Una pasantía sobre la producción de café bajo sistemas ...
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Pasantía sobre la producción de café bajo sistemas agroforestales
en Costa Rica
Juliette Colin, Lorelei Arbeille, Pierre Anduze
1 Bordeaux-Sciences Agro
Un año dedicado a la Agroforesteria:
⫸ Solibam: asociación de ayuda al desarrollo agroecológico en Burkina Faso, África ⫸ Creación de proyectos de investigación socio-
económica, sensibilización a la agroecologia
2 Juliette Colin
⫸ World Agroforestery Center de Tailandia (ICRAF)
⫸ Investigación bibliográfica sobre la agroforesteria con Hevea, búsqueda de financiaciones, sensibilización a la nutrición de algunas etnias del norte del país
⫸ CATIE: investigación científica sobre el café bajo agroforesteria ⫸ Creación de un proyecto de investigación, toma de datos al campo, análisis
estadísticos
Índice
I- Contextualización del proyecto
A- Un proyecto de largo plazo del CATIE: 15 años de datos
B- Objetivos de esta pasantía
II- Materiales y métodos
A- Material biológico estudiado
B- Datos a disposición
C- Análisis estadísticas
III- Resultados y discusión
A- Resultados mayores
B- Criticas generales
3 Juliette Colin
I- Contextualización del proyecto A- El Ensayo del CATIE: 15 años de datos 1. Contexto de los años 2000 hasta hoy El café, secundo producto agrícola exportado de Costa Rica
Fortalecer la caficultura de mayor cualidad con sistemas mas sostenibles (producción de 2012/13 estimada a 1.6 millón bolsas de 60 kg de café comparado a 2.3 millón en 1989/90 , International Coffee Council, 112th session, 2014)
Ensayo de largo plazo coordinado por Elias de Melo Virginio Filho para :
1. Evaluar efectos de sombra, niveles de insumo y variedades sobre el crecimiento, rendimiento y cualidad del café, las plagas, la biodiversidad y ciclos de nutrientes;
2. Medir el crecimiento y desarrollo de diferentes estratos arbóreos, acumulación de biomasa y su efecto sobre el microclima, biología del suelo y materia orgánica;
3. Desarrollar métodos para la identificación de sinergismos y la evaluación de la sostenibilidad económica, ecológica y productiva de los sistemas de producción de café;
CATIE, ICAFE, UCR, CIRAD (Virginio Filho y al, 2002)
4 Juliette Colin
I- Contextualización del proyecto A- El Ensayo del CATIE: 15 años de datos
2. Características del ensayo
• En Turrialba:
- altitud de 620 msnm,
- clasificación Köppen-Geiger : Af (Equatorial rainforest, fully humid)
- 88% de humedad,
- temperatura media anual de 22.9 °C,
- precipitación de 2854 mm al año (climate-data.org).
ensayo similar establecido en Masatepe (Nicaragua) zona baja (455 msnm) y seca (1386mm/año)
• 7 sistemas de sombras diferentes y hasta 4 tipos de manejo diferentes por tipo de cobertura arbórea.
5 Juliette Colin
I- Contextualización del proyecto A- El Ensayo del CATIE: 15 años de datos
2. Características del ensayo
6 Juliette Colin
Bloque 1
Bloque 2
Bloque 3
Ab : Chloroleucon euryciclum Fijador N y maderable E : Erythrina poeppigiana Fijador N T : Terminalia amazonia Maderable PS : Pleno Sol
Mapa del ensayo
I- Contextualización del proyecto A- El Ensayo del CATIE: 15 años de datos
2. Características del ensayo
(2012, Elias de Melo Virginio Filho y al)
7 Juliette Colin
SISTEMAS A B C E F G H
S
o
m
b
r
a
Erythrina poeppigiana
(Poró)
Terminalia amazonia
(Roble Coral/Amarillón)
Chloroleucon eurycyclum
(Abarema Idiopoda) (Cashá)
T. amazonia +
A. Idiopoda
T. amazonia +
E. poeppigiana
A. idiopoda +
E. poeppigiana
Pleno Sol
Nombre Ep Ta Ai AiTa EpTa AiEp Ps
M
a
n
e
j
o
AC: Alto convencional AC
MC MC MC
AC
AC MC: Medio
convencional MC MC
MO: Medio Orgánico MO
MO MO MO
MO
MC
BO: Bajo Orgánico BO BO
Tabla 1 : Sistemas del ensayo
I- Contextualización del proyecto A- El Ensayo del CATIE: 15 años de datos
2. Características del ensayo
(2012, Elias de Melo Virginio Filho y al)
8 Juliette Colin
Bajo orgánico
(BO)
Medio orgánico
(MO)
Medio convencional (MC)
Alto convencional (AC)
Tipos de enmiendas
Pulpa de café Pulpa de café, gallinaza, piedra mineral molida
Fertilizantes químicos Fertilizantes químicos
Nivel de enmiendas
Retorno de pulpa sacada en la cosecha
Mayor a los nutrientes sacados en la cosecha
Mayor a los nutrientes sacados en la cosecha
Mucho mayor a los nutrientes sacados en la
cosecha
Manejo de enfermedades
No Aplicaciones foliares de botánicos y biológicos
Uso infrecuente de fungicidas comerciales
Uso calendarizado de fungicidas comerciales
Manejo
de plagas insectiles
Pepena post-cosecha
Aplicaciones foliares de botánicos y biológicos y
prácticas manuales
Prácticas manuales y uso infrecuente de
insecticida comerciales
Prácticas manuales y uso frecuente de
insecticida comerciales
Manejo
de maleza
2-4 desyerbes manuales/
mecánicas, manejo selectivo menos
intenso.
Manejo selectivo con prácticas
manuales/mecánicas en la calle y carril limpio
Manejo selectivo con prácticas manuales y
herbicidas en la calle y carril limpio
Suelo desnudo con herbicidas
Tabla 2 : Características de los manejos
I- Contextualización del proyecto B- Objetivos de esta pasantía
1. Una pre-evaluación en 2012
Estudios ya han revelado las capacidades de estos sistemas sobre 12 años: Manejos orgánicos con árboles mejoraron características químicas y
biológicas del suelo (lombrices, aves) en comparación con convencionales:
- Ta-MO más neutro; Ps/Ep/AiEp-AC más ácidos
- Ai-MO más fértil en fosforo que Ps-MC
- Ta-MO,/AiEp-MO/Ep-MO mas lombrices por m² que Ps-MC y Ta-AC
Menor incidencia promedio de roya (Hemileia vastatrix) para el convencional:
-Ps-AC/ Ep-MO/Ep AC ; comparado a Ta-BO/ Ta-MO/ Ai-MC/ AiTa-MO;
Rango de productividad por área de café:
-Ep-AC > Ps-AC > AiEp-AC ; comparado a EpTa-MO>AiTa-MO>Ta-BO (inferior al promedio de producción nacional de 2003-2007 de 25.2 fan/ha)
(2012, Elias de Melo Virginio Filho y al)
Hay que revisar eventuales cambios después de 15 años
9 Juliette Colin
I- Contextualización del proyecto B- Objetivos de esta pasantía 2. Nuevos análisis
• Evolución de las necesidades de poda de los cafetos representa el agotamiento general del café, debido a la intensidad de la producción y de las plagas, entre otros factores tiene un peso importante en los gastos de la finca (necesita mucha mano de obra y tiempo)
• Estudios de 7 híbridos El CATIE, banco de germoplasma de Coffea arabica el mas importante de todo el hemisferio oeste (www.catie.ac.cr) 1991 : programa de selección genética entre PROMECAFE, CATIE, CIRAD; 20 nuevos híbridos
Cruce por polinización artificial + embriogénesis somática ~20/30 años
Adopción de variedades enanas durante la revolución verde para una mecanización en relieves difíciles (1970)
10 Juliette Colin
Tomando en cuenta el tipo de sombra, el manejo y la variedad de café: Cuales son los sistemas agroforestales óptimos en términos de rendimiento, resistencia a plagas, peso económico y ecológico en el caso de Turrialba, Costa Rica?
11 Juliette Colin
II- Materiales y métodos A- Material biológico estudiado
1. Variedades de café estudiadas
• Caturra: 1930-1960, tipo enano, mas vigoroso, calidad organoléptica un poco mas baja que las variedades originales (Typica y Bourbon)
• CR95: Caturra X Timor (gen SH-6 resistente a la roya), mas uvas por nodo
12 Juliette Colin
• C1 • C2 • C3 • C4 • C5 • C6
Cruce : genotipos salvajes X Caturra Heterosis de 30% en promedio Tipos enanos, mas vigorosos entonces producciones menos densas Rendimientos hasta 150% aumentados Mas frutos vacíos
(Fernando E. Vega y al, 2008)
II- Materiales y métodos A- Material biológico estudiado
1. Organización de las variedades en el ensayo
13 Juliette Colin
Micro -
parcelas CR 95 C1
Centroamerica
C2 Milenio
C3 C4 C5 C6
Ta-MC x3 x1 x1
Ta-BO x3 x1 x1
AbEp-BO x3 x1 x1
AbEp-MC x3 x1 x1
Ps-MC x3 x1 x1
Ep-BO x3 x1 x1
Ep-MC x3 x1 x1
X : repeticiones El Caturra esta en cada parcela
Comparación manejos
Comparación manejos y tipos de sombra
Comparación tipos de sombra
Para no complicar el manejo del ensayo, no se pudo poner híbridos en cada sistema Tabla 3 : Distribución de los híbridos en los sistemas
II- Materiales y métodos B- Datos a disposición
1. Datos de 2002 a 2015 • Rendimientos (2002-2014): Caturra y CR95
Tabla 4: Ejemplo de datos de cosecha (2002, bloque 1) realizado por los técnicos
14 Juliette Colin
1 fanega = 20 cajuelas = 250 kg café fruta ~ 45 kg café seco = 1 quintal de oro explotable
II- Materiales y métodos B- Datos a disposición
1. Datos de 2002 a 2015 • Enfermedades (2003-2014): Caturra
Tabla 5 : Ejemplo de datos de enfermedades (2003, bloque 1) realizado por los técnicos y pasantes
Roya : Hemileia vastatrix Ojo de gallo : Mycena citricolor
Hilachas : Pellicularia koleroga Anthrachnosis : Colletotrichum kahawae
Derite : Phoma costarricensis Mancha de hierro : Cercospora coffeicola
Minador : Perileucoptera Coffeella Broca : Hypothenemus hampei
15 Juliette Colin
II- Materiales y métodos B- Datos a disposición
1. Datos de 2002 a 2015 • poda (2004-2015): Caturra
Tabla 6: Ejemplo de datos de poda (2004, bloque 1) realizado por los técnicos y pasantes
16 Juliette Colin
II- Materiales y métodos B- Datos a disposición
2. Toma de datos
• Toma de datos de enfermedad en las parcelas y micro-parcelas en marzo y abril
10 plantas alineadas en el centro de la AU (Área Útil): notamos la presencia de enfermedades sobre todas las hojas del ramo elegido por casualidad. Un ramo alto y un ramo bajo cada 2 cafetales , dando al final 5 medidas con ramos altos y 5 con ramos bajos.
• Toma de datos de poda en las parcelas y micro-parcelas en abril Todas las plantas de cada AU, 5 categorías de poda:
-Nada : el cafetal no necesita poda porque no ha producido bastante y no esta en la categoría “resiembra” O porque ha producido bastante pero no se agoto
-Resiembra : el cafetal ha sido resembrado reciamente y no produce (~1 año)
-Parcial : unos ramos podados pero quedan algunos, el cafetal necesita vigor
-Total : todos los ramos están podados a ~30cm del suelo, esta agotado y necesita vigor
-Falla física (muerto o ausente) : se agoto totalmente
17 Juliette Colin
II- Materiales y métodos B- Datos a disposición
2. Toma de datos
18 Juliette Colin
Cafetal marcado en Ta-BO
Mycena citricolor sobre CR95
Hemileia vastatrix sobre Caturra
II- Materiales y métodos C- Análisis estadísticas
1. Principios del Modelo mixto en Infostat
Infostat:
-Interface amigable de R (evita los errores de sintaxis en los script R)
-Di Rienzo J.A., Casanoves F., Balzarini M.G., Gonzalez L., Tablada M., Robledo C.W. InfoStat versión 2012. InfoStat Group, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. URL http://www.infostat.com.ar
Modelos mixtos
Modelo que explica una variable repuesta gracias a variables explicativas aleatorias (factores a efectos aleatorios) y fijas (factores a efectos fijos).
-Modelos mixtos lineares (Gaussianos)
-Modelos lineares generalizados a efectos mixtos (otras funciones)
19 Juliette Colin
II- Materiales y métodos C- Análisis estadísticas
1. Principios del Modelo mixto en Infostat
𝑦ijkl= μ + Bi + SMj + εAi,j + Añok + (SM∗Año)j,k + εBj,k +Varl + (Var∗SM)l,j + (Var∗Año)l,k + (Var∗Año∗SM)j,k,l + εi,j,k,l
B : bloque ε: error *: interacciones Var: variedades
1. Reorganización y transformación de los datos
2. Utilización de un modelo mixto adaptado a la función utilizada para los datos
3. Elección de los efectos fijos y aleatorios; lanza el modelo
4. Averiguar la independencia de los datos, la homogeneidad de las variancias (Pearson y
residuos) y la normalidad de las variancias (qqplot).
5. Mejora del modelo (funciones sobre las variancias, eliminación de datos anormales…)
6. Análisis de los contrastes para precisar las diferencias significativas de los resultados
7. Obtención de los gráficos y ubicación de los resultados de contrastes encontrados
8. Interpretación
20 Juliette Colin
II- Materiales y métodos C- Análisis estadísticas
2. Análisis de los rendimientos
1. Reorganización y transformación de los datos
2. Utilización de un modelo mixto linear
3. Efecto fijo: interacción SombraManejo(SM)_año
4. Efectos aleatorios en orden jerárquico:
Bloque > SombraManejo > Año
5. Verificación y mejora del modelo (VarIdent año)
6. Análisis de los contrastes para precisar las
diferencias significantes entre las SM
7. Obtención de los gráficos
21 Juliette Colin
Tabla 6: Datos de rendimiento a analizar
II- Materiales y métodos
22 Juliette Colin
Transformación de la variable “año” con la función VarIdent
C- Análisis estadísticas
2. Análisis de los rendimientos
AIC BIC
1er modelo 4179.83 5194.06
Corregido 3985.41 5045.55
II- Materiales y métodos
23 Juliette Colin
C- Análisis estadísticas
2. Análisis de los rendimientos
Resultados:
II- Materiales y métodos
24 Juliette Colin
C- Análisis estadísticas
2. Análisis de los rendimientos
Contrastes:
Mirar el signo del contraste
Mirar el p-value
Definir el etiqueta adecuada
III- Resultados y discusión
25 Juliette Colin
A- Resultados mayores
1. Datos cruzados
Rendimiento y Roya proporcionales ; inverso-proporcional a la poda A partir de 2009, mejor constancia en general. 2012 mucha roya peor cosecha en 2013 (Luis Romero)
III- Resultados y discusión
26 Juliette Colin
A- Resultados mayores
2. Rendimientos Caturra según los sistemas SM
Los manejos convencionales produce ~1.35 mas que los orgánicos En orden de rendimiento Ps> Ep > EpTa, AiEp, Ai > AiTA, Ta
III- Resultados y discusión
27 Juliette Colin
A- Resultados mayores
2. Rendimientos Caturra y CR95
CR95 produce casi siempre mas a parte del caso de 2007 y bajo Ps MC El Ps produce ~2 mas que bajo sombra, el Ta produce lo menos Recuperación general después de 2013
III- Resultados y discusión
28 Juliette Colin
A- Resultados mayores
3. Enfermedades Evolución de la roya sobre Caturra
III- Resultados y discusión
29 Juliette Colin
A- Resultados mayores
3. Enfermedades Evolución de la roya sobre Caturra
-La evolución de la incidencia de roya sigue la misma tendencia según los manejos
-La incidencia de la roya alcanza >0,60 con los sistemas convencionales y <0,50
con los sistemas orgánicos
-El Pleno sol resista mas a la roya con el sistema Erythrina
-El Terminalia tiene la mayor incidencia de roya
-De manera general, hubo menos roya en 2006 lo que puede explicar una mejor
producción del Caturra en 2007 (mejor que la del CR95 que resista a la roya)
-Mucha roya en 2012
(Datos divididos en 4 periodos para poder correr los modelos)
III- Resultados y discusión
30 Juliette Colin
A- Resultados mayores
3. Enfermedades Roya Caturra y híbridos (2015)
Resistencia a la roya: Caturra <<< C6 << C2 < C1, C3, C4 < CR95, C5
III- Resultados y discusión
31 Juliette Colin
A- Resultados mayores
3. EnfermedadesMycena sobre Caturra y híbridos (2015)
III- Resultados y discusión
32 Juliette Colin
A- Resultados mayores
4. Estrés ilustrado por la poda
Evaluamos el agotamiento que sufre el cafetal por culpa del consumo de energía para producir y luchar contra las enfermedades :
una escala de estrés con el tipo de poda
0< Estrés=(Poda parcial*1) + (Poda total*2) + (Falla*3) <1 (Cafe podados total*3)
-Cuando el cafetal no esta podado significa que no sufre estrés (x*0) : joven o al limite de producir
-Si un año hay mucha poda, el siguiente puede haber mucho menos si el cafetal esta tomando vigor para el año que viene La poda aumenta el vigor
-Las notas de estrés representan menos datos (repeticiones) lo que no permite analizar los híbridos
III- Resultados y discusión
33 Juliette Colin
A- Resultados mayores
4. Estrés ilustrado por la poda Caturra según la sombra
El TaB0 colapso al año 2011 Los manejos AC, MC, MO siguen el esquema anual mucha poda/poca
III- Resultados y discusión
34 Juliette Colin
A- Resultados mayores
4. Estrés ilustrado por la poda Caturra y CR95 (2015)
El Caturra parece necesitar mas poda que el CR95, pues el CR95 es mas vigoroso
III- Resultados y discusión
35 Juliette Colin
A- Resultados mayores
5. Resumen de los resultados
Según los resultados encontrados en 2012:
- Sistemas Ps y Ep siguen siendo los mas resistentes a la roya y los mas productivos.
- Sistemas con Ta son menos interesantes, seria por la competencia al nitrógeno
- Estos parámetros alternan de un año al otro con valores altos y bajos (poda al
inverso), parece mas constante a partir de 2009 et regresa a la normal desde 2013
- Sistemas convencionales producen alrededor de 1.35 mas que los orgánicos
- El pleno sol produce casi 2 veces mas que la sombra
- CR95 produce mas que Caturra pero es el mas vulnerable frente a Mycena
- Hay mas enfermedades en los sistemas convencionales que orgánicos
- Los sistemas con Chloroleucon son generalmente medianos
III- Resultados y discusión
36 Juliette Colin
B- Criticas generales
1. Errores durante la toma de datos
- Datos colectados desde 15 años: varios observadores diferentes
- Al ingresar estos datos en Excel puede haber errores de maquina
- Modificación de las AU con resiembras erróneas
- Cambio de cafetales estudiados para la toma de datos de enfermedades
- AU de los híbridos más pequeñas : efecto de los manejos alrededor
2. Errores durante el análisis estadístico
- Los modelos pueden ser mejorados
- Falta de repetición para los híbridos: trabajar por cafetal para el rendimiento, dividiéndolo por el numero de cafetal total y ponderar el resultado de acuerdo con el tamaño de cada AU
37 Juliette Colin
Estos 15 años de experimentación dan una idea de las capacidades de varios sistemas agroforestales con café. Sobresale que la producción convencional en pleno sol es una de las mas eficaz junto con la producción bajo Erythrina poeppigiana, cual es mas sostenible con una menor independencia a los abonos sintéticos y una mayor participación a la biodiversidad sobre la parcela.
Dependiendo de las expectativas del cafeticultor, parece que la cultura bajo Chloroleucon permitiría una diversificación de los ingresos con la venta de madera y una mayor sostenibilidad ecológica de la parcela. Así, para completar este trabajo, seria interesante tomar en cuenta las opiniones de agricultores de Costa Rica proporcionados por los sondeos realizados por el Cirad, y añadir los costo de manejos de cada sistema.
Una experimentación mas concentrada sobre sistemas con Chloroleucon y híbridos, que resultaron mas productivos que su padre Caturra, completaría el objetivo de este proyecto de largo plazo del CATIE.
Conclusión
38 Juliette Colin
Agradezco a mis colegas, vecinos y mas que todo amigos Lorelei y Pierre por haberme ayudado a montar este proyecto de pasantía y por lograr hacerme reír tanto en todas circunstancias.
Gracias también a todos los francesitos del “lado Cirad” que me compartieron sus buenas ideas y su cocina!
Gracias a Sergio por su apoyo indispensable en estadísticas.
Agradecimientos
39 Juliette Colin
• Benoît Bertrand, Christophe Montagnon, Frederic Georget, Pierre Charmetant, and Herve Etienne. “Création et Diffusion de Variétés de Caféiers Arabica : Quelles Innovations Variétales ?” Cah Agric, 2012.
• CATIE, n.d. www.catie.ac.cr.
• Claudia Marcela Porras Vanegas. “Efecto de los sistemas agroforestales de café orgánico y convencional sobre las características de suelos en el Corredor Biológico Turrialba–Jiménez, Costa Rica.” CATIE, 2006.
• Elias de Melo Virginio Filho, Shirley Orozco Estrada, and Ree Sheck. “Ensayo de Sistemas Agroforestales Con Café: Más de Una Década de Resultados Pioneros En El Mundo,” 2012.
• Elias de M.Virginio Filho, Jeremy P. Haggar, and Charles P. Staver. “Avances y desafios en el establecimiento de ensayo de largo plazo en sistemas agroforestales en café en zona baja humeda Turrialba, Costa Rica.” CATIE, March 12, 2002.
• Fernando E. Vega, Andreas W. Ebert, and Ray Ming. “Coffee Germplasm Resources, Genomics, and Breeding.” John Wiley and sons, 2008. http://www.ars.usda.gov/SP2UserFiles/person/5818/PlantBreedingReviews.pdf.
• International Coffee Organization. “World Coffee Trade (1963 – 2013): A Review of the Markets, Challenges and Opportunities Facing the Sector.” London, United Kingdom, 2014.
• Jeremy Haggar. “Investigacion regional para una caficultura ecologica y diversificada,” 2005.
• Jeremy Haggar, Charles Staver, and Elias de Melo. “Reseñas Agroforestales, Agroforesteria en las Américas.” Sostenibilidad y sinergismo en sistemas agroforestales con café: estudio de interacciones entre plagas, fertilidad del suelo y arboles de sombra, 2001.
Referencias
40 Juliette Colin
• MARKUS KOTTEK, JÜRGEN GRIESER, BRUNO RUDOLF, and FRANZ RUBEL. “World Map of the Köppen-Geiger Climate Classification Updated.” Meteorologische Zeitschrif, 2006.
• Plantwise Knowledge Bank, 2015. http://www.plantwise.org/KnowledgeBank/Datasheet.aspx?dsid=35243.
• Tobias Schwarz. Climate-Data.org, 2012. http://es.climate-data.org/location/28663/.
Referencias
ANEXA
41 Juliette Colin
Rendimiento • 12 años
-Evolución del rendimiento del Caturra y del CR95 según cada SM
Se puede analizar los otros híbridos si contamos cada cafetal como una repetición pero como hay mucho menos híbridos que Caturra, era necesario hacer una ponderación y falto tiempo
-Evolución del rendimiento del Caturra por tipo de manejo
Enfermedades • 2015
-Mycena citricolor: incidencia según los híbridos, y según los SM y híbridos
-Hemileia vastatrix: según los híbridos y SM (visualizar según los híbridos solo)
• 12 años
-Evolución de la incidencia de roya sobre Caturra por tipo de manejo
Poda • 2015
-Tipo de poda de los híbridos según los SM (cada tipos representan más datos que la nota de estrés)
-estrés del Caturra y del CR95 según el SM, no hay suficiente repetición
• 12 años
-Evolución del estrés del Caturra según los manejos y según cada sombra
-Evolución de los tipos de poda del caturra según los años, según los SM
EVOLUCIONES DE ESTOS 3 DATOS EN PARALELO