Published December 15, 2016
| Version v1
Publication
Agronomic and environmental implications of sugarcane straw removal: a major review
Creators
- 1. Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol
- 2. Brazilian Center for Research in Energy and Materials
- 3. Agronomical Institute of Campinas
Description
Abstract Large‐scale bioenergy demand has triggered new approaches to straw management in Brazilian sugarcane fields. With the progressive shift from a burned to a nonburned harvest system, most of the straw presently retained on the soil surface has become economically viable feedstock for bioenergy production. The trade‐offs between the need to preserve soil quality and produce more bioenergy have been the subject of intense discussion. This study presents a synthesis of available information on the magnitude of the main impacts of straw removal from sugarcane fields for bioenergy production and therefore represents an easily available resource to guide management decisions on the recommended amount of straw to be maintained on the field to take advantage of the agronomic, environmental, and industrial benefits. Crop residues remaining on sugarcane fields provide numerous ecosystem services including nutrient recycling, soil biodiversity, water storage, carbon accumulation, control of soil erosion, and weed infestation. Furthermore, several studies reported higher sugarcane production under straw retention on the field, while few suggest that straw may jeopardize biomass production in cold regions and under some specific soil conditions. Pest control is among the parameters favored by straw removal, while N 2 O emissions are increased only if straw is associated with the application of N fertilizer and vinasse. An appropriate recommendation, which is clearly site specific, should be based on a minimum mass of straw on the field to provide those benefits. Overall, this review indicates that most of the agronomic and environmental benefits are achieved when at least 7 Mg ha −1 of dry straw is maintained on the soil surface. However, modeling efforts are of paramount importance to assess the magnitude and rates of straw removal considering the several indicators involved in this complex equation, so that an accurate straw recovery rate could be provided to producers and industry toward greater sustainability.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أثار الطلب على الطاقة الحيوية على نطاق واسع مناهج جديدة لإدارة القش في حقول قصب السكر البرازيلية. مع التحول التدريجي من نظام الحصاد المحترق إلى نظام الحصاد غير المحترق، أصبحت معظم القش المحتفظ به حاليًا على سطح التربة مادة وسيطة مجدية اقتصاديًا لإنتاج الطاقة الحيوية. كانت المقايضاتبين الحاجة إلى الحفاظ على جودة التربة وإنتاج المزيد من الطاقة الحيوية موضوع مناقشة مكثفة. تقدم هذه الدراسة توليفة من المعلومات المتاحة حول حجم الآثار الرئيسية لإزالة القش من حقول قصب السكر لإنتاج الطاقة الحيوية، وبالتالي فهي تمثل موردًا متاحًا بسهولة لتوجيه قرارات الإدارة بشأن الكمية الموصى بها من القش التي يجب الحفاظ عليها في الميدان للاستفادة من الفوائد الزراعية والبيئية والصناعية. توفر بقايا المحاصيل المتبقية في حقول قصب السكر العديد من خدمات النظام الإيكولوجي بما في ذلك إعادة تدوير المغذيات والتنوع البيولوجي للتربة وتخزين المياه وتراكم الكربون ومكافحة تآكل التربة وانتشار الأعشاب الضارة. علاوة على ذلك، ذكرت العديد من الدراسات ارتفاع إنتاج قصب السكر في ظل الاحتفاظ بالقش في الحقل، في حين تشير دراسات قليلة إلى أن القش قد يعرض إنتاج الكتلة الحيوية للخطر في المناطق الباردة وفي ظل بعض ظروف التربة المحددة. مكافحة الآفات هي من بين المعلمات التي تفضلها إزالة القش، في حين لا تزيد انبعاثات أكسيد النيتروجين إلا إذا ارتبط القش بتطبيق الأسمدة والكرمة. يجب أن تستند التوصية المناسبة، والتي من الواضح أنها خاصة بالموقع، إلى الحد الأدنى من كتلة القش في الميدان لتوفير تلك الفوائد. بشكل عام، تشير هذه المراجعة إلى أن معظم الفوائد الزراعية والبيئية تتحقق عندما يتم الحفاظ على ما لا يقل عن 7 ملغ هكتار -1 من القش الجاف على سطح التربة. ومع ذلك، فإن جهود النمذجة ذات أهمية قصوى لتقييم حجم ومعدلات إزالة القش مع الأخذ في الاعتبار المؤشرات العديدة المشاركة في هذه المعادلة المعقدة، بحيث يمكن توفير معدل استرداد دقيق للقش للمنتجين والصناعة نحو مزيد من الاستدامة.Translated Description (French)
Résumé La demande de bioénergie à grandeéchelle a déclenché de nouvelles approches de gestion de la paille dans les champs de canne à sucre brésiliens. Avec le passage progressif d'un système de récolte brûlé à un système de récolte non brûlé, la majeure partie de la paille actuellement retenue à la surface du sol est devenue une matière première économiquement viable pour la production de bioénergie. Les compromis entre la nécessité de préserver la qualité des sols et de produire plus de bioénergie ont fait l'objet d'intenses discussions. Cette étude présente une synthèse des informations disponibles sur l'ampleur des principaux impacts de l'enlèvement de la paille des champs de canne à sucre pour la production de bioénergie et représente donc une ressource facilement disponible pour guider les décisions de gestion sur la quantité recommandée de paille à maintenir sur le terrain pour tirer parti des avantages agronomiques, environnementaux et industriels. Les résidus de culture restants sur les champs de canne à sucre fournissent de nombreux services écosystémiques, notamment le recyclage des nutriments, la biodiversité du sol, le stockage de l'eau, l'accumulation de carbone, le contrôle de l'érosion du sol et l'infestation de mauvaises herbes. En outre, plusieurs études ont rapporté une production de canne à sucre plus élevée sous rétention de paille sur le terrain, tandis que peu suggèrent que la paille peut compromettre la production de biomasse dans les régions froides et dans certaines conditions de sol spécifiques. La lutte antiparasitaire fait partie des paramètres privilégiés par l'élimination de la paille, tandis que les émissions de N 2 O ne sont augmentées que si la paille est associée à l'application d'engrais azoté et de vinasse. Une recommandation appropriée, qui est clairement spécifique au site, doit être basée sur une masse minimale de paille sur le terrain pour fournir ces avantages. Dans l'ensemble, cette revue indique que la plupart des avantages agronomiques et environnementaux sont obtenus lorsqu'au moins 7 Mg ha −1 de paille sèche est maintenue à la surface du sol. Cependant, les efforts de modélisation sont d'une importance primordiale pour évaluer l'ampleur et les taux d'enlèvement de la paille compte tenu des plusieurs indicateurs impliqués dans cette équation complexe, afin qu'un taux de récupération de la paille précis puisse être fourni aux producteurs et à l'industrie vers une plus grande durabilité.Translated Description (Spanish)
Resumen La demanda de bioenergía a granescala ha desencadenado nuevos enfoques para el manejo de la paja en los campos de caña de azúcar brasileños. Con el cambio progresivo de un sistema de cosecha quemado a uno no quemado, la mayor parte de la paja actualmente retenida en la superficie del suelo se ha convertido en materia prima económicamente viable para la producción de bioenergía. Las compensaciones entre la necesidad de preservar la calidad del suelo y producir más bioenergía han sido objeto de intensos debates. Este estudio presenta una síntesis de la información disponible sobre la magnitud de los principales impactos de la eliminación de la paja de los campos de caña de azúcar para la producción de bioenergía y, por lo tanto, representa un recurso fácilmente disponible para guiar las decisiones de gestión sobre la cantidad recomendada de paja que se mantendrá en el campo para aprovechar los beneficios agronómicos, ambientales e industriales. Los residuos de cultivos que quedan en los campos de caña de azúcar proporcionan numerosos servicios ecosistémicos, incluido el reciclaje de nutrientes, la biodiversidad del suelo, el almacenamiento de agua, la acumulación de carbono, el control de la erosión del suelo y la infestación de malezas. Además, varios estudios informaron una mayor producción de caña de azúcar bajo retención de paja en el campo, mientras que pocos sugieren que la paja pueda poner en peligro la producción de biomasa en regiones frías y bajo algunas condiciones específicas del suelo. El control de plagas se encuentra entre los parámetros favorecidos por la eliminación de la paja, mientras que las emisiones de N 2 O se incrementan solo si la paja se asocia con la aplicación de fertilizante de N y vinaza. Una recomendación apropiada, que es claramente específica del sitio, debe basarse en una masa mínima de paja en el campo para proporcionar esos beneficios. En general, esta revisión indica que la mayoría de los beneficios agronómicos y ambientales se logran cuando se mantienen al menos 7 Mg ha −1 de paja seca en la superficie del suelo. Sin embargo, los esfuerzos de modelado son de suma importancia para evaluar la magnitud y las tasas de remoción de paja considerando los diversos indicadores involucrados en esta compleja ecuación, de modo que se pueda proporcionar una tasa de recuperación de paja precisa a los productores y la industria hacia una mayor sostenibilidad.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الآثار الزراعية والبيئية لإزالة قش قصب السكر: مراجعة رئيسية
- Translated title (French)
- Implications agronomiques et environnementales de l'élimination de la paille de canne à sucre : un examen majeur
- Translated title (Spanish)
- Implicaciones agronómicas y ambientales de la eliminación de la paja de caña de azúcar: una revisión importante
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2567700098
- DOI
- 10.1111/gcbb.12410
References
- https://openalex.org/W1259843618
- https://openalex.org/W1482589555
- https://openalex.org/W1517872503
- https://openalex.org/W1529073969
- https://openalex.org/W1600543802
- https://openalex.org/W1633146272
- https://openalex.org/W1719280269
- https://openalex.org/W1850258634
- https://openalex.org/W1962033856
- https://openalex.org/W1966080741
- https://openalex.org/W1967174803
- https://openalex.org/W1970156686
- https://openalex.org/W1970724714
- https://openalex.org/W1971197614
- https://openalex.org/W1971457275
- https://openalex.org/W1972251807
- https://openalex.org/W1972425453
- https://openalex.org/W1976309560
- https://openalex.org/W1977993551
- https://openalex.org/W1978365654
- https://openalex.org/W1980138005
- https://openalex.org/W1980268367
- https://openalex.org/W1982133413
- https://openalex.org/W1982192576
- https://openalex.org/W1983744536
- https://openalex.org/W1986272383
- https://openalex.org/W1986529679
- https://openalex.org/W1987151857
- https://openalex.org/W1987799560
- https://openalex.org/W1991454419
- https://openalex.org/W1991890885
- https://openalex.org/W1992980909
- https://openalex.org/W1992990604
- https://openalex.org/W1993996000
- https://openalex.org/W1994776200
- https://openalex.org/W1997228725
- https://openalex.org/W1999862764
- https://openalex.org/W2002718241
- https://openalex.org/W2006035761
- https://openalex.org/W2006350826
- https://openalex.org/W2007740147
- https://openalex.org/W2009413282
- https://openalex.org/W2009653729
- https://openalex.org/W2009984886
- https://openalex.org/W2010913736
- https://openalex.org/W2011953984
- https://openalex.org/W2013778870
- https://openalex.org/W2015668265
- https://openalex.org/W2016726237
- https://openalex.org/W2017469770
- https://openalex.org/W2017511581
- https://openalex.org/W2019068857
- https://openalex.org/W2020050953
- https://openalex.org/W2020735254
- https://openalex.org/W2021531913
- https://openalex.org/W2022275224
- https://openalex.org/W2022955702
- https://openalex.org/W2024914467
- https://openalex.org/W2028000515
- https://openalex.org/W2029512913
- https://openalex.org/W2032811230
- https://openalex.org/W2032948716
- https://openalex.org/W2033357281
- https://openalex.org/W2034158234
- https://openalex.org/W2035043896
- https://openalex.org/W2038943991
- https://openalex.org/W2039784889
- https://openalex.org/W2042079365
- https://openalex.org/W2042085299
- https://openalex.org/W2042783820
- https://openalex.org/W2043220024
- https://openalex.org/W2048306696
- https://openalex.org/W2049598461
- https://openalex.org/W2052767687
- https://openalex.org/W2053225095
- https://openalex.org/W2053585487
- https://openalex.org/W2053617520
- https://openalex.org/W2054663135
- https://openalex.org/W2055705733
- https://openalex.org/W2057744396
- https://openalex.org/W2058474841
- https://openalex.org/W2061189939
- https://openalex.org/W2068818295
- https://openalex.org/W2071209184
- https://openalex.org/W2071292523
- https://openalex.org/W2071316293
- https://openalex.org/W2071911076
- https://openalex.org/W2072651097
- https://openalex.org/W2073812493
- https://openalex.org/W2075066462
- https://openalex.org/W2077567579
- https://openalex.org/W2077792096
- https://openalex.org/W2078722989
- https://openalex.org/W2079739537
- https://openalex.org/W2080801951
- https://openalex.org/W2083677809
- https://openalex.org/W2083890811
- https://openalex.org/W2086666730
- https://openalex.org/W2087394373
- https://openalex.org/W2087931348
- https://openalex.org/W2088266317
- https://openalex.org/W2088555428
- https://openalex.org/W2089521167
- https://openalex.org/W2092189547
- https://openalex.org/W2096885696
- https://openalex.org/W2097945989
- https://openalex.org/W2098472813
- https://openalex.org/W2102745180
- https://openalex.org/W2110538313
- https://openalex.org/W2110836107
- https://openalex.org/W2117570487
- https://openalex.org/W2118114577
- https://openalex.org/W2120891775
- https://openalex.org/W2124893973
- https://openalex.org/W2128695003
- https://openalex.org/W2135278698
- https://openalex.org/W2135931368
- https://openalex.org/W2139472523
- https://openalex.org/W2139927696
- https://openalex.org/W2142929047
- https://openalex.org/W2148030726
- https://openalex.org/W2151390377
- https://openalex.org/W2153241773
- https://openalex.org/W2155508850
- https://openalex.org/W2155800666
- https://openalex.org/W2160892477
- https://openalex.org/W2165667973
- https://openalex.org/W2167554469
- https://openalex.org/W2170432002
- https://openalex.org/W2170608861
- https://openalex.org/W2183803668
- https://openalex.org/W2186004149
- https://openalex.org/W2225107734
- https://openalex.org/W2255589296
- https://openalex.org/W2291518049
- https://openalex.org/W2313872466
- https://openalex.org/W2324229470
- https://openalex.org/W2343791789
- https://openalex.org/W2465693044
- https://openalex.org/W4311834446
- https://openalex.org/W907991380