Aplicabilidade do Modelo de Balanço de Nitrogênio para Previsão de Resposta da Cana-de-Açúcar ao Fertilizante Nitrogenado

Dezembro, 2002; Campinas, SP
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento - ISSN 1677-8464

A cana-de-açúcar, cultura de grande importância no Brasil e no mundo, ainda sofre a prática da queima da palha do canavial antes da colheita, o que vem sendo questionado pela alta emissão de gás carbônico, gases de nitrogênio e enxofre, além de provocar perdas significativas de nutrientes para as plantas e facilitar o aparecimento de ervas daninhas e a erosão, devido à redução da proteção do solo.

Mantendo-se a palha da cana no campo, após o corte, permite-se a conservação da umidade, temperatura e um acúmulo de matéria orgânica no solo, condições ideais para o desenvolvimento da planta, da ciclagem parcial de nutrientes, e da população de microrganismos associados ao sistema. Essa prática reduz o custo (hectare/ano) com renovação de canavial, e reduz custo com herbicidas, uma vez que sua necessidade se reduz a metade, além disso, fazendo- -se um uso mais racional de fertilizantes, mantém-se um maior equilíbrio com o meio ambiente, reduzindo--se o risco de lixiviação de NO- 3 no perfil do solo.

A cobertura do solo pela palhada como já comentado irá provocar significativas mudanças no manejo da cultura e na dinâmica do N, com influência direta nas práticas de adubação de soqueiras, principalmente em relação à fertilização nitrogenada, uma vez que o N é o nutriente que mais limita a produtividade dos canaviais.

As Unidades Agroindustriais têm pouco conhecimento a respeito dessas novas práticas de manejo que deverão ser adotadas, devido terem uma experiência recente em sua condução. Tal conhecimento gerado pela pesquisa pode ser aplicado de forma generalizada na cultura de cana-de-açúcar, utilizando-se a técnica de simulação de sistemas, reduzindo-se drasticamente a necessidade de experimentos (Penning De Vries & Laar, 1982).

O objetivo deste estudo é utilizar o Modelo de Balanço de Nitrogênio (construído com base no modelo CERES N), para o sistema solo – cana-de-açúcar em manejo sem queima; cujo modelo agregou o conhecimento existente para ajudar a responder questões na otimização do manejo do nitrogênio, e a partir dele, gerar discussões e mostrar resultados a partir de simulações. Os modelos de dinâmica de nitrogênio podem servir como um sistema de orientação na recomendação de N-fertilizante em diferentes condições através da criação de cenários e orientação no manejo adequado de canaviais, visando obter a máxima produtividade da cultura, e melhor alocação de recursos varietais e de insumos (Barber & Cushman, 1981).

Segundo Stevenson (1982), da totalidade de nitrogênio encontrado na camada superficial da maioria dos solos, 90% está combinado organicamente e o restante é o nitrogênio inorgânico que pode ser aproveitado pelas plantas. Na Fig. 1, Stevenson (1986) apresenta um resumo das transformações do nitrogênio do solo como resultado do processo de decomposição que sofrem os materiais orgânicos. Nesta figura é possível constatar a importância da atividade dos microrganismos na imobilização e mineralização, a fixação de nitrogênio pelo húmus e pelos minerais de argila, as perdas por volatilização e lixiviação, as entradas de N do material orgânico e dos fertilizantes e, finalmente, a absorção pelas plantas.

A intensidade com que ocorrem as diferentes formas de ganhos e perdas do nutriente no agrossistema pode refletir-se em curto, médio e longo prazos na produção dos canaviais, uma vez que a cana-de-açúcar é uma cultura semiperene. O perfeito entendimento da dinâmica do nitrogênio, nesse sistema, determina possibilidades de manejo dessa cultura, em condições variadas do meio, principalmente solo e clima, com o uso de cultivares melhoradas que resultem em ganhos na produtividade agrícola e na sustentabilidade do agrossistema (Trivelin, 2000).

O tecido das plantas não contém somente oxigênio, hidrogênio e carbono, mas também outros elementos como o nitrogênio, fósforo e potássio, e muitos outros elementos são encontrados em pequenas quantidades como constituintes de enzimas. Esses elementos são absorvidos pelo sistema radicular das plantas, do solo, mas, em muitos casos, o solo, em condições naturais, não fornece as quantidades suficientes de nutrientes para satisfazer a demanda das culturas. O nível de produção obtido é então determinado pela quantidade de elementos limitantes que podem ser absorvidos pela vegetação (Keulen & Wolf, 1986). Assim, modelos matemáticos que descrevam o balanço desses nutrientes no sistema solo – planta são de grande importância para o entendimento de todos os processos que sofrem no solo e sua influência na produtividade da cultura.

Wit (1982) considerou que modelo é a representação simplificada de um sistema, ele definiu simulação como a arte de construir modelos. Thornley (1976) e Reynolds (1979) definiram modelo matemático ou simplesmente modelo como uma equação ou conjunto de equações que devem representar um sistema real.

Thornley (1976) acrescenta que o modelo deve, entretanto, assemelhar-se ao sistema e, se o sistema for dinâmico, deve ser capaz de simular seus movimentos. Além disso, modelos bem elaborados trazem inúmeras vantagens pois os mesmos devem resumir convenientemente uma série de informações, que permitem progressos no conhecimento da planta e suas respostas ao ambiente, bem como, devem também esclarecer pontos em que o conhecimento seja limitado, e ainda, os modelos podem estimular o trabalho em equipe, facilitar o planejamento e indicar prioridades de pesquisa.

De um modo geral pode-se dizer que a tentativa de construir um modelo ajuda a detectar áreas onde o conhecimento e dados são escassos; a modelagem estimula novas idéias; comparados com métodos tradicionais, os modelos fazem, geralmente, melhor uso de dados que estão se tornando mais caros; modelos permitem interpolação e previsão; um modelo resume convenientemente grande quantidade de informações; um bom modelo pode ser usado para sugerir prioridades de recursos na pesquisa; a base matemática para as hipóteses permite progresso no sentido de conhecer melhor o comportamento do sistema e discernir entre hipóteses alternativas (Pereira, 1987).

Uma investigação do sistema real, envolvendo medições de todas as variáveis que influenciam um processo em uma escala mais ampla é, na maioria das vezes, impossível de ser conduzida pela limitação de custos, de pessoal, de local, etc. Uma alternativa para contornar esse problema é partir da proposição de uma descrição do sistema real, que o represente na escala do objetivo do estudo, cuja apresentação deve basearse em conhecimento técnico de alto nível, adquirido em pesquisas básicas, que facilitam a descrição dos processos envolvidos. Mediante essa abordagem, torna-se possível a proposição de modelos matemáticos que representem o problema de forma mais eficiente e, posteriormente, sua transcrição para linguagem computacional, viabilizando o acompanhamento da dinâmica desse sistema pela simulação de cenários alternativos, muitos deles ainda não testados em cenário real (Pessoa et al., 1997).