Aunque la caña de azúcar (Saccharumspp.) se ha cultivado tradicionalmente para la producción de azúcar, en las últimas décadas se ha convertido en uno de los mejores cultivos para la producción de biocombustibles. Actualmente, la producción mundial de caña de azúcar se acerca a los 1.600 millones de toneladas anuales y se concentra en las regiones tropicales, particularmente en las naciones en desarrollo de América Latina, África y Asia. Brasil es el mayor productor de caña de azúcar del mundo, seguido de India, China, Pakistán, Tailandia y México. Como resultado de la creciente importancia económica de la caña de azúcar, también han aumentado los requisitos para una producción a gran escala de manera ambientalmente sostenible. Sin embargo, la siembra masiva de este cultivo conlleva riesgos ambientales que incluyen un impacto potencial en la sostenibilidad del ecosistema del suelo tropical, que sigue siendo una cuestión abierta para los microbios del suelo y los procesos mediados por microbios que conducen a emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
Las funciones del suelo son efectivas sólo mientras se preserve la capacidad de interacción entre los procesos físicos, químicos y biológicos. La mayor necesidad de fertilizantes debido a la expansión de la producción de caña de azúcar es una amenaza a la capacidad del suelo para mantener su potencial de autorregulación a largo plazo, es decir, su sostenibilidad.
Las prácticas de manejo del suelo utilizadas en la agricultura de la caña de azúcar requieren fertilizantes minerales sintéticos (nitrógeno/fósforo/potasio—NPK) y el reciclaje completo de los productos de desecho de la producción de etanol en los campos de caña de azúcar en forma de fertilizante orgánico. La vinaza de caña de azúcar es un subproducto de la industria del etanol de azúcar, también conocida como vinaza. Su composición química varía dependiendo de la planta de molino utilizada para la producción de etanol y el proceso de destilación. En general, la vinaza de caña de azúcar está compuesta por agua (93%) y sólidos orgánicos y minerales (7%). Tiene altos niveles de materia orgánica pero es bajo en N y P. El principal componente no acuoso de la vinaza de caña de azúcar es la materia orgánica que existe en forma de ácidos orgánicos y cationes como K, calcio (Ca) y magnesio (Mg). Desde la década de 1960, la vinaza se utiliza como fertilizante líquido en los campos de caña de azúcar de Brasil para resolver el problema ecológico de su eliminación en el medio ambiente. Estudios de finales de la década de 1980 han recomendado el uso de fertilizantes N en combinación con vinaza en campos de caña de azúcar , y un estudio más reciente ha recomendado el uso de fertilizantes N con retención de paja.
Es probable que las enmiendas de fertilizantes inorgánicos y orgánicos, utilizadas principalmente para aumentar la disponibilidad de nutrientes para las plantas, y el manejo de los residuos de la cosecha de caña de azúcar afecten los aspectos físicos, químicos y microbiológicos atributos de los suelos de caña de azúcar, así como las emisiones de GEI de las áreas de caña de azúcar. Los microbios del suelo comprenden una fracción importante de la biomasa viva total del suelo. Muchos de los estudios mencionados anteriormente han destacado que numerosos grupos microbianos están altamente correlacionados con factores específicos del suelo. Los estudios informaron diferencias en la comunidad microbiana del suelo relacionadas con las prácticas de manejo de la caña de azúcar debido a los efectos de los factores del suelo. A pesar de una mayor atención a la comunidad microbiana del suelo y su relación con las características del suelo en áreas cultivadas de caña de azúcar, se ha avanzado poco en dilucidar las implicaciones de las prácticas agrícolas sobre las funciones funcionales de esta comunidad en la agricultura de caña de azúcar tropical.
Teniendo esto en cuenta, se tuvo como objetivo examinar los datos disponibles sobre el tema como una contribución a actualizar el conocimiento sobre los beneficios y riesgos del manejo de nutrientes y enmiendas del suelo, así como del manejo de residuos de cultivos y cosecha en suelos de caña de azúcar sobre microbios subterráneos. la vida, los factores físicos y químicos del suelo y los procesos biogeoquímicos mediados por las comunidades microbianas del suelo. En este capítulo resumimos los impactos de estas prácticas de manejo sobre los microbios del suelo en múltiples niveles ecológicos, sobre los atributos físico químicos del suelo, incluidas las fracciones lábiles de la materia orgánica del suelo, y sobre las emisiones de GEI (principalmente óxido nitroso debido a las pérdidas de nitrógeno en los sistemas de producción de caña de azúcar). Con base en interacciones multianalíticas, enfatizamos que el manejo del suelo y el manejo de la cosecha son fundamentales para apoyar el desarrollo sostenible de la producción de biocombustibles.
La siembra a gran escala de cultivos de caña de azúcar en regiones tropicales trae riesgos que incluyen un impacto potencial en la sostenibilidad del ecosistema del suelo. Para ser precisos, estos riesgos ambientales comienzan con cambios en la comunidad microbiana del suelo, factores fisicoquímicos del suelo y emisiones de GEI por la conversión del uso de la tierra a campos de caña de azúcar. Después de un tiempo relativamente largo de aplicación de fertilizantes y reciclaje de residuos de cultivos de forma anual y cíclica (etapa de planta y brotes), la capacidad del suelo cañero de mantener su potencial de autorregulación en el largo plazo, es decir, su sostenibilidad se ve amenazada. . El manejo de nutrientes, las enmiendas del suelo, los residuos de cultivos y el manejo de la cosecha en suelos de caña de azúcar afectan a los microbios del suelo en múltiples niveles ecológicos, es decir, biomasa, estructura comunitaria, abundancia y composición, y grupos taxonómicos y funcionales. En consecuencia, los procesos biogeoquímicos mediados por microbios del suelo también se ven afectados, perturbando las emisiones de GEI del suelo a la atmósfera en estas áreas agrícolas cañeras.
Se entiende que la renovación de la caña de azúcar es una etapa crítica para la perturbación del ecosistema del suelo, en el que los microbios del suelo y las emisiones de GEI se ven afectados por la labranza del suelo. Por lo tanto, nuevas variedades de caña de azúcar capaces de retrasar la necesidad de renovar sus plantaciones pueden cooperar para mitigar los riesgos atmosféricos subterráneos de los agroecosistemas de caña de azúcar para la sostenibilidad del suelo tropical. Además, se recomienda desarrollar tecnologías de renovación del cultivo de caña de azúcar que sean capaces de evitar impactos severos al medio ambiente del suelo. También es necesario mejorar el acceso de los agricultores a los inhibidores de la nitrificación y a los fertilizantes de liberación controlada, que tienen una pequeña cuota de mercado debido a sus altos precios. Aunque se debe dedicar más atención a comprender los efectos combinados de los inhibidores de la nitrificación y los fertilizantes orgánicos sobre los microbios del suelo y las emisiones de GEI, especialmente en los suelos tropicales cálidos, la importancia de estos productos ha aumentado debido a los beneficios agronómicos y ambientales ya revelados.
Además, se necesitan nuevos esfuerzos para cuantificar los efectos de los cambios en el uso de la tierra en los campos agrícolas de caña de azúcar en las regiones tropicales, así como los efectos del manejo de nutrientes, enmiendas del suelo, residuos de cultivos y manejo de la cosecha en estas áreas agrícolas sobre los microbios del suelo y las emisiones de GEI. , teniendo en cuenta también las interacciones microbianas con factores físicos y químicos. Sin embargo, nuestro capítulo proporciona señales claras de la naturaleza predecible de los microbios del suelo, los factores fisicoquímicos del suelo, incluidas las fracciones lábiles de la materia orgánica del suelo, y las respuestas de las emisiones de GEI a las prácticas agronómicas en la agricultura de caña de azúcar, que pueden usarse para conceptualizar estudios futuros sobre la comprensión de toma de decisiones humanas para la sostenibilidad del suelo tropical.
Artículo escrito por:
Acacio Aparecido Navarrete, Leonardo Machado Pitombo, Carolina Braga Brandani, Camila Bolfarini Bento, Andrea Sibila B. Escanhoela, Juliana Cristina Ramos, Leticia Pedroso Ramos, Hélio Danilo Quevedo, Caroline Sayuri Nishisaka y Janaina Braga do Carmo.
Para ampliar más: https://www.intechopen.com/chapters/57328
 se ha cultivado tradicionalmente para la producción de azúcar, en las últimas décadas se ha convertido en uno de los mejores cultivos para la producción de biocombustibles. Actualmente, la producción mundial de caña de azúcar se acerca a los 1.600 millones de toneladas anuales y se concentra en las regiones tropicales, particularmente en las naciones en desarrollo de América Latina, África y Asia. Brasil es el mayor productor de caña de azúcar del mundo, seguido de India, China, Pakistán, Tailandia y México.){kind=link}