Site-specific management process for liquid nitrogen fertilizer at sugarcane ratoon

Orientadores: Paulo Sérgio Graziano Magalhães, Henrique Coutinho Junqueira FrancoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: Nas áreas de cana-soca, a adubação nitrogenada geralmente é realizada junto às linhas de cultivo, utilizando aplicação na superfície ou incorporada em sulcos. Na superfície, o fertilizante é exposto a condições que podem favorecer perdas do nutriente. A melhoria na adubação nitrogenada pode ser alcançada com a incorporação do fertilizante no solo. Entretanto, a camada de resíduos vegetais deixada após a colheita mecanizada pode prejudicar a eficiência da operação. Ademais, a abertura de sulcos pode danificar parcialmente as raízes das plantas. Neste contexto, considerando a hipótese que o processo mecanizado de puncionamento no solo combinado a injeção de fertilizante líquido é uma alternativa tecnológica para a aplicação localizada de nutrientes em cana-soca, (i) desenvolvemos um protótipo mecânico para viabilizar o acesso à subsuperfície do solo com mínima mobilização do sistema (solo, raízes e resíduos vegetais), (ii) um sistema hidráulico dosador injetor e (iii) realizamos análise comparativa da estratégia proposta em relação aos métodos convencionais de adubação em área comercial de cana-soca. A operação mecanizada foi fundamentada no puncionamento a cada 300 mm (uma distância média entre as soqueiras) com injeção do fluido na profundidade de 50 a 100 mm. Tais especificações foram consideradas suficientes para reduzir perdas do fertilizante e disponibilizar os nutrientes próximos às raízes das plantas, com mínima mobilização. O sistema hidráulico dosador injetor foi centrado em uma bomba de pistão, projetada para aplicar o fluido sincronizado ao puncionamento no solo e controlar a dosagem através do retorno hidráulico. Os resultados (avaliações em bancada e caixa de solo) revelaram que o sistema tem potencial para melhorar a qualidade da operação de adubação em cana-soca (profundidade de injeção maior que 50 mm, coeficiente de variação da dosagem em torno de 11%). Em geral, a aplicação na camada subsuperficial resultou em maiores níveis de N-foliar, produtividade de colmos e potencial de produção de açúcar; os quais, associados à disponibilidade do N mineral no solo através dos métodos de adubação nitrogenada. O método de puncionamento alcançou resultados equivalentes à incorporação convencional, sob a condição de aplicação em um lado das linhas de cana-de-açúcar. Sendo assim, a estratégia representa uma alternativa tecnológica para superar dificuldades ao acesso à subsuperfície do solo em áreas com cobertura de resíduos vegetais na superfície, além disso, a operação é fundamentada no cultivo conservacionista e boas práticas de manejo dos nutrientesAbstract: Nitrogen fertilization of sugarcane ratoon is generally performed at the side band of the rows by means of placement on the surface or continuous incorporated inside the furrows. At the surface, the fertilizer is exposed to conditions that may favor N losses to the environment. N fertilization improvement can be achieved with incorporation of the fertilizer into the soil. However, crop residues left on the soil surface after the mechanical green harvest may decrease the nitrogen use efficiency (NUE). Furthermore, the common opening furrows may cause damage to the root system of the sugarcane plants. Considering the hypothesis that mechanized soil punching combined with liquid fertilizer injection is a technological alternative for deep placement of fertilizer in sugarcane ratoon fields, (i) we developed a mechanical prototype to enable access in the soil subsurface with minimal disturbance of the soil, roots and crop residues, (ii) a hydraulic injection dosing system for N fertilization according to the plant needs and (iii) performed a comparative analysis in a commercial sugarcane field of the proposed strategy with respect to the conventional placement methods (at the surface and incorporated into the furrows). Primarily, the mechanized soil punching distance was based an average between the ratoons of 300 mm, with liquid injection at 50 to 100 mm deep (soil subsurface), considered sufficient to provide the N fertilizer near the cane roots and reduce N losses to the environment (especially ammonia volatilization). The hydraulic injection dosing system was centered in the piston pump design, which was developed to synchronize the liquid injection as a function of the punching cycle, with dosing being controlled by the hydraulic return through a groove area designed in the plunger. The results (at the laboratory bench and the soil bin) revealed that the proposed system has potential to improve quality of the N fertilization in sugarcane ratoon fields (injection depth greater than 50 mm and coefficient of variation approximately 11%). In general, fertilizer deep placement resulted in a higher leaf N content, cane stalk yield and potential for sugar yield (tons of pol per hectare); these were associated with the soil mineral N availability. The soil punching method had results equivalent to the continuous incorporation when the N fertilizer was applied parallel to the cane rows on a single side. Thus, the proposed strategy represents an alternative technology to overcome difficulties for accessing the soil subsurface under crop residues on the surface. Moreover, soil punching for liquid fertilizer injection is fundamentally based on conservation tillage and better management practices for nutrient stewardshipDoutoradoMaquinas AgricolasDoutor em Engenharia Agrícola160123/2013-5CNP