Una pasantía sobre la producción de café bajo sistemas

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



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



(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




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)


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

http://www.catie.ac.cr/







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


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


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


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


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


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


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


22 Juliette Colin

Transformación de la variable “año” con la función VarIdent



AIC BIC

1er modelo 4179.83 5194.06

Corregido 3985.41 5045.55


23 Juliette Colin



Resultados:


24 Juliette Colin



Contrastes:

Mirar el signo del contraste

Mirar el p-value

Definir el etiqueta adecuada


25 Juliette Colin


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)


26 Juliette Colin


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


27 Juliette Colin


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


28 Juliette Colin


3. Enfermedades Evolución de la roya sobre Caturra


29 Juliette Colin


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)


30 Juliette Colin


3. Enfermedades Roya Caturra y híbridos (2015)

Resistencia a la roya: Caturra <<< C6 << C2 < C1, C3, C4 < CR95, C5


31 Juliette Colin


3. EnfermedadesMycena sobre Caturra y híbridos (2015)


32 Juliette Colin


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


33 Juliette Colin


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


34 Juliette Colin


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


35 Juliette Colin


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


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


http://www.ars.usda.gov/SP2UserFiles/person/5818/PlantBreedingReviews.pdf

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

http://www.plantwise.org/KnowledgeBank/Datasheet.aspx?dsid=35243

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

Documents

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