empresa que importa 33P para o Brasil (Anexo 1_ PROFORMA 
INVOICE 33P – em “outros arquivos” no formato PDF). No momento da negociação da 
compra, foi informado que o prazo de entrega, após a liberação da Licença de Importação, 
seria de cerca de 15 dias, como o de costume apresentado pela fabricante. Contudo, a 
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empresa responsável pela fabricação do 33P informou que seriam necessárias 
aproximadamente 4 semanas para a produção do material, devido não ser um material de 
produção corriqueira. Ademais, após esse tempo, ainda seria acrescido o prazo para o 
embarque, envio do material para o Brasil e entrega no CENA/USP, na cidade de 
Piracicaba. Este prazo foi superior a duas semanas o que inviabilizou o uso do 33P no 
projeto. Pois prosseguir com a compra resultaria na perda do recurso financeiro investido, 
pois as mudas pré-brotadas de cana-energia, que aguardavam para serem transplantadas, 
ficariam com idade muito avançada e não teriam a eficiência esperada. Assim sendo, a 
aplicação do estudo com o radioisótopo 33P não seria eficiente no estudo, não justificando 
sua importação sob as condiçõesdo prazo de entrega superior a duas semanas. Diante do 
ocorrido, solicitamos o cancelamento imediato do pedido de importação junto a FAPESP 
(Anexo 2_EMAIL CANCELAMENTO IMPORTAÇÃO 33P – em “outros arquivos” no 
formato PDF). Já para o 40K, após a realização de cotações para importação, observou-se 
um alto custo para a aquisição desse fertilizante. Visto o fato que após avalições prévias 
para estabelecimento de qual atividade deveria ser adquirida para uma detecção final de 
12.000 cph (contagens por hora), observamos que o fertilizante potássico natural 
contribuiria com 41 vezes a mais do que o fertilizante marcado para o K nas amostras que 
trabalharíamos, em função das doses de adubação potássica que usamos no experimente. 
Ou seja, seria necessário comprar 61 mg do fertilizante 40K enriquecido a 2%, para que a 
atividade do fertilizante marcado fosse superior a atividade do fertilizante natural KCl, 
inviabilizando financeiramente a aquisição do 40K (Anexo 3_ PROFORMA INVOICE 
40K – em “outros arquivos” no formato PDF). 
 
 
 
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2.2.Manejo da irrigação 
Baterias compostas por três tensiômetros e sensores capacitivos foram instaladas 
nas profundidades de 0,15 m, 0,25 m e 0,35 m, representando cada camada do vaso 
respectivamente Figura 1. 
 
Figura 1. Instalação de tensiômetros e sensores capacitivos nas profundidades de 0,15 
m, 0,25 m e 0,35 m em vasos de 167 dm3, para manejo de reposição hídrica no cultivo 
de cana-energia em condições controladas. 
Após a instalação dos tensiômetros leituras diárias, preferencialmente nos 
horários com temperaturas amenas, leituras diárias passaram a ser registradas para o 
cálculo da reposição hídrica de 100% e 50 % θcc respectivamente. Onde estima-se as 
reposições hídricas de água necessárias para elevar a umidade do solo até capacidade de 
campo em cada uma das camadas ilustradas na Figura 1. Para reposição de água na 
condição de déficit, 50% θcc, é calculado diariamente frações da reposição baseado na 
reposição de 100% θcc. O manejo da irrigação é realizado diariamente por meio do 
potencial matricial (Ψm) da água no solo que é monitorado em três repetições das parcelas 
referências e, em seguida, a estimativa da umidade é realizada por meio de modelagem. 
 A diferenciação dos níveis de irrigação iniciar-se-á 42 dias após o transplantio da 
MPB’s nos quatro experimentos. Quanto a qualidade e uso da água durante o período 
experimental, estão sendo realizadas semanalmente análise quanto a sua condutividade 
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elétrica, a fim de monitorar possíveis alterações que possam comprometer a condução da 
pesquisa. 
2.3. Monitoramento meteorológico 
O monitoramento dos elementos meteorológicos está sendo realizado por meio de 
sensores instalados no interior da casa de vegetação. Os elementos monitorados são: 
densidade de fluxo (W m-2) da radiação solar global (Rg), por meio de piranômetro de 
silício (LI200X - Licor) e temperatura do ar (ºC) e umidade relativa do ar (%), por meio 
de sensor Vaissala (HMP45C - Vaissala). Foi elaborada uma programação para 
armazenamento dos dados em intervalos de 10 minutos e obtenção dos valores máximos, 
mínimos e médios das variáveis temperatura e umidade relativa e radiação. Para 
adequação dos sensores ao dossel da cultura, esses sensores foram instalados em um tripé 
com haste de aço inox, de forma que os sensores possam ser elevados periodicamente em 
função do crescimento do dossel da cultura. 
2.4. Adubações de cobertura 
 Realizou-se duas coberturas após a adubação de implantação. Realizadas aos 41 
e 78 dias após o transplantio, utilizando 37,5% das doses dos fertilizantes nitrogenado e 
potássico nas duas coberturas. Pequenos sulcos em formato de meia lua foram abertos ao 
lado das plantas de cana-energia para posterior recebimento do fertilizante. A segunda 
cobertura foi realizada no mesmo período correspondente a data de realização de quebra 
lombo em plantio comerciais de cana-de-açúcar, onde nessa operação também se 
disponibilizou boro (B) e zinco (Zn), molibdênio (Mo) e enxofre (S) para as plantas de 
cana-energia. Utilizando as doses de 2, 5, 0,5 e 50 kg ha-1 de B, Zn, Mo e S e as fonte 
ácido bórico, sulfato de zinco, ácido molibídico e enxofre elementar respectivamente, 
Figura 2. O fornecimento de B, Zn e Mo para as plantas de cana-energia foi realizado via 
fertirrigação. Finalizada o fornecimento dos fertilizantes os sulcos foram cobertos como 
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solo levemente distribuído sobre os sulcos para incorporação dos fertilizantes em ambas 
as coberturas. 
 
Figura 2. Adubação de cobertura nitrogênio via fertirrigação e potássio via granulo. 
Para o fornecimento do fertilizante marcado contendo 15N, utilizou-se da técnica 
de diluição isotópica utilizando fertilizante marcado contendo 10% de 15N. A adubação 
nitrogenada foi realizada utilizando fertirrigação nas parcelas que receberam 15N, para 
controle do volume fornecido em cada unidade experimental foi utilizado pipeta 
volumétrica. Previamente em laboratório foram preparadas três soluções estoques para os 
tratamentos de 60, 180 e 300 kg ha-1 de N, contendo 2,50%, 1,80% e 1,50% 
respectivamente do fertilizante marcado, Figura 3. A primeira cobertura com 15N foi 
realizada no segundo bloco do experimento e a segunda cobertura no terceiro bloco. A 
alternância da disponibilização do fertilizante marcado dentro dos blocos do experimento 
tem como objetivo verificar o efeito residual do 15N no decorrer das épocas de adubação. 
 
Figura 3. Fertilizante nitrogenado marcado e soluções estoques com 15N preparadas em 
laboratório. 
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2.5. Avalições biométricas 
Foram realizadas sete avaliações biométricas no período de 01/04/2023 a 
10/03/2024, aos 38, 72, 125, 164, 214, 269 e por ocasião da colheita, 340 dias após o 
transplantio (DAT). As avalições biométricas realizadas foram altura de colmos, medida 
da base da planta até a inserção da folha+1, e altura total da planta medida da base até a 
extensão foliar máxima da planta com auxílio de uma régua graduada, o diâmetro do 
colmo, foi medido utilizando paquímetro digital, a contagem do número de perfilhos 
produtivos e improdutivos da touceira foi contabilizada, número de folhas senescidas e 
folhas verdes também foram contabilizados, além da verificação da área foliar das 
plantas em três ocasiões aos 38, 72 e por ocasião da colheita, 340 dias após o transplantio. 
Devido a duração do experimento e alto acumulo de biomassa das plantas, Figura 4, um 
volume de alto de folhas senescidas foi verificado no experimento, portanto, para facilitar 
o manejo das plantas durante este período quatro coletas de folhas senescidas foram 
realizadas, o material foi pesado para quantificação da produção de biomassa, seco em 
estufa de circulação forçada a 60 ºC até atingir peso constante e armazenado. 
 
Figura 4. Avaliações biométricas e coleta de folhas senescidas em experimento de casa 
de vegetação. 
 
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2.6. Coleta e análise de solo 
Decorridos 73 dias após a última cobertura, foram realizadas coletas de solo em 
todas as unidades experimentais, Figura 5. Com auxílio de sondas foram coletadas três 
amostras simples dentro de cada parcela para composição de uma amostra composta que 
representasse a fertilidade atual de cada parcela. Finalizada a coleta as amostras foram 
secas ao ar natural em casa de vegetação, e então peneiradas em peneiras de 2 mm, e 
armazenadas em sacos plásticos em local adequado. Posteriormente, em laboratório 
foram realizadas análises de Ca, K, Mg e P. A extração foi realizada utilizado o método 
de resina, e a determinação conforme recomendado o método e adequações de 
procedimento de rotina do Laboratório de fertilidade do solo da ESALQ/USP. 
 
Figura 5. Coleta de solo, preparo e condicionamento das amostras e análise química de 
solo. 
2.7. Coleta da Folha+1 para diagnose nutricional 
Para fins de diagnose e avaliação do estado nutricional dacana-energia, aos 256 
dias após o transplantio, foram coletadas folhas de cada parcela, separando-se os 20 cm 
centrais da folha +1 (folha mais alta com colarinho visível – “TVD”), excluindo-se a 
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nervura central, Figura 6, secas em estufa com circulação forçada de ar, a 60°C, até atingir 
peso constante, moídas em moinho tipo Willey e armazenadas em local adequado para 
posterior análise química do tecido foliar. 
 
Figura 6. Coleta folha +1 para diagnose nutricional da cana-energia cultivada em casa 
de vegetação. 
2.8. Análises tecnológicas 
Por ocasião da colheita, 340 dias após o transplantio, coletou-se se colmos usináveis 
e realizou-se o particionamento em bainhas, folhas senescidas, folhas verdes, ponteiros e 
colmo limpo. Posteriormente o colmo limpo, Figura 7, devidamente identificado foi 
levado para o Laboratório de Tecnologia Sucroenergética e Bionergia (LTSBIO), para 
avaliação das variáveis tecnológicas que afetam diretamente a qualidade do caldo da cana, 
e dita qual o melhor destino para cada variedade, avaliou-se de acordo com as 
metodologias padrões utilizados pela Consecana, o ºbrix, fibras (%), açúcar total 
recuperável (ATR kg t-1), Pol do caldo (S%) e pureza do caldo (Q%). 
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Figura 7. Amostras de cana-energia, desfibramento da amostra, pesagem da amostra para 
posterior extração do caldo, filtragem do caldo com clarificante para posterior leitura e 
quantificação do Pol. 
2.9. Colheita 
Por ocasião da colheita, a cana-energia foi particionada, Figura 8 em colmo, 
bainha, ponteiro, folhas senescidas e folhas verdes, Figura 8. Obteve-se então a 
produtividade de cada componente a partir da pesagem e posteriormente o material foi 
seco em estufa com circulação forçada de ar, a 60°C, até peso constante. Atualmente o 
material está sendo moído em moinho tipo Willey e posteriormente o material vegetal 
será submetido à digestão sulfúrica, para determinação de N total, e à digestão nítrico-
perclórica, para os demais elementos. 
 
Figura 8. Colheita de colmos usináveis e particionamento em colmo, bainha, ponteiro, 
folhas senescidas e verdes para obtenção da produtividade de cada componente e 
posteriores análises. 
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2.10. Secagem e pessagem do Material e processamento para análises 
futuras 
Após a colheita da cana-energia planta, foi realizado o particionamento, preparo 
das amostras e posterior secagem em estufa de circulação forçada a 60ºC, ate atingir peso 
constante, pesados novamente em balança analítica para obtenção do peso seco e moídos 
em moinho de facas tipo Wiley. 
3. Descrição e avaliação do apoio institucional recebido no período 
 A Instituição sede: Centro de Energia Nuclear na Agricultura. da Universidade de 
São Paulo (CENA/USP), dá pleno apoio com pessoal técnico, para atividades 
laboratoriais, análises químicas de material vegetal, prestação de contas; compra com 
recursos financeiros do Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas e Fertilidade do Solo, 
DVPROD/CENA/USP. 
4. Plano de atividades para o próximo período 
Finalizada a colheita da cana-energia, o material foi pesado, moído e armazenado. 
As folhas coletadas para fins de diagnose e avaliação do estado nutricional da cana-
energia, os colmos, bainhas, ponteiro e folhas senescidas e verdes obtidos, serão 
analisados quimicamente, 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. A determinação dos elementos no caldo será obtida por cálculo 
de diferença entre os teores encontrados no colmo e bolo úmido. O acúmulo e eficiência 
do uso dos nutrientes, também será avaliado, para obtenção da resposta sobre a 
composição mineral da biomassa e em seus segmentos. Será calculada a eficiência do uso 
dos nutrientes para produção de (colmos, folhas e caldo/açúcar). Os resultados 
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necessários para os cálculos da eficiência do uso do 15N serão obtidos através da analise 
realizada por espectrometria de massas (Laboratório de Isótopos Estáveis, CENA/USP). 
O estado nutricional das plantas, também será avaliado pelos índices do nível 
crítico e faixa de suficiência, sistema integrado de diagnose e recomendação (DRIS) e 
composição e diagnose nutricional (CND). 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. 
Os resultados obtidos, para verificação dos pressupostos de normalidade de 
variância, serão testados usando o teste de Shapiro e Wilk 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, utilizando os 
pacotes Exp Des.pt e ggplo2. 
Em virtude dos atrasos na assinatura da minuta para implantação do projeto 
temático 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 
NUSEED, com adesão ao Programa de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN), o qual o 
projeto de doutorado está vinculado. Será feito o pedido de prorrogação de bolsa, pois 
diante dos atrasos na assinatura da documentação para implantação do projeto, o 
cronograma incialmente proposto sofreu alterações, sendo instalado apenas 17 de 
fevereiro de 2023 o que impossibilitou a ida para os Estados Unidos e concretização da 
parceria internacional, com a professora Brenda Tubaña, da School of Plant, 
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Environmental, and Soil Sciences, da Louisiana State University Agricultural Center, nos 
Estados Unidos por meio da BEPE, (Anexo 4_ CARTA CONVITE – em “outros 
arquivos” no formato PDF). 
 pois era necessária a presença em Piracicaba, SP para a continuidade do apoio à 
condução dos experimentos, coletas e realizações de análises. 
5. Plano de Gestão de Dados 
Os dados coletados estão sendo armazenados em planilhas do excel, salvos na 
nuvem (https://drive.google.com/drive/folders/0ACGgAD2Jk-S0Uk9PVA), dropbox no 
modo compartilhado com os demais colaboradores, e ainda em disco pessoal. Como 
medida de segurança, uma versão impressa dos dados durante a execução e coletas está 
sendo mantida. 
6. Participação em evento científico 
Durante o período a que se refere este relatório, resultados parciais do experimento 
de tese foram apresentados na forma de pôster no VII Encontro de Pesquisa e Inovação 
da Embrapa Agroenergia, realizado na sede da Embrapa em Brasília no período de 24 a 
26 de outubro de 2023 (Anexo 5_ENPI 2023 DALILA). 
 
Figura 9. Participação no VII Encontro de Pesquisa e Inovação da Embrapa 
Agroenergia. 
 
Outras atividades 
Durante o período a que se refere este relatório, resultados parciais do experimento 
de tese no exame de qualificação em 02 de junho. Após a apresentação e arguição, os 
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membros da banca realizaram visitação na casa de vegetação onde está sendo 
desenvolvido o projeto de pesquisa. 
 
Figura 9. Exame de qualificação de doutorado e apresentação do projeto de Dalila 
Lopes da Silva.