Impacto del cambio climático en la productividad del café (Coffea arabica) bajo sistemas agroforestales en Costa Rica y Nicaragua

Abstract

Diferentes estudios reportan impactos negativos del cambio climático en el cultivo de café, en los cuales se utiliza herramientas de análisis como son los modelos de cultivos. Sin embargo, muchos estudios no tienen en cuenta los procesos que generalmente operan en la planta. CAF2007 es un modelo dinámico de procesos básicos a escala de parcela para sistemas agroforestales de café, el cual simula los rendimientos de café que pueden estar asociados a árboles de sombra o pleno sol. El modelo requiere de calibraciones para disminuir incertidumbres en los sitios simulados y una posterior validación. En este estudio, se calibró con 12 parcelas repartidas en 3 zonas agroecológicas, fría-húmeda: Llano Bonito; caliente-húmeda: Cartago; y caliente-seca: Masatepe. Se realizaron calibraciones por sitio, por conglomerado climático y para todos los sitios en conjunto (multisitio). Se obtuvieron mejoras en las simulaciones de las parcelas de Turrialba, Llano Bonito y Aquiares y por el contrario se debe trabajar más en las parcelas de Masatepe. La calibración multisitio reduce las incertidumbres que se presentan al calibrar individualmente de un sitio a otro. La validación del modelo calibrado en la parcela Mitch de la finca la Hammonia demuestra que los parámetros del modelo calibrado multisitio simulan mejor el rendimiento promedio anual de café que los parámetros de un modelo sin calibrar. El impacto del cambio climático en parcelas con pleno sol y bajo sombra tendrá un efecto negativo o positivo en la producción promedio anual del café dependiendo del tipo de sistema, variedad, tipo de árbol, manejo que se le dé al cafetal, condiciones de sitio y clima. La temperatura, precipitación y CO2 influyen directamente en los procesos del cultivo. Para el año 2050, la parcela Terminalia amazonia con manejo medio convencional en Turrialba y bajo el modelo MIROC5, RCP8.5 y concentraciones de CO2 de 380 ppm fijadas en el modelo, disminuirá los rendimientos de café; pero si se aumenta las concentraciones de CO2 a 541 ppm los rendimientos del cultivo de café aumentarán un 10%. Este efecto se le atribuye a la fertilización del CO2 ya que la planta hace un mejor uso del recurso hídrico, obtiene más CO2 y pierde menos agua cuando abre los estomas. Sin embargo, no hay estudios a largo plazo que hablen de otros efectos del CO2 en la planta y qué otras posibles implicaciones se pueda tener.

Different studies that use analysis tools such as crop models, report negative impacts of climate change on coffee cultivation. However, many studies do not consider the processes undergoing inside the coffee plant. CAF2007 is a basic dynamic process model that operates at a parcel level for coffee agroforestry systems, and simulates coffee production rates that may be associated with trees exposed to shades or full sun. The model requires calibration to reduce uncertainties in simulated sites and requires further validation of the obtained results. In this study, the model was calibrated with 12 parcels spread over three agro-ecological zones, cold-wet: Llano Bonito; hot-wet: Carthage; and hot-dry: Masatepe. Model calibrations were performed by individual sites, by conglomerate climates, and for all sites combined (multisite). As a result, some improvements were obtained through the simulations for the Turrialba, Llano Bonito and Aquiares’ parcels, and it was found that the Masatepe’s parcel requires more work. The multisite calibration reduces the uncertainties that arise when individual calibrations from one place to another are performed. The validation of the calibrated model for the Mitch Hammonia estate´s parcel shows that the multisite model calibration predicts more accurately the average annual production of coffee that the parameters of an un-calibrated model. The positive or negative effect of climate change on the mean anual coffee production in parcels with sun or shadow will depend on: the type of system, variety, tree type, crop management, climate, and overall site conditions. Temperature, precipitation and CO2 influence directly on the crops process. For 2050, the Terminalia amazonia parcel located in Turrialba with conventional average management and under the MIROC5 model, RCP8.5, will reduce its coffee yield with a CO2 concentration of 380 ppm, but, if the CO2 raised to 541ppm, the coffee yield will have a 10% increase. This effect is due to CO2 fertilization, because of the higher concentration, the plant will have to open the stoma less time to obtain the same amount of CO2, therefore loosing less water vapor. However, there are no long-term studies referring to the effects of a higher CO2 concentration on the plants, or any other implications.