Implicações das alterações ambientais em Coffea spp

Abstract

O objetivo central foi estudar as implicações das alterações ambientais em Coffea spp. O primeiro capítulo apresentou um âmbito geral sobre o potencial impacto das mudanças climáticas sobre o desenvolvimento do cafeeiro, com foco nas implicações do dióxido de carbono (CO 2 ) e da temperatura do ar. O segundo, resultou do ensaio que objetivou submeter plantas de dois genótipos de Coffea arabica e um de C. canephora, em vasos, sob condições controladas de irradiância (800 μmol m -2 s -1 ), umidade relativa (75%) a duas condições de [CO 2 ] (380 ou 700 μL CO 2 L -1 ) durante aproximadamente um ano, sem restrições de água, nutrientes ou de desenvolvimento radicular. Os resultados apontaram que em todos os genótipos, a alta [CO 2 ] promoveu tendências opostas para densidade e tamanho dos estômatos, que diminuíram e aumentaram, respectivamente. Independentemente do genótipo ou da [CO 2 ], a taxa de assimilação líquida de CO 2 aumentou (34-49%) quando medida a 700 em comparação a 380 μL de CO 2 L -1 . Este resultado, juntamente com a condutância estomática quase inalterados, levou a um aumento de eficiência do uso da água instantânea. Os resultados também mostraram um reforço de componentes fotossintéticos (e respiratório), ou seja, do transporte de elétrons nos tilacóide e das atividades de enzimas, o que pode ter contribuído para a melhoria nas taxas máximas de transporte de elétrons, na carboxilação e na capacidade fotossintética sob elevada [CO 2 ], embora estas respostas tenham sido independes dos genótipos. A eficiência do fotossistema II, energia dirigida aos eventos fotoquímicos, carboidratos não- estruturais, pigmento fotossintético e permeabilidade da membrana não respondeu ao aumento da [CO 2 ]. Apesar de algumas diferenças entre os genótipos, não há respostas claras em relação ao comportamento dos genótipos a elevada [CO 2 ]. No geral, como nenhum sinal aparente de regulação negativa fotossintética (down-regulation) foi encontrado, os resultados sugerem que plantas de Coffea spp. podem suportar com sucesso a alta [CO 2 ], sob as atuais condições experimentais. O terceiro capítulo, pretendeu proporcionar um primeiro vislumbre sobre o efeito do impacto combinado da elavada [CO 2 ] e da alta temperatura sobre o conteúdo mineral e equilíbrio em plantas de Coffea spp.. Foram cultivados, em vasos, dois genótipos de Coffea arabica (cv. Icatu e IPR 108) e um de C. canephora (cv. Conilon Clone 153) em 380 ou 700 μL de CO 2 L -1 , por um ano, após foram expostas a um aumento gradual da temperatura de 25/20 °C (dia/noite) até 42/34 °C, ao longo de 8 semanas. Na temperatura de controle, plantas crescidas em 700 μL de CO 2 L -1 apresentaram um efeito de diluição moderada (entre 7% e 25%) no clone 153 (para N, Mg, Ca, Fe) e em Icatu (para N, K e Fe), mas não em IPR 108 (exceto para Fe) quando comparada com plantas crescidas a 380 μL de CO 2 L -1 , nesta mesma condição,com o aumento da temperatura houve uma diminuição dos teores nutricionais. Apesar das mudanças promovidas pela [CO 2 ] e temperatura, a grande maioria das relações minerais foram mantidas dentro de uma faixa consideravelmente adequada, o que sugere que esta planta pode se manter estável em relação ao balanço mineral em um contexto de mudanças climáticas. O quarto capítulo, apresenta uma análise de variáveis climáticas históricas de forma espacial e temporal para caracterização da vulnerabilidade climática de microrregiões na busca de estratégias de mitigação e adaptação que possam subsidiar a melhoria dos sistemas de produção de plantas de café conilon, sendo considerado o Estado do Espírito Santo, Brasil, como estudo de caso. Os resultados indicam que a vulnerabilidade em áreas de cultivo de café robusta está ligada a alta temperatura do ar, ao baixo índice de precipitação pluvial, a sazonalidade da precipitação pluvial e ao déficit hídrico. As estratégias de adaptação e mitigação de maior potencial apontam para o plantio de clones melhorados de café robusta, para a utilização de sistemas de policultivos, arborizados e sombreados, para o adensamento de plantas de café conilon, para implantação de sistemas de irrigação e para a utilização de manejo de plantas espontâneas.

The overall objective was to study the implications of environmental change in Coffea spp. The first chapter presents an overview of the potential impact of climate change on the development of the coffee, focused on carbon dioxide (CO 2 ) and air temperature implications. The second chapter, the test result aimed subjecting plants two genotypes of C. arabica and one C. canephora in pots under controlled conditions of irradiance (800 μmol m -2 s -1 ), relative humidity (75%) of the two conditions of [CO 2 ] (380 and 700 μL CO 2 L -1 ) for about a year without water restrictions, nutrients or root development. The results showed that in all genotypes, high [CO 2 ] promoted opposing tendencies to density and size of the stomata, which decreased and increased, respectively. Irrespective of the genotype or [CO 2 ], the liquid uptake rate of CO 2 was increased (34-49%) when measured at 700 μL CO 2 L -1 . This result, together with the stomatal conductance almost unchanged, led to an increase of the instantaneous water use efficiency. The results also showed an increase of photosynthetic components, namely the transport thylakoid electrons and enzymes activities, which may have contributed to the improvements in the maximum rates of electron transport, carboxylation and photosynthetic capacity under high [CO 2 ], although these responses were independent of genotype. The efficiency of photosystem II, directed energy to photochemical events, non-structural carbohydrates, photosynthetic pigment and membrane permeability did not respond to the increase [CO 2 ]. Despite some differences between genotypes, there are no clear answers regarding the behavior of the genotypes elevated [CO 2 ]. In general, as no apparent down- regulation was found, the results suggest that Coffea spp. plants. They can deal successfully for high [CO 2 ], under the present experimental conditions. The third chapter intended to provide a first glimpse of the effect of the combined impact of elavada [CO 2 ] and high temperature on the mineral content and balance in this important tropical culture. Have been grown in pots, two genotypes of C. arabica (cv. Icatu and IPR 108) and one C. canephora (cv. Conilon Clone 153) in 380 and 700 μL CO 2 L -1 for a year after were exposed a gradual increase of 25/20 °C (day/night) to 42/34 °C, during eight weeks. In the temperature control plants grown in 700 μL CO 2 L -1 showed a moderately dilution effect (between 7% and 25%) in clone 153 (for N, Mg, Ca, Fe) and Icatú (for N, K and Fc), but not in IPR 108 (except Fe) as compared to plants grown at 380 μL CO 2 L -1 in the same condition with increasing temperature there was a decrease of the nutritional content. Despite the changes promoted by the [CO 2 ] and temperature, the vast majority of minerals relations were maintained within a broadly adequate range, suggesting that this plant can remain stable in relation to the mineral balance in a context of climate change andglobal warming. The fourth chapter presents an analysis of historical climate variable spatial and temporal way to characterize the climate vulnerability of micro-regions, considered the state Espírito Santo, Brazil, as a case study. The results indicate that the vulnerability Robusta coffee growing areas is linked to high air temperature, low rainfall levels, seasonality of rainfall and drought. Adaptation strategies and greater mitigation potential link to the planting of improved clones of Robusta coffee for the use of polycultures systems, wooded and shaded, for the consolidation of conilon coffee trees, for the implementation of irrigation systems and the use management of weeds.