Thermal Tolerance of the Coffee Berry Borer Hypothenemus hampei: Predictions of Climate Change Impact on a Tropical Insect Pest

Coffee is predicted to be severely affected by climate change. We determined the thermal tolerance of the coffee berry borer, Hypothenemus hampei, the most devastating pest of coffee worldwide, and make inferences on the possible effects of climate change using climatic data from Colombia, Kenya, Tanzania, and Ethiopia. For this, the effect of eight temperature regimes (15, 20, 23, 25, 27, 30, 33 and 35 degrees C) on the bionomics of H. hampei was studied. Successful egg to adult development occurred between 20-30 degrees C. Using linear regression and a modified Logan model, the lower and upper thresholds for development were estimated at 14.9 and 32 degrees C, respectively. In Kenya and Colombia, the number of pest generations per year was considerably and positively correlated with the warming tolerance. Analysing 32 years of climatic data from Jimma (Ethiopia) revealed that before 1984 it was too cold for H. hampei to complete even one generation per year, but thereafter, because of rising temperatures in the area, 1-2 generations per year/coffee season could be completed. Calculated data on warming tolerance and thermal safety margins of H. hampei for the three East African locations showed considerably high variability compared to the Colombian site. The model indicates that for every 1 degrees C rise in thermal optimum (T(opt)), the maximum intrinsic rate of increase (r(max)) will increase by an average of 8.5%. The effects of climate change on the further range of H. hampei distribution and possible adaption strategies are discussed. Abstracts in Spanish and French are provided as supplementary material Abstract S1 and Abstract S2.

Crecimiento, acumulación de biomasa seca y nutrientes en los frutos de café (Coffea arabica L.) variedad Pacas, Masatepe, Nicaragua

De abril a diciembre de 2012, en un ensayo ya establecido se realizó un estudio en el cultivo de café variedad pacas, con el objetivo de determinar las curvas de crecimiento, acumulación de biomasa seca y acumulación de nutrientes (N, P, K, Ca y Mg) en los frutos de café uva. El ensayo fue establecido en el año 2000 en el Jardín Botánico hoy conocido como Centro Nacional de Educación y Cooperativis mo (CENECCOP), Masatepe, Nicaragua. Se seleccionaron cuatro parcelas grandes con combinación de árboles de sombra maderables y de servicio y una parcela a pleno sol. Los tratamientos en estudio fueron a) Inga laurina y Simaruba glauca, b) Samanea saman y Tabebuia rosea, c) Samanea saman e Inga laurina, d) Tabebuia rosea y Simaruba glauca y e) una parcela a pleno sol. Las parcelas fueron distribuidas en un diseño de bloques completos al Azar (BCA). Las variables evaluadas en los frutos de café fueron diámetro polar, diámetro ecuatorial y peso seco. Los frutos se secaron en el horno a 70 °C y posteriormente se utilizó un molino Foss Tecator Cyclotec para obtener una muestra fina. De la muestra molida de los frutos, en el laboratorio de suelo y agua de la UNA se determinaron las concentraciones de N, P, K, Ca y Mg. Los datos fueron colectados cada 30 días. Para el análisis estadístico se utilizó SAS 9.1. Las curvas de crecimiento del fruto y la acumulación de peso seco se ajustaron a regresiones no lineales simples y dobles exponenciales. Se realizó una correlación entre el diámetro polar y diámetro ecuatorial de los frutos dando un coeficiente de determinación r de 98% (Pr>F= 0.0001). Para el ajuste de la curva de aumento de peso seco se utilizó el modelo Probit normal. El mayor crecimiento de los frutos se dio durante los primeros 90 días y la mayor acumulación de nutrientes se dio entre los 90 y 210 días. La combinación de árboles leguminosos presentó el diámetro polar y ecuatorial más alto. También la acumulación de biomasa seca fue mayor en el tratamiento con sombra de leguminosas.

Diagnóstico de suelos en cultivos de café (Coffea arabica L.), maíz (Zea mays L.) y frijol (Phaseolus vulgaris L.), comunidad de Santa Julia, El Crucero, Managua

Uno de los parámetros de mayor importancia en la agricultura es el estado nutricional del suelo, así como el manejo de parte de los agricultores. En 2014, a través del programa para el Desarrollo Participativo Integral Rural (DEPARTIR)se efectuó un muestreo de suelos a profundidad de 25 cm en 34 lotes productivos de 17 unidades de producción, dedicadas a la producción de café (Coffea arabica), maíz ( Zea mays L.) y frijol (Phaseolusvulgaris L.) en la comunidad Santa Julia, El Crucero, Managua. Se analizaron los factores que condicionan el uso del suelo, a través de análisis de correlación, ANDEVA y análisis de correspondencia en N, P,K, Mg, Ca, MO, CO y pH. El N total,y altitudfueron correlacionadas. El 95% de las áreas presentaron 10.5 hectáreas, con predominancia decultivo de café. Lafertilización químicaes unapráctica común en las unidades productivasy cultivos estudiados. Los muestreos efectuados en las parcelas de maíz fueron homogéneos a lo interno y externo de las unidades productivas; no así en el cultivo de café. Las áreas de siembra, destino de la producción y la aplicación de fertilizantes químicos, presentaron una alta relación.

Caracterização da fração de óleo de café extraido de grãos sadios, verdes e preto-verdes, e a influência na adição deste na sensorial de café liofilizado

The application of roasted coffee oil directly on freeze dried soluble coffee is used to minimize the formation of fine poder which adhere on the glass packaging, which results in a negative visual appearance, as well as contributes to the aromatic impact when opening the packaging. The coffee oil is considered a high cost product obtained from Arabica coffee beans, previosly selected and roasted, by mechanical press. In Brazil the coffee culture and marketing results in the selection of the beans by type of defects and beverage, the volume of exportation works with types of coffee beans with low quantity of defects resulting in a large volume of defective coffee beans trading on the domestic market. Nevertheless, coffees which present defective grains like green, black-green beans present differences in the final flavor of the roasted coffees. The aim of this study was to evaluate the chemical composition of the oils extracted from grains classified as normal, green and black-green, at natural and roasted conditions. The oil was obtained by cold extraction using solvents of different polarities, and yield was calculated as well as its fatty acid composition. The oil of the roasted defective coffee grains was also used to prepare drinks of lyophilized soluble coffee in order to verify if jugdes were able to differenciate the sensory caracteristics of the beverages, in comparison to the product prepared using commercial oil obtained by mechanical pressing. Samples of oil obtained from defective grains showed similar extraction yields compared to hot extraction. Cromatographs of oils of the deffective grains did not showed differences compared to normal grains. In relation to the sensory analysis of the soluble coffee beverages, it was verified that when applying oils of light roasted black-green beans or oils of medium and dark roasted green beans obtained with rapid process, judges had more difficulties to distinguish differences between samples. Economic viability demonstrated that with the actual prices of the coffee beans, the use of defective beans could reduce in 64% the costs of the raw beans.

Microclimate, development and productivity of robusta coffee shaded by rubber trees and at full sun.

Existem poucos estudos sobre arborização de café conilon com seringueira. Objetivou-se avaliar o microclima, desenvolvimento e produtividade do cafeeiro conilon cultivado a pleno sol e sob sombreamento proporcionado pela seringueira. O experimento foi composto por uma lavoura de café conilon (Coffea canephora), cultivada a pleno sol e outra lavoura de café consorciada com seringueira (Hevea brasiliensis). A seringueira e o cafeeiro foram plantados no sentido Leste/Oeste, em Jaguaré, Espírito Santo, Brasil. Avaliou-se a luminosidade, temperatura e umidade relativa do ar, concentração foliar de nutrientes, medição dos internódios dos ramos plagiotrópicos e ortotrópicos, área foliar, índice relativo de clorofila, e a produtividade do cafeeiro. O sombreamento influenciou diretamente no microclima, reduzindo a temperatura do ar no verão e no inverno e aumentando a umidade relativa. A luminosidade no verão teve uma redução media de 905 lumens ft-2 ao longo de todo dia, equivalente a 72,49%, e no inverno de 1665 lumens ft-2, equivalente a 88,04%. O sombreamento proporcionou maior estiolamento dos ramos plagiotrópicos e ortotrópicos, bem como maior expansão foliar. A concentração foliar de Fe e Mn foram maiores no cafeeiro arborizado. A clorofila b e total estimada foram maior no cafeeiro cultivado a pleno sol. O denso sombreamento oferecido pela seringueira nas condições estudadas proporcionou perdas na produtividade do cafeeiro, contudo, ocorre a formação da seringueira.

Infestation of weed species in monocrop coffee or intercropped with banana, under agroecological system

2014

Throughfall and soil properties in shaded and unshaded coffee plantations and a secondary forest: a case study from Southern Colombia

In Colombia coffee production is facing risks due to an increase in the variability and amount of rainfall, which may alter hydrological cycles and negatively influence yield quality and quantity. Shade trees in coffee plantations, however, are known to produce ecological benefits, such as intercepting rainfall and lowering its velocity, resulting in a reduced net-rainfall and higher water infiltration. In this case study, we measured throughfall and soil hydrological properties in four land use systems in Cauca, Colombia, that differed in stand structural parameters: shaded coffee, unshaded coffee, secondary forest and pasture. We found that throughfall was rather influenced by stand structural characteristics than by rainfall intensity. Lower throughfall was recorded in the shaded coffee compared to the other systems when rain gauges were placed at a distance of 1.0 m to the shade tree. The variability of throughfall was high in the shaded coffee, which was due to different canopy characteristics and irregular arrangements of shade tree species. Shaded coffee and secondary forest resembled each other in soil structural parameters, with an increase in saturated hydraulic conductivity and microporosity, whereas bulk density and macroporosity decreased, compared to the unshaded coffee and pasture. In this context tree-covered systems indicate a stronger resilience towards changing rainfall patterns, especially in mountainous areas where coffee is cultivated.

Endophytic bacteria for biocontrol of coffee leaf rust (Hemileia vastatrix).

2007

Recuperação de cultivares de café submetidas ao esqueletamento aos quatro anos e meio de idade.

Diante das adversidades climáticas ocorridas nos últimos anos, bem como a intensificação das podas em lavouras novas, foi avaliada a capacidade de recuperação vegetativa e reprodutiva após a poda do tipo esqueletamento em 24 cultivares comerciais de C. arabica, em lavoura com quatro anos e meio de idade. Aos 24 meses após a realização da poda, foram avaliadas as características agronômicas: produtividade, percentagem de grãos chochos, classificação por peneira alta dos grãos, percentual de grãos do tipo moca e vigor vegetativo das plantas. Os dados de produtividade foram avaliados por meio da análise de deviance, em fatorial duplo 24x2, sendo 24 cultivares comerciais e dois tipos de condução (submetidas ou não à poda). Utilizando-se a média dos três anos, as demais características agronômicas, citadas acima, foram avaliadas em fatorial triplo 24x2x2, sendo 24 cultivares comerciais, dois tipos de condução (com ou sem poda) e dois anos de avaliação (safras 2012/2013 e 2013/2014). Em todas as características estudadas, não houve sobreposição dos intervalos de confiança, indicando que as cultivares tiveram desempenho diferentes entre si. As cultivares estudadas apresentam capacidade de recuperação após a poda tipo esqueletamento em fase jovem, com destaque para a Catiguá MG3, Topázio MG1190 e Sabiá 398, que apresentaram produtividades altas aliadas a um elevado vigor vegetativo, baixo percentual de frutos chochos e alto percentual de peneira alta dos grãos no primeiro biênio após a poda.

Physical soil attributes of Conilon coffee (Coffea canephora) under organic and conventional management systems.

Coffea sp. is cultivated in large areas, using both conventional and organic management. However, information about the sustainability of these two management systems is still deficient. The objective of the present study was to evaluate the physical properties of soil cultivated with Conilon coffee (C. canephora) under organic and conventional management. Two areas cultivated with Conilon coffee (under organic and conventional management) and a fragment of Atlantic forest, used as a reference, were selected for the experiment. Soil granulometry, hydraulic conductivity, water retention curve, resistance to penetration, porosity, optimal hydric interval, and other physical characteristics were measured at depths of 0 to 10 and 10 to 20 cm. The data was submitted to multivariate and descriptive statistical analyses. Higher similarity was observed between the soil cultivated with Conilon coffee under organic management and the Atlantic forest soil. Soil resistance to penetration at 10, 30, 100, 500 and 1500 kPa, macro porosity, density and total porosity were the main physical properties that differentiated both management systems studied. The non-use of agricultural machinery and the addition of organic matter may be the main reasons for higher soil sustainability observed under organic management when compared with the conventional system.

Efeito da omissão de nutrientes no crescimento de mudas de cafeeiro (Coffea arabica L.) cultivadas em terra roxa estruturada.

Com o objetivo de estudar as limitações nutricionais dos macronutrientes e micronutrientes no crescimento das plantas jovens de cafeeiro arábico Acaiá do Cerrado, em Terra Roxa Estruturada (Nitossolo Vermelho) de Medicilândia, Pará, foi conduzido ensaio em condições de casa de vegetação na Embrapa Amazônia Oriental, Belém, Pará. Utilizou-se a técnica do elemento faltante e o delineamento experimental foi o inteiramente ao acaso, constituído de 15 tratamentos, com 4 repetições dispostos em vasos de plástico contendo 3 kg de solo. A avaliação do experimento foi realizada seis meses ap6s o transplantio com base nas variáveis: altura das plantas, diâmetro do caule, número de folhas, produção de matéria seca nas folhas, caule, raízes e planta inteira. Os resultados permitem concluir que: a) o P afetou somente o crescimento em altura do cafeeiro, o Mo limitou o crescimento em altura e o diâmetro das plantas, enquanto o Zn restringiu o crescimento em altura, diâmetro e número de folhas; b) a produção de matéria seca nas folhas, caule, raízes e planta inteira do cafeeiro foi mais limitada pela omissão individual de P seguida de Zn, Mo, Cu , Fe e S.

Effects of the orientation of the mountainside, altitude and varieties on the quality of the coffee beverage from the "Matas de Minas" region, brazilian Southeast.

Based upon qualitative parameters experiments, this study aims to investigate how the elements of the environment, where the coffee is produced, contribute to the final quality of the product. For the analyses, it was used approximately one kilogram of coffee cherry samples collected in 14municipalities previously chosen on the East side of the Minas Gerais State, Brazil. The coffee cherry samples were collected and analyzed for each of the two varieties in four levels of altitude for each exposure side of the mountain in relation to the Sun. The quality of the coffee was evaluated through the analysis of its physical characteristics and sensory analysis, popularly known as "Test of drink or Cupping" carried out by three tasters that belonging to the group of Q -Graders, according to the rules of national and international competitions of the Brazilian Association of Special Coffees (BSCA). Were performed analysis by means descriptive statistics, analysis of variance and multivariate analysis, all of them aiming to study the individual sensor y characteristics of quality of the coffee beverage from the ?Matas de Minas? region. Path coefficient analysis also was carried out for the partition of the phenotypic correlation coefficients into measures of direct and indirect effects, in order to determine the individual sensory characteristics that playeda major role in the beverage final score. The results demonstrat e that it is not possible to concl usively establish the differences among coffees evaluated with basis on varieties and environmental factors previously cited. It can be concluded that it is not recommended to associate the quality of coffee only to a specific factor whether from the environment or being it a specific of the culture of coffee. However, the cafes that were evaluated had intrinsic quality, which were derived from the specific characteristics of the ?Matas de Minas? region where they were grown.

Estabelecimento de microestacas excisadas de vitroplantas de cafeeiro arabica três meses após a indução.

A propagação vegetativa por enraizamento de estacas é pouco difundida para cafeeiros arabica. São poucos os trabalhos publicados e há muito o que ser avaliado. Neste trabalho o estabelecimento de microestacas induzidas em vitroplantas geradas por embriogênese somática foi avaliado. As vitroplantas de Siriema clone 3 e de Catucaí 567, cultivares produtivas resistentes à ferrugem, foram produzidas seguindo rotina do Laboratório de Cultura de Tecidos da SAPC/Fundação Procafé, Varginha/MG. No terceiro mês de aclimatização, as vitroplantas foram decapitadas e aspergidas com TIBA (ac. triiodobenzóico) a 200, 400 e 600 mg.L-1. Brotações apicais foram coletadas dois meses após a indução, cada nó de cada brotação com um par de meias-folhas formou uma microestaca, que foi tratada em solução fungicida e levada a enraizar em bandejas de 128 células com substrato de fibra de coco. Microestacas que não enraizaram até 90 dias foram tratadas com ac. naftalenacético a 200 mg.L-1.

Avaliação da indução de brotações sobre mudas de estacas como forma de acelerar a propagação vegetativa de cafeeiros arabica.

A micropropagação de cafeeiros é técnica importante para obtenção simultânea de um grande número de plantas clonadas utilizando fragmentos pequenos de matrizes selecionadas. No entanto, o tempo necessário para a conclusão do processo de embriogênese somática encarece as mudas. O manejo das vitroplantas após a aclimatização pode melhorar o custo-benefício da técnica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da indução de brotações em vitroplantas de cafeeiro arábica utilizando o regulador de crescimento ácido triiodobenzóico (TIBA), para amplificar os clones obtidos in vitro. As vitroplantas foram geradas por embriogênese somática induzida em segmentos foliares de cafeeiros Siriema clone 3 e de Catucaí 567, cultivares produtivas resistentes à ferrugem, seguindo o protocolo utilizado pelo Laboratório de Cultura de Tecidos da SAPC/Fundação Procafé, Varginha/MG.