Emisiones de gases de efecto invernadero y dinámica de carbono y nitrógeo del suelo en cultivos de café.

Abstract

La producción mundial de café genera ingresos anuales ~200 mil millones de dólares. Sin embargo, la degradación del suelo, el uso inadecuado de insumos agrícolas y el cambio climático global (CCG) sitúan a este cultivo en un escenario de vulnerabilidad, pero también de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). El manejo adecuado de estos cultivos puede ser parte de la solución a estos retos, pero es necesario un mejor conocimiento de las emisiones de GEI, la pérdida de fertilidad y degradación de los suelos que amenazan la productividad de los cafetales. Ante este escenario se realizó un diagnóstico del estado nutrimental de sistemas agroforestales (sombra y sol) y se relacionó esa condición con las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y óxido nitroso (N2O) de los suelos. Se seleccionaron tres sistemas de producción de café (Coffea arabica) con plátano (Musa paradisiaca), café con mango (Mangifera indica), y café a pleno sol en el Estado de Veracruz. Se emplearon como indicadores del estado nutrimental características químicas del tejido foliar de las plantas, la hojarasca, el horizonte de fermentación y el suelo. En los tres sistemas de producción se midieron las emisiones de CO2 y N2O de los suelos. Los principales resultados fueron: la concentración de carbono (C) en el tejido foliar fue 4.5 y 4 % mayor en los sistemas café-pleno sol y café-plátano respectivamente que en el sistema café-mango. La concentración foliar de nitrógeno (N) en el sistema café-mango fue 20 y 29 % mayor que en los sistemas café-plátano y café-pleno sol, respectivamente. La relación carbono-nitrógeno del tejido foliar del sistema café-mango fue 31 y 24 % menor que en los sistemas café-pleno sol y café-plátano, respectivamente. La concentración foliar de zinc en el sistema café-pleno sol fue 20 y 24 % mayor en contraste con los sistemas café-mango y café-plátano, respectivamente. La concentración de N en la hojarasca del sistema café-plátano fue 29 % mayor en comparación con la correspondiente del sistema café-pleno sol. La emisión de CO2 del suelo del sistema café-mango duplicó la de café-pleno sol. Se concluyó que la especie de árbol como sombra en el cultivo de café influye en la disponibilidad de nutrientes, así como en la concentración de C, materia orgánica del suelo y emisión de CO2 del suelo. Los sistemas café-plátano y café-mango almacenaron mayor concentración de C y N en el horizonte de fermentación. La concentración de C, N, calcio, nitratos, materia orgánica del suelo y la emisión de CO2 del suelo fue mayor en el suelo del sistema café-mango comparado con los sistemas café-plátano y café-pleno sol. El sistema café-mango tiene características favorables en su fertilidad físico-química que probablemente lo harían más resiliente a los efectos del CCG, además de tener potencial de mitigación de CO2 atmosférico. El análisis del ciclo de vida, mostró que la huella de carbono fue similar en los tres sistemas de producción de café. Y que el sistema café-mango es el que tuvo menor impacto ambiental. _______________ GREENHOUSE GAS EMISSIONS AND CARBON AND NITROGEN DYNAMICS FROM SOIL IN COFFEE CROPS. ABSTRACT: World coffee production generates annual revenues of US $200 billion. However, soil degradation, the inappropriate use of agricultural inputs and global climate change (GCC) place this crop in a scenario of vulnerability, but also of greenhouse gas (GHG) emissions. Proper management of these crops can be part of the solution to these challenges, but a better understanding of GHG emissions, loss of fertility and soil degradation that threaten the productivity of coffee plantations is necessary. Given this scenario, a diagnosis of the nutritional status of agroforestry systems (shade and sun) was made and this condition was related to the emissions of carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O) from the soils. Three coffee production systems were selected (Coffea arabica) with banana (Musa paradisiaca), coffee with mango (Mangifera indica), and coffee in full sun in the State of Veracruz. Chemical characteristics of the foliar tissue of the plants, the litter, the fermentation horizon and the soil were used as indicators of the nutritional status. Soil CO2 and N2O emissions were measured in the three production systems. The main results were: the carbon (C) concentration in the leaf tissue was 4.5 and 4 % higher in the coffee-full sun and coffee-banana systems respectively than in the coffee-mango system. The foliar nitrogen (N) concentration in the coffee-mango system was 20 and 29 % higher than in the coffee-plantain and coffee-full sun systems, respectively. The carbon-nitrogen ratio of the leaf tissue of the coffee-mango system was 31 and 24 % lower than in the coffee-full sun and coffee-banana systems, respectively. The foliar zinc concentration in the coffee-full sun system was 20 and 24 % higher in contrast to the coffee-mango and coffee-banana systems, respectively. The concentration of N in the litter of the coffee-plantain system was 29 % higher compared to that of the coffee-full sun system. The CO2 emission from the soil of the coffee-mango system doubled that of coffee-full sun. It was concluded that the tree species as shade in coffee cultivation influences the availability of nutrients, as well as the concentration of C, soil organic matter and soil CO2 emission. The coffee-banana and coffee-mango systems stored a higher concentration of C and N in the fermentation horizon. The concentration of C, N, calcium, nitrates, soil organic matter and the emission of CO2 from the soil was higher in the soil of the coffee-mango system compared to the coffee-plantain and coffee-full sun systems. The coffee-mango system has favorable characteristics in its physico-chemical fertility that would probably make it more resilient to the effects of the GCC, in addition to having the potential for mitigating atmospheric CO2. The life cycle analysis showed that the carbon footprint was similar in the three coffee production systems. And that the coffee-mango system is the one that had the least environmental impact.