Atributos físico-hídricos do solo, modelagem do desenvolvimento radicular e rendimento da cana-de-açúcar nas condições edafoclimáticas da região noroeste do Paraná

Orientador: Prof. Dr. Jorge Luiz Moretti de SouzaCoorientador: Prof. Dr. Ricardo Augusto de OliveiraTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa : Curitiba, 22/02/2022Inclui referênciasResumo: O Brasil é o maior produtor mundial da cana-de-açúcar e a identificação dos fatores mais sensíveis do solo e clima que interferem no desenvolvimento radicular e rendimento da cultura é fundamental para entender, prever mudanças e subsidiar a implantação e condução da lavoura, com o uso eficiente dos recursos ambientais disponíveis. Modelos de produção são utilizados em pesquisas agronômicas com o intuito de avaliar o comportamento e respostas das plantas a diferentes condições ambientais que são submetidas. Teve-se por objetivo na realização do presente trabalho identificar os principais fatores do solo e clima que interferem no desenvolvimento radicular e rendimento da cana-de-açúcar nas condições edafoclimáticas de Paranavaí-PR, mediante a avaliação e identificação de modelos para sua estimativa. Os dados observados do desenvolvimento radicular e rendimento da cana-de-açúcar foram provenientes de experimentos realizados na área da Estação Experimental de Paranavaí / RIDESA, coletados ou levantados no período de 2002-2003 e 2011-2012 (desenvolvimento radicular) e 1999-2006, 2008, 2018 e 2019 (rendimento). A base de dados foi composta da coleta de amostras deformadas e indeformadas do solo, análise dos atributos físico-hídricos do solo na área de estudo e dos dados agrometeorológicos disponíveis de uma estação meteorológica na região de Paranavaí. A avaliação do desempenho estatístico dos modelos de estimativa do desenvolvimento radicular e rendimento da cana-de-açúcar foram realizados estimando os erros e índice estatísticos. A pesquisa foi estruturada em cinco capítulos: Capítulo I - Referencial teórico; Capítulo II - Dinâmica da água e funções hidráulicas em solos arenosos: limitações ao cultivo da cana-de-açúcar no Sul do Brasil; Capítulo III - Temperatura basal inferior para o desenvolvimento da cana-de-açúcar em clima subtropical; Capítulo IV - Modelagem do desenvolvimento radicular da cana-de-açúcar na região de Paranavaí - PR; e, Capítulo V - Modelo multivariado de estimativa do rendimento da cana-de-açúcar em clima subtropical considerando variáveis climáticas e o armazenamento de água no solo. Nas análises verificou-se que: i) Nos solos arenosos analisados, as frações areia grossa e fina precisou ser mensurada para melhor avaliação dos atributos físico-hídrico do solo. Os maiores teores de areia grossa interferiram no aumento da condutividade hidráulica do solo saturado (Ks) e não saturado (K(teta)), diâmetro máximo do poro (dmax) e macroporosidade (Macro), bem como na redução da microporosidade (Micro). Os teores de areia fina reduziram a Ks e aumentaram a retenção de água no solo, nas camadas subsuperficiais; ii) A temperatura basal inferior (Tb) das três variedades de cana-de-açúcar analisadas variou entre 20,5 (menor ou igual) Tb (menor ou igual) 23,0 °C na Segunda Fase de desenvolvimento. A Tb foi de 15,5 e 15,0 °C na Terceira Fase de desenvolvimento das variedades RB036066 e RB966928, respectivamente. O modelo linear não foi significativo para estimar a Tb da RB867515; iii) A densidade de comprimento radicular e o volume radicular da cana-de-açúcar são maiores na camada de 0-0,20 m. As raízes finas estão distribuídas em profundidade. Os modelos ajustados à profundidade efetiva que consideram os dias após plantio (DAP), dias julianos (j) e graus-dia acumulado (GDA) não foram satisfatórios. O modelo logístico foi adequado para estimativa da profundidade efetiva do sistema radicular da cana-de-açúcar nos dias após o plantio (DAP); e, iv) A regressão linear múltipla com as variáveis climáticas e o armazenamento de água no solo apresenta capacidade preditiva da profundidade efetiva radicular da cana-de-açúcar. Os graus dia acumulado nas Fases I e II e o armazenamento de água no solo na Fase II de desenvolvimento exercem efeito significativo no rendimento da cana-de-açúcar. O modelo de regressão linear múltipla com os graus dia acumulado (GDA1) e o armazenamento de água no solo (Arm11) nas Fases I e II de desenvolvimento apresenta capacidade preditiva do rendimento da cana-de-açúcar das variedades analisadas.Abstract: Brazil is the world's largest producer of sugarcane and the identification of the most sensitive soil and climate factors that interfere with root development and crop yield is essential to understand, predict changes and support the implementation and management of the crop, with the efficient use of available environmental resources. Production models used in agronomic research in order to evaluate environmental behavior and plant responses. The objective of the present work was to identify the main soil and climate factors that interfere in the root development and yield of sugarcane under the edaphoclimatic conditions of Paranavaí-PR, through the evaluation and identification of models for their estimation. The observed data of root development and yield of sugarcane came from experiments conducted in the area of the Experimental Station of Paranavaí / RIDESA, collected or surveyed in the period 2002-2003 and 2011-2012 (root development) and 1999-2006, 2008, 2018 e 2019 (yield). The database was composed of the collection of deformed and undeformed soil samples, analysis of the physical-hydric soil attributes in the study area and the agrometeorological data available from a weather station in the Paranavaí region. The statistical performance of the models for estimating root development and sugarcane yield were evaluated using statistical errors and indexes. The research was structured in five chapters: Chapter I - Theoretical framework; Chapter II - Water dynamics and hydraulic functions in sandy soils: limitations to sugarcane cultivation in southern Brazil; Chapter III - Lower basal temperature for sugarcane development in subtropical climate; Chapter IV - Sugarcane root development modeling in Paranavaí - PR region; and, Chapter V - Multivariate model for estimating sugarcane yield in subtropical climate considering climatic variables and soil water storage. In the analyses it was found that: i) In the sandy soils analyzed, the coarse and fine sand fractions needed to be measured for better evaluation of the soil physical-hydric attributes. The higher contents of coarse sand interfered in the increase of saturated (Ks) and unsaturated (K(teta)) soil hydraulic, maximum pore diameter (dmax) and macroporosity (Macro), as well as in the reduction of microporosity (Micro). The fine sand contents reduced Ks and increased soil water retention in the subsurface layers; ii) The lower basal temperature (Tb) of the three sugarcane varieties analyzed ranged from 20.5 (less or equal) Tb (less or equal) 23.0 °C in the Second Phase of development. In the Third Developmental Phase, Tb was 15.5 and 15.0 °C for varieties RB036066 and RB966928, respectively. The linear model was not significant to estimate the Tb of RB867515; iii) The root length density and root volume of sugarcane are highest in the 0-0.20 m layer. Fine roots are distributed at depth. The models fitted to the effective depth that consider days after planting (DAP), Julian days (j) and accumulated degree days (GDA) were not satisfactory. The logistic model was suitable for estimating the effective depth of the sugarcane root system at days after planting (DAP); and, iv) The multiple linear regression with climate variables and soil water storage showed predictive ability of sugarcane effective root depth. The accumulated degree days in Phases I and II and soil water storage in Phase II of development exert significant effect on sugarcane yield. The multiple linear regression model with the accumulated degree days (GDA1) and the water storage in the soil (Arm11) in Phases I and II of development presents predictive capacity of the sugarcane yield of the analyzed varieties