Influence of sugarcane burning on soil carbon and nitrogen release under drought and evapotranspiration conditions in a Mexican sugarcane supply zone

Abstract

"Sugarcane cultivation is an agricultural activity of worldwide importance. This crop has been cultivated in Mexico for centuries, impacting important productive areas like the study region called Huasteca Potosina which is located at the Central-East part of Mexico. The relationship between soil conditions, weather and production per hectare allows identifying the edaphological and climatic conditions (aptitude levels) for cultivating sugarcane in the study area. The objective of this research work is to analyze the relation between the cultivated hectares and production of sugarcane. Likewise, to explain its behavior and interpret the contribution of N and C released to the atmosphere for burning sugar cane in association with events and meteorological parameters involved in the flux of water between soil and atmosphere such as drought, evapotranspiration and rainfall. The methods and indicators for burning waste provided by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), the value of potential evapotranspiration as Thornthwaite and drought severity index were applied in order to understand the correlations between the drought severity index and potential evapotranspiration, and between C and N release and potential rainfall availability. The results show the increment of harvested hectares and the loss of water from the soil by the increase of periods of drought events and evapotranspiration. The volatilized nutrients in soil varied from 1.32 x 105 to 2.17 x 105 t for C and from 1.32 x 103 t to 2.17 x 103 t for N during the burning of sugarcane, affecting production levels with values fluctuating between 38 t/ha to 77 t/ha for the term of 1990-2010."

"El cultivo de caña de azúcar es una actividad agrícola de importancia mundial llevada a cabo en México durante siglos, impactando importantes áreas productivas como la región de estudio llamada Huasteca Potosina, localizada al este central de México. La relación entre las condiciones del suelo, clima y producción por hectárea permite identificar las condiciones edafológicas y climáticas (niveles de aptitud) para cultivar la caña de azúcar en el área de estudio. Bajo este contexto, el objetivo fue analizar la relación entre las hectáreas cultivadas y la producción de caña de azúcar y explicar su comportamiento al interpretar las contribuciones del N y C liberados a la atmósfera por la quema de caña asociados a eventos y parámetros meteorológicos involucrados en el flujo de agua entre el suelo y la atmósfera como sequía, evapotranspiración y lluvia. Los métodos e indicadores para la quema de residuos provistos por el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC. por sus siglas en inglés), el valor de la evapotranspiración potencial por Thornthwaite y el índice de severidad de la sequía fueron aplicados para comprender las correlaciones entre el índice de severidad de la sequía y la evapotranspiración potencial, así como entre el C y el N liberados y la disponibilidad potencial de lluvia. Los resultados muestran el incremento en las hectáreas cosechadas y la pérdida de agua del suelo por el aumento de los periodos de sequía y la evapotranspiración. Los nutrientes del suelo volatilizados, varían de 1.32 x 105 ton a 2.17 x 105 ton para C y 1.32 x 103 ton a 2.17 x 103 ton para N durante la quema de caña de azúcar, lo que afecta sus niveles de producción con valores que fluctúan entre 38 t/ha y 77 t/ha durante el periodo 1990-2010."