Sustainable systems for sugarcane production: integrated influence of soil management, crop rotation and nitrogen fertilization

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é atualmente considerada uma das culturas mais sustentáveis para produção de energia limpa e renovável do mundo. Frente às grandes transformações nas práticas de cultivo dessa matéria-prima na última década, vêm se expandindo o uso de estratégias mais diferenciadas para o manejo da cultura. Nesse contexto, o objetivo do estudo foi avaliar a influência integrada de manejo de solo, sucessão de culturas e adubação nitrogenada, visando propor possíveis sistemas mais sustentáveis para a produção de cana-de-açúcar. O experimento foi constituído por duas áreas experimentais, plantio convencional (PC) e plantio direto (PD), localizadas na região de Ribeirão Preto, estado de São Paulo, Brasil. A avaliação do estudo foi conduzida nas safras de 2018 a 2020, para as três primeiras soqueiras. As duas áreas experimentais foram igualmente delineadas e envolveram os seguintes fatores: sucessão de culturas e adubação nitrogenada de soqueira. O fator primário foi composto pela sucessão com amendoim, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Crotalaria ochroleuca, soja e pousio. O fator secundário foi constituído pelos níveis de N aplicados em soqueira: 0, 50, 100 e 150% do N exportado. A análise estatística dos resultados foi realizada a partir da análise conjunta de dois locais e modelos lineares mistos, em esquema fatorial triplo. Os parâmetros biométricos foram afetados diretamente pela sazonalidade climática. As doses de N aumentaram a biomassa seca e produtividade de colmos ao final de três soqueiras, com reposição de 100 % do N exportado. Não houve efeito do manejo de solo e sucessão de culturas para produtividade de colmos e açúcar da cana- planta. A sucessão de culturas afetou a produtividade de colmos e açúcar ao final de três soqueiras. A adubação nitrogenada de soqueira aumentou de forma crescente os teores de Brix, Pol e ATR. A aplicação de N aumentou o acúmulo de P em parte aérea. Em geral, o acúmulo de macronutrientes secundários foram afetados pela interação da adubação nitrogenada com manejo de solo e soqueira. A adubação nitrogenada demonstrou ser o fator mais determinante na dinâmica de acúmulo de nutrientes. A adubação nitrogenada foi um importante fator para discriminação de grupos de tratamento e atributos químicos do solo. A associação de plantio direto e amendoim não demonstrou ser uma combinação de manejo favorável. As crotalárias em plantio direto incrementaram os teores de nutrientes no solo. Em sistemas sem N, as culturas antecessoras não se diferiram do pousio. Com aplicação de N, as sucessões de amendoim e soja apresentaram relações mais desfavoráveis, em relação ao pousio e às crotalárias. De modo geral, o plantio direto favoreceu a disponibilidade de nutrientes no solo, ainda que a ausência de N limite mais benefícios desse sistema. A aplicação de N aumentou a disponibilidade de N-mineral no solo. A atividade enzimática do solo foi alterada pela interação de fatores, especialmente para soqueira, cultura antecessora e adubação nitrogenada.Sugarcane (Saccharum spp.) is considered one of the most sustainable crops for the production of clean and renewable energy in the world. Considering the great transformations of the cultivation practices of this crop in the last decade, the use of alternative management strategies in the sector has been promoted. In this context, the objective of the study was to evaluate the integrated influence of soil management, crop succession and nitrogen fertilization to propose potentially more sustainable systems for the production of sugarcane. The experiment consisted of two experimental sites, i.e., under conventional tillage (CT) and no-tillage (NT), located in the region of Ribeirão Preto, state of São Paulo, Brazil. The study was conducted between the 2018 to 2020 season, for the first three ratoons. The two experimental sites were equally delineated and involved the following factors: crop succession and ratoon nitrogen fertilization. The primary factor was the succession with peanut, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Crotalaria ochroleuca,soybean and fallow. The secondary factor was constituted by levels of N applied in ratoon: 0, 50, 100 and 150% of the exported N. The statistical analysis was performed from a joint analysis of two locations with mixed linear models, in a triple factorial scheme. Biometric parameters were directly affected by climatic seasonality. The doses of N increased dry biomass and productivity of stalks at the end of three ratoons, with replacement of 100% of the exported N. There was no effect of soil management and crop succession on the yield of stalks and sugar in the cane plant. The succession of crops affected the productivity of stalks and sugar. The nitrogen fertilization increased the levels of Brix, Pol and ATR. In general, the accumulation of secondary macronutrients was affected by the interaction of nitrogen fertilization with soil management and ratoon. Nitrogen fertilization proved to be the most determining factor in the dynamics of nutrient accumulation. Phosphorus expressed little influence to distinguish between ratoons. Nitrogen fertilization was an important factor for discrimination of treatment groups and soil chemical attributes. The association of no-till and peanut did not prove to be a favorable management combination. Sunn hemp under no-tillage increased nutrient contents in the soil. In systems without N, the succession crops did not differ from the fallow. With N application, the successions of peanut and soybean showed more unfavorable conditons, in relation to fallow and sunn hemp. In general, no-tillage favored the availability of nutrients in the soil, although the absence of N limits the additional benefits of this system. The application of N increased the availability of N-mineral in the. Soil enzymatic activity was altered by the interaction of many factors, especially for ratoon, predecessor crop and nitrogen fertilization