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UNIVERSIDAD DE CALDAS
DOMINIO DE RECOMENDACIÓN Y REPRESENTATIVIDAD DE LAS ESTACIONES
EXPERIMENTALES DEL CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES DE CAFÉ
(CENICAFÉ)
JUAN CARLOS GARCÍA LÓPEZ
Universidad de Caldas
Facultad de Ciencias Agropecuarias
Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias
Manizales, Colombia
2013
DOMINIO DE RECOMENDACIÓN Y REPRESENTATIVIDAD DE LAS ESTACIONES
EXPERIMENTALES DEL CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES DE CAFÉ
(CENICAFÉ)
JUAN CARLOS GARCÍA LÓPEZ
Código:2271022296
Trabajo de grado para optar al título de:
Doctor en Ciencias Agrarias. Énfasis en Mejoramiento Genético y Sistemas de Información
Geográfica
Director:
HÚVER POSADA SUÁREZ, Ph.D.
CENICAFÉ
Grupo Tutorial:
PETER R. LADERACH, Ph.D.
CIAT
FREDY A. SALAZAR V. Ph.D
CENICAÑA
UNIVERSIDAD DE CALDAS
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
PROGRAMA DE DOCTORADO EN CIENCIAS AGRARIAS
Manizales
Diciembre de 2013
A Dios, porque dispuso en mi las personas y su gracia para no desfallecer.
Al amor de mi vida, sin ella no habría logrado superar tantos retos, gracias Margarita por
compartir conmigo estos maravillosos años.
A mis hijas Angélica y Valeria, mis motores y mi razón de superarme. Ya saben que todo
esfuerzo vale la pena.
A mis padres Abelardo y Ofelia, por su amor y respaldo incondicional.
A mis hermanos Clara Beatriz, María Clemencia y Abelardo, siempre desde la distancia los
sentí presentes.
A Doña Eunice, Martha Lucía y Laura, siempre presentes.
A mis sobrinos Manuel Alejandro, Andrea, Juan Camilo, Juan Felipe, Nathan Daniel,
Christofer Antonio y Jason Paull.
A mis Tíos y Primos
Agradecimientos
Deseo expresar mis agradecimientos:
A la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, por la oportunidad que me brindó para
adelantar el plan de estudios.
Al Centro Nacional de Investigaciones de Café y todas las instancias administrativas y técnicas por
su abnegado apoyo.
Al Dr. Fernando Gast, director de Cenicafé, por su respaldo incondicional.
A la Dra. Luz Myriam Corredor, administradora de Cenicafé por su apoyo y comprensión
Al Dr. Húver Posada por su acertada dirección en el trabajo, amistad e insistente empeño en que me
pudiera superar.
Al Dr. Fredy Salazar, por su asesoría, amistad y comprensión.
Al Dr. Peter Laderach, por su asesoría, entusiasmo y gestión.
Al Dr. Francisco J. Henao, Director del Programa Doctoral en Ciencias Agrarias de la Universidad
de Caldas, por su gestión.
A la Universidad Nacional de Colombia, que admitió mis movilidades académicas y permitió mi
crecimiento técnico y personal con el concurso de los Dres. Jaime Eduardo Muñoz, Franco Alirio
Vallejo y Diosdado Baena.
Al Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), que me otorgó el privilegio de realizar la
pasantía como investigador visitante, por la decidida gestión del Dr. Laderach.
A Eleonora Izquierdo y Wilson Celemín de la Oficina de Entrenamiento del CIAT, por su
acompañamiento.
Al grupo de colaboradores de DAPA del CIAT, Dr. Andy Jarvis, Anthon Eitzinger, David Arango,
Oriana Ovalle, Stephanía Carmona, Carlos Navarro, Jorge Cardona, Dr. Myles Fisher, Patricia
Moreno, Silvia Castaño y en especial a María Claudia Garzón y Rebeca Bolaños porque además de
asesorarme me acogieron como parte de su grupo.
Al Biólogo Audberto Quiroga, Investigador del Programa DAPA hasta enero de 2013 y Asistente
de Investigación de Cenicafé desde Mayo de 2013, que me brindó su asesoría, ejecutó parte de las
rutinas de modelación y colaboró en la elaboración de los mapas temáticos.
Al Dr. Jaime Arcila (q.e.p.d.) por sus enseñanzas, respaldo y fuente de mi superación.
Al Dr. Gabriel Cadena, ex director de Cenicafé, por su apoyo y respaldo.
A Luis I. Estrada y su grupo TIC en especial a Elkin Marcelo y Arley por su permanente
disposición de colaborarme.
A Gestionar Talento Humano, Dr. Gabriel Rojas, Adriana Fonseca, Luz Yaneth Guarín y Érica
Gálviz
A Hernando García y Rubén Darío Medina por brindarme su amistad y compartir su conocimiento.
A los Dres. Álvaro Jaramillo, Andrés Peña y Víctor Hugo Ramírez, por su asesoría y por
permitirme su tiempo para enriquecer la discusión en la primera parte del trabajo.
A Carlos Gonzalo Mejía, Lucero Arias y los coordinadores de las Estaciones Experimentales, estos
últimos quienes tuvieron a cargo la ejecución y obtención de información de las investigaciones,
utilizada en el desarrollo del primer capítulo.
Al grupo de auxiliares de las disciplinas de Mejoramiento Genético y Agroclimatología, en especial
a Luis Gonzaga Henao, Nelson Duque y Jairo Jaramillo.
Al grupo de amigos que integramos los grupos de estudio: Nelson Ceballos, Herminio Paredes,
Viviana Cuarán, Karen Osorio, Elizabeth Portilla, José Ignacio Rodríguez, Ever Andrés Vargas,
Ángela María Londoño, Isabel Natalia Salas, Gina Alejandra Ordoñez.
A todas aquellas personas que de manera previa a mi formación doctoral han contribuido a construir
mi perfil profesional y sé que me acompañaron con sus buenos deseos: grupo de sostenibilidad de
Cenicafé, Colaboradores y Amigos de Coopservin, Auxiliares de las Estaciones Experimentales de
Cenicafé, Grupo de profesionales y auxiliares de Gestión Administrativa y Financiera de Cenicafé.
Dominio de Recomendación y Representatividad de las Estaciones Experimentales del
Centro Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé)
Resumen
En los sistemas de producción Agrícola, el hombre ha potenciado la expresión genética a
través de la adaptación de la oferta ambiental (suelo, clima) y el manejo de poblaciones de
otros organismos vivos que compiten con el cultivo (manejo agronómico). La caficultura
colombiana, en gran parte establecida sobre laderas en sistemas montañosos donde operan
una gran diversidad de factores moduladores, impone un reto mayor, la estrategia de
realizar las investigaciones en sitios experimentales fijos, que sólo representan una parte de
la variación geográfica, limita las expectativas de aplicación, por lo cual es necesario
conocer si las estaciones experimentales (EE) de la Federación Nacional de Cafeteros de
Colombia (FNC) son representativas de nuestra caficultura, establecer el nivel de alcance
de los resultados que allí se producen y qué zonas requieren incorporarse, que las EE no
representan. En el desarrollo multietápico del presente estudio se proyecta delimitar el nivel
de representatividad de las EE y establecer los Dominios de Recomendación (DR), éste
último concepto definido por el ambiente, con unas condiciones similares bioclimáticas y
orográficas, en las cuales una recomendación potencial, tendrá un grado de aplicabilidad
mayor.
En el primer capítulo se consideraron tres investigaciones de la disciplina de Mejoramiento
Genético de Cenicafé en las cuales grupos de genotipos, fueron evaluados en nueve
localidades representativas de la geografía cafetera colombiana; el proceso metodológico se
fundamentó en estrategias para medir la interacción genotipo por ambiente (GxE) y la
obtención de covariables bioclimáticas para determinar su relación con el comportamiento
genotípico diferencial a través de los diferentes ambientes. Se conformaron siete grupos
ambientales y cinco grandes grupos de variables ambientales, además se definieron
genotipos por su adaptación general y específica. En un siguiente capítulo, se construyó una
línea base de clima para la zona cafetera, mediante interpolación de la información de clima
disponible en la base de datos de la red climática cafetera, luego se generaron las
covariables bioclimáticas, que identificó la primera investigación, e incorporaron como
atributos a las fincas de la Zona Cafetera Colombiana (ZCC); a partir de análisis
multivariado se definieron zonas que presentan similaridad de condiciones agroclimáticas,
como una estrategia de ordenamiento nacional y se obtuvieron los DR de las EE. Un tercer
capítulo incorporó la información de clima futuro del escenario de emisión A2 2030 y 2050
y, a partir de la construcción de las mismas covariables bioclimáticas, se modeló la aptitud
actual y futura de la ZCC y de los DR de las EE. Se obtuvieron los cambios que
experimentarán los elementos climáticos y bioclimáticos más importantes, se definieron las
áreas con cambios de aptitud negativa y positiva y se verificó el alcance futuro del DR de
las EE.
Recommendation domains and representativeness of experimental stations of the
National Coffee Research Center (Cenicafé)
Summary
In the agricultural production systems, the man has strengthened the genetic expression,
across the adjustment of the environmental offer (soil, climate) and the management of
populations of other organisms, who compete with the crop (agronomic management). The
Colombian coffee growing, largely established on hillsides in mountainous systems where
they operate on a great diversity of modulating factors, imposes a major challenge, the
strategy of realizing the researches in experimental fixed sites, which only represent a part
of the geographical variation, restricting the expectations of application, for which it is
necessary to know if the experimental stations (ES) of the National Federation of
Colombian Coffee Growers (FNC) are representative of our coffee growing, to establish the
level of scope of the results obtained and if is needed to join more places that the EE do not
represent. In the multistage development of the present study the aim was to define the
level of representation of the EE and to establish the Recommendation Domains (DR), the
latter concept defined by the environment, with a few similar bio-climatic and orographical
conditions, in which a potential recommendation will have a major applicability.
In the first chapter were considered three researches of the Genetic Improvement discipline
of Cenicafé, in which groups of genotypes, were evaluated in nine representative localities
of the Colombian coffee growing geography; the methodological process was based on
strategies to measure the genotype–environment interaction or G×E and to obtain bio-
climatic covariables to determine its relation with the genotype behavior differentially
across the different environments, seven environmental groups and five big groups of
environmental variables were conformed, in addition genotypes were defined by its
general and specific adjustment. In the next chapter, a baseline of climate for the coffee
zone was constructed , by means of interpolation of the climate information available in the
database of the coffee´s climatic network, then the bio-climatic covariables were generated,
which the first research identified, and incorporated as attributes to the farms of the Coffee
Colombian Zone (ZCC); from multivariate analysis there were defined zones that had
similar agro-climatic conditions , as a strategy of national classification and they obtained
the DR of the ES. The third chapter incorporated the information of future climate in the
emission scenario A2 2030 and 2050 and, from the construction of the same bio-climatic
covariables, was modeled the current and future aptitude of the ZCC and the DR of the ES.
The changes that will experience the more important climatic and bio-climatic elements
were obtained, the areas were defined by changes of negative and positive aptitude and the
future scope of the DR of the ES was verified.
i
Tabla de Contenido
1 PRÓLOGO ......................................................................................................................................... 1
1.1 DISTRIBUCIÓN NATURAL Y RECURSOS GENÉTICOS DEL CAFÉ ............................................................ 1
1.2 PRODUCCIÓN CAFETERA COLOMBIANA Y PARTICIPACIÓN EN EL MERCADO MUNDIAL ...................... 2
1.3 DETERMINANTES DE LA PRODUCCIÓN ................................................................................................ 3
1.4 COMPONENTES DE LA VARIACIÓN FENOTÍPICA .................................................................................. 3
1.5 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................................... 5
1.6 OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 6
1.6.1 Objetivo General .......................................................................................................................... 6
1.6.2 Objetivos específicos .................................................................................................................... 7
1.7 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN E HIPÓTESIS ..................................................................... 7
1.7.1 Preguntas de investigación ........................................................................................................... 7
1.7.2 Hipótesis ....................................................................................................................................... 7
2 CAPÍTULO I “FACTORES QUE INFLUENCIAN LA RESPUESTA DE DIFERENTES
GENOTIPOS DE CAFÉ (COFFEA ARABICA L.)” ................................................................................ 11
2.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 11
2.1.1 Café en Colombia ....................................................................................................................... 11
2.1.2 Ambiente para el cultivo del café ............................................................................................... 12
2.1.3 Selección de variedades en función de la oferta ambiental ........................................................ 14
2.2 MATERIALES Y MÉTODOS................................................................................................................ 16
2.2.1 Materiales ................................................................................................................................... 16
2.2.2 Variables de Respuesta. .............................................................................................................. 19
2.2.3 Momentos Fisiológicos Previos a Cosecha ................................................................................ 19
2.2.4 Indicadores bioclimáticos ........................................................................................................... 20 2.2.4.1 Índices de Humedad .......................................................................................................................... 20 2.2.4.2 Índices de Brillo Solar ....................................................................................................................... 21 2.2.4.3 Índices Térmicos ............................................................................................................................... 21
2.2.5 Métodos para Análisis de los datos ............................................................................................ 23 2.2.5.1 Ambientes ......................................................................................................................................... 23 2.2.5.2 Indicadores Bioclimáticos ................................................................................................................. 23
2.2.6 Análisis de la Información .......................................................................................................... 23 2.2.6.1 Análisis de Varianza (anava) simple ................................................................................................. 23 2.2.6.2 Anava combinado .............................................................................................................................. 24 2.2.6.3 Efectos Aditivos Principales e Interacción Multiplicativa (AMMI por su sigla en inglés)................ 24 2.2.6.4 Regresión por Cuadrados Mínimos Parciales (PLS por su sigla en inglés) ....................................... 25 2.2.6.5 Representación e interpretación resultados AMMI y PLS................................................................. 25
2.3 RESULTADOS ................................................................................................................................... 26
2.3.1 Análisis de varianza (ANAVA) .................................................................................................... 26 2.3.1.1 Análisis Simple ................................................................................................................................. 26 2.3.1.2 Análisis combinado ........................................................................................................................... 26 2.3.1.3 Producción Media de los Genotipos o Familias ................................................................................ 26
2.3.2 AMMI .......................................................................................................................................... 29 2.3.2.1 AMMI Experimento A ........................................................................................................................ 29 2.3.2.2 AMMI Experimento B ..................................................................................................................... 34
ii
2.3.2.3 AMMI Experimento C ..................................................................................................................... 35 2.3.3 Indicadores Bioclimáticos .......................................................................................................... 38
2.3.4 Regresión de Cuadrados Mínimos Parciales ............................................................................. 39 2.3.4.1 PLS Experimento A .......................................................................................................................... 39 2.3.4.2 PLS Experimento B ........................................................................................................................... 41 2.3.4.3 PLS Experimento C ........................................................................................................................... 42
2.4 DISCUSIÓN ....................................................................................................................................... 43
2.4.1 Experimento A ............................................................................................................................ 44
2.4.2 Experimento B ............................................................................................................................ 46
2.4.3 Experimento C ............................................................................................................................ 47
2.5 CONCLUSIONES ................................................................................................................................ 50
2.6 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................ 53
3 CAPÍTULO II “REGIONALIZACIÓN DE LAS RECOMENDACIONES DE LA
CAFICULTURA COLOMBIANA: UNA PROPUESTA METODOLÓGICA BASADA EN ÍNDICES
AGROCLIMÁTICOS” ............................................................................................................................ 58
3.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 58
3.1.1 Entorno de la caficultura colombiana ........................................................................................ 58
3.1.2 Zonificación Agroclimática de la Zona Andina Tropical ........................................................... 59
3.1.3 Índices Bioclimáticos de uso en Café ......................................................................................... 59
3.1.4 Objetivo ...................................................................................................................................... 60
3.2 MATERIALES Y METODOLOGÍA ....................................................................................................... 62
3.2.1 Información Marco de Referencia .............................................................................................. 62
3.2.2 Información de Predios Cafeteros .............................................................................................. 62
3.2.3 Información Ambiental ............................................................................................................... 63 3.2.3.1 Información de clima ........................................................................................................................ 63 3.2.3.2 Información Topográfica ................................................................................................................... 63 3.2.3.3 Información de Patrones de Cosecha................................................................................................. 63 3.2.3.4 Información de Capacidad de Retención de Humedad del Suelo ...................................................... 64
3.2.4 Generación de una máscara ajustada a la zona cafetera colombiana ....................................... 64
3.2.5 Períodos de Consolidación y Momentos Fisiológicos ................................................................ 65
3.2.6 Construcción de los Índices Bioclimáticos ................................................................................. 65 3.2.6.1 Índices de Humedad .......................................................................................................................... 65 3.2.6.2 Índices de Brillo Solar ....................................................................................................................... 67 3.2.6.3 Índices Térmicos ............................................................................................................................... 68
3.2.7 Incorporación de los Índices Bioclimáticos a las Bases ............................................................. 69
3.2.8 Análisis multivariado .................................................................................................................. 70
3.2.9 Dominio de Recomendación (DR) .............................................................................................. 71
3.3 RESULTADOS ................................................................................................................................... 72
3.3.1 Descripción general del entorno cafetero colombiano............................................................... 72
3.3.2 Línea Base Agroclimática........................................................................................................... 73
3.3.3 Índices Bioclimáticos .................................................................................................................. 74
3.3.4 Conformación de Grupos Agroclimáticos Zona Cafetera Colombiana ..................................... 76 3.3.4.1 Distribución de las Estaciones Experimentales y la red climática cafetera en el entorno de los grupos
agroclimáticos....................................................................................................................................................... 79 3.3.4.2 Descripción de los Grupos Agroclimáticos. ..................................................................................... 80
3.3.4.2.1 Grupo 1. ........................................................................................................................................ 80 3.3.4.2.2 Grupo 2. ........................................................................................................................................ 81
iii
3.3.4.2.3 Grupo 3. ........................................................................................................................................ 81 3.3.4.2.4 Grupo 4. ........................................................................................................................................ 81 3.3.4.2.5 Grupo 5. ........................................................................................................................................ 82 3.3.4.2.6 Grupo 6. ........................................................................................................................................ 82 3.3.4.2.7 Grupo 7. ........................................................................................................................................ 83 3.3.4.2.8 Grupo 8. ........................................................................................................................................ 83 3.3.4.2.9 Grupo 9. ........................................................................................................................................ 83 3.3.4.2.10 Grupo 10. .................................................................................................................................... 84 3.3.4.2.11 Grupo 11. .................................................................................................................................... 84 3.3.4.2.12 Grupo 12. .................................................................................................................................... 88
3.3.5 Análisis Regional ........................................................................................................................ 88 3.3.5.1 Análisis Departamento de Antioquia ................................................................................................. 88
3.3.5.1.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Antioquia ............................................... 88 3.3.5.1.2 Conformación de Grupos Departamento de Antioquia ................................................................. 89
3.3.5.2 Análisis Departamentos de Caldas y Risaralda ................................................................................. 90 3.3.5.2.1 Descripción del entorno cafetero de los Departamentos de Caldas y Risaralda ........................... 90 3.3.5.2.2 Conformación de Grupos Departamentos de Caldas y Risaralda ................................................. 91
3.3.5.3 Análisis Departamento de Quindío ................................................................................................... 94 3.3.5.3.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Quindío .................................................. 94 3.3.5.3.2 Conformación de Grupos Departamento de Quindío ................................................................... 94
3.3.5.4 Análisis Departamento de Cauca ....................................................................................................... 95 3.3.5.4.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Cauca ..................................................... 95 3.3.5.4.2 Conformación de Grupos Departamento de Cauca ....................................................................... 96
3.3.5.5 Análisis Departamentos de Cesar y La Guajira ................................................................................. 99 3.3.5.5.1 Descripción del entorno cafetero de los Departamentos de Cesar y La Guajira ........................... 99 3.3.5.5.2 Conformación de Grupos Departamentos de Cesar y La Guajira ............................................... 100
3.3.5.6 Análisis Departamento de Cundinamarca ....................................................................................... 101 3.3.5.6.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Cundinamarca ...................................... 101 3.3.5.6.2 Conformación de Grupos Departamento de Cundinamarca ....................................................... 102
3.3.5.7 Análisis Departamento de Tolima ................................................................................................... 103 3.3.5.7.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Tolima .................................................. 103 3.3.5.7.2 Conformación de Grupos Departamento de Tolima ................................................................... 103
3.3.6 Representatividad de las Estaciones Experimentales de Cenicafé ........................................... 105
3.4 DISCUSIÓN ..................................................................................................................................... 110
3.4.1 Línea Base ................................................................................................................................ 110
3.4.2 Análisis Multivariado ............................................................................................................... 111
3.4.3 Grupos Agroclimáticos ............................................................................................................. 112 3.4.3.1 Consideración sobre la conformación de grupos agroclimáticos. .................................................... 114
3.4.4 Dominio de Recomendación para el Departamento de Antioquia ........................................... 115
3.4.5 Dominio de Recomendación para los Departamentos de Caldas y Risaralda ......................... 115
3.4.6 Dominio de Recomendación para el Departamento del Quindío ............................................. 116
3.4.7 Dominio de Recomendación para el Departamento del Cauca................................................ 116
3.4.8 Dominio de Recomendación para los Departamentos de Cesar y La Guajira ......................... 117
3.4.9 Dominio de Recomendación para el Departamento de Cundinamarca ................................... 118
3.4.10 Dominio de Recomendación para el Departamento de Tolima ........................................... 118
3.4.11 Representatividad de las Estaciones Experimentales .......................................................... 119
3.5 CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 120
3.6 RECOMENDACIONES ...................................................................................................................... 121
iv
4 CAPÍTULO III “ENFOQUE EMPÍRICO PARA VALORAR EL CAMBIO DE APTITUD DEL
CULTIVO DE CAFÉ EN COLOMBIA” ............................................................................................... 126
4.1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 126
4.2 METODOLOGÍA .............................................................................................................................. 128
4.2.1 Caracterización del clima actual de la Zona Cafetera Colombiana ........................................ 128
4.2.2 Caracterización del clima futuro de la Zona Cafetera Colombiana ........................................ 128
4.2.3 Información de Predios Cafeteros ............................................................................................ 129
4.2.4 Datos Fisiológicos .................................................................................................................... 130 4.2.4.1 Información de Patrones de Cosecha............................................................................................... 130 4.2.4.2 Períodos de Consolidación y Momentos Fisiológicos ..................................................................... 130 4.2.4.3 Índice de Evapotranspiración .......................................................................................................... 131 4.2.4.4 Radiación solar ................................................................................................................................ 131 4.2.4.5 Índices Térmicos ............................................................................................................................. 132
4.2.5 Incorporación de los Índices Bioclimáticos a las Bases ........................................................... 132
4.2.6 Validación de la información de las variables climáticas en los GCMs .................................. 132
4.2.7 Predicción de aptitud del cultivo .............................................................................................. 133
4.3 RESULTADOS ................................................................................................................................. 135
4.3.1 Descripción de la información climática de los GCMs ............................................................ 135
4.3.2 Predicciones de aptitud del cultivo del café ............................................................................. 138 4.3.2.1 Entorno Nacional ............................................................................................................................ 138
4.3.2.1.1 Predicción de cambio de aptitud ................................................................................................. 141 4.3.2.2 Dominios de Recomendación (DR) ................................................................................................. 143
4.3.2.2.1 Tendencia en el cambio de aptitud del DR ................................................................................. 143 4.4 DISCUSIÓN ..................................................................................................................................... 149
4.5 CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 154
4.6 RECOMENDACIONES ...................................................................................................................... 155
5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................ 157
v
Lista de Tablas
Tabla 1. Factores ecofisiológicos de distribución del café en el trópico ------------------------------------------------- 4 Tabla 2. Ubicación geográfica de las Estaciones Experimentales donde se realizaron las evaluaciones de
interacción genotipo por ambiente entre los años 2000 y 2009. ----------------------------------------------------------- 17 Tabla 3. Genealogía de las progenies evaluadas en nueve Estaciones Experimentales de la Federación
Nacional de Cafeteros de Colombia, durante los años 2000 a 2009. En la parte superior de cada recuadro se
especifica el experimento y los años de evaluación de la producción. --------------------------------------------------- 18 Tabla 4. Indicadores bioclimáticos obtenidos por la combinación de los elementos e índices climáticos con
los eventos fisiológicos. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 Tabla 5. Cuadrados medios para la variable de producción (kg pl-1) obtenida sobre 42 genotipos y 15
ambientes (A); 13 genotipos y 15 ambientes (B); 23 familias y 16 ambientes (C). ------------------------------------ 27 Tabla 6. Producción media anual de café cereza por planta, expresada en kg, en ocho EE de la geografía
cafetera colombiana. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 Tabla 7. Producción media de café cereza planta-1 año-1 del grupo de genotipos evaluados en el experimento
A, entre los años 2000 y 2002. ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31 Tabla 8. Producción media de café cereza planta-1 año-1 del grupo de genotipos evaluados en el experimento
B, entre los años 2002 y 2005. ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 32 Tabla 9. Producción media de café cereza planta-1 año-1 del grupo de familias evaluadas en el experimento C,
entre los años 2007 y 2009 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 32
Tabla 10. Resumen de los indicadores bioclimáticos obtenidos para cada EE. Promedio de nueve años. ----- 38 Tabla 11. Indicadores bioclimáticos que presentaron relaciones positivas e inversas con las mejores
respuestas genotípicas en las EE de la FNC. ------------------------------------------------------------------------------------ 51 Tabla 12. Grupos ambientales y genotipos o familias de adaptación específica en la Zona Cafetera
Colombiana. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 53
Tabla 13. Índices bioclimáticos en café, con énfasis para el cultivo en Colombia ------------------------------------ 61 Tabla 14. Índices bioclimáticos, relacionados con respuestas en producción, en las Estaciones
Experimentales de Cenicafé. --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 70 Tabla 15. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 21 índices
bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 12 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis de
conglomerados para la zona cafetera colombiana. ---------------------------------------------------------------------------- 80 Tabla 16. Características asociadas a los grupos que conforman las Zonas Agroclimáticas propuestas para
la Zona Cafetera Colombiana. ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 86 Tabla 17. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 8 índices bioclimáticos
y cuatro topográficos, de los 9 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis de conglomerados para la
zona cafetera del Departamento de Antioquia. --------------------------------------------------------------------------------- 90 Tabla 18. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 10 índices
bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 7 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis de
conglomerados para la zona cafetera de los Departamentos de Caldas y Risaralda. -------------------------------- 92 Tabla 19. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 8 índices bioclimáticos
y cuatro topográficos, de los 9 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis de conglomerados para la
zona cafetera del Departamento de Quindío. ------------------------------------------------------------------------------------ 95 Tabla 20. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 7 índices bioclimáticos
y cuatro topográficos, de los 8 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis de conglomerados para la
zona cafetera del Departamento del Cauca. ------------------------------------------------------------------------------------- 97 Tabla 21. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 8 índices bioclimáticos
y cuatro topográficos, de los 7 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis de conglomerados para la
zona cafetera de los Departamentos de Cesar y La Guajira -------------------------------------------------------------- 100
vi
Tabla 22. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 6 índices bioclimáticos
y cuatro topográficos, de los 9 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis de conglomerados para la
zona cafetera del Departamento de Cundinamarca. ------------------------------------------------------------------------ 103 Tabla 23. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 4 índices bioclimáticos
y cuatro topográficos, de los 8 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis de conglomerados para la
zona cafetera del Departamento de Tolima. ----------------------------------------------------------------------------------- 105 Tabla 24. Características asociadas a los Dominios de Recomendación que resultaron de los agrupamientos
en los Departamentos donde se encuentran las Estaciones Experimentales ------------------------------------------ 108 Tabla 25. Representatividad del Dominio de Recomendación sobre el área cafetera de los ecotopos en los
cuales se encuentran las Estaciones Experimentales. ----------------------------------------------------------------------- 110 Tabla 26. Representatividad del Dominio de Recomendación sobre el área cafetera de los departamentos en
los cuales se encuentran las Estaciones Experimentales. ------------------------------------------------------------------ 110 Tabla 27. Descripción de las condiciones de aptitud de las Zonas Agroclimáticas propuestas para la Zona
Cafetera colombiana. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 113 Tabla 28. Aptitud Actual y pérdida futura en los departamentos cafeteros, para el escenario A2 en el año
2050. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 140 Tabla 29. Aptitud Actual y pérdida futura en las Zonas Agroclimáticas Cafeteras, en el escenario A2 en el
año 2050. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 141 Tabla 30. Áreas comprometidas en los cambios de aptitud entre el Escenario Actual y A2 2030s, en los
Departamentos Cafeteros de Colombia. ---------------------------------------------------------------------------------------- 144 Tabla 31. Áreas comprometidas en los cambios de aptitud entre el Escenario Actual y A2 2030s, en las
diferentes Zonas Agroclimáticas Cafeteras de Colombia. ----------------------------------------------------------------- 145 Tabla 32. Áreas comprometidas en los cambios de aptitud entre el Escenario Actual y A2 2030s, en los
diferentes DR de la FNC. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 149
vii
Lista de Figuras
Figura 1. Biplot de los dos primeros términos AMMI, Experimento A, que representan los puntajes de 15
ambientes (resaltado al final de los vectores) y 42 genotipos, evaluados durante tres años (2000-2002) ...... 33 Figura 2. Modelo AMMI1 para los efectos de GxE. Sobre la abscisa los valores de la producción de café
cereza. Experimento A ...................................................................................................................................... 33 Figura 3. Biplot de los dos primeros términos AMMI, Experimento B, que representan los puntajes de 15
ambientes (resaltado al final de los vectores) y 13 genotipos, evaluados durante cuatro años (2002-2005) .. 34 Figura 4. Modelo AMMI1 para los efectos de GxE. Sobre la abscisa los valores de la producción de café
cereza. Experimento B ...................................................................................................................................... 35 Figura 5. Biplot de los dos primeros términos AMMI, experimento C, que representan los puntajes de 16
ambientes (resaltado al final de los vectores) y 23 familias, evaluados durante tres años (2007-2009) ......... 36 Figura 6. Modelo AMMI1 para los efectos de GxE. Sobre la abscisa los valores de la producción de café
cereza. Experimento C...................................................................................................................................... 37 Figura 7. Biplot de los dos primeros factores del PLS, experimento A, que representan los puntajes de 15
ambientes (resaltado) y la carga de los 42 genotipos evaluados, enriquecido con la carga de 16 indicadores
bioclimáticos (minúscula) ................................................................................................................................ 40 Figura 8. Biplot de los dos primeros factores del PLS, experimento B, que representan los puntajes 15
ambientes (resaltado) y la carga de 13 genotipos evaluados, enriquecido con la carga de 16 indicadores
bioclimáticos (minúscula). ............................................................................................................................... 41 Figura 9. Biplot de los dos primeros factores del PLS, experimento C, que representan los puntajes de 16
ambientes (resaltado) y la carga de 23 familias evaluadas, enriquecido con la carga de17 indicadores
bioclimáticos (minúscula). ............................................................................................................................... 43 Figura 10. Flujograma de balance hídrico, mediante el cual se obtienen índices de humedad de suelo diarios
.......................................................................................................................................................................... 66
Figura 11. Flujograma para determinar la radiación y el brillo solar diario ................................................. 69 Figura 12. Diferencias absolutas entre los valores de interpolación y los observados para 12A,
Precipitación; 12B, Temperatura Mínima; 12C, Temperatura Máxima; 12D, Radiación Solar ..................... 75 Figura 13. Curvas de comportamiento anual de tres variables climáticas en tres estaciones de investigación
de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. El eje “x” representa el transcurso diario. La línea
continua en negrilla representa el valor interpolado y las líneas discontinuas, en verde atenuado,
corresponden a los intervalos de confianza de los valores diarios observados, de un histórico de 40 años
(1971-2010). ..................................................................................................................................................... 77 Figura 14. Dinámica estacional del índice de evapotranspiración (IHS) en la región cafetera colombiana. El
índice se expresa como el cociente entre la evapotranspiración real y la evapotranspiración potencial o de
referencia. El eje x corresponde a Longitud Oeste y el eje y a Latitud Norte, ambas expresadas en grados. El
valor de cero representa suelo seco y el valor de 1 con humedad máxima. ..................................................... 78 Figura 15.Comportamiento diario del índice de evapotranspiración (IHS en el eje y), en seis localidades de
la zona cafetera colombiana. Se observan dos líneas horizontales, una punteada (IHS=0,5) que delimita
hacia abajo el déficit de humedad fuerte y, la línea intermitente (IHS=0,8) que delimita con la línea anterior
el déficit hídrico moderado. ............................................................................................................................. 78 Figura 16. Boxplot obtenidos de tres índices, calidad de Elbow, calidad de Liao y Similaridad de Liao,
construidos para determinar el mejor criterio de decisión de conformación de grupos, en un análisis de
agrupamiento k-medias en la zona cafetera colombiana. El eje de las “x” representa el nivel de grupos k y
sobre el eje “y” el valor de cada índice, el primero y el último con valores que se expresan de 0 a 1, siendo 1
el ajuste perfecto. El recuadro rojo resalta el grupo de mejor ajuste. ............................................................. 79
Figura 17. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera Colombiana 1ª Aproximación. ............................. 85
Figura 18. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera Departamento de Antioquia ................................. 91
viii
Figura 19. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera de los Departamentos de Caldas y Risaralda. ..... 93
Figura 20. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera del Departamento de Quindío. ............................. 96
Figura 21. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera del Departamento del Cauca ............................... 98
Figura 22. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera de los Departamentos de Cesar y La Guajira .... 101
Figura 23. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera del Departamento de Cundinamarca ................. 104
Figura 24. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera del Departamento del Tolima ............................ 106 Figura 25. A. Área de Influencia de las variedades Castillo® Regionales. B. Dominio de recomendación de
las Estaciones Experimentales de Cenicafé ................................................................................................... 109 Figura 26. Cambios en los elementos climáticos de temperatura media, amplitud térmica y radiación solar
para 2030s y 2050s en las Zonas Agroclimáticas Cafeteras (eje x). Los límites de las cajas indican el
percentil 25, la mediana y el percentil 75; los extremos de las líneas representan el mínimo y el máximo y los
puntos los valores extremos. El escenario actual presenta los valores promedio a partir de los cuales se
calcularon los cambios. .................................................................................................................................. 136 Figura 27. Cambios en el indicador bioclimático de Tiempo Térmico y el elemento de lluvia para 2030s y
2050s, en cada etapa fisiológica, para las Zonas Agroclimáticas Cafeteras. Las cajas representan en sus
extremos el percentil 25 y 75 y los extremos de las líneas el mínimo y máximo. El escenario actual presenta
los valores acumulados por etapa, a partir de los cuales se calcularon los cambios. ................................... 137 Figura 28. Cambios en los indicadores bioclimáticos de Déficit Hídrico Moderado (DHM) y Fuerte (DHF)
para el Escenario A2 2030s y 2050s, en cada etapa fisiológica dentro de las Zonas Agroclimáticas Cafeteras.
El escenario actual presenta los valores acumulados mensuales por etapa, a partir de los cuales se
calcularon los cambios. .................................................................................................................................. 139 Figura 29. Aptitud climática actual (A), futura 2030s (B) y 2050s (C), Escenario A2, de las áreas productoras
de café en Colombia ....................................................................................................................................... 142 Figura 30. Incertidumbres en predicción de cambio de aptitud de las regiones cafeteras colombianas para el
escenario A2 2030. Los tonos rojo y naranja representan pérdida de aptitud y verde y azul ganancia. (A)
Promedio del primer cuartil. (B) Promedio. (C) Promedio del tercer cuartil. (D) Nivel de concordancia entre
GCMs (fracción de los GCMs que tienen la misma tendencia de cambio de aptitud de la media). ............... 146 Figura 31. Cambio aptitud climática de los DR de las EE de la FNC, escenario A2 2030s (A) y A2 2050s (B).
Los tonos rojo y naranja representan pérdida de aptitud y verde y azul ganancia........................................ 147
1
1 Prólogo
1.1 Distribución natural y Recursos Genéticos del café
El género Coffea es nativo de África Tropical, Madagascar y sus islas vecinas (Barros et
al., 1995); Coffea arabica se originó en los bosques tropicales de Etiopía con una
distribución entre 1600 y 2800 m.s.n.m., una variación de la precipitación entre 1600 y
2000 mm, temperatura media de 20°C y una estación seca de 3 a 4 meses. En esas áreas el
café se combina con complejos forestales que le ofrecen diferentes niveles de sombrío y
limitan las altas temperaturas (Maestri y Barros, 1977). Coffea eugenioides Moore se
produce en zonas montañosas a altas altitudes, en capas arbustivas de 3 a 8 m en regiones
de Kenia y en orillas de las cuencas de los Ríos Zaire y Nilo en el norte de Tanzania, Zaire,
Uganda y sur de Sudán; en regiones del centro de África se superpone con otras especies;
Coffea canephora es autóctono de los bosques bajos de África ecuatorial desde la
República de Guinea y el lado este de Liberia hasta Uganda, Kenia y sur de Sudán. Las
especies están restringidas a sus hábitats domésticos y la única silvestre se encuentra en
Etiopía (Barros et al., 1995).
Los recursos genéticos de Coffea arabica incluyen unas cien especies del género Coffea y
algunas del género Psilanthus; los programas de mejoramiento han utilizado una mínima
parte de los recurso de sus colecciones, las cuales se introdujeron en el continente
americano a comienzos del siglo XVIII. Un desarrollo se produjo a partir de las plantas
introducidas desde Amsterdam a la Guyana Holandesa y de esta a la Guyana Francesa,
Martinica y Brasil, otro se dio a partir de la semilla introducida por ingleses en Jamaica y
luego se extendió al Caribe, México y Colombia. Cafetos de la Isla de Borbón fueron
introducidos en Brasil en el siglo XIX. Hasta mediados del siglo XX Coffea arabica var
arabica se constituyó en la base genética de las variedades cultivadas en Asia y América a
partir del primer café cultivado en el Jardín Botánico de Amsterdam. (Anthony et al.,
1999).
2
Explorar la diversidad genética es clave para transferir nuevas opciones de caracteres útiles,
las colecciones obtenidas principalmente en Etiopía, Kenia y Yemen, de la cual Cenicafé
conserva una, es fundamental para ampliar la diversidad genética, la cual se evalúa desde el
concepto genotípico y el fenotípico, este segundo se realiza a través de observaciones en
campo de los caracteres más importantes. (Anthony et al., 1999).
1.2 Producción cafetera colombiana y Participación en el mercado Mundial
El café es el más importante bien de consumo (commodity) en el mercado agrícola
internacional y una fuente de ingresos para diferentes países de Asia, África y
Latinoamérica. Entre 1965 y 1995 Colombia contribuyó, en promedio, con el 13,5% de la
producción mundial, y entre el 2000 y el 2011 con el 7,6%. Desde la ruptura del pacto de
cuotas en 1989, la producción mundial pasó de 90 millones de sacos a una producción de
131 millones para el año cafetero 2011/2012. Colombia muestra una tendencia decreciente
en su producción, con una contracción entre 1992 y 2012 de cerca de 6 millones de sacos,
en las cuales factores asociados a reestructuración de variedades, edades, densidades,
fenómenos climáticos y altos costos de los insumos, entre otros, agudizaron en los cuatro
últimos años de ese período, la crisis sobre la productividad. La industria cafetera en la
economía colombiana genera uno de cada tres empleos rurales, buena parte de estos suelen
ser de índole estacional, de tiempo parcial y de carácter informal. El consumo interno anual
ha permanecido estable, estimado en 1,8 kg por habitante, una tercera parte de lo que se
consume en Brasil. (Cano et al., 2012).
Un plan de contingencia trazado por la FNC desde el 2008, antes de los eventos críticos del
fenómeno de La Niña, le ha permitido a la caficultura colombiana, incrementos importantes
en la producción cafetera. “Hasta abril de 2013, el 94% de sus plantaciones son
tecnificadas, 55% están en variedades resistentes a la roya (versus el 30% en 2008). El
nivel de infección por roya se redujo de 33,4% a 5,3% en 2 años. El área sembrada con café
aumentó 15% en los últimos 5 años, llegando a casi 4.689 millones de árboles. La edad
promedio de los cafetales del país está en 8,2 años versus 12,4 en 2008. Desde 2008, se han
renovado 462 mil hectáreas de café, cerca de la mitad de todas las plantaciones de café en
el país” (Muñoz, 2013. Carta 151). Como respuesta a los planes institucionales de la FNC
“la cosecha de café de Colombia, primer productor de café arábigo suave, creció 38 por
3
ciento durante los ocho primeros meses de 2013 (enero-agosto), llegando a 6,7 millones de
sacos de 60 kilos en comparación con 4,9 millones producidos un año atrás y se espera que
la meta de producir 10 millones de sacos durante el 2013 no solo sea alcanzable sino
superable” (Muñoz, 2013 Carta 170)
1.3 Determinantes de la producción
Lambers et al., 1998, definen el potencial de producción de un cultivo con base en los
factores que afectan el crecimiento, el cual refleja las respuestas predictivas de la planta al
ambiente, entre ellos se destacan la radiación solar, los extremos de temperatura, la
reducción en el potencial de agua, la escasez de nitrógeno, la compactación y la inundación
de los suelos y las elevadas concentraciones de CO2 en la atmósfera.
De acuerdo con Grierson, 2001, la temperatura limita las áreas geográficas donde pueden
crecer los cultivos, pero no actúa sola, temperaturas extremas son asociadas con la
disponibilidad de agua, la prevalencia de fuertes vientos y la duración e intensidad del
brillo solar.
Las condiciones térmicas en el trópico son muy uniformes durante todo el año y su mayor
fluctuación están asociadas a la duración e intensidad de los períodos de disminución de
agua. Colombia desarrolla toda su estrategia de producción con la variedad de café Coffea
arabica, muchos de los estudios en torno a esta variedad han cubierto una amplia gama de
temas. En la Tabla 1 se presentan los valores ecofisiológicos de importancia, dentro de los
cuales se distribuye el cultivo.
1.4 Componentes de la variación fenotípica
El alcance de los resultados de las investigaciones realizadas en café está determinado por
un sinnúmero de factores asociados a los aspectos ecofisiológicos y de manejo, en este
sentido las investigaciones se realizan en diferentes sitios, con diversidad de materiales
genéticos, a los que durante varios años se les evalúa su respuesta, explicada por la oferta
ambiental y de suelo en cada sitio.
4
Tabla 1. Factores ecofisiológicos de distribución del café en el trópico
La heredabilidad puede ser definida como la transmisión de los caracteres o características
desde los padres hacia los hijos a través de los genes. El genotipo se refiere a un
compuesto genético individual un gene o genes, que son transmitidos de padres a hijos.
(Yang y Kang, 2003), determina el potencial para el desarrollo de cada individuo (Allard,
1999).
Ambiente es la suma de todas las condiciones externas que afectan el crecimiento y
desarrollo de un individuo (Allard, 1999; Yang y Kang, 2003). El ambiente agrupa el
conjunto de clima, suelo, aspectos bióticos y condiciones de administración del cultivo en
una determinada localidad-año (anuales) o combinación de ciclos cultivo-sitio (perennes)
(Romagosa y Fox, 1993).
El fenotipo se refiere a la apariencia física y o de un carácter individual perceptible, el cual
es dependiente de la expresión de un genotipo en el ambiente (Yang y Kang, 2003). Son las
Condición Valor Referencia
Rango térmico óptimo 18°C -24°C
Rojas, 1989; Soto et al .,
2002; Jaramillo, 2005a;
DaMatta, 2007
Valores térmicos extremos <13 °C, >32°C
Amplitud térmica diaria 9-10°C
1800-2000 año-1
Soto et al., 2002 (Cuba)
1400-2800 año-1
Ramírez et al. 2010b
125 mes-1
Jaramillo, 2005a
Déficit hídrico anual tolerable: mm 150 (tolerable) Jaramillo, 2005a
Déficit hídrico anual extremo: mm 200 (extremo) Rojas, 1989 (Costa Rica)
<150 mm apta sin riego
>150 mm apta con riego
Período de disponibilidad hídrica del cultivo: días 160 - 250
Días entre floración y cosecha: días 175 - 285
Meses con menos del 5% de la lluvia anual 1 - 2
Estímulo de floración
Condición de verano o tiempo seco
Trojer, 1954; Jaramillo,
2005a; DaMatta, 2007;
Arcila, 2007
Bajo: <120
Medio: 121-150
Alto: > 150
Silva et al., 2000
Trojer, 1968
Brillo Solar: horas mes-1 Ramírez et al., 2012b
Arcila, 2007
Rango pluviométrico, óptimo: mm
Deficiencia hídrica anual
5
expresiones de características individuales de un genotipo, que son modificadas por el
ambiente, llamada plasticidad (Bradshaw, 1965).
La interacción Genotipo por Ambiente (GxE) es la expresión genotípica diferencial a través
de ambientes, ella existe cuando no se puede asociar una desviación producida por un
ambiente específico a una variable dada, sin tener en cuenta al genotipo sobre el que ella
actúa, (Romagosa y Fox, 1993).
Tres situaciones pueden expresar la ocurrencia de GxE (Baker, 1988; Vallejo y Estrada,
2002; Borém e Vieira, 2005; Vallejo et al., 2010):
El ambiente promueve la misma alteración de los genotipos, la clasificación de
estos no cambia de un ambiente a otro.
El ambiente promueve variación en el comportamiento de los genotipos, pero no
existe cambio en la clasificación.
La variación en el comportamiento de los genotipos, como respuesta al ambiente,
incluye cambio de clasificación.
1.5 Justificación
La zona cafetera colombiana se localiza entre 1º y 11º de latitud Norte, y 72º a 78º de
Longitud Oeste; las plantaciones se ubican en un rango altitudinal entre 800 y 2.000
m.s.n.m. Los suelos presentan mayor desarrollo en aquellas áreas con mayor precipitación,
en zonas medias de las laderas; en general se observan suelos derivados de materiales
sedimentarios, ígneos y metamórficos y dentro de estos la ceniza volcánica ha jugado un
papel importante en la evolución. Los suelos óptimos para el cultivo del café son
profundos, francos, de estructura granular, de permeabilidad moderada, bien aireados y
fertilidad media (Gómez, et al., 1991).
Teniendo en cuenta las condiciones de clima, suelo y relieve la Federación Nacional de
Cafeteros (FNC) adelantó estudios de zonificación y uso potencial de los suelos, los
resultados permitieron definir 86 áreas agroecológicas, llamadas ECOTOPOS, las cuales
fueron agrupadas en siete grandes regiones. (Gómez et al., 1991).
6
Las diferencias en los factores geográficos determinan una alta diversidad en los elementos
de clima, especialmente por cantidad y distribución de lluvias, rango de temperatura día -
noche, temperatura media, humedad relativa, horas de brillo solar y meses secos durante
algunos meses del año, factores productivos que determinan un comportamiento diferencial
en la mayoría de las características de importancia agronómica en la planta de café. Con el
propósito de dar respuesta a las necesidades regionales de la caficultura, que de alguna
manera cubra las principales zonas cafeteras, la FNC ha desarrollado su estrategia en dos
sentidos: a. En sitios experimentales fijos, correspondientes a las Estaciones
Experimentales (EE), las cuales sólo representan una parte de esta variación geográfica y,
b. Incorporando el esquema de la Investigación Participativa, buscando ampliar la
representatividad y el dominio de recomendación de los resultados de investigación.
No obstante las estrategias de zonificación y la búsqueda de ampliación de cobertura de
investigación, existe incertidumbre del alcance de aplicación de los resultados de
investigación, así mismo, dada la restricción de sitios de investigación es necesario
determinar su alcance de recomendación y trazar estrategias para priorizar la selección de
ambientes estratégicos representativos de la caficultura o definir nuevos conceptos para la
investigación regional, donde se tenga mayor competitividad. Así mismo, es necesario
desarrollar estrategias para medir la variabilidad en regiones únicas, y establecer nichos
ambientales que permitan potenciar la respuesta de resultados de investigación e impulsar
su comercialización con atributos diferenciadores.
El estudio le permitirá a la FNC trazar lineamientos para dar respuesta más eficiente a los
caficultores, y sobretodo, ubicar zonas cafeteras y caficultores que requieran
acompañamiento clave, de acuerdo con las expectativas en el marco de sus potencialidades
o debilidades en escenario de variabilidad climática.
1.6 OBJETIVOS
1.6.1 Objetivo General
Determinar la representatividad que tienen las EE con relación a sus áreas de influencia y
establecer los dominios de recomendación (DR) que permitan definir nuevas estrategias de
investigación para la caficultura colombiana.
7
1.6.2 Objetivos específicos
Establecer la capacidad de cada EE para diferenciación de respuestas fenotípicas.
Determinar las condiciones agroclimáticas que definen las respuestas diferenciales
de las EE.
Definir el potencial de adaptabilidad actual y futuro del DR.
1.7 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN E HIPÓTESIS
1.7.1 Preguntas de investigación
¿Qué variables de clima diferencian las respuestas de producción de los genotipos
evaluados en cada EE?
¿En qué áreas del departamento pueden extrapolarse los resultados que se obtengan
en la EE de su circunscripción?
¿Cuál es el poder de diferenciación de las EE?
¿Cómo está representada la geografía cafetera por las EE?
1.7.2 Hipótesis
Las variables de clima de las EE presentan similaridad.
La oferta ambiental de las EE diferencia la productividad de los genotipos
Al menos dos EE tienen una representatividad, en área, por encima del 80%
respecto del área cafetera de su departamento.
El DR de las EE sigue principalmente el patrón de ecotopos cafeteros.
8
9
Factores que influencian la respuesta de diferentes genotipos de café (Coffea arabica
L.) evaluados bajo diversas condiciones ambientales de Colombia.
Resumen
Con el objetivo de establecer la capacidad de diferenciación de respuestas genotípicas de
las estaciones experimentales (EE) de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia y
determinar las condiciones climáticas que definen las respuestas diferenciales, un grupo de
genotipos, todos originados en una preselección con reconocimiento de atributos
agronómicos y de resistencia a enfermedades, fueron evaluados en tres investigaciones, en
nueve EE representativas de la geografía cafetera colombiana, entre enero de 2000 y
diciembre de 2009. Se registró la producción por cada pase y se acumuló por mes, semestre
y año. Se recolectó la información diaria de precipitación, brillo solar, temperatura media,
mínima y máxima y se construyeron a partir de estos los índices de déficit de humedad
moderado y fuerte (DM, DF), déficit de brillo solar (DB), tiempo térmico (TT) y amplitud
térmica (AT), los cuales junto con la precipitación (PP) y el brillo solar (BS) se combinaron
con cuatro períodos fisiológicos del cultivo, 10 meses y 4 meses previos a floración de
cosecha principal (e0 y e1) y 8 y 4 meses previos a cosecha principal (e2 y e3), para
conformar 28 indicadores bioclimáticos. La respuesta en producción se evaluó con
estadística univariada, multivariada y de regresión, que incluyeron análisis combinados,
AMMI y regresión PLS, éste último incorporó los indicadores bioclimáticos. El análisis
AMMI y PLS explicaron en sus primeros dos factores entre 46% a 54% y 50% a 54% de la
interacción Genotipo x Ambiente, respectivamente. A partir de las respuestas diferenciales
de los genotipos evaluados, se conformaron siete grupos ambientales. Las variables
ambientales conformaron a su vez cinco grandes grupos, el primero relacionado con los
índices de TT, DFe3 y DFe0 que influencia la mayor parte de los efectos del grupo
ambiental Paraguaicito, un segundo grupo conformado por los índices de DB y DFe1,
asociado en su respuesta con los grupos ambientales de El Rosario y Pueblo Bello, un tercer
grupo relacionado con la AT, que definen expresiones diferenciales de los genotipos en los
grupos ambientales El Rosario, La Trinidad y El Tambo; un cuarto grupo asociado a DM,
de relación directa con las respuestas en el grupo ambiental de La Catalina y Naranjal y un
último grupo con los indicadores PPe2 y DMe0 que se ubican de manera indiferente en
ambientes de las EE Rosario, Santa Bárbara y Paraguaicito. Los rangos de la producción
potencial, estuvieron relacionados con las condiciones de clima que prevalecieron durante
el desarrollo de los experimentos, se combinaron los eventos La Niña, Neutro y El Niño,
los cuales influyeron en el desempeño de los genotipos, con diferentes grados de
adaptación.
Palabras clave
Café, Coffea arabica L., interacción genotipo por ambiente (GxE), indicadores
bioclimáticos, efectos principales aditivos e interacción multiplicativa (AMMI), cuadrados
mínimos parciales (PLS), respuestas fenotípicas.
10
Factors that influence the response of the different coffee genotypes evaluated under
diverse Colombian environmental conditions
Summary
Three researches made with a group of genotypes originated in one pre-selection with the
recognition of agricultural attributes and with resistance to diseases in nine ES
representative of the geography of the Colombian coffee plantations between January 2000
and December 2009 were evaluated with the purpose of establishing the capacity of
differentiation of the phenotypic responses of the experimental stations (ES) of the National
Federation of Coffee Growers of Colombia and to determine the climate conditions that
define the differential responses. During production seasons the amount of colected coffee
beans were registered by pass, month, semester and year. The daily information of
precipitation (PP), solar brightness, maximal, medium and minimal temperature were
recollected and through these the indices of the deficit of the moderate and strong humidity
(HMD, HSD), the deficit of the solar brightness (SBD), thermal time (TT) and thermal
range (TR) were built and were combined with four phenological periods of cultivation, 10
months and 4 months prior to main crop flowering (s0 and s1) and 8 and 4 months prior to
main crop (s2 and s3) to constitute 28 bioclimatic indicators.
To evaluate the phenological responses in each environment, univariate, multivariate and
regression statistical tests were performed. AMMI and PLS analysis explained in their first
two factors between 46% and 54% and 50% to 54% of the Genotype x Environment
interaction, respectively. From the date of the differential responses of the genotypes
evaluated seven environmental groups were formed. The environmental variables formed
five big groups, the first one related to the indices of TT, HMDs3 y HSDs0 which
influences most of the effects of the environmental group Paraguaicito, second group
conformed by the indices of SBD and the HSDs1 associated in their response with the
environmental group Pueblo Bello and EL Rosario, third group related with the TR which
defines differential expressions of the genotypes in the environmental groups La Trinidad,
El Rosario and El Tambo, the fourth group associated to HMD with direct relation with the
responses in the environmental group of La Catalina and Naranjal, a final group conformed
by the indices of PPe2 and HMDe0 associated in their response with the years of the
environmental groups El Rosario, Santa Bárbara and Paraguaicito. Genotypes associated in
their responses to specific environments were identified which can contribute to enrich the
blend of the regional varieties.
Key Words
Coffee, Coffea arabica L., genotype–environment interaction or G×E, climate indices,
variance analysis (ANAVA), additive main effects and multiplicative interaction (AMMI),
partial least squares (PLS).
11
2 Capítulo I “Factores que influencian la respuesta de diferentes genotipos de café
(Coffea arabica L.)”
2.1 Introducción
2.1.1 Café en Colombia
La zona cafetera colombiana se localiza entre 1º y 11º de latitud Norte, y 72º a 78º de
Longitud Oeste, entre los 800 y 2.000 m.s.n.m., entre las tres cordilleras andinas
(Occidental, Central y Oriental, además del sistema montañoso de la Sierra nevada de Santa
Marta) (Gómez et al., 1991).
El área sembrada en café ha aumentado de 878 mil hectáreas en el 2008 a 932 mil hectáreas
al cierre de 2012, se encuentra distribuida en 588 municipios de 20 de los 32
departamentos; en esta área se registran 563 mil productores y más de 670 mil fincas. El
cultivo de café representa el 19% del PIB agrícola y 6% de todo el agropecuario; 2,2
millones de personas dependen directamente del cultivo que equivale al 25% de la
población rural colombiana, constituyendo así el 31% del empleo agrícola nacional. (FNC,
2012a, Muñoz, 2012a). La actividad cafetera genera más de 800 mil empleos directos
discriminados en las siguientes actividades: 3,9% para inversión; 65,2% para
sostenimiento; 29,5% para recolección; y 1,4% para beneficio (Leibovich y Botello, 2005).
Entre 2010-2011 Colombia produjo 7,7 millones de sacos de café verde, la participación
mundial pasó de 6,4% a 5,7% entre 2011 y 2012, la producción mundial del período 2012-
2013 fue de 144 millones de sacos y la participación de Colombia se incrementó a 6,6%.
(OIC, 2013a). En sus programas institucionales la FNC se propone alcanzar la meta de un
millón de hectáreas en café y de elevar la producción anual a 17 millones de sacos en el año
2020, con el fin de afianzar la participación en el mercado de los suaves. Una forma de
proteger a los caficultores de la inestabilidad de los precios internacionales, lo constituye
las exportaciones de cafés especiales que entre 2002 y 2012 pasó de 222 mil sacos a 927
mil sacos. (FNC, 2013a).
12
2.1.2 Ambiente para el cultivo del café
Las diferencias en los factores geográficos determinan una alta diversidad en los elementos
de clima, especialmente por cantidad y distribución de lluvias, rango de temperatura día -
noche, temperatura media, humedad relativa, horas de brillo solar y meses secos durante el
año.
DaMatta et al., 2007, realizaron una detallada revisión de los determinantes climáticos,
ambientales y de crecimiento vegetativo y reproductivo del café; se destacan las siguientes
citas:
La precipitación anual óptima fluctúa entre 1200 y 1800mm y la temperatura media
entre 18 y 21oC., por encima o por debajo de estos se producen alteraciones en los
patrones de crecimiento y producción; un factor que además afecta la periodicidad
de crecimiento corresponde a las fluctuaciones de la radiación solar.
Los períodos secos y las primeras lluvias que le siguen a este determinan los
patrones de floración; la carencia de estos, limita el cultivo en zonas de regiones
tropicales.
El cuajamiento del fruto se afecta por factores ambientales como la lluvia intensa,
por la nutrición mineral, por caídas súbitas de temperatura, por su parte las mayores
altitudes (temperaturas del aire más bajas) permiten una mejor expresión de calidad
de la bebida.
De acuerdo con Jaramillo, 2005a, en Colombia la temperatura óptima para el cafeto se
encuentra entre 18oC y 22oC; por debajo o por encima se disminuye la producción debido
principalmente a los trastornos florales. En cuanto a las necesidades de agua ésta se calcula
en 125 mm/mes, no obstante, la deficiencia hídrica anual de innumerables regiones
cafeteras mundiales muestra que valores inferiores a 150 mm, viabilizan al cultivo y
superiores a éste, con límite de 200 mm, lo marginan o deberá recurrirse a riego. Los
períodos de deficiencia hídrica seguidos por lluvias inducen la antesis, la cual será mayor
en la medida que el período de déficit sea más acentuado y prolongado. El fotoperíodo en
13
café no es limitante, ya que durante todo el año el número de horas de luz es inferior a 12,5
horas (Arcila, 2007).
Una relación entre los elementos meteorológicos y la fenología muestra: En el período de
formación de botones y crecimiento de ramas (dos meses antes de la florescencia), el
predominio de verano, alta radiación, mayor amplitud térmica, baja humedad relativa, buen
desarrollo de los vientos y precipitaciones de poca intensidad. En el período de florescencia
las temperaturas mínimas nocturnas son muy altas, aumenta la humedad relativa, la
nubosidad y la lluvia. En la etapa de formación del fruto se recrudece la lluvia, se aumenta
la nubosidad, se reduce la radiación, se presentan oscilaciones de temperatura y humedad
relativa y lluvias fuertes de alta duración. La maduración del fruto coincide con el período
de transición invierno-verano (Trojer, 1954).
Montoya et al., 2009 desarrollaron un modelo para simular la producción potencial del
cultivo de café en Colombia, plantean tres condiciones de los factores más importantes: los
reductores (arvenses, plagas, enfermedades), los limitantes (agua, nutrientes) y los
determinantes (climáticos, fisiológicos, genéticos, CO2). Sobre esta base se definen niveles
o situaciones de producción para estudiar los efectos de los factores determinantes y
restrictivos, como los de superposición con los factores que reducen los rendimientos. Los
autores utilizaron la metodología de de Wit y de Vries, 1982., para el nivel de producción 1,
al que corresponde la producción potencial, en el cual el cultivo tiene los recursos
suficientes y en la cantidad adecuada, encontraron que la tasa de crecimiento está
determinada principalmente por la radiación solar absorbida.
Para potenciar las respuestas del cultivo de café es necesario conocer los factores (atrás
mencionados por Montoya et al., 2009) que influyen en alcanzarlo, dado que cada región es
particular en sus condiciones edafoclimáticas, las cuales determinan un comportamiento
específico de la planta y por ende de su potencial de producción, asociado a su forma de
administración (Arcila, 2007).
Teniendo en cuenta que un caficultor puede, en su proceso de administración, controlar
aquellos factores reductores y limitantes para lograr una producción "alcanzable", es
14
necesario que las condiciones climáticas de su entorno le permitan lograrlo, ya que éstas
difícilmente puede modificarlas.
De los factores ambientales, la disponibilidad de energía y agua juegan un papel importante
en la producción; en una localidad y una época del año determinada, la cantidad de
radiación que llega a la superficie sufre modificaciones por efecto de la nubosidad, la
latitud, la altitud y la orientación de las laderas. Por su parte, la temperatura juega un papel
importante en el crecimiento del café, sus extremos (13oC, inferior; 32oC, superior) anulan
el proceso de crecimiento y producción (Arcila, 2007).
2.1.3 Selección de variedades en función de la oferta ambiental
En los sistemas de producción el hombre, a través de la adaptación de la oferta ambiental
(suelo, clima) y el manejo de poblaciones de otros organismos vivos que compiten con el
cultivo (manejo agronómico), potencia la expresión genética.
Se puede hablar de adaptación en el contexto de la variación espacial de la expresión de un
genotipo y de estabilidad para la variación en un lugar dado, a través de los años o bajo
distintas prácticas de cultivo (Romagosa y Fox, 1993). En un programa de mejoramiento se
exploran, de manera permanente, los genotipos por sus condiciones de adaptabilidad y
estabilidad, sin embargo, dado que por efecto de la interacción con el ambiente, las
variedades sembradas manifiestan una respuesta de desempeño relativo, puede ocurrir que
ciertas condiciones ambientales y de manejo que son favorables para algunos, representen
limitación para otros. En este sentido resulta importante comprender las circunstancias que
determinan la respuesta diferencial, mediante herramientas que posibiliten evaluar la
interacción, que ayuden al mejorador a la toma de decisiones de acuerdo con el objetivo del
programa de mejoramiento.
Diferencias en la tasa de aumento de la respuesta genotípica a un nivel sub-óptimo refleja
diferencias en la eficiencia y las diferencias en las tasas de rendimiento de la respuesta
genotípica a un nivel súper-óptimo refleja diferencias en tolerancia (Baker, 1988). En
general un genotipo puede ser expresado como sigue, si la interacción genotipo por
ambiente (GxE) no es importante o es ignorada: F=G+E, donde F significa fenotipo, G el
15
genotipo y E el ambiente (Yan y Kang, 2003); la GxE se dice que ocurre cuando cultivares
diferentes o genotipos responden de manera diferente a diversos ambientes (Baker, 1988;
Vallejo et al., 2010), corresponde a la alteración en el comportamiento relativo de los
genotipos, en virtud de las diferencias del ambiente, Borém e Vieira, 2005. La GxE es
importante sólo cuando causa cambios significantes en clasificación de genotipos en
diferentes ambientes (Baker 1988; Yan y Kang, 2003); las interacciones cualitativas
complican la selección e identificación de los mejores genotipos; cuando no se cruzan, no
es posible la recomendación para ambientes específicos (Baker, 1988). Para que la GxE sea
detectada vía procedimientos estadísticos, debe haber al menos dos genotipos diferentes o
cultivares evaluados en al menos dos ambientes diferentes. El modelo básico que incluya
la GxE es: F=G+E+GE, donde GE es la GxE (Yan y Kang, 2003).
En la estrategia del programa de investigación científica de la Federación Nacional de
Cafeteros de Colombia, la disciplina de mejoramiento genético ha liderado el desarrollo de
nuevas variedades, su mayor logro se constituye en haber obtenido una variedad con
resistencia a un patógeno sin su presencia en nuestro país. Desde finales de los años
ochenta, cuando se entregó la primera variedad con resistencia a la roya del cafeto,
denominada Variedad Colombia, a la par con los avances tecnológicos, se continúa en la
búsqueda de nuevos materiales que satisfagan las necesidades de un conjunto de actores en
la cadena productiva, es así como en la actualidad, el reto de incorporar nuevos atributos a
una variedad trascienden la frontera de lo meramente agronómico pues no sólo es la
investigación clásica per se, sino el entendimiento de la relación con todos los factores que
contribuyen en su adaptación, como por ejemplo las condiciones ambientales que refleja un
sitio en especial.
En éste último aspecto se fortalece la investigación, es así como grupos de los mejores
materiales, mejorados por sus atributos en calidad, tamaño de grano, productividad y
resistencia a enfermedades, son evaluados en diferentes ambientes, con el fin de observar
su comportamiento relativo y determinar su potencial de adaptabilidad y estabilidad, para
luego proponerlos en las futuras mezclas de las diferentes progenies que constituyan una
nueva variedad compuesta. Con este esquema la Federación Nacional de Cafeteros de
16
Colombia, ha liberado en la última década ocho variedades, una de adaptación general y
siete de adaptación específica (Alvarado et al., 2008).
La FNC en sus programas de competitividad y permanencia, sostenibilidad y futuro, ha
centrado su atención en la renovación de más de 500 mil hectáreas con las variedades antes
mencionadas, con el fin de fortalecer el crecimiento de la producción de café en Colombia
y la demanda creciente de café arábigo lavado y garantizar que se conviertan en ingrediente
esencial para las mezclas de café en la industria (FNC, 2011b).
Los objetivos de este estudio fueron establecer la capacidad de cada sitio experimental para
diferenciación de respuestas genotípicas y determinar las condiciones climáticas que
definen las respuestas diferenciales en cada uno, adicionalmente, separar dentro del grupo
de materiales los de adaptabilidad general y los de adaptabilidad específica.
En el desarrollo del presente capítulo realizaremos las siguientes actividades: 1.En la
metodología abordaremos las estrategias para medir la GxE y describiremos los procesos de
obtención de los indicadores que se constituirán como covariables para determinar su
relación con el comportamiento genotípico diferencial a través de diferentes ambientes. 2.
Abordaremos un análisis de los factores que contribuyen a explicar las diferencias en
comportamiento de los genotipos a través de los años, fundamentaremos la discusión a la
luz de los eventos climáticos y las implicaciones fisiológicas que estos desencadenan. 3.
Expondremos los resultados en función de sus alcances tanto técnicos como metodológicos.
2.2 Materiales y Métodos
2.2.1 Materiales
En el presente trabajo se consideraron tres investigaciones de la disciplina de Mejoramiento
Genético de Cenicafé en las cuales grupos de genotipos, todos originados en una
preselección con reconocimiento de atributos agronómicos y de resistencia a enfermedades,
progenies avanzadas originadas entre el cruce de la variedad Caturra por el Híbrido de
Timor candidatas a conformar variedades, fueron evaluados en nueve localidades
representativas de la geografía cafetera colombiana (Tabla 2). En la Tabla se discrimina por
EE, los años durante los cuales se realizaron la investigaciones.
17
Tabla 2. Ubicación geográfica de las Estaciones Experimentales donde se realizaron
las evaluaciones de interacción genotipo por ambiente entre los años 2000 y 2009.
La genealogía de los diferentes genotipos en cada experimento se presenta en la Tabla 3.
Como puede observarse la mayor parte de los genotipos han sido generados de los mismos
parentales.
Para el desarrollo de la investigación se obtuvieron los materiales partiendo de germinador,
su etapa inicial de plántula hasta los seis meses se desarrolló en almácigo, la estructura del
diseño y la siembra se describe a continuación:
El experimento A lo componen 39 genotipos y tres testigos, los cuales se sembraron en un
diseño látice incompleto 6x7 con tres repeticiones, cada surco de cada progenie lo
constituyeron 12 plantas de las cuales las 10 centrales se evaluaron de forma individual. La
siembra de las plántulas se efectuó en cinco EE (Naranjal, El Rosario, La trinidad,
Paraguaicito y Santa Bárbara) en octubre de 1997, a una distancia de 1,0 m entre plantas y
2,0 m entre surcos.
El experimento B se estableció en campo en cuatro EE (El Rosario, Paraguaicito, El Tambo
y Pueblo Bello) entre diciembre de 1999 y febrero de 2000, a una distancia entre plantas de
Estación
Experimental
Departamen
toMunicipio
Altitud
(m)
Latitud
Norte
Longitud
Oeste
Años de
Evaluación
Pueblo Bello Cesar Pueblo Bello 1134 10,422 73,575 2002-2009
Santander Santander Floridablanca 1539 7,099 73,066 2007-2009
El Rosario Antioquia Venecia 1635 5,959 75,705 2000-2009
Naranjal Caldas Chinchiná 1381 4,972 75,652 2000-2002
2007-2009
Santa Bárbara Cundinamarca Sasaima 1478 4,937 74,420 2000-2002
La Trinidad Tolima Líbano 1453 4,895 75,040 2000-2002
La Catalina Risaralda Pereira 1321 4,748 75,738 2007-2009
Paraguaicito Quindío Buenavista 1203 4,396 75,734 2000-2009
El Tambo Cauca El Tambo 1735 2,402 76,738 2002-2009
18
1,0 m y entre surcos de 2,0 m. La distribución de los 11 genotipos y los dos testigos se
realizó en un diseño completamente al azar con 30 repeticiones (plantas). El bloque fue
rodeado en toda su periferia con plantas de la variedad caturra que actuaron como bordes.
Tabla 3. Genealogía de las progenies evaluadas en nueve Estaciones Experimentales
de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, durante los años 2000 a 2009.
En la parte superior de cada recuadro se especifica el experimento y los años de
evaluación de la producción.
El esquema de siembra del experimento C siguió un mismo patrón en las siete EE donde
fue evaluado (Naranjal, Paraguaicito, El Rosario, La Catalina, El tambo, Santander y
Pueblo Bello). Entre octubre y noviembre de 2004 las plántulas se sembraron a una
distancia de 1,0 m entre plantas y 1,5 m entre surcos; cada progenie se estableció en
Genotipo F3 F2 F1 Cruzamiento
BG0459 B219 PL1000 Ar.1324 CR-CV1 x H de T 1343-I.574-CV2
BH1247 A219 PL1000 Ar.1324 CR-CV1 x H de T 1343-I.574-CV2 Genotipo F3 F2 F1 Cruzamiento
BH1409 B222 PL1000 Ar.1324 CR-CV1 x H de T 1343-I.574-CV2 CU1815 B997 PL1859 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
BH0813 A222 PL1000 Ar.1324 CR-CV1 x H de T 1343-I.574-CV2 CU1827 B997 PL1859 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
BI0712 B219 PL1000 Ar.1324 CR-CV1 x H de T 1343-I.574-CV2 CU1843 B998 PL1859 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1778 B988 PL1889 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA CU1852 B1027 PL2036 M2391 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1792 B991 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA CU1855 B1027 PL2036 M2391 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1798 B991 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA CU1997 B1290 PL2030 M2391 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1812 B997 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA CX2178 B1322 PL2054 M2392 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1815 B997 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA CX2197 B1322 PL2054 M2392 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1825 B997 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA CX2710 B1096 PL2094 M2392 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1842 B998 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA CX2827 B1047 PL767 M2383 CA- L572 x H de T 1343 MEZCLA
CU1843 B998 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA CX2848 B1047 PL767 M2383 CA- L572 x H de T 1343 MEZCLA
CU1849 B998 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA TESTIGO1 Testigo
CU1871 B1030 PL2036 M.2391 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA TESTIGO2 Testigo
CU1911 B1171 PL1979 M.2387 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1928 B1171 PL1979 M.2387 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1951 B1233 PL1902 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA Familia F2 F1 Cruzamiento
CU1953 B1233 PL1902 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA A170 PL1386 AR1322 CR-CV1 x H de T 1343-I.574-CV2
CU1970 B1233 PL1902 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA AX2342 PL707 M2383 CA-L572 x HT.1343 Mezcla
CU1972 B1289 PL2030 M.2391 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA AX2383 PL1979 M2387 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU1991 B1290 PL2030 M.2391 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA AY2557 AY2557 BM339 CR x HT.I568
CU1993 B1290 PL2030 M.2391 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1027 PL2036 M2391 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU2021 B1315 PL1859 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1030 PL2036 M2391 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CU2034 B1340 PL2092 M.2392 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1047 PL767 M2383 CA-L572 x HT.1343 Mezcla
CX2065 B1361 PL1889 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1096 PL2094 M2392 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2074 B1361 PL1889 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1148 PL2030 M2391 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2171 B1322 PL2054 M.2392 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1160 PL2092 M2392 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2188 B1322 PL2054 M.2392 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1171 PL1979 M2387 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2375 B1239 PL1902 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1176 PL1979 M2387 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2385 B1239 PL1902 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1233 PL1902 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2391 B1239 PL1902 M.2386 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1239 PL1902 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2432 B1176 PL1979 M.2387 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1289 PL2030 M2391 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2567 B1147 PL2030 M.2391 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1290 PL2030 M2391 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2708 B1096 PL2094 M.2392 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1320 PL1859 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2720 B1096 PL2094 M.2392 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1322 PL2054 M2392 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
CX2866 B1029 PL2036 M.2391 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1340 PL2092 M2392 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
DG0812 A219 PL1000 Ar.1324 CR-L.426 x H de T 1343 MEZCLA B1361 PL1889 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
DH0004 AW3089 PL2221 Tr.958 CA-L.572 x H de T 1343 MEZCLA B988 PL1889 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
TESTIGO1 Testigo B997 PL1859 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
TESTIGO2 Testigo B998 PL1859 M2386 CR- L426 x H de T 1343 MEZCLA
TESTIGO3 Testigo
Experimento A (2000-2002)
Experimento B (2002-2005)
Experimento C (2007-2009)
19
bloques de 36 árboles, dispuestos en tres surcos, con doce plantas cada uno. Las progenies
en campo se ubicaron de forma aleatoria y las evaluaciones fenotípicas se realizaron en las
10 plantas del surco central.
El plan de manejo en todas la EE y para cada una de las investigaciones se ajustó a un
mismo criterio de acuerdo con las recomendaciones técnicas derivadas de las
investigaciones de Cenicafé. El plan de fertilización se definió en cada localidad de acuerdo
con los resultados del análisis de suelo.
2.2.2 Variables de Respuesta.
Variable agronómica: Durante los años descritos con anterioridad (Tabla 2), se registró la
producción de café cereza por cada pase1 y se acumuló por cada mes, semestre y año. La
información fue obtenida para cada una de las plantas de cada progenie. Por cada EE y por
año, se obtuvieron las curvas de producción mensual y se estableció el mes pico de cosecha
(mes con mayor cantidad de café cereza recolectado), el cual sirvió como referente para
obtener los indicadores bioclimáticos.
Variables ambientales: En cada sitio se contó con una estación climatológica principal, lo
que permitió recolectar la información diaria de precipitación (PP), brillo solar (BS),
temperatura media, mínima y máxima
2.2.3 Momentos Fisiológicos Previos a Cosecha
Diez meses previos a la floración (e0) que determina el pico de cosecha principal.
Corresponde al período comprendido entre 10 meses y cuatro meses previos a la floración,
en el cual se inicia la inducción de las yemas florales (P2) y finaliza cuando estas
sobrepasan las estípulas (P3), relacionada con buena disponibilidad de agua, bajo brillo
solar e incremento de la temperatura en P2 y cambios en el estado hídrico en la P3
(Camayo et al., 2003).
Cuatro meses previos a la floración (e1) que determina la cosecha principal. Corresponde a
los días previos a la floración, inicia cuando las yemas de la inflorescencia sobresalen de las
1 Un pase corresponde a cada entrada al cultivo para realizar la recolección de café cereza, regularmente se
realizan entre 15 y 20 en el año.
20
estípulas y, cuando el botón floral latente, con pétalos cerrados de color blanquecino,
aumenta su longitud, propiciada por lluvia después de un estrés hídrico, se produce la
floración (Arcila et al., 2001, Camayo et al. 2003).
Ocho meses previos a la cosecha principal (e2): se cumplen en este rango, el desarrollo de
las fases I y II de formación del fruto de café (Arcila et al. 2001; Arcila y Jaramillo, 2003),
al final de las cuales la semilla alcanza su tamaño final.
Cuatro meses previos a la cosecha principal (e3): Es una etapa en la cual el grano de café
adquiere su mayor consistencia y peso final, correspondiente a las fases III y IV de
desarrollo del fruto (Arcila et al. 2001; Arcila y Jaramillo, 2003)
2.2.4 Indicadores bioclimáticos
2.2.4.1 Índices de Humedad
Se utilizó la metodología descrita por Jaramillo y Gómez, 2002, para calcular el balance
hídrico, en ella se combinan metodologías ajustadas para la zona cafetera; la
evapotranspiración potencial se generó a partir de la expresión exponencial calculada por
Jaramillo, 1999a, basada en el método de Penman - Monteith y la altitud. En conjunto la
metodología del balance hídrico está concebida en la desarrollada por Thornthwaite y
Mather, adaptada por Jaramillo, 1982.
El balance hídrico incorpora en la metodología la capacidad de retención de humedad del
suelo, el cual fue obtenido de los estudios detallados de suelo de cada EE, los estudios
agroecológicos y de clima de los ecotopos cafeteros y de los resultados de investigaciones
realizadas por las disciplinas de Agroclimatología y de Suelos de Cenicafé.
A partir del índice de evapotranspiración (IHS), resultante de la rutina, se generaron dos
índices que se tuvieron en cuenta para relacionarlos con los cuatro momentos fisiológicos
descritos con anterioridad:
Déficit Hídrico Moderado (DM) = 0.5≤IHS≤0.8 (Arcila y Jaramillo, 2003)
Déficit Hídrico Fuerte (DF) = IHS<0.5 (Arcila y Jaramillo, 2003; Riaño et al., 2004)
21
En cada etapa se contabilizaron, de manera independiente, los días que cumplieran con los
criterios de los dos índices (Ramírez et al., 2010a), además de la lluvia diaria (PP)
acumulada (Tabla 4)
2.2.4.2 Índices de Brillo Solar
Utilizando la metodología descrita por Ramírez et al., 2010a, se generó el índice de déficit
de brillo solar (DB), el cual se calculó por diferencia entre el brillo solar astronómico (N) y
el brillo solar observado (𝐷𝐵𝑆 = N − BS). En cada una de las etapas fisiológicas
establecidas se contabilizaron las horas de brillo solar y los días con DB < 7,2.
2.2.4.3 Índices Térmicos
Jaramillo y Guzmán, 1984, definieron la temperatura base inferior (Tbase) para el cultivo
de café en Colombia en 10°C, a partir de ésta y la temperatura media (Tmedia) se calculó el
índice de tiempo térmico (TT) mediante la ecuación:
𝑇𝑇 = (𝑇𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 − 𝑇𝑏𝑎𝑠𝑒)
De manera reciente algunas investigaciones (Ramírez et al., 2010a, Montoya et al, 2009,
Pezzopane et al., 2008, Nunes et al., 2010) han utilizado el concepto de TT, por su relación
con la acumulación diaria de energía, la cual permite determinar los grados día-1 necesarios
para alcanzar diferentes fases fenológicas.
A partir de la temperatura máxima (Tmáx) y la temperatura mínima (Tmín) se generó el
índice de amplitud térmica (AT)
𝐴𝑇 = (𝑇𝑚á𝑥 − 𝑇𝑚í𝑛)
Para cada una de las cuatro etapas fisiológicas propuestas se contabilizaron los grados día y
el número de días con AT<10 (Ramírez et al., 2010a); los indicadores se muestran en la
Tabla 4.
22
Tabla 4. Indicadores bioclimáticos obtenidos por la combinación de los elementos e índices
climáticos con los eventos fisiológicos.
Siglas Descripción del indicador bioclimático
PPe0 Lluvia acumulada entre 10 y cuatro meses previos a la floración
PPe1 Lluvia acumulada en los cuatro meses previos de floración
PPe2 Lluvia acumulada entre los ocho y los cuatro meses previos de cosecha principal
PPe3 Lluvia acumulada cuatro meses previos a la cosecha principal
TTe0 Grados día acumulados entre 10 y cuatro meses previos a la floración
TTe1 Grados día acumulados en los cuatro meses previos de floración
TTe2 Grados día acumulados entre los ocho y los cuatro meses previos de cosecha principal
TTe3 Grados día acumulados en los cuatro meses previos a la cosecha principal.
ATe0Número días acumulados, con amplitud térmica inferior a 10 grados, entre 10 y cuatro meses
previos a la floración
ATe1Número días acumulados, con amplitud térmica inferior a 10 grados, cuatro meses previos a la
floración
ATe2Número de días acumulados con amplitud térmica inferior a 10 grados, entre ocho y cuatro meses
previos a la cosecha principal
ATe3Número de días acumulados, con amplitud térmica inferior a 10 grados, cuatro meses previos a la
cosecha principal
BSe0 Horas de brillo solar acumulado entre 10 y cuatro meses previos a la floración
BSe1 Horas de brillo solar acumulado en los cuatro meses previos a la floración
BSe2 Horas de brillo solar acumulado entre los ocho y los cuatro meses previos a la cosecha principal
BSe3 Horas de brillo solar acumulado cuatro meses previos a la cosecha principal
DBe0Número de días acumulados con valores de déficit de brillo solar inferiores a 7,2, entre 10 y cuatro
meses previos a la floración
DBe1Número de días acumulados con valores de déficit de brillo solar inferiores a 7,2, cuatro meses
previos a la floración
DBe2Número de días acumulados con valores de déficit de brillo solar inferiores a 7,2, entre ocho y
cuatro meses previos a la cosecha principal
DBe3Número de días acumulados con valores de déficit de brillo solar inferiores a 7,2, cuatro meses
previos a la cosecha principal
DMe0Número de días acumulados con valores de déficit hídrico moderado, entre 10 y cuatro meses
previos a la floración
DMe1Número de días acumulados con valores de déficit hídrico moderado, cuatro meses previos a la
floración
DMe2Número de días acumulados con valores de déficit hídrico moderado, entre ocho y cuatro meses
previos a la cosecha principal
DMe3Número de días acumulados con valores de déficit hídrico moderado, cuatro meses previos a la
cosecha principal
DFe0Número de días acumulados con valores de déficit hídrico fuerte, entre 10 y cuatro meses previos
a la floración
DFe1Número de días acumulados con valores de déficit hídrico fuerte, cuatro meses previos a la
floración
DFe2Número de días acumulados con valores de déficit hídrico fuerte, entre ocho y cuatro meses
previos a la cosecha principal
DFe3Número de días acumulados con valores de déficit hídrico fuerte, cuatro meses previos a la
cosecha principal
23
2.2.5 Métodos para Análisis de los datos
Se unificaron los experimentos bajo un diseño de bloques al azar. El experimento A
conservó la estructura con tres bloques, en el experimento B se generó tres bloques a partir
de una división cada 130 árboles, se consiguió balacear el diseño, con diferente número de
árboles por repetición; en el experimento C, se consideraron los genotipos constituyentes de
la población F3, los cuales conformaron entre dos y siete repeticiones.
2.2.5.1 Ambientes
Se generaron tantos Ambientes como EE por año, en el experimento A se definieron 15
ambientes, para el B 16 ambientes y 21 ambientes para el experimento C. En cada ambiente
se consolidó la información de producción de café cereza por planta, para cada genotipo o
familia
2.2.5.2 Indicadores Bioclimáticos
Antes de abordar la incorporación de los indicadores en las evaluaciones, se realizaron
análisis descriptivos y correlaciones de Pearson a las 28 indicadores bioclimáticos, con el
fin de depurarlos teniendo en cuenta las correlaciones. En este sentido se asumió que
variables correlacionadas, con coeficientes superiores a 0.8 (valor absoluto), con
significancia estadística, tenían la misma capacidad de respuesta, por lo cual sólo se dejaron
aquellas que explicaran la mayor proporción de las otras variables.
2.2.6 Análisis de la Información
2.2.6.1 Análisis de Varianza (anava) simple
Se verificó, mediante rutinas de anava a cada uno de los 52 ambientes, la diferenciación de
respuestas en producción de los genotipos; el modelo es el siguiente:
𝑌𝑘𝑖=µ +𝑏𝑘 + 𝐺𝑖+𝑒𝑘𝑖
Donde 𝑌𝑘𝑖 es el valor medido, µ es la media general, 𝑏𝑘 es el efecto del bloque, 𝐺𝑖 el efecto
del genotipo o familia y 𝑒𝑘𝑖 el error.
24
Para el análisis combinado se descartaron aquellos ambientes que no denotaron diferencias
al 12% en la prueba F.
2.2.6.2 Anava combinado
Para cada experimento la existencia de la GxE se comprobó con el modelo siguiente:
𝑌𝑘𝑖𝑗=µ + 𝐺𝑖 + 𝐴𝑗 + 𝑏𝑘𝑗 + G𝐴𝑖𝑗+𝑒𝑘𝑖𝑗
Donde 𝑌𝑘𝑖𝑗 es el valor medido, µ es la media general, 𝐺𝑖 es el efecto genotípico, 𝐴𝑗 el
efecto ambiental, 𝑏𝑘𝑗 es el efecto del bloque k dentro del ambiente j, 𝐺𝐴𝑖𝑗 es la interacción
del genotipo i con el ambiente j y 휀𝑘𝑖𝑗 el error; este método se basa en el concepto dinámico
o agronómico de la estabilidad (Becker, 1981). La significancia se estimó en un supuesto de
un modelo fijo.
2.2.6.3 Efectos Aditivos Principales e Interacción Multiplicativa (AMMI por su sigla en
inglés)
AMMI proporciona estimaciones más precisas de los rendimientos de genotipos en las
ubicaciones de las medias a través de repeticiones (Gauch Jr., 1992). Esta precisión facilita
la formación, por análisis clúster, de grupos más coherentes de genotipos y localidades para
la interpretación biológica de las interacciones que se han producido con medias sin ajustar;
AMMI extrae los efectos principales del genotipo y el ambiente, luego utiliza análisis de
componentes principales (ACP) para explicar el patrón en la GxE, o matriz residual
(Vargas y Crossa, 2000). El modelo AMMI para el promedio de rendimiento 𝑌𝑖𝑗, sobre
réplicas del i-ésimo genotipo en el j-ésimo ambiente es:
𝑦𝑖𝑗= µ+ 𝐺𝑖 + 𝐴𝑗 + ∑ 𝜆𝑛𝑁𝑛=1 𝛾𝑖𝑛𝛿𝑗𝑛+휀𝑖𝑗
µ = media general
𝐺𝑖 = efecto principal del genotipo
𝐴𝑗= efecto principal del ambiente
N = número de ejes considerados en el ACP
𝜆𝑛 = es el valor del n-ésimo eje del ACP
𝛾𝑖𝑛 ; 𝛿𝑗𝑛 = son los resultados del i-ésimo genotipo en el j-ésimo ambiente, sobre el n-ésimo
eje del ACP
휀𝑖𝑗 = es el término residual, el cual incluye el error experimental
25
2.2.6.4 Regresión por Cuadrados Mínimos Parciales (PLS por su sigla en inglés)
El PLS se puede representar como sigue:
X = TP’ + E; Variable Independiente.
Y = TQ’ + F; Variable Dependiente
Donde, T contiene los puntajes de X; P contiene las cargas de X; Q contiene las cargas de
Y; E y F son los residuales (Reynolds et al. 2004). La matriz Y consistió en la variable de
rendimiento medida sobre los genotipos en diferentes localidades y la matriz X comprendió
las covariables ambientales (indicadores bioclimáticos) calculadas para las localidades.
Para efectos de realizar el análisis de los datos, conforme la propuesta arriba descrita, se
utilizó el paquete estadístico SAS (SAS 9.3, 2012) el cual proporciona los procedimientos
proc GLM, proc Mixed, proc Cor, proc IML y proc PLS, para éstos dos últimos se utilizó la
rutina descrita por Vargas y Alvarado, 2011.
2.2.6.5 Representación e interpretación resultados AMMI y PLS
En el modelo AMMI, a partir de la suma de cuadrados y el cálculo de la proporción de la
variabilidad, se obtienen los “puntajes” para genotipos y ambientes para utilizarlos luego en
la prueba de Gollob, la cual permite determinar la significancia de cada uno de los términos
AMMI, y la diagramación del biplot (Vargas y Crossa, 2000).
Las variables explicativas en PLS son combinaciones lineales del conjunto de medidas
ambientales y genotípicas, comúnmente llamadas factores PLS. Los resultados de la
descomposición bilineal obtenida del PLS se representan en un gráfico biplot que incluyen
los genotipos, las localidades y las covariables. (Vargas et al. 1999, 2001; Crossa, et al.,
1999).
La interpretación de los biplot se derivó de las indicaciones de los siguientes autores:
Gabriel, 1971, Gauch Jr, 1992; Kroonenberg, 1997; Vargas y Crossa, 2000; Van Eeuwijk,
2006.
26
2.3 Resultados
2.3.1 Análisis de varianza (ANAVA)
2.3.1.1 Análisis Simple
Se verificó la respuesta de los genotipos por cada ambiente; a partir de los resultados se
descartaron aquellos ambientes que no mostraron diferencias de los genotipos en respuesta
a la variable de producción por planta. La EE Santander, en el experimento C, no presentó
respuestas diferenciales de los genotipos en ninguno de los años de evaluación, razón por la
cual no se incluirá en los siguientes análisis. Adicionalmente, los ambientes de Paraguaicito
2003 en el experimento B y Paraguaicito 2008 y Tambo 2007 en el experimento C fueron
retirados para los análisis combinados y multivariados.
2.3.1.2 Análisis combinado
La GxE explica el 9,1%, 4,5% y 15,3% de la suma de cuadrados en los experimentos A, B
y C respectivamente. La mayor varianza explicada se observa en los ambientes de los
experimentos A y B, y en la GxE del C (Tabla 5); todos los factores mostraron diferencias
altamente significativas, de interés especial la de GxE, que demuestra la existencia de
respuestas diferenciales de los genotipos. La Tabla 6 muestra los valores de producción
media anual, las EE Paraguaicito y El Rosario, presentes en todos los experimentos, tienen
comportamiento superior; lo contrario sucede con las EE Tambo y Pueblo Bello, en dos
experimentos.
La baja producción para el último grupo pudo estar influenciada, en Pueblo Bello, por la
condición de sombrío. Para El Tambo su altitud, temperaturas bajas y condiciones de
nubosidad definen un patrón de crecimiento lento del cafeto.
2.3.1.3 Producción Media de los Genotipos o Familias
En las Tablas 7 a 9 se resaltan los genotipos con valores por encima del percentil 75.
27
Tabla 5. Cuadrados medios para la variable de producción (kg pl-1) obtenida sobre 42
genotipos y 15 ambientes (A); 13 genotipos y 15 ambientes (B); 23 familias y 16
ambientes (C).
Tabla 6. Producción media anual de café cereza por planta, expresada en kg, en ocho
EE de la geografía cafetera colombiana.
Experimento A
En la Tabla 7 se presenta la información de producción expresada en kg planta-1 año-1 de
café cereza de los genotipos evaluados en el experimento A. Los genotipos CU1812,
CU1815, CX2188, CX2866 y los testigos 1 y 2 obtuvieron una media general superior.
CU1812 y CU1815 presentan buen desempeño en todas las EE a excepción de Naranjal,
gl gl gl
Ambiente 14 2918,56 ** 14 759,31 ** 15 15,64 **
Bloque(Ambiente) 30 84,65 30 15,33 96 0,41
Genotipo 41 39,96 ** 12 36,14 ** 22 3,59 **
Genotipo*Ambiente 574 11,98 ** 168 7,17 ** 330 0,98 **
Error 18240 2.26 5368 2,75 528 0,56
Coeficiente de Variación 36,17 38,59 25,91
** Denota significancia estadística al 1%
Fuente de VariaciónA B C
CM CM CM
A B C
kg pl -1
(2000-2002) kg pl -1
(2002-2005) kg pl -1
(2007-2009)
LA CATALINA 2,98
NARANJAL 3,68 2,53
PARAGUAICITO 4,86 5,54 4,63
P. BELLO 3,74 1,76
EL ROSARIO 5,09 5,31 3,48
STA. BÁRBARA 1,87
TAMBO 2,83 2,12
LA TRINIDAD 5,28
Promedio 4,15 4,45 2,89
DMS 0,078 0,146 0,24
Estación
Experimental
28
donde los genotipos BH0813, testigo2 y BI0712 fueron superiores. En los años en que se
realizó la investigación (1999 – 2002) se alternaron las condiciones climáticas, entre 1999 e
inicios de 2001 predominaron condiciones de La Niña, entre 2001 e inicios de 2002
condiciones Neutro y el resto de 2002 condiciones de El Niño, las cuales permitieron
obtener respuestas genotípicas contrastantes.
Experimento B
La Tabla 8, presenta la información de producción de los genotipos evaluados en el marco
del experimento B, expresado como kg planta-1 año-1 de café cereza. La superioridad de los
genotipos en los ambientes de Paraguaicito y El Rosario se atribuye a las condiciones de
suelo y clima, en la primera, aunque registra períodos pronunciados de sequía, sobre todo a
mediados de año, el hecho de haber prevalecido condiciones de humedad en los primeros
años de producción, sumado a su alta oferta térmica, favoreció la mejor expresión
productiva. Por su parte El Rosario, con alta oferta de brillo solar y tiempo térmico, sumado
a las condiciones de suelo, le permitió a los genotipos expresar su potencial productivo. Las
condiciones de Pueblo Bello y Tambo ya nombradas, no permitieron un mejor desempeño
de los genotipos. Sobresalen por su comportamiento superior los genotipos CX2178 y
CU1855.
Experimento C
La información de producción del experimento C se presenta en la Tabla 9, se expresa en
kg planta-1 año-1 de café cereza. Tres familias se destacan por las medias de producción
superior, la B997, B1289 y B1160. Aunque prevalecieron las condiciones climáticas de
evento La Niña, el hecho de la familia B997 haber obtenido la mejor producción de manera
permanente, es cualidad de estabilidad y adaptación general.
La característica principal de los materiales evaluados es su alto nivel de homocigosis
(>85%) y su origen genético similar; la primera característica nos permite medir el efecto
ambiental sobre el genotipo y la segunda implica que su base genética estrecha reduzca la
eficiencia de selección, lo que unido a GxE significativa, dificulta la selección de genotipos
por amplia adaptación, situación que hace necesario el uso de herramientas estadísticas
29
complementarias para establecer los factores que están influyendo en las respuestas
diferenciales.
2.3.2 AMMI
Bajo el esquema de análisis propuesto por Gabriel, 1971 y asumiendo parte de las
instrucciones en la rutina al procedimiento realizadas por Yan y Kang, 2003, Vargas y
Crossa, 2000 y Reynolds et al., 2004, en las cuales se aplica adicionalmente la prueba de
Gollob, se realizó el análisis AMMI con el fin de interpretar las situaciones que rodean la
respuesta del efecto multiplicativo en los tres experimentos.
2.3.2.1 AMMI Experimento A
Los dos primeros términos AMMI explican el 48% del efecto y representan la variación
espacio temporal tanto de las respuestas genotípicas como su interacción con los ambientes
(Figura 1). Los ambientes están representados por los vectores, al final de los cuales, el
nombre corresponde a las iniciales de cada EE precedidas por el año. Por la magnitud de
los vectores ambientales, las localidades NA2002, RO2002 y RO2000 presentan la mayor
variación en las respuestas en producción de los genotipos evaluados, en este sentido desde
el punto de vista del programa de mejoramiento contribuyen a observar qué tanto un
genotipo puede ajustarse a los cambios del ambiente. Los genotipos ubicados a mayor
distancia del origen se reconocen por adaptación en un número limitado de ambientes, en la
Figura 1 se aprecia como en el cuadrante superior izquierdo los genotipos CU1812 y
CU1815, en el cuadrante inferior izquierdo los genotipos CX2866 y BH1409, en el
cuadrante inferior derecho el CX2708 y BH0813 y en el superior derecho los genotipos
BI0712, DG0812 y BH1247 conforman los genotipos vértice (encerrados en un polígono),
e interactúan con ambientes específicos como PA2001, RO2001 y SA2000 en el caso del
primero, RO2000, TR2000 en el caso del segundo, NA2001 y NA2002 en el tercero y
RO2002 y PA2002 en el último.
En cuanto a las correlaciones de los genotipos con los ambientes, aunque no de forma
consistente, debido a que el porcentaje que explican los dos factores no es muy alto, se
pueden considerar varias tendencias: Para la EE El Rosario, los genotipos BH1247,
CU1812, CU1815, DG0812, BI0712 y CX2866 se expresan con el mismo signo que el de
30
sus vectores ambientales y por tal razón tienen mayor afinidad. Para la EE Naranjal los
genotipos BH0813, CX2567, CX2708 y BI0712 encuentran su mejor afinidad de signos
con los vectores ambientales anuales de esa EE. Un grupo de genotipos conformados por
DG0812, BI0712, BH1247, CU1815, CU1812 y CX2866 estarían asociados a factores de
respuesta en la EE Paraguaicito de manera predominante. Los genotipos CX2171, CX2866,
CU1812, CU1815 y BH1409 por sus respuestas a condiciones ambientales fluctuantes,
pueden enriquecer las mezclas en la EE La Trinidad. La EE Santa Bárbara por la poca
magnitud de sus vectores ambientales, no permite un análisis ajustado.
En la Figura 2 se representa en el eje de las abscisas la producción y en el eje de las
ordenadas el primer factor AMMI. Los ambientes NA2002 y RO2000 presentan la mayor
distancia de la línea que parte del origen del factor AMMI y coincide con la observación
descrita anteriormente, lo cual permite reconocerles la capacidad de diferenciación de
respuestas genotípicas. Por su parte los genotipos de mayor magnitud en sus respuestas, al
igual que la misma forma descrita para los ambientes, corresponden a CU1812, CU1815,
CX2866, BI0712 y BH0813, todos ellos descritos por conformar los genotipos vértice.
Las observaciones adicionales sobre el comportamiento en producción, partiendo de este
mismo gráfico, encuentra los ambientes RO2002, TR2000, TR2001, TR2002, PA2001 y
NA2000 como los de mayor valor en la variable evaluada, aunque no lo suficientemente
contrastantes para las respuestas diferenciales de los genotipos a excepción de TR2000.
Otros ambientes con producciones medias entre 3 y 4 kg pl-1 tuvieron mejor efecto
discriminatorio de los genotipos como NA2002 y RO2000.
Las EE Santa Bárbara y Naranjal se observan en la mayor parte de sus ambientes ubicados
a la izquierda sobre la abscisa, por debajo del promedio general (4,15 kg pl-1) lo cual define
un potencial de producción inferior. Si tenemos en cuenta la tabla 7 y las figuras 1 y 2 y la
descripción que se realizó, al compararla con el último análisis, existe coincidencia en las
observaciones, situación que pone de manifiesto una diferencia en respuestas tanto de las
EE como en sus ciclos interanuales.
31
Tabla 7. Producción media de café cereza planta-1 año-1 del grupo de genotipos
evaluados en el experimento A, entre los años 2000 y 2002.
Genotipo El Rosario Naranjal Paraguaicito Santa Bárbara Trinidad
BG0459 4,23 3,91 4,96 1,65 5,95
BH0813 4,58 4,70 4,71 1,69 5,59
BH1247 5,63 3,31 4,93 2,42 5,56
BH1409 4,47 3,83 4,16 1,62 5,37
BI0712 5,31 4,61 5,20 1,66 5,16
CU1778 5,51 4,21 4,73 2,41 4,87
CU1792 4,92 2,54 4,76 1,74 5,39
CU1798 4,91 2,50 4,76 1,84 5,25
CU1812 6,7 3,00 5,52 2,85 5,80
CU1815 6,73 2,78 5,58 2,26 6,12
CU1825 5,72 3,00 4,80 2,02 5,19
CU1842 4,75 3,78 4,75 1,74 4,66
CU1843 5,17 2,99 4,95 1,86 5,10
CU1849 5,12 3,49 5,11 1,91 4,85
CU1871 4,85 4,00 4,00 1,42 4,88
CU1911 4,67 3,49 5,30 1,59 5,09
CU1928 4,66 3,62 5,42 1,51 5,57
CU1951 5,39 4,03 4,03 1,77 5,71
CU1953 4,8 3,79 4,62 1,78 4,45
CU1970 4,73 3,76 4,43 1,84 5,79
CU1972 4,46 3,97 5,05 2,08 5,57
CU1991 5,47 3,63 4,75 1,92 5,32
CU1993 4,73 3,73 4,78 1,80 5,52
CU2021 5,14 3,62 5,32 2,35 5,36
CU2034 5,32 3,44 4,58 1,65 5,47
CX2065 4,89 3,72 4,95 2,00 5,10
CX2074 5,54 3,96 5,10 1,82 5,33
CX2171 5,41 2,89 4,81 2,09 5,78
CX2188 5,6 4,37 4,88 1,76 5,58
CX2375 3,9 2,87 4,44 1,35 4,91
CX2385 5,07 3,48 5,04 1,73 5,30
CX2391 4,66 3,27 5,21 1,77 5,52
CX2432 3,84 3,45 4,49 1,95 4,68
CX2567 4,29 4,16 4,89 1,25 3,68
CX2708 4,66 4,49 4,06 1,76 4,86
CX2720 4,73 3,76 4,47 1,63 4,32
CX2866 5,89 3,49 4,96 1,40 6,35
DG0812 5,51 3,98 5,42 1,66 5,06
DH0004 5,22 3,20 5,02 1,80 4,24
TEST1 5,82 4,38 5,15 2,73 6,02
TEST2 5,33 4,66 5,18 2,64 6,05
TEST3 5,3 4,57 4,65 1,93 5,40
Promedio 5,09 3,68 4,86 1,87 5,28
DMS 0,61 0,56 0,48 0,32 0,51
32
Tabla 8. Producción media de café cereza planta-1 año-1 del grupo de genotipos
evaluados en el experimento B, entre los años 2002 y 2005.
Tabla 9. Producción media de café cereza planta-1 año-1 del grupo de familias
evaluadas en el experimento C, entre los años 2007 y 2009
Genotipo Paraguaicito Pueblo Bello El Rosario El Tambo
CU1815 6,09 3,59 5,24 3,06
CU1827 5,48 3,71 5,85 3,40
CU1843 5,46 3,46 4,37 2,94
CU1852 5,10 3,57 5,46 2,90
CU1855 5,53 3,96 5,78 3,30
CU1997 5,13 3,70 5,68 2,36
CX2178 6,02 4,33 6,13 2,95
CX2197 5,59 3,72 5,37 2,88
CX2710 5,50 4,71 5,63 2,71
CX2827 5,62 3,56 5,16 2,44
CX2848 5,66 3,44 4,95 2,47
TEST1 5,31 3,04 4,34 2,58
TEST2 5,41 3,84 5,13 2,69
Promedio 5,535 3,741 5,314 2,831
DMS 0,650 0,403 0,479 0,546
Familia La Catalina Naranjal Paraguaicito Pueblo Bello El Rosario El Tambo
A170 3,08 3,04 4,57 1,84 3,95 2,86
AX2342 3,00 2,19 3,65 2,75 4,08 1,96
AX2383 3,60 2,32 4,42 2,11 4,90 2,78
AY2557 4,00 2,42 4,03 1,18 3,22 2,45
B1027 3,67 2,81 4,57 1,39 4,25 2,04
B1030 2,96 2,22 4,82 1,51 4,94 2,10
B1047 2,18 2,42 5,85 2,38 2,66 2,05
B1096 2,22 2,60 3,83 2,25 3,41 1,45
B1148 3,39 2,45 5,18 1,66 1,84 1,71
B1160 4,36 3,46 5,80 2,32 3,72 2,77
B1171 2,38 2,14 4,54 1,12 3,20 2,26
B1176 2,17 2,09 4,30 1,97 2,74 1,63
B1233 2,39 2,26 4,26 1,81 3,63 1,95
B1239 2,90 2,07 5,19 1,89 3,16 2,33
B1289 3,38 3,39 5,13 2,25 4,10 3,18
B1290 3,02 2,67 4,64 2,23 3,49 1,45
B1320 2,88 2,46 5,36 1,66 3,41 1,54
B1322 2,99 2,27 5,01 1,65 5,11 2,62
B1340 3,96 2,54 5,55 1,74 3,37 3,04
B1361 2,68 2,32 4,32 1,74 2,77 2,69
B988 3,27 1,87 4,09 1,32 4,08 4,12
B997 3,67 3,63 6,70 1,95 4,80 1,73
B998 3,41 1,97 4,47 1,65 3,14 1,99
Promedio 2,919 2,415 4,694 1,842 3,624 2,209
DMS 1,029 1,118 2,428 0,963 1,694 1,048
33
Figura 1. Biplot de los dos primeros términos AMMI, Experimento A, que
representan los puntajes de 15 ambientes (resaltado al final de los vectores) y 42
genotipos, evaluados durante tres años (2000-2002)
Figura 2. Modelo AMMI1 para los efectos de GxE. Sobre la abscisa los valores de la
producción de café cereza. Experimento A
34
2.3.2.2 AMMI Experimento B
Los dos primeros factores contribuyeron a explicar el 54% del efecto interactivo. Por la
magnitud de los vectores ambientales, las localidades PA2004, RO2005 y RO2003
presentan la mayor discriminación de respuestas genotípicas (Figura 3). Ocho de los 13
genotipos se encuentran conformando vértices (polígono al interior del biplot Figura 3).
Figura 3. Biplot de los dos primeros términos AMMI, Experimento B, que
representan los puntajes de 15 ambientes (resaltado al final de los vectores) y 13
genotipos, evaluados durante cuatro años (2002-2005)
Los ambientes de la EE Pueblo Bello tienen afinidad de signos con los genotipos CX2710,
CX2178 CU1997 y TEST2; en la EE Tambo los genotipos CU1815, CU1852, CU1855,
TEST1 y CU1843 encuentran su mejor afinidad de signos con los vectores ambientales.
Los ambientes de las EE El Rosario y Paraguaicito presentan respuestas ambientales
contrastantes, en la primera las afinidades de signo se obtendrían con los genotipos
CX2197, CU1827, CX2710, CU1997 y CU1815, mientras en la segunda con CU1815,
CX2848, TEST2 y CU1852
35
En la Figura 4 se representa en el eje de las abscisas la producción y en el eje de las
ordenadas el primer factor AMMI. Los ambientes PA2004, RO2003 y TA2005 presentan la
mayor distancia de la línea que parte del origen del factor AMMI y coincide con la
observación descrita anteriormente. Los genotipos de mayor magnitud en sus respuestas
corresponden a CU1815, CX2710, CU1997 y CU1843 todos ellos descritos por conformar
los genotipos vértice. Los ambientes de la EE El Rosario, PA2002 y PA2004 se expresan
con mayor magnitud en la variable de producción, sólo un ambiente de la EE Pueblo Bello
supera la media general y ninguno de la EE El Tambo la alcanza.
Figura 4. Modelo AMMI1 para los efectos de GxE. Sobre la abscisa los valores de la
producción de café cereza. Experimento B
2.3.2.3 AMMI Experimento C
La Figura 5 muestra la existencia de patrones de respuesta anual diferencial en cada
ambiente, dado el cambio en ángulo y en magnitud de los vectores ambientales. Por la
magnitud de los vectores, RO2007, PA2009 y TA2008 presentan la mayor variación en las
respuestas en producción de las familias evaluadas.
De la Figura 5, se separan cuatro grupos ambientales, dos muy definidos que corresponde a
los ambientes de El Tambo y El Rosario, otro sobre los cuadrantes de la izquierda hacia la
36
línea divisoria del Factor 2, donde se agrupan principalmente las EE La Catalina, Naranjal
y Paraguaicito, en por lo menos dos de sus ambientes y PB2008; uno final entre los
cuadrantes superiores hacia la línea divisoria del Factor 1 donde se agrupan ambientes de
diferentes EE.
Figura 5. Biplot de los dos primeros términos AMMI, experimento C, que representan
los puntajes de 16 ambientes (resaltado al final de los vectores) y 23 familias,
evaluados durante tres años (2007-2009)
Se observa que las familias B1171, B998 y B1289, al estar más cerca del origen,
posiblemente expresan menor variación en la producción, que posibilita su recomendación
general, aunque sólo uno está por encima de la media general (Figura 6). Las familias
B1148, B997, B1030, B988 y B1340 son los de mayor interacción, corresponden a las
familias vértice y por su efecto interactivo marcado, se podrán considerar para
recomendarlos en un número limitado de ambientes.
En cuanto a las correlaciones de las familias con los ambientes específicos, aunque no de
forma consistente, debido a que el porcentaje que explican los dos factores AMMI es del
46%, se pueden considerar varias tendencias: Para la EE El Tambo, las familias B988,
B1340, B1030 Y AX2383 se expresan con el mismo signo que el de sus vectores
ambientales y por tal razón tienen mayor afinidad. Para la EE El Rosario las familias
37
B1030, B988, B1322 y AX2383 encuentran su mejor afinidad de signos con los vectores
ambientales de esa EE. Un grupo de familias conformadas por B1148, B1340, B1160,
B1047 y AY2557 estarían asociadas a factores de respuesta en las EE La Catalina, Naranjal
y Paraguaicito. Las familias B997, B1320 y B1290, por sus respuestas a condiciones
ambientales fluctuantes, pueden enriquecer las mezclas en las EE La Catalina y
Paraguaicito. Pueblo Bello presenta condiciones de respuesta contrastantes, gran número de
familias tienen afinidad con los signos en los ambientes específicos para esta EE.
Figura 6. Modelo AMMI1 para los efectos de GxE. Sobre la abscisa los valores de la
producción de café cereza. Experimento C
De la figura 6, en la cual se representa en el eje de las abscisas la producción y en el eje de
las ordenadas el primer factor AMMI, los ambientes RO2007, PA2009 y PA2007 presentan
la mayor distancia de la línea que parte del origen del factor AMMI y coincide
parcialmente con la observación referida previamente, lo cual reconoce su capacidad de
diferenciación de respuestas. Por su parte las familias de mayor magnitud en sus respuestas,
corresponden a B1148, B1030, B1340 y B1322, tres de ellas descritas anteriormente por
conformar familias vértice. Las observaciones adicionales sobre el comportamiento en
producción, partiendo de este mismo gráfico, encuentra los ambientes PA2007, RO2007 y
PA2009 como los de mayor expresión, mientras lo contrario sucede con los ambientes de
las EE Pueblo Bello y El Tambo.
38
2.3.3 Indicadores Bioclimáticos
En la Tabla 10 se presentan los promedios de los indicadores, construidos con las variables
climáticas obtenidas durante los años de investigación. Las EE El Tambo, Trinidad y Santa
Bárbara registran los menores valores de TT, mientras los mayores se observan en
Paraguaicito, el mayor valor de este indicador determina un patrón acelerado de
crecimiento y desarrollo de la planta y del fruto. Los mayores valores de los indicadores
bioclimáticos de AT en Trinidad, reflejan una condición más regulada térmicamente entre
cuatro meses previos a la floración y los primeros cuatro de formación del fruto. El
indicador de DB en Pueblo Bello define un mayor número de días en el cuatrimestre con
valores inferiores de 7,2 horas, lo que está mediado por una condición de mayor brillo
solar. Por cuatrimestre los menores valores de DF los registra la EE Naranjal, situación
contraria a la EE Pueblo Bello; para DM la EE El Tambo registra los menores valores,
mientras lo contrario sucede con las EE La Catalina y Trinidad.
Tabla 10. Resumen de los indicadores bioclimáticos obtenidos para cada EE.
Promedio de nueve años.
ÍNDICE
BIOCLIMÁTICOTAMBO
PARAGUAI-
CITOTRINIDAD CATALINA NARANJAL
SANTA
BÁRBARAROSARIO
PUEBLO
BELLO
ATe1 44 40 94 66 66 72 87 11
ATe2 92 40 101 65 63 78 97 49
DBe1 62 59 42 54 55 42 70 111
DBe3 49 62 64 54 56 51 74 82
DBe2 59 50 42 42 47 33 63 76
DFe0 60 76 52 41 22 80 43 64
DFe1 85 36 58 19 12 31 54 108
DFe3 43 73 70 34 17 79 32 33
DFe2 23 42 31 20 12 21 31 53
DMe0 32 30 42 36 28 24 26 26
DMe1 8 23 19 24 21 20 19 4
DMe3 20 15 15 31 21 7 17 18
DMe2 20 27 32 24 19 25 18 17
PPe2 996 799 836 1004 1087 920 1024 808
TTe1 1090 1414 1209 1363 1325 1171 1254 1303
TTe2 1032 1455 1221 1372 1341 1225 1266 1410
39
2.3.4 Regresión de Cuadrados Mínimos Parciales
Ejecutada la rutina PLS descrita por Vargas, 2011, bajo la plataforma de SAS, con la
información fenológica de producción y correlacionadas las respuestas con los indicadores
bioclimáticos antes descritos, se aprecian las siguientes respuestas:
2.3.4.1 PLS Experimento A
Los dos primeros factores explican el 51% de las respuestas del modelo, la Figura 7
presenta la información de salida del análisis. Un detalle de las cargas para las variables
ambientales, muestran para el primer factor predominio de los indicadores bioclimáticos
Ate1 y TTe1, para el segundo factor predominaron los efectos de DBe2 y DBe3. El primer
factor está relacionado con estímulos de ocurrencia de la floración o períodos de máxima
actividad fotosintética y por consiguiente mayor crecimiento (Lambers et al., 1998,
Mosquera et al., 1999), mientras el segundo factor se relaciona con índices que determinan
una eficiencia fisiológica (acumulación de biomasa) durante el desarrollo del fruto (Riaño
et al., 2004).
Los ambientes en el gráfico están representados por los vectores, al final de los cuales, el
nombre corresponde a las iniciales de cada EE precedidas por el año. El año 2000 se
distancia en la mayoría de EE, al cual le precedieron eventos del fenómeno de La Niña y
por alguna razón no se encuentra mayor asociación entre los índices bioclimáticos y la
respuesta en ese año en particular.
En la parte superior hacia el centro, se encuentran ambientes de la EE El Rosario, con gran
magnitud de sus vectores, lo cual determina alta capacidad de generación de respuestas
diferenciales de los genotipos. Para esta EE, indicadores de DB y DF, tienen interacción
positiva con los genotipos CX2074, CU1951, CX2385, BH1247, CX2188, CU1815,
CU1812, CX2866, CU1825 y DG0812. De manera independiente el año 2000 para esa EE
encuentra afinidad con AT y el genotipo CX2171.
40
Figura 7. Biplot de los dos primeros factores del PLS, experimento A, que representan
los puntajes de 15 ambientes (resaltado) y la carga de los 42 genotipos evaluados,
enriquecido con la carga de 16 indicadores bioclimáticos (minúscula)
En la parte derecha hacia el centro confluyen las EE Paraguaicito y Naranjal. Los genotipos
DH0004, BI0712, DG0812, CX2567 y CX2432 estarían relacionados con respuestas
positivas a los indicadores de TT, PPe2 y DBe1 la EE Paraguaicito. Naranjal encuentra
mayor afinidad de respuestas diferenciales con DM y DFe2 en 2001 y TTe1 para el año
2002; los genotipos que mejor se expresan en dicha EE corresponden a CX2567, CX2720,
BG0459, BI0712, CU1911, BH0813 y BH1409. En el cuadrante superior izquierdo
predominan años de La Trinidad los cuales están influenciados por la AT; se destacan por
sus respuestas los genotipos CU1815, CU1812, CU1825, CX2866, CX2171 y CX2188. En
el cuadrante inferior izquierdo predominan años de la EE Santa Bárbara, la cual presenta
poca magnitud de sus vectores ambientales de los años 2001 y 2002, las respuestas
diferenciales tienen relación con PPe2 y DFe2. Los genotipos que mejor respuesta expresan
en algunos de esos años son BH1409, CU1849 y el testigo2.
41
2.3.4.2 PLS Experimento B
Los dos primeros factores explican el 50% de las respuestas del modelo, la Figura 8
presenta la información de salida del análisis. Un detalle de las cargas para los indicadores
bioclimáticos, muestran para el primer factor predominio de las variables TTe1, TTe2 y
ATe2, mientras que para el segundo factor predominaron los efectos de las variables DFe3
y DFe1. El primer factor es explicado por variables térmicas que influyen en acumulación
de biomasa y el segundo con períodos de estrés hídrico que favorecen la expresión de
floración o limitan el desarrollo del fruto en su etapa final.
Figura 8. Biplot de los dos primeros factores del PLS, experimento B, que representan
los puntajes 15 ambientes (resaltado) y la carga de 13 genotipos evaluados,
enriquecido con la carga de 16 indicadores bioclimáticos (minúscula).
En el cuadrante superior derecho se encuentran ambientes de la EE Pueblo Bello. Para esta
EE indicadores bioclimáticos de DB y DF tienen la mayor interacción con los genotipos
CX2710, CX2178, CU1997 y el Testigo2. En la EE Paraguaicito el índice de DFe3 y DFe0
registró afinidad con las respuestas diferenciales positivas de los genotipos CX2848 y
CU1815. Hacia el centro entre los cuadrantes de la izquierda predominan ambientes de la
EE El Tambo, que se asociaría en su respuesta fenotípica diferencial con DMe0; los
42
genotipos CU1827, CU1852 y CU1815 estarían relacionados con respuestas positivas a los
indicadores bioclimáticos de la EE. En cuadrante superior izquierdo se agrupan ambientes
de la EE Rosario, que además ubica uno de sus ambientes cerca al origen en el cuadrante
superior derecho; la AT y DBe3 son determinantes en la expresión de producción de los
genotipos CU1827, CX2710 y CU1997 en esta EE.
2.3.4.3 PLS Experimento C
Los dos primeros factores explicaron el 56% de las respuestas del modelo, la Figura 9
presenta la información de salida del análisis. Un detalle de las cargas para las variables
ambientales, muestran para el primer factor predominio de las variables ATe1, DBe1 y
DFe1, mientras que para el segundo factor predominaron los efectos de las variables DBe0
y DMe2. Con una mayor proporción, el primer factor es explicado por variables que se
relacionan con el evento de la floración, mientras en el segundo factor se relaciona con
estímulos que desencadenan la diferenciación floral y pueden afectar el desarrollo del fruto
en su etapa inicial.
La familia B1361 tiene mérito de adaptación general pero su potencial de producción es
bajo. En el cuadrante superior derecho se encuentran los ambientes de la EE Pueblo Bello,
con gran magnitud de sus vectores, los índices de DB y DF, tienen la mayor interacción
positiva con las familias AX2342, B1047 y B1096. La EE Paraguaicito tendría mayor
interacción con los indicadores de TT que influyen en la respuesta de las familias B1160,
B1047, B1148 y B1320. En el cuadrante superior izquierdo confluyen localidades de la EE
Rosario y Tambo, los cuales están influenciados por la AT y PPe2. Por su parte las familias
B1030, AX2383, B1322, B1288 y B988 estarían relacionadas con respuestas positivas en
los ambientes de ambas EE. En el cuadrante inferior izquierdo predominan localidades de
las EE Naranjal y Catalina, las familias que mejor representan su relación con los
indicadores bioclimáticos de DM son: AY2557, B1027, B1160, B1047, B1340, B1171 y
B997.
43
Figura 9. Biplot de los dos primeros factores del PLS, experimento C, que representan
los puntajes de 16 ambientes (resaltado) y la carga de 23 familias evaluadas,
enriquecido con la carga de17 indicadores bioclimáticos (minúscula).
2.4 Discusión
Con la información de tres investigaciones realizadas por la disciplina de Mejoramiento
Genético de Cenicafé que recogieron la mayor variabilidad climática a la cual puede estar
sometido un análisis de GxE, es posible explicar el comportamiento en producción de los
genotipos evaluados.
Wamatu et al., 2003 en Kenya, evaluó 20 genotipos de Coffea arabica en 3 localidades, el
análisis combinado sobre la variable de rendimiento permitió explicar el 18% de la suma de
cuadrados y en dos componentes principales, como resultado del análisis AMMI, logró
explicar toda la variación atribuida a esa interacción. La GxE evaluada por Montagnon et
al., 2000 en nueve localidades de Costa de Marfil con 16 clones de Coffea canephora
explicó sobre la variable de producción el 7,7% de la suma de cuadrados del modelo y la
interacción multivariada, en los dos primeros factores, explicó el 58% de la variación
observada, estos últimos resultados se ajustan a los obtenidos en nuestras investigaciones.
44
Estudios realizados con trigo y algodón que incluyeron covariables ambientales y de
manejo, en un análisis similar, encontraron relaciones entre los estados fisiológicos, los
factores ambientales o de manejo y las expresiones fenotípicas relacionadas con el
rendimiento (Dodig, et al, 2007, Reynolds et al., 2004, Vargas et al., 2001, Ping, et al.,
2004). En los experimentos de nuestra investigación los dos primeros factores de la
regresión PLS explicaron entre 50% y 56% de la GxE, valores que se aproximan a los
obtenidos en otras investigaciones realizadas en trigo, girasol, soya y maíz (Williams et al.,
2008, Balalic et al., 2008, Dodig, et al, 2007) y más bajos que los obtenidos por Vargas et
al., 1999 en trigo, sin embargo, las condiciones de la presente investigación permite dar
alcance a los últimos avances realizados en el cultivo del café, en los cuales las condiciones
ambientales han sido relacionadas con eventos fisiológicos, principalmente hasta la
floración.
2.4.1 Experimento A
Las condiciones de La Niña en el año 2000, con casi la totalidad de los días con AT <10°C,
permitieron en la EE El Rosario expresiones productivas sobresalientes de los genotipos
CU1815, CU1812 y CX2866. En los siguientes años, especialmente el año 2002, la
condición de mayor número de días con DB<7,2 en las fases de desarrollo del fruto y el
DFe1 influyeron en la buena expresión de los genotipos, además de los anteriores, CX2074,
DG0812 y BH1247. El mayor DFe1 se relacionó con buena expresión de floración que
junto con mayor oferta de radiación en las etapas de desarrollo del fruto, combinada con
menor amplitud térmica, favoreció la acumulación de grados día y éstos en la acumulación
de biomasa. La situación no fue mejor en el año 2001 ya que se presentó un período con DF
en la Etapa 3.
En la EE Paraguaicito la condición de lluvia bimodal marca DF hacia mitad y finales de
año, que generalmente afectan la tercera y cuarta fase de desarrollo del fruto (Arcila y
Jaramillo, 2003) y repercuten en la concentración de la floración (Ramírez et al., 2010a)
respectivamente. Los períodos de déficit en los años evaluados no se registraron de manera
continua, a excepción de 2002, entre julio y agosto, cuando se registraron 35 días con DF.
La condición de mayor TT permitió una mayor acumulación de biomasa, la cual maximizó
45
los potenciales de producción en el año 2001 de los genotipos CU1911 y DH004 y BI0712
y DG0812 en 2002.
El primer año de producción en la EE Naranjal fue superior y disminuyó a través de los
años. En el año 2000, con influencia de La Niña, los indicadores bioclimáticos de DF y DM
fueron bajos, se aumentaron los días con AT<10°C y disminuyó el TT, situaciones que
permitieron una mejor expresión de la producción, sin que pueda atribuirse a una condición
ambiental en particular. El año 2001, en condición de clima normal se incrementó el DM
sobretodo en la fase final de desarrollo del fruto, los días con AT inferior a 10°C
representaron el 50% en las e1 y e3; para este caso la producción fue inferior y pudo estar
relacionado con ausencia de suficientes días con estrés hídrico previos a la floración. En el
año 2002 la condición de El Niño, aunque favoreció la floración, dado el incremento de DF
previo a su expresión y que los valores de TT se incrementaron en más de 100 grados día
con respecto al año 2000, la producción fue inferior a la de 2001, sin embargo, los
genotipos BI0712 y el BH0813 sobresalieron por su alta producción.
La EE Trinidad presentó una condición estable en la producción durante los tres años de la
investigación aunque con cambio en el orden de mérito de los genotipos. Los genotipos
CX2866, CU1815, CU1812 y testigo1, con influencia de los indicadores de ATe1 y ATe2,
presentaron las mejores expresiones en producción en todos los años, alternando con ellos
los genotipos BG0459, CU1970 y CX2171, como se aprecia en la Figura 7, lo cual es
coincidente con la información que se resalta en la Tabla 7 para esta EE. Una observación
sobre el patrón de cosecha en esta EE, nos muestra que al contrario de lo reportado por
varios autores (Jaramillo et al., 2011a) la concentración de la cosecha se registró en el
segundo semestre con fluctuaciones entre 57% y 74% y con picos de cosecha entre los
meses de septiembre y noviembre.
La expresión de producción de la EE Santa Bárbara fue baja, la buena oferta climática que
se refleja en BS y AT se restringió por más de 73 días con DF en las dos últimas fases de
desarrollo del fruto que probablemente generaron o pasillas o granos averanados (Arcila y
Jaramillo, 2003). El análisis de la producción permite observar un comportamiento bianual,
reflejado en la caída de un 50% de la producción entre 2000 y 2001 y un aumento del 240%
entre 2001 y 2002. La EE Santa Bárbara, también ha sido reportada con su concentración
46
de cosecha en el primer semestre, en el mes de junio (Jaramillo et al., 2011a), para nuestro
caso correspondió al segundo semestre con fluctuaciones entre 55% y 81% de la cosecha
anual, con mes pico en octubre.
2.4.2 Experimento B
Las condiciones entre años Neutro (2001-2002, 2003-2004 y 2005) y El Niño (2002-2003,
2004-2005) repercutieron en la expresión de los genotipos y representaron condiciones de
variabilidad ambiental. Los ambientes de la EE Pueblo Bello, asociaron las respuestas
fenotípicas de producción a DBe1 y DFe1, éste último determinante en la concentración de
la floración. Si bien los indicadores reflejan la condición de la estación meteorológica, no
necesariamente se ajustan a las condiciones del sitio experimental, el cual se ubicó 200
metros más alto, en un sistema agroforestal. La situación anterior permite mitigar los
cambios térmicos y define unos patrones de humedad del suelo diferentes. No obstante la
condición de alta radiación (> 2.400 horas año-1) y el período de déficit hídrico pronunciado
Dic-Abr y suelos de baja retención de humedad, condicionan la caficultura a la sombra,
sobre la cual debe haber una regulación de manera que la cobertura no supere el 45%
(Farfán y Jaramillo, 2009). Las producciones en este sistema se reducen, sin embargo, el
grupo élite de genotipos evaluados mostraron adaptación a tal condición, con producciones
por hectárea entre 250 y 350 arrobas de café pergamino seco. Se destacan los genotipos
CX2710, CX2178 y CU1997 por su estabilidad en las respuestas en producción a través de
los años.
En la EE Paraguaicito el DFe3, el DFe0, los DMe1 y el TT, tiene marcada influencia en la
expresión de la producción de los genotipos, los cuales reflejan la condición de crecimiento
acelerado y mayor acumulación de biomasa en los frutos (Riaño et al. 2004). Los
indicadores de DM y DF en la etapa previa a floración permitieron una concentración de la
cosecha, en este caso se alternaron los semestres de mayor concentración; 2005 la registró
en el primer semestre y 2002 y 2004 en el segundo semestre. Al primero le precedió la
condición de La Niña y a los segundos la condición Neutro. En esta condición variable se
destacan los genotipos CU1815 y CX2848 que expresaron su mayor potencial.
47
Los ambientes de la EE Rosario presentan 60 o más días de DF y más de 1300 horas de
brillo solar en la etapa 1 y en las etapas de desarrollo del fruto 80 días o más con AT<10,
TT superior a 1280 grados día-1 y escaso número de días continuos con DF o DM, lo cual
garantiza la expresión de una floración concentrada y buena y un proceso fotosintético
eficiente; en estas condiciones los genotipos CU1827 y CU1997 corresponden con los de
respuesta en producción estable. En la EE El Tambo, aunque también presenta
sincronización con déficit hídrico para estimular la floración y en promedio 90 días con
AT<10°C en las etapas de desarrollo del fruto, el TT disminuye en cerca de 230 grados día-
1 por etapa con respecto a la EE El Rosario, que determina un patrón de crecimiento lento,
no obstante la producción de los genotipos CU1827, CU1852 y CU1815, sobresalen y les
confiere una condición de plasticidad por su adaptación a condiciones ambientales
contrastantes.
La condición que reflejan en su expresión de producción los genotipos en las EE de El
Tambo y Paraguaicito, corresponden con las condiciones ambientales que prevalecen en
cada una, mientras en la EE El Tambo la mayor altitud, la condición térmica (temperaturas
más bajas y mayor número de días con AT<10 y TT menor) y de brillo solar (alta
nubosidad) limitan el crecimiento y la acumulación de biomasa, en la EE Paraguaicito la
condición de excedentes en TT, cuando se encuentran condiciones de humedad normales, y
la mayor radiación (200 a 400 horas más de brillo solar) originan crecimiento acelerado y
se aumenta la ganancia de materia seca. Las curvas de producción son contrarias, mientras
las máximas producciones se obtienen en los dos primeros años en Paraguaicito, en el
Tambo se obtienen en los dos últimos.
2.4.3 Experimento C
En la EE Paraguaicito la condición de DF entre julio y septiembre de 2006, concentró la
floración entre septiembre y octubre de ese año, que junto con el mayor TT permitió la
mejor producción del semestre 2007A. Las condiciones de La Niña prevalentes en 2009
favorecieron el desarrollo normal de las plantas, que regularmente encuentran restricción
por temperatura y déficit hídrico. Los indicadores de TT tienen buena relación con las
condiciones que imperaron en los años de estudio y permitieron la expresión en producción
de las familias B1047, B1160 y B997, con producciones superiores a 400 @CPS ha-1.
48
El grupo conformado por las EE Naranjal y La Catalina, presenta la menor restricción
climática al desarrollo del cafeto; por estar ubicadas en condiciones agroclimáticas óptimas,
son sensibles a pequeños cambios entre ellos los de DM, principalmente los que ocurren
entre cuatro meses previos a la floración y los primeros cuatro meses de desarrollo del
fruto. No obstante, las condiciones prevalentes de La Niña, repercutieron en las
producciones, la lluvia registrada en 2008 superó en más del 45% al promedio histórico,
situación que no permitió una mejor expresión, principalmente de la floración (Baldión et
al., 2009). Las condiciones climáticas previas a la cosecha de 2007 fueron mucho mejores,
ésta situación se observa en los registros de producción anual (datos no mostrados) en las
cuales se obtuvieron los mayores valores. En este caso el índice de DM se puede interpretar
de dos formas, como un estímulo que se requiere para garantizar eventos como el de
floración del cafeto (Ramírez et al., 2010a, Arcila y Jaramillo, 2003), o como amortiguador
de los períodos de mayor régimen pluviométrico, garantizando así condiciones de humedad
óptima para el desarrollo del fruto, sobretodo en la Etapa 2, y disminuyendo el excedente
con el fin de limitar el desarrollo de patógenos (Arcila, 2007). Se presentaron condiciones
de nubosidad, situación que a su vez se combinó con reducción de las temperaturas máxima
media y media (Baldión et al., 2009), ésta situación implicó para Naranjal pasar de 5 horas
diarias de brillo solar (Guzmán y Gómez, 1997) a 4, que sumados al efecto que se presentó
en la reducción de la floración, repercutió finalmente en una disminución de la producción.
Lo que puede esperarse de las familias B997, B1160, B1027 y AY2557, de mejor
desempeño, es que en la medida que las condiciones ambientales mejoren, existirá una
mejor respuesta en producción.
Las variables que influenciaron las respuestas en la EE Pueblo Bello, corresponden a los
índices de DB y el DFe1 y tienen fuerte relación con los eventos de floración (Arcila y
Jaramillo, 2003, Jaramillo y Valencia, 1980 y Ramírez et al., 2010a), y determina que más
del 80% de la producción se registre en los últimos tres meses del año. Existe relación
inversa entre el déficit de brillo solar y la cantidad de lluvia; para la EE Pueblo Bello la
época seca se registra con mayor intensidad en los primeros tres meses del año. El índice de
DFe1 logra su mayor valor en estos meses, contrario a los valores registrados para el índice
de la ATe1. La mayor cantidad de días con DBe1, indica una sobreoferta por efectos de
49
cielo despejado. Se puede deducir a partir de la información de clima, que aunque se
presentaron condiciones de buena disponibilidad de agua posteriores a la floración, la que a
su vez estuvo favorecida por la condición normal de tiempo seco entre enero y marzo
(Baldión et al., 2009), la condición de caficultura a la sombra limitó significativamente el
potencial productivo, la cual puede reducir el potencial productivo en un 41% con niveles
de sombreamiento del 60% (Farfán y Mestre, 2004). En las condiciones antes mencionadas
contrastan por su buen desempeño las familias B1096, B1047 y AX2342 con producciones
de 230 @CPS ha-1.
Las EE El Tambo y El Rosario aunque contrastan en sus condiciones climáticas y en sus
potenciales de producción, el análisis PLS determinó gran asociación de sus respuestas
genotípicas con los índices de AT. La información de este índice en particular muestra
mayor cantidad de días con AT inferiores a 10 grados, situación que se traduce en menor
fluctuación de temperatura. En estudios realizados por Ramírez et al., 2010a, encontraron
fuerte asociación entre las respuestas a floración en la EE Santander y el índice de AT,
situación similar a la observada en los ambientes que conforman estas dos EE.
En la EE El Rosario las condiciones prevalentes en el periodo analizado fueron de
presencia de La Niña con valores superiores al histórico por encima del 32%, acentuado
para el 2008, en el cual se registró reducción de la temperatura máxima media y media y
disminución del brillo solar en cerca del 16% (Baldión et al., 2009). Históricamente la AT
en la EE El Rosario ha promediado un valor de 8,5 grados (Jaramillo, 2005a), situación que
prevalece. Esa mayor cantidad de días con AT menores a 10 grados, favorecen el proceso
fotosintético con superávit de energía que puede destinarse a crecimiento, pues se reduce la
fotorrespiración (Lambers et al., 1998, Mosquera et al., 1999). En condiciones normales de
la EE El Rosario se pueden expresar mejores respuestas en producción, por su alto brillo
solar, que anualmente promedia 2048 horas y que en el período de estudio fluctuó entre
2000 y 1720 horas para los años 2007 y 2008 respectivamente (Baldión et al., 2009).
La EE El Tambo, en la que la altitud representa un factor limitante, las temperaturas medias
y máximas media son inferiores, con diferencia de un grado con respecto a la EE El
Rosario, a su vez existió una diferencia de alrededor de 250 horas de brillo solar entre las
dos EE, situaciones que revierten las ventajas de un indicador como la AT. Otras
50
situaciones que originaron que la producción no tuviera mejor expresión, estuvieron
relacionadas con el alto régimen hídrico con valores por encima de 21% en el año 2007 y
40% en el 2008 y el primer trimestre de 2009. No obstante la situación anterior, se
mantuvieron los periodos de estrés hídrico responsables de la floración para la cosecha
principal. La situación no fue mejor para la oferta de número de días con brillo solar, que
disminuyó en 10% y 20% para los años 2007 y 2008 respectivamente (Baldión et al.,
2009). Ambas EE comparten la mejor expresión de las familias B988, AX2383 y B1030,
con producciones en la EE El Rosario que superan en 1,7 veces o más a la EE El Tambo,
excepto en la familia B988 que su producción es equivalente. La EE Rosario,
adicionalmente muestra interacción positiva con la familia B1322.
2.5 Conclusiones
Las EE experimentales utilizadas en este estudio, relacionadas en torno a la capacidad de
originar respuestas diferenciales de los genotipos evaluados, se conforman en siete grupos.
Los primeros seis de forma individual, constituidos por las EE El Tambo, Paraguaicito, La
Trinidad, Santa Bárbara, El Rosario y Pueblo Bello, un grupo final que asociaría las EE de
La Catalina y Naranjal. Por potencial de producción se conformarían tres niveles, el
primero con potencial superior, relacionado con las EE El Rosario, Paraguaicito y La
Trinidad; un nivel de expresión media conformado por las EE La Catalina y Naranjal y, un
nivel de potencial inferior relacionado con las EE El Tambo, Pueblo Bello y Santa Bárbara.
Una consecuencia práctica de los resultados en este sentido, corresponde a la
restructuración de sitios destinados a investigación, para el caso de las EE de la FNC, bajo
las consideraciones de este estudio, es posible, dada la similaridad de condiciones
agroecológicas y de patrones de respuesta de los genotipos evaluados, replantear la
continuidad de una de las dos EE que se conformaron en un sólo grupo o definirles
actividades estratégicas complementarias. Montagnon et al., 2000, basados en la evaluación
de varios clones de Coffea canephora, en los cuales se asoció su respuesta con las
condiciones de suelo de los sitios, encontraron que cuatro estaciones de investigación en
Costa de Marfil, representaban el mismo rango de variabilidad que las nueve que se
incluyeron en el estudio.
51
Tabla 11. Indicadores bioclimáticos que presentaron relaciones positivas e inversas
con las mejores respuestas genotípicas en las EE de la FNC.
Los indicadores bioclimáticos conforman a su vez cinco grandes grupos, que se relacionan
positivamente con las respuestas genotípicas en las EE. Un primer grupo relacionado con
indicadores de TT, DFe3 y DFe0, que influencian la mayor parte de los efectos de la EE
Paraguaicito. Un segundo grupo conformado por indicadores de DB, DFe1 y DFe2,
asociados en su respuesta con las EE Pueblo Bello y El Rosario. Un tercer grupo
relacionado con la AT, que definen expresiones diferenciales de los genotipos en ambientes
de las EE El Rosario, EE Trinidad y EE El Tambo. Un cuarto grupo que se asocia al
indicador de DM y se relaciona directamente con las respuestas en el grupo ambiental
conformado por las EE La Catalina y Naranjal. Los indicadores PPe2 y DMe0 se ubican de
manera indiferente en localidades de las EE Rosario, EE Santa Bárbara, EE Paraguaicito.
Varios ambientes manifestaron adicionalmente relaciones inversas, como la EE Pueblo
Bello con DM, las EE El Rosario y El Tambo con TT, las EE Naranjal y La Catalina con
DF y DB, la EE Santa Bárbara con DB, la EE La Trinidad con TT y la EE Paraguaicito con
Indicador
Bio-
Climático
EE
Pueblo
Bello
EE El
Rosario
EE Naranjal
y La Catalina
EE Santa
Bárbara
EE La
Trinidad
EE
Paraguaicito
EE El
Tambo
PPe2 X X X
DFe1 X X
DFe2 X X X
DFe3 X X X X
DMe1 X X
DMe2 X X X
DMe3 X X X
DBe1 X X X
DBe2 X X X X X
DBe3 X X X X X
ATe1 X X X X X
ATe2 X X X X
ATe3 X
TTe1 X X X X
TTe2 X X X X
52
AT, en la Tabla 11 se muestran los indicadores bioclimáticos que manifestaron relaciones
positivas e inversas con la expresión de los mejores genotipos en cada ambiente.
En cuanto a las relaciones entre las respuestas de interacción y conforme a la secuencia de
análisis, dadas las coincidencias entre los análisis AMMI y PLS, se puede confirmar la
afinidad de los siguientes genotipos o familias con las EE en las cuales se registró el mejor
comportamiento estacional (Tabla 12): El grupo de genotipos propuesto en cada EE
tendrían un potencial productivo así: para la EE El Tambo presentan una media entre 230 y
290 @ ha-1 de café pergamino seco (CPS), superior entre 6,5% y 35% a la media de la EE,
en los experimentos B y C respectivamente. Los genotipos seleccionados en la EE
Paraguaicito presentan un potencial medio entre 410 y 600 @ ha-1 CPS, superior entre 9% y
27% a la media del ambiente en los experimentos A y C. Los genotipos propuestos para el
ambiente integrado por las EE La Catalina y Naranjal estiman una media que fluctúa entre
350 y 370 @ ha-1 CPS, que superaría de 25% a 29% el promedio del ambiente combinado
en los experimentos A y C, respectivamente. La EE El Rosario, al incluir los genotipos
propuestos, alcanzaría entre 440 y 470 arrobas ha-1 CPS y superaría la media de su
ambiente entre 8% y 32%, en los experimentos B y C, respectivamente. La EE Pueblo
Bello tendría un potencial entre 240 y 325 arrobas ha-1 CPS, en promedio, por encima de la
media de su ambiente entre 13% y 35% en los experimentos C y B, respectivamente. Por
último, en la EE La Trinidad los genotipos alcanzarían 468 @ ha-1 CPS, superior en 20% al
del ambiente.
Los rangos de la producción potencial, estuvieron relacionados con las condiciones de
clima que prevalecieron durante el desarrollo de los experimentos, el caso más crítico le
correspondió al Experimento C, realizado en condiciones de La Niña, en las otras dos
investigaciones se combinaron los eventos La Niña, Neutro y El Niño los cuales
favorecieron el desempeño de los genotipos. Lo anterior demuestra que los genotipos en
cada condición mostraron grados de adaptación que los potencializa para hacer parte de las
variedades regionales.
Las situaciones descritas con anterioridad evidencian la estabilidad que se lograría en la
producción, cuando se conforman mezclas, en la cual actúa un amortiguamiento
poblacional (Allard y Bradshaw, 1964), en nuestro caso una propuesta de conformación de
53
grupos de genotipos con adaptación general y específica fortalecerá la dinámica de las
variedades Castillo® derivadas (Alvarado et al., 2008).
2.6 Recomendaciones
El análisis anterior, aunque muestra fuerte asociación de las variables ambientales con las
expresiones fenotípicas de los materiales evaluados en cada EE, ellas no actúan solas, como
pudo observarse en la discusión, otras variables o limitaron o actuaron sinérgicamente con
la variable ambiental predominante. El análisis de otros experimentos que incluyan
igualmente genotipos estables y ambientes específicos contrastantes con los evaluados en
este estudio, permitirá observar la dinámica de las variables ambientales y su efecto en las
respuestas diferenciales de los genotipos, lo cual dará una mejor visión de las dinámicas
propias de estos cuando se someten a condiciones cambiantes de clima.
Tabla 12. Grupos ambientales y genotipos o familias de adaptación específica en la
Zona Cafetera Colombiana.
Las metodologías de análisis aquí utilizadas, son complementarias y, en conjunto, permiten
realizar una mejor discusión de los resultados con mayor soporte estadístico. Es apenas
lógico que en la medida que se integren a las evaluaciones mayor número de expresiones
fenológicas y covariables de clima o de suelo, puede darse mayor soporte en las
metodologías de análisis, lo que redundará en mayor precisión y confiabilidad de las
respuestas.
Ambiente Genotipo o Familia
Pueblo Bello CX2710, CX2178, CU1997, B1096, AX2342, B1047
El RosarioCU1815, CU1812, CX2866, CU1827, DG0812, BH1247, CU1997,
B1030, B1322, AX2383, B988
Naranjal y La Catalina BI0712, BH0813, CX2708
La Trinidad CU1812, CU1815, CX2866, AY2557, B1160, B997
Paraguaicito DG0812, BI0712, CU1815, CX2848, B1047, B1160, B997
El Tambo CU1815, CU1852, B988, B1030, AX2383
54
Agradecimientos
A los Drs Fredy Salazar y Húver Posada por su acertada asesoría durante la planeación,
ejecución y discusión. A los coordinadores de las EE que estuvieron a cargo del desarrollo
agronómico y de la captura de información de la investigación en campo. Al técnico Jairo
Jaramillo por la consolidación de los datos y a la disciplina de Agroclimatología por
facilitar la información histórica de clima ya consolidada y revisada. A los Investigadores
Víctor Hugo Ramírez y Andrés J. Peña, por su asesoría en la construcción de los
indicadores bioclimáticos y en la interpretación de su respuestas al constituirse como
covariables ambientales.
55
56
Regionalización de las Recomendaciones de la Caficultura Colombiana: Una
propuesta metodológica basada en Índices Agroclimáticos.
Resumen
La zona cafetera colombiana se caracteriza por estar ubicada en la zona tropical entre 1° y
11° de latitud norte en áreas con relieves complejos. La Federación Nacional de Cafeteros
de Colombia realizó un estudio de zonificación agroecológica basado en clima, suelo y
relieve. Las unidades conformadas presentan condiciones mesoclimáticas diversas que
sugiere la incorporación de nuevas estrategias que delimiten el alcance de las tecnologías
generadas por el Centro Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé). Con el objetivo de
fortalecer este Dominio de Recomendación (DR) se construyó una línea base de clima para
la zona cafetera con resolución espacial de 5 km, en el marco de referencia de los límites
de las unidades de zonificación, mediante interpolación de la información de clima
disponible en la base de datos de la red climática cafetera. A partir de la información de
esta línea base se construyeron 21 indicadores bioclimáticos, los cuales de manera previa se
identificaron por su relación con la mejor expresión de rendimiento de diferentes genotipos
evaluados en condiciones de ocho Estaciones Experimentales (EE). A partir del modelo de
elevación digital (DEM) se obtuvieron tres indicadores topográficos. Los 24 indicadores
fueron incorporados como atributos a las fincas registradas en el Sistema de Información
Cafetera (SICA).
Mediante metodologías multivariadas de componentes principales y análisis de
agrupamiento, se obtuvo una primera aproximación de Zonificación Agroclimática para el
cultivo de café en Colombia y el área de representación departamental de cada EE. La
Zonificación Nacional permitió diferenciar 12 áreas agroclimáticas en las cuales la
respuesta del cafeto estará condicionada a las restricciones o a las aptitudes del ambiente,
de los suelos y de manejo. Se pudo observar en la zonificación, que el componente
altitudinal ejerce notable influencia, pero otros factores como las grandes corrientes de aire,
los sistemas atmosféricos de baja presión, los valles de los grandes ríos y la composición
fisiográfica también inciden en su diferenciación. El DR no sigue el contorno de los
ecotopos, en la mayor parte de los casos los divide de sur a norte siguiendo un patrón
altitudinal. En el caso de la representación del DR, varios tienen su mayor área asociada a
aquellos ecotopos diferentes de donde se encuentra la EE, tal es el caso de Antioquia,
Cundinamarca y Tolima.
Palabras clave:
Zona Cafetera Colombiana, Indicadores Bioclimáticos, Zonificación Agroclimática,
Dominio de Recomendación
57
Regionalization of the Recommendations for Colombian Coffee Cultivation: A
methodology based on Agro-Climatic Indices
Summary
The Colombian coffee zone is characterized to be located in the tropic between 1 and 11 °
N latitude in areas with complex relief, defined primarily by the Andes mountain range,
with high influence of weather systems. In order to form homogeneous areas in climate,
soil and topography, given the dynamic factors that have diverse mesoclimatic conditions
that suggests incorporating various new strategies to delineate the scope of technologies
generated by the National Coffee Research Center (Cenicafé). A study of coffee ecotopes
was conducted by an effort of the National Federation of Colombian Coffee Growers
(FNC). With the aim of developing a methodology, that allows the establishment of
recommendation domain results of the Experimental Stations of the FNC, this study was
conducted, using as primary information source the Coffee Information System (SICA) and
the FNC weather network. The latter, by interpolation methodologies allowed to build a
baseline for the coffee zone of the main elements of weather. The baseline was obtained in
the geographical context of coffee farms, at a spatial resolution of 5 km, 21 bioclimatic
indices were obtained as a result of combining three stages of the physiological coffee
cultivation with seven climate variables, and three topographic indices from digital
elevation model (DEM)
By multivariate methodologies, Principal Component Analysis and Clustering, a first
approximation of Agroclimatic Zonification for coffee growing in Colombia was obtained.
On the other hand, the representation of each ES in each state was obtained using the same
methodology and referencing specific bioclimatic indicators which are linked to the
response in producing the best genotypes in 8 experimental stations (ES) of the FNC. The
National Agroclimatic Zonification allowed differentiating 12 groups in which the response
of the coffee will be subject to restrictions or environmental aptitudes, soil and
management. It was observed that in the zoning, the altitudinal component exerts
significant influence, but other factors such as the great currents of air, low pressure
weather systems, the valleys of the great rivers and physiographic composition also impact
on differentiation. The DR does not follow the contour of the ecotopes, in most of the cases
it divided of the south to north along the altitudinal pattern. For DR representation, the
greatest area is associated with those different ecotopes where the ES are, as in the case of
Quindío, Cundinamarca and Tolima.
Key words:
Colombian Coffee Region, Bioclimatic Indices, Agroclimatic Zonification, Domain
Recommendation
58
3 Capítulo II “Regionalización de las Recomendaciones de la Caficultura
Colombiana: Una propuesta metodológica basada en Índices Agroclimáticos”
3.1 Introducción
3.1.1 Entorno de la caficultura colombiana
La zona cafetera colombiana se localiza entre 1º y 11º de latitud Norte, y 72º a 78º de
Longitud Oeste; distribuida entre las tres cordilleras andinas (Occidental, Central y
Oriental, además del sistema montañoso de la Sierra nevada de Santa Marta) (Gómez et al.,
1991). Las plantaciones se ubican en un rango altitudinal entre 800 y 2.000 m.s.n.m.
Se caracteriza por estar ubicada en áreas con relieves complejos, definido principalmente
por la cadena montañosa de los Andes, con alta influencia de sistemas atmosféricos como
la Zona de Convergencia Intertropical, la cual controla principalmente el ciclo hidrológico
(Trojer, 1954, 1959; Poveda et al., 2000; Jaramillo, 2005a). A escala local operan otros
factores dinámicos regulados principalmente por movimientos verticales del aire originados
por convección térmica, frentes fríos o condiciones topográficas, que en su conjunto o
calientan o enfrían las masas de aire, situación que influye en sistemas nubosos de alta o
baja humedad y estos en la temperatura, la insolación y la precipitación en cada sitio.
(Trojer, 1959; Jaramillo, 2005a)
En Colombia, la zona de convergencia intertropical explica la existencia de dos épocas
secas y dos húmedas en el año (Trojer, 1968, Gómez et al., 1991, Jaramillo, 2005a), las
cuales determinan dos épocas de cosecha de café, con variaciones en los extremos norte y
sur, en los cuales la distribución monomodal de las lluvias hace que se concentre la cosecha
(Trojer, 1968, Gómez et al., 1991, Jaramillo, 2005a, Arcila y Jaramillo, 2003). La
intensidad relativa de la estación seca (uno a dos meses), repercute en el ciclo de
producción que presenta una variabilidad entre 215 y 240 días a 5º y 11° de latitud norte
respectivamente (Trojer, 1968), corroborado posteriormente por Jaramillo y Guzmán, 1984,
quienes estimaron la duración en 220 días.
59
3.1.2 Zonificación Agroclimática de la Zona Andina Tropical
Trojer, 1959, presentó los fundamentos para una Zonificación Climatológica la cual se
fundamentó en el cociente entre la precipitación pluvial y el brillo solar (P/B); por su parte
Schaufelberger, 1962, propuso incorporar el factor de lluvia de Lang, correspondiente a la
relación entre la precipitación anual y la temperatura media del mismo período.
Históricamente, desde que el sabio Caldas definió la estratificación del clima por pisos
latitudinales, los elementos climáticos han definido las clasificaciones climáticas como las
de Köppen y Thornthwaite en las cuales la precipitación y la temperatura han jugado el rol
más importante. Para Colombia, Hurtado, 1988, utilizando criterios de la clasificación de
Thornthwaite, realizó una agrupación de los climas del país, posteriormente Baldión y
Hurtado, 1992, propusieron una zonificación agroclimática, con base en los índices
agroclimáticos calculados a partir del análisis de balances hídricos decadales obtenidos por
la metodología de Palmer. Más recientemente Malagón et al., 1995, han introducido el
concepto de los factores bioclimáticos como dinamizadores en el proceso de formación del
suelo, y en especial se mencionan cómo la temperatura y humedad del suelo dinamizan su
proceso evolutivo.
La Federación Nacional de Cafeteros, en el área cultivada según Censo Cafetero de 1980 -
1981, a partir de los estudios de suelo y clima y el relieve, identificó 86 Zonas
Agroecológicas llamadas ecotopos, las cuales conformaron áreas homogéneas con
continuidad geográfica en las que el cafeto responde de manera similar (Gómez el al.,
1991). A partir de los resultados del estudio se ha desarrollado un ejercicio de investigación
progresivo con el fin de precisar, a un nivel de detalle mayor, la caracterización
agrometeorológica de cada ecotopo, adicionalmente, la división ha permitido diseñar planes
estratégicos de investigación como el desarrollado en la obtención de variedades regionales
a partir de pruebas localizadas en las EE.
3.1.3 Índices Bioclimáticos de uso en Café
La fenología de los cultivos, estudia sus fases de desarrollo y la conexión con el ciclo
climático (Reymondin, 2011), para ello los índices permiten estimar la cantidad de cambio
durante un intervalo de tiempo. Dada esa condición de complejidad climática, las
60
variaciones temporales no permiten asociar fácilmente un patrón de respuesta de una
variable agronómica con algunos de los elementos climáticos, sin que surtan evaluaciones
exhaustivas que posibiliten construir índices bioclimáticos, los cuales tendrán relación con
algunos de los eventos fisiológicos del cultivo. En varios estudios desarrollados en Brasil,
el empleo de indicadores ha permitido en café, estimar la duración de diferentes períodos
fenológicos (Pezzopane et al., 2008, Carvalho et al., 2011, Nunes et al., 2010), desarrollar
modelos agrometeorológicos para la estimación de la productividad (Santos y Camargo,
2006; Camargo et al, 2007), construir zonificaciones agroclimáticas para delimitar áreas
homogéneas en su comportamiento y definir sus limitaciones, aptitudes y riesgos (Meireles
et al., 2007, Silva et al., 2000) y diseñar sistemas de alertas de heladas (Caramori et al.,
2007). En Colombia, la construcción de algunos índices ha permitido definir su relación
con algunos períodos fisiológicos como la floración (Camayo et al. 2003, Ramírez et al.,
2010a), desarrollo del fruto (Arcila y Jaramillo, 2003) y siembra a cosecha (Jaramillo y
Guzmán, 1984) y establecer criterios para planificación del cultivo (Jaramillo y Arcila,
1996; Arcila, et al., 1993, Jaramillo, et al., 2011a), entre otros.
La Tabla 13 presenta referencias de investigaciones en café, relacionadas con los eventos
de floración y cosecha (período reproductivo), las cuales han involucrado índices
bioclimáticos. La mayor parte de los indicadores bioclimáticos fueron desarrollados de
manera puntual, asociado a la presencia de una estación meteorológica, principalmente
pluviométrica, sobre la cual, con base en información histórica, se han calculado parte de
los índices referenciados.
3.1.4 Objetivo
El objetivo es establecer el Dominio de Recomendación que tienen las Estaciones
Experimentales e identificar las zonas cafeteras que no tienen influencia de éstas, que por
su importancia se les deberá garantizar cobertura investigativa.
61
Tabla 13. Índices bioclimáticos en café, con énfasis para el cultivo en Colombia
Variable o Período
FenológicoÍndice Bioclimático Valor Referencia
10 – 12 Jaramillo y Guzmán, 1984
10,2 – 10,5 Pezzopane et al ., 2008
10,5 Nunes et al ., 2010
Siembra – 1ª. FloraciónGrados Día (tiempo
térmico)3.250 Jaramillo y Guzmán, 1984
2.761 – 2.887 Pezzopane et al ., 2008
2.733 – 3.008 Nunes et al ., 2010
2.500 Jaramillo y Guzmán, 1984
689mm Pezzopane et al ., 2008
746 – 799mm Nunes et al ., 2010
Ramírez et al ., 2010a
ETP =~350mm Camargo y Camargo, 2001
Índice de
evapotranspiración (IHS)
Moderado
0,6<IHSM<0,8
IHS Fuerte IHSF<0,6 Arcila y Jaramillo, 2003
Índice de Déficit Hídrico
(IDH) Moderado0,5<IDHM<0,8
Índice de Déficit Hídrico
(IDH) FuerteIDHF<0,5 Ramírez et al ., 2010a
IHSF<0,5 Arcila y Jaramillo, 2003
IHSF<0,4 Allen et al . 1998
Ramírez et al., 2010a
Lluvia Efectiva, cafetales
a libre exposición43,83 mm Jaramillo y Chaves, 1998
39,4 Jaramillo y Chaves, 1999b
47,8 mm Velásquez y Jaramillo,2009
Evapotranspiración de
referencia51-54 mm Jaramillo, 1999b
761mm Pezzopane et al ., 2008
4,66*e(0.0002*Alt) Jaramillo, 1999a
(cobertura nal.)
4,37*e(0.0002*Alt) Jaramillo, 2006
(cuencas)
<150 mm apta sin
riego
>150 mm apta
con riegoSilva et al ., 2000
a – 0,246-0,278
b – 0,462-0,549
Un año de desarrollo del
cultivoDeficiencia hídrica anual
Relación entre Radiación
Solar y Brillo Solar
Coeficientes de
AngstromGómez y Guzmán, 1995
Componentes del ciclo
hidrológico
FloraciónDelta Térmico (amplitud
térmica)
Días con menos
de 10°C
Fase de inducción y
maduración de Yemas
Florales
Evapotranspiración
Potencial acumulada
Floración - Cosecha
Crecimiento IHSF
FloraciónDéficit de Brillo Solar
(DBS) = N-n
Días con DBS <
7,2
Floración - CosechaTemperatura Base
Inferior (°C)
Floración - Cosecha Grados Día
Floración - Cosecha Evapotranspiración Real
62
En la primera parte del documento definiremos el proceso metodológico de obtención de la
línea base y de los indicadores bioclimáticos que incorporaremos como atributos a los
predios de la Zona Cafetera colombiana; en la segunda parte, se presentarán los resultados
de: integralidad de la línea base y de los indicadores, conformación de grupos
agroclimáticos y representatividad de las EE; por último, se realizará una discusión y se
concluirá sobre los alcances de los resultados.
3.2 Materiales y Metodología
3.2.1 Información Marco de Referencia
En la Tabla 14 se presenta la información de la ubicación de las Estaciones Experimentales
(EE) en las cuales, varias investigaciones de la disciplina de Mejoramiento Genético de
Cenicafé, permitieron evaluar sobre grupos de genotipos, las relaciones entre su desempeño
en producción y los factores bioclimáticos (en adelante indicadores bioclimáticos) que
influyeron en la respuesta y que serán modelados para toda la caficultura nacional con el fin
de encontrar el área de influencia que podrá adoptar en un futuro una recomendación del
uso de las tecnologías que en cada una se generen.
3.2.2 Información de Predios Cafeteros
EL SIC@® es la principal fuente de información estratégica para el diseño, formulación,
trazado y seguimiento de políticas de competitividad y sostenibilidad de la caficultura
colombiana. Este sistema suministra toda la información para los diferentes programas que
adelanta la FNC y se actualiza de manera permanente la información relacionada con los
caficultores y las fincas cafeteras del país. (FNC, 2013b). Se utilizó para el presente estudio
la versión de SIC@®, correspondiente a Junio de 2012, en total para el análisis se extrajo la
georreferenciación de un lote de café por cada una de las 710.000 fincas en los 20
departamentos cafeteros. Se asociaron a cada finca los atributos de departamento,
municipio, área total, área cafetera, área cultivo, ecotopo cafetero, vertiente, variedad, edad,
densidad y luminosidad.
63
3.2.3 Información Ambiental
3.2.3.1 Información de clima
Esta información se construyó a partir de la serie histórica diaria de 20 años o más, en el
período comprendido entre 1971 y 2010, consolidada para 80, 36 y 38 estaciones de
precipitación, temperatura y brillo solar respectivamente, de la red meteorológica cafetera
de la FNC.
Se utilizó la metodología propuesta por Hutchinson, 2006, mediante el interpolador
Anusplin versión 4.3, que utiliza como variables independientes las coordenadas
geográficas y la elevación del terreno, para modelar la información diaria 1971 – 2010 en
la extensión de la Zona Cafetera Colombiana. El procedimiento ha sido utilizado en
estudios globales del mismo Hutchinson (Hutchinson, 1998, Hutchinson et al., 2009) y
otros autores como McKenney et al., 2006, Hijmans et al., 2005, Läderach et al. 2012,
Ramírez y Jarvis, 2010, Giraldo et al., 2010, van Niekerk and Joubert, 2011.
La estrategia de generación de datos diarios requirió la adaptación de rutinas de
programación en R (Team R, 2008), las cuales permitieron obtener todos los ráster diarios
(Hijmans, R. 2010) para cada uno de los años del período señalado.
3.2.3.2 Información Topográfica
Los atributos del terreno como elevación, pendiente, sombra de la ladera y el aspecto, se
generaron del modelo de elevación digital de la misión topográfica de radar espacial
(SRTM por su sigla en inglés), utilizando metodologías de sistemas de información
geográfica (SIG). El SRTM, corresponde a un proyecto conjunto entre la NASA, la
Agencia de Inteligencia Geoespacial Nacional y las Agencias Espaciales de Alemania e
Italia (Reuter et al., 2007). La información que originalmente se encuentra en resolución de
90 m., fue obtenida de la escalada a 5 km por el CIAT.
3.2.3.3 Información de Patrones de Cosecha
A partir del patrón de cosecha, en el cual se diferencian cinco clases, por combinación de
cosecha principal y de traviesa (Arcila et al., 1993), se generó uno con dos criterios,
64
cosecha principal predominante en el segundo semestre y cosecha principal predominante
en el primer semestre. Utilizando metodologías SIG (interpolación y merge), se obtuvo el
ráster para este criterio, ajustado a toda la Zona Cafetera colombiana. Éste factor es
importante porque las respuestas diferenciales de los genotipos evaluados en cada EE
estuvieron asociadas entre la producción de la cosecha principal y los índices bioclimáticos
estimados para cada etapa de desarrollo como se detallará más adelante.
3.2.3.4 Información de Capacidad de Retención de Humedad del Suelo
Se obtuvieron archivos de formas o datos vectoriales (shapes) de las unidades de suelo de
una parte de la región cafetera, estos fueron generados por la disciplina de
Agroclimatología de Cenicafé. Los shapes se cruzaron con información de retención de
humedad y otros atributos físicos de acuerdo con el estudio realizado por Suárez, 2000. La
retención de humedad, conocida como Almacenamiento Máximo en el balance hídrico, está
definida por la capacidad de campo (cc), el punto de marchitez permanente (pmp), la
densidad aparente (da) y la profundidad de la zona de raíces del cafeto (p). La expresión es
la siguiente:
𝑅𝑒𝑡 𝐻𝑢𝑚 =[(cc − pmp) ∗ 𝑑𝑎 ∗ 𝑝]
10
Utilizando técnicas de interpolación y metodologías SIG se generó el ráster de retención de
humedad para la zona cafetera. Para efecto de asumir la integralidad de la zona, se
consideró en aquellas áreas sin información, una capacidad de almacenamiento de 50 mm,
utilizada en la rutina de los balances hídricos de la disciplina de Agroclimatología de
Cenicafé.
3.2.4 Generación de una máscara ajustada a la zona cafetera colombiana
Partiendo de la delimitación de los predios o fincas cafeteras, se generó un área de
cobertura adicional (búfer o máscara) de tres kilómetros, con el fin de dar cubrimiento a la
franja cafetera y facilitar la generación de la información diaria relacionada con los índices
bioclimáticos. Toda la información de clima, la de cosecha y capacidad de retención de
humedad del suelo se recortó al límite de la máscara, lo cual generó una cuadrícula de 5789
65
celdas (pixeles). Se obtuvieron tantas imágenes representadas en cuadrículas (ráster)
compiladas (stacks) como variables con información diaria generada, más los ráster
topográficos, de cosecha y de capacidad de retención de humedad.
3.2.5 Períodos de Consolidación y Momentos Fisiológicos
Con el fin de construir los índices relacionados con los eventos fisiológicos del cultivo, se
tuvieron en cuenta los resultados del capítulo anterior, en los cuales se determinó qué
índices bioclimáticos se relacionan con respuestas en producción de diferentes genotipos
evaluados en nueve EE de la FNC (Tabla 14). De los análisis se concluyó que los índices
encuentran su mejor relación con tres momentos fisiológicos previos a la cosecha principal,
estos son:
a. Cuatro meses previos a la máxima floración, que define la cosecha principal (en
adelante se denominará etapa 1): esta fase inicia con la inducción floral y cuando el
botón floral latente, con pétalos cerrados de color blanquecino aumenta su longitud,
propiciada por lluvia después de un estrés hídrico, se produce la floración (Arcila et
al., 2001, Camayo et al., 2003).
b. Cuatro primeros meses de desarrollo del fruto de cosecha principal (en adelante se
denominará etapa 2): se cumplen en este rango, el desarrollo de las fases I y II de
formación del fruto de café (Arcila et al., 2001; Arcila y Jaramillo, 2003), al final de
las cuales la semilla alcanza su tamaño final.
c. Cuatro meses previos a la cosecha principal (en adelante se denominará etapa 3): Es
una etapa en la cual el grano de café adquiere su mayor consistencia y peso final
(Arcila et al., 2001; Arcila y Jaramillo, 2003).
3.2.6 Construcción de los Índices Bioclimáticos
3.2.6.1 Índices de Humedad
Se utilizó la metodología descrita por Jaramillo y Gómez, 2002, para calcular el balance
hídrico, en ella se combinan metodologías ajustadas para la zona cafetera; la
evapotranspiración potencial se generó a partir de la expresión exponencial calculada por
Jaramillo, 1999a, basada en el método de Penman y la altitud. En conjunto la metodología
66
del balance hídrico está concebida en la desarrollada por Thornthwaite y Mather, adaptada
por Jaramillo, 1982, además de ser la base para el cálculo del balance hídrico de las
estaciones de la red climática cafetera por parte de la disciplina de Agroclimatología de
Cenicafé.
Para el cálculo del balance hídrico diario en cada uno de los 5789 centroides de los pixeles
que delimitan la zona cafetera se generó una rutina en R (Team R, 2008), el procedimiento
se observa en el flujograma de la figura 10.
Figura 10. Flujograma de balance hídrico, mediante el cual se obtienen índices de
humedad de suelo diarios
Al final de la rutina se obtiene el índice de evapotranspiración (IHS), que es la razón entre
la Evapotranspiración Real (ETr) y la Evapotranspiración Potencial (ETp), se expresa entre
valores de 0 y 1 donde cero corresponde a suelo completamente seco y uno con todos los
espacios porosos llenos.
67
Déficit Hídrico Moderado (DHM) = IHS<0.5
Déficit Hídrico Fuerte (DHF) = 0.5≤IHS≤0.8
En cada etapa se contabilizaron, de manera independiente, los días que cumplieran con los
criterios de los dos índices, además de la lluvia diaria acumulada (pp), generando los
siguientes indicadores bioclimáticos:
pp1 = lluvia acumulada etapa 1
pp2 = lluvia acumulada etapa 2
pp3 = lluvia acumulada etapa 3
dm1 = número de días con déficit hídrico moderado en la etapa 1
dm2 = número de días con déficit hídrico moderado en la etapa 2
dm3 = número de días con déficit hídrico moderado en la etapa 3
df1 = número de días con déficit hídrico fuerte en la etapa 1
df2 = número de días con déficit hídrico fuerte en la etapa 2
df3 = número de días con déficit hídrico fuerte en la etapa 3
3.2.6.2 Índices de Brillo Solar
La radiación solar es un elemento del clima que se relaciona de manera positiva con la
temperatura e inversa con la precipitación. Es quizás el que más influye en el cultivo pero
también el más difícil de modelar. Se realizó un análisis de las diferentes metodologías para
calcular la Radiación Solar (RS) y a partir de esta el Brillo Solar (BS).
En el caso de la RS se utilizó la metodología de Campbell y Donatelli, basado en las
temperaturas máxima y mínima, que se incluye en el software RadEst (Donatelli et al.,
2003, http://www.sipeaa.it/ASP/ASP2/RadEst.asp). Diferentes autores como Rivington et
al., 2002, Rivington et al., 2005, Meza y Varas, 2000, Evrendilek y Erketin, 2007, Abraha
y Savage, 2008, Almorox et al., 2011, entre otros, han evaluaron y comparado el modelo.
La metodología está implementada en el generador de datos climáticos MarkSim (Jones et
al., 2002) lo que permite que los datos generados sean comparables cuando se modele
aptitud para el cultivo utilizando esta herramienta.
El cálculo de BS a partir de RS se basó en los coeficientes a y b de la fórmula de Angstrom
obtenidos por Gómez y Guzmán, 1995, además de la metodología que se presenta en el
apéndice C del Atlas de Radiación Solar de Colombia (UPME e IDEAM, 2005).
68
Como en el caso del balance hídrico, se generó una rutina en R con el grupo de estadística
del proyecto DAPA del CIAT, para el cálculo de la RS y a partir de este el de BS; en la
figura 11 se aprecia el flujograma para obtener la variable a nivel diario.
Con base en la duración astronómica del día en horas (N) y el BS se obtuvo el déficit de
brillo solar (DBS), el cual está definido por la siguiente ecuación:
𝐷𝐵𝑆 = N − BS
En cada una de las etapas fisiológicas establecidas se contabilizaron las horas de brillo solar
y los días con DBS < 7,2 (Ramírez et al., 2010a), generando los siguientes indicadores
bioclimáticos:
bs1 = brillo solar acumulado etapa 1
bs2 = brillo solar acumulado etapa 2
bs3 = brillo solar acumulado etapa 3
db1 = número de días con déficit de brillo solar <7,2 en la etapa 1
db2 = número de días con déficit de brillo solar <7,2 en la etapa 2
db3 = número de días con déficit de brillo solar <7,2 en la etapa 3
3.2.6.3 Índices Térmicos
A partir de la información generada en la línea base de promedios para cada una de las
temperaturas, y con la temperatura base inferior (Tbase) de 10 °C, obtenida para café en
Colombia por Jaramillo y Guzmán, 1984, se obtuvieron los índices de amplitud térmica
(AT) o gradiente térmico y el de tiempo térmico (TT) o grados día, las expresiones
matemáticas son:
𝐴𝑇 = (𝑇𝑚á𝑥 − 𝑇𝑚í𝑛)
𝑇𝑇 = (𝑇𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 − 𝑇𝑏𝑎𝑠𝑒)
Para cada una de las tres etapas fisiológicas propuestas se contabilizaron los grados día y el
número de días con AT<10 (Ramírez et al., 2010a); se generaron los siguientes índices
bioclimátcos:
tt1 = tiempo térmico acumulado etapa 1
tt2 = tiempo térmico acumulado etapa 2
tt3 = tiempo térmico acumulado etapa 3
69
at1 = número de días con amplitud térmica <10 en la etapa 1
at2 = número de días con tiempo térmico <10 en la etapa 2
at3 = número de días con tiempo térmico <10 en la etapa 3
Figura 11. Flujograma para determinar la radiación y el brillo solar diario
3.2.7 Incorporación de los Índices Bioclimáticos a las Bases
Además de los 21 índices bioclimáticos construidos, se asociaron a cada uno de los 5789
centroides los componentes fisiográficos de aspecto, sombra y pendiente, incorporándose
así 24 atributos para cada pixel, además de los correspondientes a su georreferenciación. Se
dejaron sólo aquellos pixeles que tuvieran más del 30% del área cubierta por ecotopos. Para
el análisis regional se incorporó a cada uno de los 706.000 predios cafeteros la información
bioclimática de cada centroide, relacionada con el pixel donde se encontraba y se
adicionaron los atributos topográficos de aspecto, sombra y pendiente obtenidos mediante
técnica SIG, a partir un ráster del modelo de elevación digital con resolución de 90 metros.
En la Tabla 14 se presenta la información de los índices bioclimáticos que mostraron
relación con respuestas en producción en cada EE.
70
Tabla 14. Índices bioclimáticos, relacionados con respuestas en producción, en las
Estaciones Experimentales de Cenicafé.
3.2.8 Análisis multivariado
Mediante la técnica descrita por Díaz, 2007, Peña, 2002 y el uso del paquete estadístico
ADE4 (Chessel y Dufour, 2012) en la plataforma R, la selección de las variables sintéticas
se realizó con base en la máxima proporción de variabilidad explicada por los
componentes, siempre y cuando los valores propios fueran mayores o iguales a 1.
En el análisis de conglomerados (clúster), con los componentes del análisis anterior, se
consideraron dos aspectos: las medidas de similaridad y los métodos de agrupamiento
(Díaz, 2007, Peña, 2002). En el primero, de acuerdo con el método, se requiere que la
71
proximidad de las observaciones sea medida, en nuestro caso se utilizó la distancia
euclidiana. En el segundo, se pretende conformar grupos, en el que las observaciones en su
interior sean lo más similares y entre grupos se presente la mayor diferencia como sea
posible. Uno de los métodos más empleado en series de tiempo ha sido el de k-medias,
método de partición que supone la existencia de una distancia euclidiana entre los
miembros que lo componen (Liao, 2005, Reymondin et al., 2011).
Se asumieron los índices de similaridad y calidad propuestos por Liao, 2005, como criterio
para la evaluación y decisión de conformación de los clúster; la rutina en R se adaptó a las
necesidades de la presente investigación, se utilizó el paquete estadístico “cclust” de R
(Dimitriadou, 2012).
3.2.9 Dominio de Recomendación (DR)
El término Dominio de Recomendación surge de la metodología de presupuestos parciales
para el análisis económico desarrollada por el CIMMYT en los años 70s, a partir de la cual
se establece que, grupos de agricultores en los cuales se conduzcan investigaciones, bajo
condiciones representativas de sus terrenos, son sujetos de una recomendación similar, por
lo cual el grupo es un DR (Harrington y Tripp, 1984). El DR en su proceso inicial siempre
se ajustó a grupos de agricultores y no a un área geográfica o tipo de tierra, porque son ellos
quienes toman decisiones de uso de la tecnología, basados en sus posibilidades, lo que a su
vez define la especificidad de la recomendación (Harrington y Tripp, 1984). Aunque
estrictamente no nos acogeremos a los criterios filosóficos de DR, lo utilizaremos como
concepto para referirnos al ambiente, con unas condiciones similares bioclimáticas y
orográficas, en las cuales una recomendación potencial, tendrá un grado de aplicabilidad
mayor, adicionalmente, servirá para determinar qué tanta representatividad tienen en el
marco de la caficultura nacional o local, de acuerdo con el nivel de detalle del análisis, ésta
última apreciación, clave para la identificación futura de suficientes y representativos lotes
experimentales como lo señala Woolley, 1985.
72
3.3 Resultados
3.3.1 Descripción general del entorno cafetero colombiano
La región cafetera se ubica entre los 72 y los 78 grados de longitud oeste y entre 1 y 11
grados de latitud norte, ocupan 3.135.000 hectáreas, de las cuales 933.000 se encuentran en
café. El área de análisis dentro de esta investigación corresponde a 926.650 hectáreas. La
caficultura se desarrolla en 20 departamentos y 557 municipios, en los cuales a la fecha de
versión SIC@ predominaban las variedades susceptibles a roya (52%). La distribución en
las cordilleras muestra la mayor parte ubicada en la cordillera central con 437 mil
hectáreas, seguida por la oriental con 259 mil, la occidental con 196 mil y la Sierra Nevada
de Santa Marta (SNSM) con 31 mil hectáreas. La vertiente occidental de la cordillera
central presenta la mayor área en café, mientras el flanco occidental de la cordillera
occidental y la SNSM presentan el menor número de hectáreas. La mayor cantidad de
fincas se registran en los departamentos de Cauca y Antioquia, con más de 120.000 predios.
El tamaño del área dedicado al cultivo de café contrasta entre los departamentos ubicados
en latitudes inferiores con los de latitudes superiores, mientras en el Nariño y Cauca el
tamaño del predio es inferior a 0,7 hectáreas, en los departamentos de La Guajira, Cesar y
Magdalena es superior a 3 hectáreas; Quindío, dentro de los departamentos ubicados en la
región central, se destaca por fincas con áreas en café de 4,7 hectáreas en promedio. De los
86 ecotopos el 319A dispone de la mayor área en café con cerca de 45.000 hectáreas,
ubicado en el departamento del Huila, la sigla del ecotopo indica para el primer dígito la
cordillera, en este caso la cordillera oriental y la letra la vertiente, en este caso la occidental.
El segundo y tercer ecotopos con mayor área son el 213B y el 102B, ubicados el primero en
la cordillera central en el flanco oriental entre los departamentos del Cauca y Huila y el
segundo, con su totalidad en el departamento de Antioquia, en la margen oriental de la
cordillera occidental.
Algunas particularidades adicionales de la caficultura muestran un predominio de cafetales
al sol, la densidad de los materiales de porte bajo es en promedio superior a 4.700 plantas
por hectárea, en el caso de porte alto está entre 3.000 y 3.700 para las variedades Típica y
Tabi® respectivamente; mientras al sol y en semisombra las edades están por debajo de 10
años en promedio, para sombra es de 14 años. Por variedades, independiente de su
73
luminosidad, las resistentes Castillo® y Tabi® tienen menos de 3 años de edad, en ese
mismo grupo la variedad Colombia tiene 10 años en promedio. Las susceptibles como
Caturra y Típica presentan mayor edad con media de 11,3 y 21 años respectivamente.
3.3.2 Línea Base Agroclimática
Se obtuvo una información de cobertura nacional a un una resolución espacial de 5 km,
varias evaluaciones de integralidad realizadas a la base, permitieron medir la consistencia
de información; en el mosaico de mapas de la Figura 12 se aprecian las diferencias
absolutas entre el valor interpolado y el valor observado para cuatro elementos climáticos:
precipitación, temperatura mínima, temperatura máxima y radiación solar; para esta última
corresponde al valor obtenido por metodología de Campbell y Donatelli comparado con el
valor calculado a partir del brillo solar observado utilizando la fórmula de Anstrong con los
coeficientes obtenidos por Gómez y Guzmán, 1995.
En los gráficos, el 12A, con la información de precipitación refleja diferencias absolutas
diarias máximas de 5,3 mm, más acentuadas hacia el centro del país, mientras en los
extremos latitudinales la variación es menor. En el recuadro ubicado en el extremo inferior
derecho de la Figura 3A se puede observar en la zona central cafetera, entre los
departamentos de Caldas, Risaralda y Quindío, la mayor variación espacial en relativas
cortas distancias, como el caso de las estaciones El Sena y La Bella en el departamento del
Quindío con diferencias absolutas de 2,58 mm y 1,6 mm día-1, respectivamente.
Para el caso de la temperatura mínima, Figura 12B, se puede observar en la leyenda los
quintiles; las variaciones no muestran un patrón definido, el recuadro inferior derecho
detalla la misma zona que describimos en precipitación, con menos cobertura de estaciones,
la cual presenta su máxima fluctuación en corta distancia, entre las estaciones Naranjal y
Cenicafé, con valores de 0,22 y 5,15 °C día-1. La temperatura máxima presenta menor
fluctuación que la temperatura mínima, con valores máximos absolutos de °C día-1 en
Santágueda y la Granja Luker, con 3,12 y 2,96, respectivamente, que se aprecian en la parte
superior del recuadro inferior derecho de la Figura 12C. La radiación solar, aunque los
valores absolutos no muestran una gran variación, presenta la diferencia máxima en la
estación Pueblo Bello ubicada en el extremo Norte de Colombia y la mínima en
74
Montelíbano en el departamento de Cundinamarca, en la primera el valor de la diferencia es
de 2,78 mientras en la segunda es de 0,85 Mjoul m-2 día-1 (Figura 12D).
En la Figura 13 se observa que las curvas anuales siguen la misma tendencia, en el caso de
la EE Naranjal se aprecia que el valor interpolado de lluvia se aleja de la media, dado que
agrupa datos de varias estaciones pluviométricas. Para el sur en la EE Ospina Pérez los
desvíos de la línea base se observan en la temperatura mínima. La interpolación muestra
una tendencia a consolidar valores cercanos al límite inferior del intervalo, aunque de
manera consistente.
3.3.3 Índices Bioclimáticos
En la Figura 14 se observan seis momentos del estado hídrico en toda la zona cafetera, en
los mapas el eje “y” está representando los grados de latitud norte y el eje “x” la longitud
oeste. Se puede observar en la secuencia de los días, como a principio del año se manifiesta
el inicio de la temporada seca en la zona norte del país la cual se recrudece en el segundo y
tercer mes del año; en el sur la condición es de humedad suficiente dada la temporada
invernal, que se mantiene hasta el tercer mes. El mapa del día 135 muestra los cambios que
ocurren por el paso de la zona de confluencia intertropical (ZCIT), la cual se viene
desplazando desde el sur para provocar la primera temporada de lluvias en la zona central y
el norte del país, mientras en el sur se da inicio a la temporada seca. En el día 205, la ZCIT
se ha movido por encima de los 14 grados de latitud norte lo que disminuye las lluvias de
manera generalizada, con menor intensidad en la zona norte. El mapa del día 265 muestra
la segunda temporada lluviosa del centro del país dado el retorno de la ZCIT. Hacia el final
de año se da inicio a la temporada lluviosa del sur del país y se disminuye el régimen de
lluvias en el centro y el norte, en este último con mayor intensidad.
75
Figura 12. Diferencias absolutas entre los valores de interpolación y los observados
para 12A, Precipitación; 12B, Temperatura Mínima; 12C, Temperatura Máxima;
12D, Radiación Solar
A B
C D
76
El comportamiento diario del índice de evapotranspiración se muestra en las seis curvas de
la Figura 15; éstas representan de forma detallada, la condición que de manera general se
mostró en los mapas. Las estaciones Pueblo Bello y Blonay, ubicadas en la Zona Norte
reflejan bien la intensidad del período seco de principio de año, propias de regiones con
comportamiento unimodal de las lluvias, aunque con diferente intensidad; las curvas de
Maracay y La Trinidad, ubicadas en el centro del país, representan el comportamiento
bimodal, originado por los dos movimientos que realiza la ZCIT. La zona sur, representada
por las estaciones Ospina Pérez y La Montaña, reflejan una temporada seca hacia mediados
del año, e índices de evapotranspiración altos en el resto del año, lo cual corresponde a un
patrón unimodal de la lluvia.
La lluvia ha sido materia de varios estudios en la zona cafetera colombiana, desde los
pioneros como los de Trojer, 1954, 1959 y Schaufelberger, 1962, quienes dieron los
fundamentos de zonificación climática y meteorológica, hasta los estudios de las últimas
tres décadas que tienen como soporte las metodologías para balance hídrico como los de
Jaramillo, 1982, Arcila et al. 1993, Jaramillo y Arcila, 1996, Jaramillo, 1999b, Arcila y
Jaramillo, 2003, Jaramillo y Chaves, 2000, Camayo et al. 2003, Jaramillo, 2006, Ramírez
et al., 2010a, 2010b, Jaramillo et al., 2011b, los cuales con mayor o menor detalle abordan
las implicaciones que ésta dinámica ofrece y que son necesarias para una buena
planificación del cultivo.
3.3.4 Conformación de Grupos Agroclimáticos Zona Cafetera Colombiana
Seis componentes principales representaron el 86% de la variabilidad atribuible a las 24
variables originales. El primer componente explicó el 34% de variación total, en este se
ubicaron con mayor prelación los indicadores bioclimáticos, de los cuales el df2, bs2, pp1,
at3, bs3, db3, dm1 y df1 no fueron significativos. El segundo grupo, con una explicación de
la variación del 21,5% estuvo conformado por los indicadores bioclimáticos bs2, bs3, db3,
at3, pp1, df1; los grupos 3 a 6 explicaron 11,7, 7,5, 6,6 y 5,0 de la variación,
respectivamente. El grupo cinco estuvo representado por los indicadores topográficos de
aspecto y sombra. La pendiente mostró relación con el componente seis.
77
Los seis componentes se tuvieron en cuenta para el análisis clúster; es de anotar que en este
caso la rutina de agrupamiento contempló 40 combinaciones para 39 posibles grupos con
100 procesos iterativos cada uno. Como se aprecia en la Figura 16, sobre el agrupamiento
de 12 clúster, demarcado en rojo, se evidencian tres situaciones de interés: 1. El índice de
similaridad muestra un valor medio de 75% y la menor fluctuación en rango, que la de
agrupamientos anteriores, aunque con valores extremos entre 64 y 90%, 2. El índice de
calidad presenta un valor medio de 2,47 con mínima variación y, 3. El porcentaje de
variabilidad explicada es del 78,9% con una fluctuación entre 77,5% y 79,5%. Lo anterior
demuestra la bondad de incorporar los índices lo que permite tener mayor control a la hora
de decidir sobre cuantos grupos se deben conformar.
Figura 13. Curvas de comportamiento anual de tres variables climáticas en tres
estaciones de investigación de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. El
eje “x” representa el transcurso diario. La línea continua en negrilla representa el
valor interpolado y las líneas discontinuas, en verde atenuado, corresponden a los
intervalos de confianza de los valores diarios observados, de un histórico de 40 años
(1971-2010).
78
Figura 14. Dinámica estacional del índice de evapotranspiración (IHS) en la región
cafetera colombiana. El índice se expresa como el cociente entre la evapotranspiración
real y la evapotranspiración potencial o de referencia. El eje x corresponde a
Longitud Oeste y el eje y a Latitud Norte, ambas expresadas en grados. El valor de
cero representa suelo seco y el valor de 1 con humedad máxima.
Figura 15.Comportamiento diario del índice de evapotranspiración (IHS en el eje y),
en seis localidades de la zona cafetera colombiana. Se observan dos líneas
horizontales, una punteada (IHS=0,5) que delimita hacia abajo el déficit de humedad
fuerte y, la línea intermitente (IHS=0,8) que delimita con la línea anterior el déficit
hídrico moderado.
79
El proceso siguiente se concentró en buscar al interior de cada uno de los 12 grupos, las
condiciones particulares que los diferencian. En la Tabla 15 se pueden apreciar los valores
de la mediana para cada uno de los grupos en sus 21 índices bioclimáticos y 4 topográficos,
ya que como referencia se incluyó el altitudinal obtenido de un ráster con resolución de 90
m.
Figura 16. Boxplot obtenidos de tres índices, calidad de Elbow, calidad de Liao y
Similaridad de Liao, construidos para determinar el mejor criterio de decisión de
conformación de grupos, en un análisis de agrupamiento k-medias en la zona cafetera
colombiana. El eje de las “x” representa el nivel de grupos k y sobre el eje “y” el valor
de cada índice, el primero y el último con valores que se expresan de 0 a 1, siendo 1 el
ajuste perfecto. El recuadro rojo resalta el grupo de mejor ajuste.
3.3.4.1 Distribución de las Estaciones Experimentales y la red climática cafetera en el
entorno de los grupos agroclimáticos.
Se aprecia en la Figura 17, con puntos rojos, las Estaciones Experimentales de Cenicafé.
Cuatro EE hacen parte de un mismo grupo, en este caso las EE El Rosario, Naranjal, La
Trinidad y La Catalina se ubicaron dentro del grupo 9, por su parte, las EE El Tambo y
Santa Bárbara ocuparon el grupo 12, las dos EE restantes se ubicaron dentro de grupos
independientes así: EE Pueblo Bello en el grupo 6 y EE Paraguaicito en el grupo 4. Las
estaciones principales de la red climática cafetera, que en total son 74, de la cual también
forman parte las EE de Cenicafé, representadas en la Figura 17 con puntos amarillos, se
distribuyen en todos los grupos, menos en el grupo dos, pero con diferente cobertura en
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
80
área, mientras el grupos 3, 4, 5, 7, 9 y 10 tienen cubrimiento entre 5.000 y 10.000 hectáreas
por estación, los grupos 1, 8 y 11 presentan cubrimiento de 30.000 hectáreas o más por
cada estación, con caso extremo en el grupo 11 que es de 70.000 hectáreas. Valores medios
de cubrimiento entre 11.300 y 13.200 hectáreas por estación se reflejan en los demás
grupos.
3.3.4.2 Descripción de los Grupos Agroclimáticos.
En la Figura 17 se muestra el mapa temático que, junto con la información de la Tabla 15,
facilitará la comprensión de la descripción de cada grupo.
Tabla 15. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan
21 índices bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 12 grupos agroclimáticos que
resultaron del análisis de conglomerados para la zona cafetera colombiana.
3.3.4.2.1 Grupo 1.
La mayor parte de la caficultura dentro de este grupo se desarrolla por encima de 1400
msnm, el mayor déficit hídrico moderado se refleja en la etapa 1, con más de 40 días;
presenta en la mayor parte de sus etapas de desarrollo reproductivo, amplitudes térmicas
inferiores a 10 grados y tiempo térmico con valores medios cercanos a 1200 grados en
todas las etapas (Tabla 15). Corresponde en gran parte a zonas cafeteras de Antioquia,
Caldas, Risaralda, Tolima y Valle del Cauca, se destacan las áreas ubicadas en la margen
oriental de la cordillera occidental en el departamento de Antioquia con influencia de la
cuenca media del río Cauca, la franja occidental de la central en el departamento de Caldas
bs1 bs2 bs3 df1 df2 df3 dm1 dm2 dm3 db1 db2 db3 at1 at2 at3 pp1 pp2 pp3 tt1 tt2 tt3 hs asp slp dem
1 510 626 575 1 0 0 43 14 0 54 53 42 43 72 66 537 868 886 1194 1236 1163 175 124 4.66 1698
2 598 482 588 0 0 0 11 1 3 55 30 63 33 59 42 598 772 771 916 982 967 181 167 4.81 1824
3 575 656 526 0 0 0 25 6 0 78 57 20 21 37 53 597 1048 1116 1039 1046 897 176 135 4.93 1815
4 667 363 431 96 1 0 22 16 34 75 2 0 61 123 120 304 749 674 1327 1288 1288 185 279 4.14 1512
5 585 708 715 5 0 0 46 14 2 84 111 104 14 15 7 506 832 820 1135 1196 1131 183 223 3.00 1660
6 666 732 643 51 29 0 24 18 18 92 103 73 16 28 34 398 729 1033 1299 1450 1437 187 254 5.48 1207
7 483 627 644 1 0 0 48 28 45 34 59 77 67 95 52 561 771 714 1284 1343 1329 179 176 4.02 1536
8 244 420 636 1 23 81 12 31 15 0 0 75 120 122 58 726 603 395 1260 1314 1363 177 140 3.30 1410
9 378 544 619 1 1 19 38 29 39 0 6 68 120 122 89 660 782 689 1368 1447 1484 176 128 2.99 1362
10 390 569 712 7 20 45 43 41 29 0 46 101 119 107 30 623 673 668 1375 1502 1567 188 277 4.27 1187
11 387 517 643 1 7 54 24 31 33 0 2 84 118 122 45 622 650 476 1122 1142 1119 178 121 3.36 1646
12 688 452 562 51 1 0 56 16 28 92 12 40 43 105 94 398 702 675 1135 1158 1174 184 277 3.33 1715
GrupoIndicador Bioclimático Indicador Topográfico
81
en la misma cuenca y la de Risaralda en la misma posición fisiográfica anotada para
Antioquia. La caficultura se desarrolla principalmente al sol y semisombra (Tabla 16).
3.3.4.2.2 Grupo 2.
Se caracteriza por no presentar déficit hídricos fuertes y una mínima cantidad de días con
déficit hídricos moderados; los déficit de brillo muestran las etapas 1 y 3 con el 50% de los
días con valores superiores a 7,2. Aunque la precipitación presenta un descenso en la etapa
1, el brillo solar permanece inalterado, lo que define una baja acumulación de grados día-1
por debajo de 1.000 en todas las etapas (Tabla 15). Geográficamente no encuentra un
patrón diferente al de estar ubicado en las partes más altas de las cordilleras, con prioridad
en latitudes inferiores a 5,2°; está representado en 13 de los 20 departamentos, la mayor
área se encuentra en Tolima, Cauca, Huila, Nariño, Cundinamarca y Valle del Cauca, en un
área de 34.000 hectáreas, entre la vertiente oriental de la cordillera Central y la vertiente
occidental de la cordillera Oriental. Las variedades susceptibles ocupan el 63% del área,
con predominio a libre exposición (Tabla 16).
3.3.4.2.3 Grupo 3.
Presenta características topográficas similares a las del grupo anterior, con mejor
disponibilidad de brillo solar y de lluvia; el tiempo térmico acumulado entre floración y
cosecha es inferior a 2.160 horas en el 90% de los predios, relacionado con el patrón
altitudinal y latitudinal, ya que más del 95% de los predios se ubican por encima de 5,2° de
latitud norte y más del 75% por encima de 1.700 msnm (Tabla 15). Los departamentos en
los cuales predomina el grupo, son principalmente Antioquia, Caldas, Cesar, Risaralda,
Norte de Santander y Magdalena, con prevalencia de caficultura al sol y variedades
susceptibles; se distribuye principalmente en la cuenca media del río Cauca entre los
flancos oriental y occidental de las cordilleras Occidental y Central, respectivamente (Tabla
16).
3.3.4.2.4 Grupo 4.
Los predios cafeteros de este grupo se ubican en la franja óptima de distribución del café,
con escaso brillo solar en la etapa 2 y un déficit hídrico fuerte definido en la etapa 1.
82
Presenta casi la totalidad de los días de las etapas 2 y 3 con amplitudes térmicas inferiores a
10°C, que permiten una buena acumulación de grados de tiempo térmico (Tabla 15). Los
predios se ubican en las Zonas Centro Sur y Sur en los departamentos de Tolima, Cauca,
Cundinamarca, Huila y Nariño, principalmente en las franjas occidentales de la cordillera
Central y Oriental; prevalece la caficultura entre sombra y semisombra con variedades de
porte bajo (Tabla 16).
3.3.4.2.5 Grupo 5.
Comprende las zonas de mayor elevación de la cordillera oriental en los departamentos de
Santander, Norte de Santander, Boyacá, Cesar, Magdalena y La Guajira. Ocupa un área de
54.000 hectáreas. La franja latitudinal prevalente es Centro Norte y Norte entre 5,9° y 8,2°
de latitud (Tabla 16). El grupo presenta marcada disminución de horas de brillo solar en la
etapa 1, en la que además se presenta disminución de la precipitación, en consecuencia de
lo anterior es más acentuado el déficit hídrico moderado en esta etapa; la fluctuación
térmica es elevada y estable en todas las etapas, no obstante el efecto altitudinal, ya que los
predios se ubican en su gran mayoría entre 1500 y 1780 msnm para el primer y tercer
cuartil respectivamente, se relaciona con disminución del tiempo térmico (Tabla 15).
3.3.4.2.6 Grupo 6.
Se encuentra ubicado principalmente en la Sierra Nevada de Santa Marta y en la Serranía
del Perijá, presenta la mayor oferta de brillo solar en las etapas 1 y 2, lo cual se relaciona
con la mayor cantidad de días con valores de déficit de brillo en estas etapas. La zona
refleja el comportamiento típico de regiones de lluvia unimodal y déficit hídrico fuerte, con
más de 40 días en la etapa 1 (Tabla 15). La influencia en la región de las grandes cumbres
y de los vientos alisios del Noreste, determinan un patrón de cultivo de semisombra y
sombra, con más del 90% de su área en esta condición. Ocupa un área cafetera de 40 mil
hectáreas en los departamentos de Cesar, La Guajira, Magdalena y Norte de Santander, de
los tres primeros corresponde al 73% de la zona cafetera. La caficultura a la sombra está
determinada por la estacionalidad de las lluvias que determina un período seco marcado
(Tabla 16).
83
3.3.4.2.7 Grupo 7.
El grupo se encuentra disperso sobre las tres cordilleras, en los departamentos de Caldas,
Risaralda, Valle del Cauca, Antioquia, Santander y Norte de Santander, los tres primeros
ocupan el 60% del área del grupo y, en el caso de Risaralda, el 59,5% del área cafetera
departamental. En general se ubica en la franja altitudinal óptima de producción de café,
con el 80% de los predios entre 1.270 y 1.800 msnm y 57% de la caficultura al sol y
variedades de porte bajo resistentes (Tabla 16). No presenta limitaciones por déficit hídrico
fuerte, aunque el moderado presenta valores por encima de los promedios generales de los
demás grupos en todas las etapas, que pueden o favorecer la floración o afectar el desarrollo
de fruto. Se caracteriza por presentar días de la etapa 2 con fluctuaciones térmicas
inferiores a 10 grados y niveles medios de tiempo térmico de 1.300 grados día-1, ajustado a
los requerimientos del cultivo (Tabla 15).
3.3.4.2.8 Grupo 8.
Se caracteriza por altas precipitaciones en las etapas de cultivo 1 y 2, lo cual coincide con
bajas ofertas de brillo solar, principalmente en la etapa 1; la etapa 3 de desarrollo del fruto
se caracteriza por presentar déficit hídrico fuerte, producto de una precipitación escasa y un
alto delta térmico (Tabla 15). Grupo agroclimático ubicado principalmente en la zona sur
de Huila, el piedemonte llanero y la margen oriental de la cordillera central en el
departamento de Tolima, la mayor parte de la caficultura de Meta, Caquetá y Casanare se
enmarca dentro de este grupo, 85, 83 y 70% respectivamente; la mayor área cafetera se
concentra en el Huila. El 76% de la caficultura se desarrolla a libre exposición solar, con
variedades susceptibles (Tabla 16).
3.3.4.2.9 Grupo 9.
Se encuentra delimitado hacia las cuencas medias de los ríos Cauca y Magdalena, ocupa
áreas cafeteras de Antioquia, Caldas, Cundinamarca, Quindío, Risaralda, Tolima y Valle
del Cauca. El 80% de la caficultura está entre 1100 y 1600 msnm. El 70% de la caficultura
se desarrolla a libre exposición, casi la totalidad de su caficultura está sembrada con
materiales de porte bajo, de los cuales el 58% son resistentes. La cosecha principal tiende a
presentarse con énfasis en el segundo semestre (Tabla 16). Se caracteriza
84
bioclimáticamente por bajo brillo solar en la etapa 1, en promedio 20 días de déficit hídrico
fuerte en la etapa 3 y más de 28 días con déficit hídricos moderados en las etapas 2 y 3 de
desarrollo reproductivo, precipitaciones con regímenes de 2.200 mm año-1 y tiempo térmico
mayor a 2.700 grados entre floración y cosecha (Tabla 15).
3.3.4.2.10 Grupo 10.
El 50 % de los predios están por debajo de 1.000 msnm. Contrasta la cantidad de horas de
brillo solar de las etapas fisiológicas 1 y 3, mientras en la primera los valores no superan las
370 horas, en la segunda presenta valores superiores a 620. Es consistente la condición de
déficit de humedad del suelo, con más de 20 días con déficit fuerte entre la etapa 3 y más
de 28 días déficit moderado en las etapas 1 y 2 (Tabla 15). Geográficamente cubre
principalmente áreas cafeteras de Santander con influencia de la cuenca media del río
Magdalena y la cuenca baja del río Sogamoso y, Norte de Santander, principalmente áreas
sobre la cuenca del río Catatumbo; en el Valle del Cauca, corresponde a una zona sobre la
cuenca del alto Cauca en la margen occidental de la cordillera Central. La caficultura bajo
sombra y semisombra es ocupada por variedades susceptibles y resistentes en proporciones
iguales (Tabla 16).
3.3.4.2.11 Grupo 11.
La zona presenta un comportamiento unimodal del brillo solar el cual tiene una relación
inversa con la lluvia. El mayor déficit hídrico fuerte sucede en la etapa 3, con más de 50
días en promedio. Es una zona de contrastes térmicos con la mayor parte de sus días con
menos de 10 grados de amplitud en las etapas 1 y 2, aunque con valores de tiempo térmico
por debajo de 2.500 grados día-1 (Tabla 15). La zona se encuentra dispersa entre los
departamentos de Huila, Tolima, y Cauca principalmente, geográficamente ocupa la cuenca
alta del río Magdalena en sur de Huila sobre la margen oriental de la cordillera Central y
occidental de la cordillera Oriental. Predominan las variedades susceptibles a roya como
Caturra y Típica y la caficultura al sol, en latitudes inferiores a 4,6° (Tabla 16).
85
Figura 17. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera Colombiana 1ª
Aproximación.
86
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Gru
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88
3.3.4.2.12 Grupo 12.
El 90% de los predios cafeteros del grupo se encuentran por encima de 1500 msnm, la
mitad de la caficultura del Cauca y Nariño se encuentran en este grupo; Tolima, Valle del
Cauca, Cundinamarca, Quindío y Huila tiene una representación entre 9 y 11% del área del
grupo. La mayor parte de las hectáreas que constituyen este grupo se encuentran en la
cordillera central (70%), por debajo de 4,4° de latitud Norte; las variedades susceptibles a
roya y la caficultura con sombra o semisombra, predominan con más del 56% de
cubrimiento en área (Tabla 16). Se caracteriza bioclimáticamente por 45 o más días en
promedio de déficit hídrico fuerte y moderado en la etapa 1; presenta valores muy
homogéneos de tiempo térmico en todas sus etapas y la amplitud térmica permanece por
debajo de 10 grados a excepción de la etapa 1 que sólo lo registra en cerca de la mitad del
período (Tabla 15).
3.3.5 Análisis Regional
Nuestro análisis regional se centrará en el alcance que pueden tener las tecnologías
generadas en las EE, soportados en los indicadores bioclimáticos señalados en la Tabla 14,
construidos con base en la relación que se encontró entre estos y la mejor respuesta en
producción de varios genotipos de café evaluados entre los años 2000 y 2009.
3.3.5.1 Análisis Departamento de Antioquia
3.3.5.1.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Antioquia
La caficultura de Antioquia se desarrolla en 132.000 hectáreas, distribuidas en 15 ecotopos
cafeteros, de los cuales el ecotopo 203A incluye la EE El Rosario. Se encuentra dispersa en
94 municipios, en 12 de ellos se acumula el 50% del área. Las variedades de porte bajo
ocupan el 96% del área y dentro de estas las resistentes corresponden al 63%. La caficultura
se realiza predominantemente al sol (61%), seguido por semisombra y sombra con 27% y
11% del área total del departamento. La estructura de edades muestra una media de 10, 6,5
y 1,4 años y la de densidades 4.400, 5.200 y 5.400 plantas por hectárea, para las variedades
Caturra, Colombia y Castillo® respectivamente. Por cordilleras, la Occidental ocupa
79.000 hectáreas, contra 53.000 de la Central, predominan los predios ubicados en la
89
vertiente oriental de la cordillera Oriental, los cuales representan el 54% del área
departamental, con gran influencia de la cuenca media del río Cauca.
3.3.5.1.2 Conformación de Grupos Departamento de Antioquia
Cuatro componentes principales explicaron el 89% de la variación de los 11 indicadores
iniciales, los cuales fundamentaron el análisis de agrupamiento. El primer componente con
el 55% de la variación fue explicado por déficit de brillo en la etapa 3 y la amplitud y
tiempo térmico, independiente de la etapa; el segundo componente representó el 14% de la
variación, explicada principalmente por los indicadores topográficos excepto la pendiente;
el tercer y cuarto componentes tuvieron la misma explicación de la variación, con 10%
cada uno, en el tercero fue relacionada con el déficit hídrico de la etapa 3, déficit de brillo
de la etapa 2 y precipitación de la etapa 2, mientras el cuarto componente tuvo relación con
la pendiente.
La rutina de agrupamiento contempló 20 combinaciones para 19 posibles grupos con 100
procesos iterativos cada uno. El análisis de estabilidad y calidad que originó la selección
del número de grupos a discriminar, generó en el noveno grupo la menor variación en el
indicador de estabilidad y una explicación de la variabilidad del 80,3%.
Se observa en la Tabla 17 los valores de los índices bioclimáticos y topográficos,
representados por la mediana, que discriminan los nueve grupos. Se adicionó en la última
columna el valor altitudinal, no incluido en el análisis, como referente para la explicación,
adicionalmente los grupos se encuentran representados en la Figura 18, en la cual se aprecia
su distribución y área que ocupan.
La EE se encuentra en el área definida para el grupo ocho, no obstante el análisis
descriptivo de los grupos nos permitió determinar que el grupo 7 presenta gran similaridad
con el grupo 8. Los dos grupos presentan homogeneidad para la mayor parte de los
indicadores, excepto aspecto y sombra (hs). Si bien son variables de interés porque en el
caso de la primera determina la orientación de las vertientes, la cual puede influir de
manera notoria sobre la radiación (Fernández, 2008), los índices de brillo solar, no reflejan
tal condición, mientras en la sombra o iluminación (hs), se asumió por defecto un azimut de
90
315° y una altura del sol de 45°, la cual refleja una sola condición, que en realidad tiene
variación diaria (Fernández, 2008).
Tabla 17. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan 8 índices
bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 9 grupos agroclimáticos que resultaron del análisis
de conglomerados para la zona cafetera del Departamento de Antioquia.
La discusión anterior, soportados en la estadística descriptiva de cada grupo y en las nueve
clases en que se agrupa el aspecto, determina que el grupo 7 se ubique con exposiciones de
vertiente Suroeste y Oeste y el grupo 8 con predominio de exposiciones de vertiente Este y
Sureste, lo cual permite definir un solo grupo ya que son complementarios. En el recuadro
inferior izquierdo de la Figura 18 se representa el Dominio de Recomendación de la EE El
Rosario, correspondiente a las áreas que definen los grupos 7 y 8, en la tabla 24 se observa
la descripción general del DR.
3.3.5.2 Análisis Departamentos de Caldas y Risaralda
3.3.5.2.1 Descripción del entorno cafetero de los Departamentos de Caldas y Risaralda
La caficultura de ambos departamentos se desarrolla en 74.000 fincas con un área promedio
de 1,8 hectáreas. El 82% de los lotes de café se encuentran a libre exposición, sembrados
principalmente con variedades de porte bajo. Las áreas de las variedades Colombia, Caturra
y Castillo® corresponden a 52.300, 51.200 y 25.200 hectáreas, con una edad promedio de
6, 9 y 1,5 años y una densidad de 5.300, 4.700 y 5.700 tallos por hectárea, respectivamente.
Comprende 12 ecotopos cafeteros, de los cuales el 107B y el 206A representan el 35% del
df3 db2 db3 at1 at2 pp2 tt1 tt2 asp slp hs dem
1 17 5 69 120 122 799,1 1.432 1.540 144,7 19,7 156 1.279
2 0 57 48 53 76 852,9 1.252 1.310 303,4 23,1 221 1.646
3 0 53 35 42 68 889,1 1.194 1.237 99,6 14,5 162 1.728
4 0 54 20 23 41 1.019,0 1.096 1.125 109,7 24,5 128 1.819
5 0 56 47 52 74 857,6 1.254 1.317 112,2 28,4 106 1.666
6 0 60 69 73 97 811,6 1.307 1.384 108,3 16,5 157 1.532
7 0 33 70 106 117 804,3 1.364 1.452 297 22,8 218 1.472
8 0 15 70 113 122 801,4 1.374 1.472 118,7 22 137 1.443
9 0 53 21 25 46 994,4 1.117 1.141 302,3 24 221 1.785
GrupoIndicador Bioclimático Indicador Topográfico
91
área. La EE Naranjal y la EE La Catalina se ubican en los ecotopos cafeteros 206A y 209A
respectivamente. El 86% de la caficultura se desarrolla en las vertientes oriental de la
cordillera Occidental y la vertiente occidental de la cordillera Central, con influencia
marcada de la cuenca media del río Cauca.
Figura 18. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera Departamento de Antioquia
3.3.5.2.2 Conformación de Grupos Departamentos de Caldas y Risaralda
Cuatro componentes principales explicaron el 87% de la variación de los 13 indicadores
iniciales, los cuales fundamentaron el análisis de agrupamiento. El primer componente fue
explicado por los índices de déficit fuerte de la etapa 2, déficit moderados de las etapas 2 y
3, déficit de brillo solar de las etapas 1 y 3 y la amplitud y tiempo térmico de la etapa 1, con
92
el 44,6% de la variación; el segundo componente con 22,9% de la variación, fue explicado
por los indicadores de déficit hídrico fuerte de la etapa 2, déficit hídrico moderado de la
etapa 1 y déficit de brillo solar de la etapa 2; el tercer componente, representado por el
aspecto y la sombra explicaron el 11,8% de la variación y el cuarto componentes con una
explicación de la variación del 7,7% fue relacionado con la pendiente.
Como resultado del análisis clúster, siete grupos explicaron la mayor variabilidad (77%)
con un grado de similaridad del 80%. Dentro del grupo 7 se ubicaron tanto la EE Naranjal
como la EE La Catalina, situación que coincidió con la agrupación Nacional, en la que
ambas EE se ubicaron en un solo grupo. Lo anterior es importante resaltarlo ya que la
decisión de agrupar a los Departamentos de Caldas y Risaralda, para los análisis de
agrupamiento, nace del hecho que la discriminación de las respuestas genotípicas fue
similar en ambas EE.
Tabla 18. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan
10 índices bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 7 grupos agroclimáticos que
resultaron del análisis de conglomerados para la zona cafetera de los Departamentos
de Caldas y Risaralda.
En la Tabla 18 se presenta los valores de la mediana de los índices que constituyen el
resultado del análisis de agrupamiento. Existe un grupo que se encuentra ligado al grupo 7,
éste corresponde al grupo 3, en el cual las diferencias más notorias se presentan en los
componentes topográficos de aspecto y sombra de la ladera. Con los mismos argumentos
expuestos para Antioquia, los grupos 3 y 7 representarán la zona de influencia de las EE La
df1 df2 dm1 dm2 dm3 db1 db2 db3 at1 tt1 asp slp hs dem
1 1 7 28 29 33 0 5 68 120 1.428 131,4 20,4 145 1.298
2 1 0 52 26 48 53 64 77 57 1.287 109,6 18,2 143 1.610
3 1 0 44 31 45 21 29 77 88 1.354 112,3 20,7 141 1.480
4 1 0 42 14 8 53 56 55 45 1.211 152,3 20,6 152 1.671
5 1 0 49 25 48 52 64 77 53 1.276 285,9 18,2 212 1.615
6 0 0 31 6 0 66 50 30 29 1.114 156,1 21,5 162 1.751
7 1 1 41 30 40 5 12 75 111 1.364 295,5 19,7 216 1.421
Grupo
Indicador Bioclimático Indicador Topográfico
93
Catalina y Naranjal. En el 75% de los predios del grupo 7, predominan las orientaciones de
la ladera entre 247,5° y 337,5° equivalente a pendientes Oeste y Noroeste, mientras el 83%
de los predios del grupo 3, presentan orientaciones entre 22,5° y 202°, típicas de
orientaciones Nordeste, Este, Sureste y Sur, opuestas al del grupo anterior. En la Tabla 24
se presenta el resumen descriptivo para el DR que constituyen estos dos grupos. La Figura
19 muestra la distribución de los grupos y resalta en el recuadro superior derecho el área de
alcance potencial de las EE Naranjal y La Catalina.
Figura 19. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera de los Departamentos de
Caldas y Risaralda.
94
3.3.5.3 Análisis Departamento de Quindío
3.3.5.3.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Quindío
La caficultura del departamento se desarrolla en 30.500 hectáreas con un área promedio por
finca de 4,7 hectáreas. Las áreas de las variedades Caturra, Colombia y Castillo®
corresponden al 50%, 27% y 17% del área departamental, con una edad promedio de 6,4,
5,8 y 1,3 años y una densidad de 5.100, 6.000 y 5.500 tallos por hectárea, respectivamente.
El 54% de los lotes de café se encuentran a libre exposición y 33% en semisombra.
Comprende 3 ecotopos cafeteros, de los cuales el ecotopo 211A, en donde se encuentra La
EE Paraguaicito, ocupa un área de 15.500 hectáreas. La totalidad de la caficultura se
desarrolla en la vertiente occidental de la cordillera Central, con influencia de las cuencas
de los ríos Quindío, Roble y Barragán.
3.3.5.3.2 Conformación de Grupos Departamento de Quindío
Cuatro componentes principales explicaron el 85% de la variación, el primer componente
fue relacionado con los índices de déficit fuerte y moderado de la etapa 3, la amplitud y
tiempo térmico de las etapas 1 y 2 y la pendiente, con el 47,4% de la varianza; el segundo
componente, con 14,8% de la variación, fue explicado por los indicadores topográficos de
aspecto y sombra; el tercer componente, representado por la precipitación de la etapa 2,
explicó el 11,9% de la variación, y el cuarto componente, con una explicación de la
variación del 11,1% fue relacionado con el déficit de brillo de la etapa 2.
Los índices, que explicaron la mayor variabilidad (80%), con un grado de similaridad del
73% soportaron la decisión de conformación 9 grupos. La EE Paraguaicito se ubicó en el
grupo 1. En la Tabla 19 se presenta los valores de la mediana de los indicadores que
constituyen el resultado del análisis de agrupamiento.
Existe homogeneidad entre los grupos 1 y 3 en los indicadores bioclimáticos y los rangos
entre los cuales se distribuye la pendiente y el hillshade; en aspecto, mientras el grupo uno
tiene una orientación que fluctúa entre Suroeste y Norte, la correspondiente al grupo tres
oscila entre Este y Suroeste, lo cual indica la complementariedad de ambos grupos
95
En la figura 20 se observa la distribución de los grupos y en el recuadro de la parte superior
derecha se demarca en el mapa los grupos 1 y 3, que corresponde a la zona de influencia de
la EE Paraguaicito. La tabla 24 presenta las características más sobresalientes del DR que
conforman ambos grupos.
Tabla 19. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan
8 índices bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 9 grupos agroclimáticos que
resultaron del análisis de conglomerados para la zona cafetera del Departamento de
Quindío.
3.3.5.4 Análisis Departamento de Cauca
3.3.5.4.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Cauca
La caficultura de Cauca se desarrolla en 82.000 hectáreas, distribuidas en 11 ecotopos
cafeteros, de los cuales el ecotopo 218A representa el 42% del área cafetera departamental,
en el cual se encuentra la EE El Tambo. La caficultura se encuentra dispersa en 31
municipios, en 7 de ellos se acumula el 50% del área, dentro de los cuales El Tambo y
Piendamó tienen la mayor área cafetera con 8.300 y 7.300 hectáreas respectivamente. Las
variedades de porte bajo ocupan el 88% del área y dentro de estas las susceptibles a roya
corresponden al 61%. La caficultura se realiza predominantemente a la sombra (49%),
seguido por libre exposición solar y semisombra con 33% y 18% del área cafetera total del
departamento. La estructura de edades muestra una media de 10, 9 y 1,2 años y la de
densidades 5.400, 5.800 y 5.200 plantas por hectárea, para las variedades Caturra,
df3 dm3 db2 at1 at2 pp2 tt1 tt2 asp slp hs dem
1 0 22 0 64 122 745,9 1.384 1.345 286,43 13,18 204 1.428
2 36 32 12 91 117 715,3 1.309 1.353 247,2 3,93 183 1.422
3 0 25 3 63 115 716,8 1.332 1.311 126,5 18,5 149 1.482
4 0 25 22 53 81 680,8 1.145 1.181 103,56 18,79 150,5 1.664
5 0 8 43 42 55 744,1 895 1.007 274,51 18,89 206 1.770
6 0 26 14 57 97 700,1 1.267 1.264 279,7 8,93 195,5 1.527
7 0 25 23 52 78 680,4 1.129 1.170 297,1 19,57 217 1.679
8 7 28 56 55 95 742,6 1.245 1.274 239,5 5,31 184 1.593
9 51 31 5 119 122 707,6 1.368 1.426 239 2,54 182 1.247
GrupoIndicador Bioclimático Indicador Topográfico
96
Figura 20. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera del Departamento de
Quindío.
Colombia y Castillo® respectivamente. Por cordilleras, la Central ocupa 67.000 hectáreas,
contra 15.000 de la Occidental, predominan los predios ubicados en la vertiente occidental
de la cordillera Central, los cuales representan el 72% del área departamental, ubicados
principalmente en la zona de influencia de la meseta de Popayán
3.3.5.4.2 Conformación de Grupos Departamento de Cauca
Cuatro componentes principales explicaron el 86% de la variación de los 7 indicadores
bioclimáticos y 3 topográficos. El primer componente con el 36,6% de la variación fue
explicado por la amplitud térmica en las etapas 2 y 3, tiempo térmico y déficit de brillo de
97
la etapa 3; el segundo componente representó el 25% de la variación, explicada
principalmente por déficit de humedad fuerte y moderado en la etapa 3 y la amplitud
térmica de la etapa 1; los indicadores topográficos de sombra y pendiente se relacionaron
con el tercer componente y la pendiente con el cuarto, con 14,9% y 10% de explicación de
la variabilidad, respectivamente.
Tabla 20. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan
7 índices bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 8 grupos agroclimáticos que
resultaron del análisis de conglomerados para la zona cafetera del Departamento del
Cauca.
Producto del análisis de estabilidad y calidad en el análisis de agrupamiento se originó la
selección de 8 grupos con una similaridad del 83% y una explicación de la variabilidad de
81,2%.
Se observa en la Tabla 20 los valores de los índices bioclimáticos y topográficos,
representados por la mediana, que discriminan los ocho grupos; los grupos se encuentran
representados en la Figura 21, en la cual se aprecia su distribución y área que ocupan. En el
grupo 4 se ubicó la EE El Tambo.
df3 dm3 db3 at1 at2 at3 tt2 asp slp hs dem
1 0 14 42 42 106 94 1.177 285,6 9,16 195 1.735
2 0 13 52 37 92 70 1.147 107,78 17,6 148 1.769
3 0 1 66 27 59 40 1.008 110,6 19,61 140 1.835
4 0 15 36 43 113 109 1.207 82,57 5,97 174 1.699
5 0 8 60 32 74 51 1.064 294,7 18,43 214 1.808
6 0 14 0 51 121 120 1.266 289,8 13,62 203 1.572
7 0 14 0 51 121 120 1.281 115,51 19,18 143 1.566
8 68 33 77 120 122 59 1.179 149,86 18,57 165 1.703
GrupoIndicador Bioclimático Indicador Topográfico
98
Figura 21. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera del Departamento del Cauca
Existe homogeneidad entre los grupos 4 y 1 en los indicadores bioclimáticos y los
topográficos de pendiente y hillshade (sombreamiento), aunque en el correspondiente al
aspecto se diferencian; mientras el grupo cuatro tiene una orientación de la pendiente que
fluctúa entre Noreste y Sur, la correspondiente al grupo 1 oscila entre Suroeste y Norte. La
anterior situación indica que los grupos 1 y 4 tienen continuidad geográfica con
características climáticas equivalentes, que los define como complementarios, bajo la
premisa que el aspecto no define un patrón diferencial de comportamiento del cultivo como
se anotó con anterioridad.
99
Con referencia a la condición de suelos predominan las unidades con material parental de
cenizas volcánicas como Timbío, Cajibío, Puracé, Carmelo, Pubenza y Piendamó.y algunos
complejos originados por asociación de estos (Solarte y Álvarez, 1997). El recuadro de la
parte superior derecha de la Figura 21 demarca la zona de influencia de la EE El Tambo y
en la Tabla 24 se describen las características del DR.
3.3.5.5 Análisis Departamentos de Cesar y La Guajira
3.3.5.5.1 Descripción del entorno cafetero de los Departamentos de Cesar y La Guajira
El área cafetera que encierran estos dos departamentos es de 35.200 hectáreas, 82% en
Cesar. Los predios cafeteros tienen un área promedio de 24 hectáreas y dedican al cultivo
de café 3,3 hectáreas. El 90% de las fincas tienen 7 hectáreas o menos en café y representan
el 70% del área cafetera total. Un 89% del área cafetera se encuentra establecida en
semisombra y sombra, con predominio de variedades susceptibles a la roya (71%), dentro
de ellas la variedad Típica representa el 47% del área de los dos departamentos. Los
municipios con mayor área cafetera corresponden a Pueblo Bello, Codazzi, Valledupar y La
Paz en el departamento del Cesar, los cuales cubren una extensión de café de 19.400
hectáreas. La edad promedio de los cultivos, para las variedades Caturra, Colombia y
Típica es de 14, 10 y 28 años, las cuales son superadas en la condición de sombreamiento.
La densidad de siembra, en número de tallos por hectárea, de las variedades de porte bajo
es de 5.000, mientras en porte alto es de 3.200. La caficultura se desarrolla de manera
preferente en el ecotopo 402 de la Sierra Nevada de Santa Marta y el ecotopo 301A, en la
serranía del Perijá, con 11.000 ha y 20.900 ha respectivamente.
Cuatro componentes principales explicaron el 82% de la variación de los 11 indicadores
iniciales; el primer componente fue explicado por los índices de déficit hídrico fuerte de las
etapa 1 y 2, déficit hídrico moderado de la etapa 1, y el déficit de brillo solar de las etapas 1
y 2, que en conjunto explicaron el 32,3% de la variación; el segundo componente con 26%
de la variación, fue explicado por los indicadores de déficit hídrico fuerte de la etapa 3,
déficit hídrico moderado de la etapa 2 y déficit de brillo solar de la etapa 3; el tercer
componente, representado por el aspecto y la sombra explicaron el 14,1% de la variación y
100
el cuarto componentes con una explicación de la variación del 9,6% fue relacionado con la
pendiente.
3.3.5.5.2 Conformación de Grupos Departamentos de Cesar y La Guajira
Se conformaron siete grupos que explicaron la mayor variabilidad (77%) con un grado de
similaridad del 83%. Dentro del grupo 2 se ubicó la EE Pueblo Bello. Se observa en la
Tabla 21 los valores de los índices bioclimáticos y topográficos, representados por la
mediana, que discriminan los siete grupos. Los grupos se encuentran representados en la
Figura 22, en la cual se aprecia su distribución y área que ocupan.
Tabla 21. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan
8 índices bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 7 grupos agroclimáticos que
resultaron del análisis de conglomerados para la zona cafetera de los Departamentos
de Cesar y La Guajira
Existe homogeneidad entre los grupos 2 y 3 en los indicadores bioclimáticos y los
topográficos de pendiente y altura, aunque en los correspondientes al aspecto y hillshade se
diferencian; mientras el grupo 2 tiene una orientación de la pendiente que fluctúa entre
Noreste y Sur, la correspondiente al grupo 3 oscila entre Suroeste y Noroeste. La
iluminación (hillshade) por la forma en que se obtuvo, tiene un solo acimut y un solo
ángulo de la fuente luminosa, situación que no representa la variación horaria y diaria. La
anterior situación indica que los grupos 2 y 3 tienen continuidad geográfica con
características bioclimáticas similares, lo cual define un patrón similar de comportamiento
del cafeto, ya que, tanto aspecto como sombra no son determinantes en el comportamiento
diferencial de los genotipos que allí se evalúen.
df1 df2 df3 dm1 dm2 db1 db2 db3 asp slp hs dem
1 21 18 23 42 49 12 52 99 258,69 21,23 204 953
2 49 27 0 23 15 92 78 49 119,86 20,69 153 1.338
3 47 22 0 25 17 92 89 56 304,8 21,14 220 1.361
4 27 9 0 34 19 93 77 35 109,25 24,81 152 1.567
5 12 6 0 37 17 93 77 33 304,6 23,44 224 1.616
6 52 27 3 23 28 91 114 93 88,21 25,04 153 1.180
7 52 27 4 23 30 92 117 102 308,5 21,45 222 1.098
GrupoIndicador Bioclimático Indicador Topográfico
101
Figura 22. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera de los Departamentos de
Cesar y La Guajira
En la figura 22 en el recuadro de la parte inferior izquierda se demarca en el mapa la zona
de influencia de la EE Pueblo Bello, que se describe además en la Tabla 24. El área cafetera
que involucran los grupos es de 13.260 hectáreas.
3.3.5.6 Análisis Departamento de Cundinamarca
3.3.5.6.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Cundinamarca
La caficultura del departamento se desarrolla en 43.800 hectáreas con un área promedio por
finca de 1,0 hectárea. El área cafetera sembrada con las variedades Caturra, Típica,
102
Colombia y Castillo® corresponde a 21.5%, 26%, 36% y 17% del área cafetera
departamental, con una edad promedio de 10,0, 22,0, 8,6 y 1,4 años y una densidad de
4.400, 3.000, 4.800 y 4.900 tallos por hectárea, respectivamente. El 70% del área en café se
encuentran en semisombra y sombra y 30% a libre exposición solar. Comprende 9 ecotopos
cafeteros, de los cuales el ecotopo 311A, en donde se encuentra La EE Santa Bárbara,
ocupa un área de 3.600 hectáreas. La totalidad de la caficultura se desarrolla en la cordillera
oriental, 96% de los predios cafeteros se ubican en el flanco occidental, con influencia de
las cuencas alta y media del Río Magdalena.
3.3.5.6.2 Conformación de Grupos Departamento de Cundinamarca
Cuatro componentes principales explicaron el 77,2% de la variación; el primer componente
fue explicado por la precipitación y el índice de déficit moderado en la etapa 2 y los déficit
de brillo solar en las etapas 1 y 2, con una explicación de la varianza del 28,4%; el segundo
componente, con 21,4% de la variación, fue relacionado con déficit de humedad fuerte en
la etapa 2 y déficit de brillo en la etapa 3. Los indicadores topográficos de aspecto y sombra
representaron la variación del tercer componente y la pendiente el cuarto componente.
Nueve grupos explicaron la mayor variabilidad (74,4%), con un grado de similaridad del
80%. La EE Santa Bárbara se ubicó en el grupo 1. En la Tabla 22 se presenta los valores de
la mediana de los indicadores que constituyen el resultado del análisis de agrupamiento.
Con el grupo 1 se encuentran combinado los grupos 3 y 9, en los cuales las diferencias más
notorias se presentan en los componentes topográficos de aspecto y sombra; en el grupo 1
las orientaciones de la ladera se ubican entre Suroeste y Norte, mientras en los grupos 3 y 9
las orientaciones predominantes son entre Noreste y Sur, opuestas al del grupo anterior.
En la figura 23 en el recuadro de la parte superior derecha se demarca en el mapa la zona de
influencia de la EE Santa Bárbara, ocupa un área de 25.120 hectáreas, que corresponde al
45% del total departamental, adicionalmente en la Tabla 24 se describen las características
sobresalientes de los grupos que constituyen el DR.
103
Tabla 22. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan
6 índices bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 9 grupos agroclimáticos que
resultaron del análisis de conglomerados para la zona cafetera del Departamento de
Cundinamarca.
3.3.5.7 Análisis Departamento de Tolima
3.3.5.7.1 Descripción del entorno cafetero del Departamento de Tolima
La caficultura del departamento del Tolima se desarrolla en 111.000 hectáreas, distribuidas
en 9 ecotopos cafeteros, de los cuales el ecotopo 207B incluye la EE La trinidad. Se
encuentra dispersa en 37 municipios, en 13 de ellos se acumula el 75% del área. Las
variedades de porte bajo ocupan el 90% del área y dentro de estas las resistentes
corresponden al 48%. La caficultura se realiza predominantemente al sol (68%), seguido
por semisombra y sombra con 23% y 8% del área total del departamento. La estructura de
edades muestra una media de 8,5, 7,2 y 1,4 años y la de densidades 4.700, 5.400 y 5.300
tallos por hectárea, para las variedades Caturra, Colombia y Castillo® respectivamente Por
cordilleras, la Central, flanco oriental, ocupa 96.700 hectáreas, contra 14.400 de la Oriental,
flanco occidental; ambas con gran influencia de la cuenca alta del río Magdalena.
3.3.5.7.2 Conformación de Grupos Departamento de Tolima
Dos componentes principales explicaron el 72,6% de la variación de los 4 indicadores
bioclimáticos y tres topográficos, los cuales fundamentaron el análisis de agrupamiento. El
primer componente con el 50,4% de la variación fue explicado por la amplitud y tiempo
térmico de las etapas 1 y 2; el segundo componente representó el 22,2% de la variación,
df2 dm2 db1 db2 db3 pp2 asp slp hs dem
1 1 27 23 0 0 695,1 290 13 204 1.518
2 0 25 0 2 63 759,4 129 12 164 1.494
3 1 27 33 0 0 695,1 133 12 160 1.520
4 0 4 66 41 43 909,2 164 17 176 1.745
5 6 25 0 1 63 765,2 292 20 215 1.381
6 0 12 31 24 68 763,3 251 13 195 1.707
7 9 24 0 1 62 759,4 106 22 128 1.337
8 1 20 42 0 0 819,2 288 19 215 1.360
9 1 22 40 0 0 779 108 20 133 1.450
GrupoIndicador Bioclimático Indicador Topográfico
104
explicada por los indicadores topográficos. Al nivel del octavo grupo se obtuvo la menor
variación en el indicador de estabilidad, con una similaridad del 90,6% y una explicación
de la variabilidad del 88,1%. Se observa en la Tabla 23 los valores de los índices
bioclimáticos y topográficos, representados por la mediana, que discriminan los ocho
grupos que se encuentran representados en la Figura 24.
Figura 23. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera del Departamento de
Cundinamarca
La EE La Trinidad se ubicó en el grupo 3. Existe homogeneidad entre los grupos 3 y 8 en
los indicadores bioclimáticos y los topográficos de pendiente, hillshade y altura, aunque en
el correspondiente al aspecto se diferencian; mientras el grupo 3 tiene una orientación de la
105
pendiente que fluctúa entre Noreste y Suroeste, el correspondiente al grupo 8 oscila entre
Oeste y Norte. En la Figura 24 en el recuadro de la parte superior derecha se demarca en el
mapa la zona de influencia de la EE La trinidad, de la cual se describen sus características
más sobresalientes en la Tabla 24.
Tabla 23. Información de los valores, representados por la mediana, que discriminan
4 índices bioclimáticos y cuatro topográficos, de los 8 grupos agroclimáticos que
resultaron del análisis de conglomerados para la zona cafetera del Departamento de
Tolima.
3.3.6 Representatividad de las Estaciones Experimentales de Cenicafé
A partir de la construcción de los DR de cada EE, se generó el mapa temático de
representatividad, consolidando la información de los grupos que se definieron a nivel
departamental. La Figura 25 presenta dos mapas, que de manera comparativa muestran, el
primero (Figura 25A), el área de influencia de las Variedades Castillo® Regional
(Alvarado et al., 2008), soportado en el análisis realizado por la disciplina de
Agroclimatología de Cenicafé, que tomó como referencia la información de la encuesta
cafetera de 1997 y el segundo (Figura 25B), como resultado del análisis de conglomerados
regional del presente estudio.
at1 at2 tt1 tt2 asp slp hs dem
1 40 73 1.019 1.036 110,38 25,69 119 1.753
2 65 107 1.131 1.152 294,37 18,71 212 1.639
3 120 122 1.362 1.414 100,18 14,17 159 1.297
4 40 71 1.014 1.026 292,5 23,9 221 1.764
5 109 122 1.302 1.304 112,34 26,94 98 1.491
6 60 100 1.134 1.149 110,87 23,55 132 1.663
7 91 122 1.239 1.260 111,1 16,77 157 1.521
8 112 123 1.321 1.337 300,1 14,11 209 1.381
GrupoIndicador Bioclimático Indicador Topográfico
106
Figura 24. Mapa de Zonificación Agroclimática Cafetera del Departamento del
Tolima
En la Figura 25A se observa como el área de influencia sigue un patrón definido, que
abarca el entorno de los ecotopos cafeteros, particularmente una Variedad Castillo®
Regional, puede trascender los límites departamentales, situación que supone una mayor
cobertura, aunque con un espectro agroclimático muy amplio. Si tenemos en cuenta sólo
aquellos departamentos en los cuales se desarrolló el presente estudio, el área potencial de
recomendación de las variedades regionales sería de 442.610 hectáreas, que en el caso de
Cesar, La Guajira, Risaralda y Quindío, corresponde al total de su área cafetera. Otros
107
departamentos como Antioquia, Caldas, Cauca y Tolima, tienen cobertura igual o superior
al 70%, mientras Cundinamarca tiene representada el 41% de su área cafetera.
Otros departamentos cafeteros, en los cuales no se tiene EE, tendrían una cobertura por las
variedades regionales de 123.000 hectáreas, dentro de las que se destacan los
departamentos de Valle del Cauca, Nariño y Magdalena, con 40.000, 34.000 y 19.600
hectáreas, respectivamente.
La Figura 25B representa los resultados regionales, soportados en los indicadores
agroclimáticos que se relacionaron con la mejor expresión de producción de genotipos
élites. Como puede observarse, la representación no sigue el patrón de los ecotopos, tiende
a ubicarse entre rangos altitudinales, similares a aquellos donde se encuentran las EE; otra
situación de la cobertura del DR, es su dispersión dentro de los departamentos. Si tenemos
en cuenta los ecotopos cafeteros sobre los cuales se ubican las EE, se puede precisar que en
la mayor parte de los casos el DR involucra más del 50% del área cafetera del ecotopo
(Tabla 25), las situaciones menos favorables se presentan con los ecotopos 203A, 209A y
211A, en las que el DR sólo considera el 18%, 21% y 33% del área respectivamente.
Algunos ecotopos que no hacen parte de la ubicación de las EE, tienen mejor cobertura
potencial en área, tal es el caso del ecotopo 102B para Antioquia (6.060 ha), 314A en
Cundinamarca (9.320 ha) y 209B en Tolima (8.190 ha).
Como se observa en Figura 25B, los departamentos con mayor área de cubrimiento del DR,
son Tolima, Caldas-Risaralda y Cauca, con 41.670 ha, 36.740 ha y 32.380 ha,
respectivamente. Teniendo en cuenta el área cafetera de los departamentos donde se
encuentran ubicadas las EE, el porcentaje promedio de representación del DR es del 32%;
los mayores niveles alcanzados en Cundinamarca y Cesar-La Guajira con 57,4% y 40,8%,
respectivamente y los menores en Antioquia con 17,7% y Quindío con 21,1%. (Tabla 26).
108
Tabla 24. Características asociadas a los Dominios de Recomendación que resultaron
de los agrupamientos en los Departamentos donde se encuentran las Estaciones
Experimentales
Municipio
Propor
ción Cordillera Flanco
Propor
ción
Variedad -
Luminosidad
Propor
ción Ecot Proporción Indicador Rango
23.450 ha Ciudad Bolivar 10,6% OCCIDENTAL Este 40,5% colombia 52,9% 102B 25,8% Altitud (msnm) 1160-176023.205 fincas Betania 8,4% Oeste 3,4% caturra 27,3% 201A 14,4% Brillo solar 1560-1700
Salgar 5,6% CENTRAL Oeste 30,5% castillo 17,9% 204B 7,9% Lluvia anual (mm) 2150-2370
Sonsón 4,0% Este 25,5% típica 1,9% 205B 7,8% DHM etapa 1 (días) 40-49
Andes 3,7% 201B 6,9% DHM etapa 3 (días) 30-49
Ebéjico 3,2% 202A 6,9%
Déficit Brillo etapa 1
(días) 0-25
San Carlos 2,9% Sol 51,6% 204A 6,8%
Amplitud T etapa 3
(días) 73-92
Armenia 2,6% Semi Sombra 33,3% 105B 5,4%
Tiempo T etapa 1
(días) 1320-1460
Sombra 15,1% 101B 4,0%
Tiempo Térmico
(acumulado etapas
2 y 3) 2770-3200
36.744 ha Palestina 9,3% OCCIDENTAL Este 32,4% colombia 50,0% 107B 22,0% Altitud (msnm) 1200-1700
17.700 fincas Chinchiná 8,8% Oeste 0,7% caturra 30,4% 206A 27,2%
Brillo solar
(horas/año) 1550-1730
manizales 8,0% CENTRAL Oeste 48,5% castillo 17,9% 204A 9,1% Lluvia anual (mm) 2000-2150
Pereira 7,9% Este 18,4% típica 1,8% 108B 5,7% DHM etapa 1 (días) 36-49
Pensilvania 6,8% 106B 4,6% DHM etapa 3 (días) 36-51
Samaná 5,4% 205B 12,1%
Déficit Brillo etapa 1
(días) 0-24
Belén de Umbría 5,3% Sol 85,2% 205A 6,0%
Amplitud T etapa 3
(días) 53-96
San José 4,2% Semi Sombra 11,3% 207A 2,2%
Tiempo T etapa 1
(días) 1250-1400
Pácora 4,1% Sombra 3,5% 206B 6,3%
Tiempo Térmico
(acumulado etapas
2 y 3) 2580-2970
6.424 ha Calarca 40,3% CENTRAL Oeste 100,0% Centro Sur 100,0% 211A 94,0% Altitud (msnm) 1270-17101.149 fincas Buenavista 18,7% 210A 4,6% Brillo solar 1600-1650
Génova 18,4% Lluvia anual (mm) 1780-1900
Pijao 11,1% DHM etapa 3 (días) 35-41
Córdoba 6,7% Sol 45,8% DHF etapa 1 (días) 47-69
Armenia 4,8% Semi Sombra 37,8% AT etapa 2, 3 (días) >112
Sombra 16,4%
Tiempo Térmico
(acumulado etapas
2 y 3) 2600-2700
32.380 ha El Tambo 16,6% CENTRAL Oeste 88,8% Sur 97,4% 218A 72,9% Altitud (msnm) 1540-183046.900 fincas Piendamó 16,4% Este 0,1% Centro Sur 2,6% 112B 8,1% Brillo solar 1590-1740
Cajibío 12,4% ORIENTAL Este 10,9% 219A 7,5% Lluvia anual (mm) 1700-1820
Timbío 10,3% Oeste 0,2% Semi Sombra 47,6% 217A 4,6% DHF etapa 1 (días) 39-79
Morales 9,0% Sol 37,3% DHM etapa 3 (días) 20-37
Popayán 7,4% AT etapa 1, 2 (días) 79-119
Caldono 6,5% Sombra 15,1%
Tiempo Térmico
(acumulado etapas
2 y 3) 2200-2490
13.260 ha Pueblo Bello 30,3% SIERRA NEVADA 50,0% Norte 100,0% 301A 49,5% Altitud (msnm) 1030-1680
3.890 fincas Agustín Codazzi 18,3% ORIENTAL Oeste 49,5% 402 49,1%
Brillo solar
(horas/año) 1930-2060
Valledupar 13,0% 403 0,9% Lluvia anual (mm) 2040-2420
La Paz 11,8% Semi Sombra 55,3% DHF etapa 1 (días) 44-58
Urumita 4,8% Sombra 34,1%
AT etapa 1, 2, 3
(días) <35
49615 El Copey 4,4% Sol 10,6%
Tiempo Térmico
(acumulado etapas
2 y 3) 2450-2900
25.120 ha Viotá 13,3% ORIENTAL Oeste 99,6% Centro Sur 86,6% 314A 37,1% Altitud (msnm) 1230-1750
23.000 fincas El Colegio 6,1% Centro Norte 13,4% 312A 24,4% Brillo solar 1140-1550
Quipile 5,8% 315A 15,5% Lluvia anual (mm) 1630-2080
San Juan de río Seco 5,3% Semi Sombra 61,4% 313A 11,3% DHM etapa 1 (días) 22-76
La Mesa 4,7% Sol 23,4% 311A 10,9% DHF etapa 3 (días) 21-45
Tibacuy 4,5% Sombra 15,2% DHF etapa 1 (días) >26
Sasaima 4,2%
AT etapa 1, 2, 3
(días) >109
Guayabal de Siquima 4,2%
Anolaima 4,1%
Tiempo Térmico
(acumulado etapas
2 y 3) 2290-2750
41.670 ha Líbano 11,1% CENTRAL Este 75,9% Centro Sur 79,4% 209B 22,1% Altitud (msnm) 1080-163026.550 fincas Fresno 9,3% ORIENTAL Oeste 24,0% Centro Norte 20,6% 206B 21,5% Brillo solar 810-1780
Rovira 6,4% 316A 18,2% Lluvia anual (mm) 1400-2300
Ataco 5,7% 207B 10,1% DHM etapa 3 (días) 23-48
Dolores 5,2% 211B 8,4% DHM etapa 1 (días) 14-41
Palocabildo 5,0% 208B 8,2%
AT etapa 1, 2, 3
(días) >85
Ortega 4,2% Sol 61,0% 210B 5,6%
Planadas 4,1% Semi Sombra 28,5% 315A 3,4%
Ibagué 4,0% Sombra 10,5%
Tiempo Térmico
(acumulado etapas
2 y 3) 2500-3000
Cundinamarca -
EE St Bárbara
Tolima - EE La
Trinidad
Indicadores Bioclimáticos
(Rango para el 80% de los
Antioquia - EE El
Rosario
Caldas - EE
Naranjal
Risaralda - EE La
Catalina
Quindío - EE
Paraguaicito
Cauca - EE El
Tambo
Cesar - Guajira -
EE Pueblo Bello
Dominio de
Recomendación
(DR)
Área y Predios
Cafeteros en
el DR
Municipios y Representación
dentro del DR
Proporción por Cordillera
dentro del DR
Proporción por Variedad y
lumino- sidad dentro de DR
Proporción Por Ecotopo
dentro del DR
109
Fig
ura
25. A
. Á
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e In
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cia d
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ari
edad
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daci
ón
de
las
Est
aci
on
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xp
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enta
les
de
Cen
icafé
110
Tabla 25. Representatividad del Dominio de Recomendación sobre el área cafetera de
los ecotopos en los cuales se encuentran las Estaciones Experimentales.
Tabla 26. Representatividad del Dominio de Recomendación sobre el área cafetera de
los departamentos en los cuales se encuentran las Estaciones Experimentales.
3.4 Discusión
3.4.1 Línea Base
Una condición generalizada de la línea base es la reducción de las fluctuaciones y la
atenuación de los elementos climáticos, principalmente los térmicos. La anterior situación
se manifiesta con mayor intensidad en el extremo latitudinal norte, donde los rangos de
distribución de los elementos climáticos son más amplios y en el caso de lluvia los valores
ECOTOPO DEPARTAMENTOÁrea DR (ha) en el
Ecotopo
Representación
del DR
402 CESAR-GUAJIRA 6.512 58,70%
203A ANTIOQUIA 582 18,30%
206ACALDAS-
RISARALDA9.986 50,90%
207B TOLIMA 4.220 63,20%
209ACALDAS-
RISARALDA1.445 21,40%
211A QUINDÍO 6.038 33,40%
218A CAUCA 23.594 68,20%
311A CUNDINAMARCA 2.726 75,70%
DEPARTAMENTOÁrea DR (ha) en el
DepartamentoRepresentación del DR
CESAR-GUAJIRA 13.264 40,80%
ANTIOQUIA 23.450 17,70%
CALDAS-RISARALDA 36.744 27,70%
CUNDINAMARCA 25.120 57,40%
TOLIMA 41.673 37,50%
QUINDÍO 6.424 21,10%
CAUCA 32.376 39,50%
111
de intensidad son mayores y la cantidad de días con lluvia son menores, mientras los
valores de interpolación se ajustan más al intervalo inferior de los datos originales. En este
último aspecto, si tenemos en cuenta que la información se asocia al centroide del pixel,
para el caso de la EE Pueblo Bello, la información climática de referencia se obtiene a una
a.s.n.m. de 1.100 m, mientras la altura del centroide se encuentra a 1.300 m, condición que
se ajusta a los valores interpolados.
Otra situación que es determinante, sobretodo en la condición de alta y baja altitud, es el
efecto de la resolución espacial, que por efecto de la interpolación influye en valores
térmicos superiores en la zona baja e inferiores en zona alta. El componente topográfico es
quizás el que tiene mayor efecto por el proceso de horizontalización, ya que cada pixel
considera una plano horizontal, sin cambios orográficos en su entorno, los cuales sólo se
verifican en los pixeles vecinos. Un ejemplo concreto es el de la pendiente que en
condiciones de la resolución de 5 km sólo fluctúa entre 0,1 y 12 grados con un promedio de
4,03, mientras que al incorporar los valores de la pendiente a cada finca dentro de cada
pixel, en una resolución de 90 m, el rango de distribución de este componente topográfico
se amplía, entre 0 y 71 grados con promedio de 18, más ajustados a la condición de la
caficultura colombiana.
3.4.2 Análisis Multivariado
Se observa en la definición de los grupos una fuerte influencia del componente altitudinal,
situación que está derivada en la obtención de los indicadores, como los térmicos y de
humedad, que en la construcción de la línea base tuvieron a la altura como variable
independiente, adicionalmente, en la construcción de los índices de humedad, para el
cálculo de la ETp, éste factor hizo parte de su rutina de cálculo y por último, la asociación
que tiene la altura con otras características fisiográficas, determinantes en el clima a escala
mesoclimática (Jaramillo, 2005a).
En un estudio realizado por Guzmán y Baldión, 1997, en el cual utilizaron análisis
multivariado para agrupar zonas climáticas de los departamentos de Quindío y Risaralda, al
igual que en el presente estudio, encontraron asociación entre las variables estudiadas y la
altitud.
112
3.4.3 Grupos Agroclimáticos
El análisis por grupos nos ha permitido describir las características de relevancia que
contribuyen o limitan la producción. El lector deberá entender que la metodología está
basada en los factores que ocurren de manera previa al evento de cosecha principal del
cultivo y que las tres etapas se enmarcan dentro del período reproductivo que incluyen los
eventos fisiológicos previos a floración, la floración y los correspondientes al crecimiento
del fruto hasta la cosecha. El análisis estacional está determinado por la forma en que se
obtuvo la línea base, histórico diario para un año promedio, en el cual el propósito es
analizar el comportamiento de los índices climáticos.
Teniendo en cuenta las referencias iniciales sobre los valores que asumen los índices
agrometeorológicos (Tabla 13) y algunas de las investigaciones más sobresalientes para el
cultivo de café en Colombia y Brasil, se presenta en la Tabla 27 las limitaciones y ventajas
de acuerdo con la aptitud agroecológica del cultivo.
La planificación del momento de las siembras es determinante para favorecer el desarrollo
del cultivo, en zonas altas éste tardará más en alcanzar la etapa reproductiva. En algunos
grupos la condición de déficit de humedad en las últimas fases de desarrollo del fruto puede
mejorarse con prácticas de manejo de coberturas muertas y de establecimiento de barreras
vivas en el caso de las zonas con mayor pendiente. En otros grupos la alta humedad
prevalente en la mayor parte de desarrollo reproductivo, puede favorecer la presencia de
enfermedades producidas por Phoma sp. (Muerte descendente), Erithricium salmonicolor
(mal rosado) y en la floración presentar anormalidades como flor estrella o afectarse por
hongos como Colletotrichum sp. (Secamiento) (Jaramillo y Arcila, 2009a, 2009b).
La condición de caficultura bajo sombra también puede limitar la producción (Farfán y
Jaramillo, 2009), se deberá aprovechar durante el período seco para realizar prácticas como
regulación de sombrío, cosecha sanitarias, podas del cultivo, que disminuyan efectos
potenciales de plagas y enfermedades. El manejo agronómico que acompañe al cultivo,
como las fertilizaciones, la oportunidad en el manejo de arvenses y coberturas y el manejo
del sombrío permitirá potencializar las buenas condiciones de aptitud para el cultivo.
113
Tabla 27. Descripción de las condiciones de aptitud de las Zonas Agroclimáticas
propuestas para la Zona Cafetera colombiana.
Zona Agroclimática Limitaciones Ventajas Recomendaciones
Zona apta para el cultivo Manejo de coberturas
Crecimiento vegetativo y
reproductivo lento en zonas altas
Floraciones con tendencia a la
concentración en dos períodos
Siembras con densidades altas, en
arreglos con calles amplias
Ciclos de renovación más amplios
Siembras al inicio de temporada de
lluvias
La humedad en exceso no permite
una concentración de la floración.
Zona que se afecta en condiciones
de niña.
Es una zona que puede ganar
aptitud del cultivo en condiciones
de El Niño
Manejo de coberturas y
semisombra
Riesgo de enfermedades
ocasionadas por Phoma, sobretodo
en Zonas de mayor altitud
Siembras con densidades medias,
en arreglos con calles amplias
Crecimiento vegetativo y
reproductivo lento
Siembras al inicio de temporada de
lluvias
En ambos grupos la condición de
sombra puede limitar la
producción.
Floraciones y cosecha
concentradas
Siembras al inicio de temporada de
lluvias
Riesgo de déficit hídrico en fases 3
de desarrollo del fruto en el grupo
6.
Caficultura con ciclos de
renovación más amplios
Regulación de sombra que no
supere el 50% de sombreamiento
Crecimiento vegetativo y
reproductivo lento en partes altas
principalmente el grupo 5
Prácticas de conservación con
coberturas muertas en la epoca
seca
Riesgo de déficit hídrico en fases 3
y 4 de desarrollo del fruto
Floraciones concentradas con
prevalencia en uno de los
semestres
Manejo de coberturas o sombrío
transitorio que favorezca la
humedad en la etapa 3
Es una zona que puede perder
aptitud del cultivo en condiciones
de El Niño Suficiente Disponibilidad térmica
Siembras al inicio de las dos
temporadas de lluvias
Ciclos de renovación más cortos
Distribución en franja cafetera
óptima
Cultivo en sistemas agroforestales
por la temporalidad de las lluvias.
Es una zona que puede ganar
aptitud del cultivo en condiciones
de La Niña
Manejo de coberturas que
favorezca la humedad en las etapas
2 y3.
Es una zona que puede perder
aptitud de cultivo en condiciones
de El Niño
Floraciones concentradas con
prevalencia en uno de los
semestres
Regulación de sombra que no
supere el 60% de sombreamiento
Mayor regulación térmica y
menor evapotranspiración.
Siembras con densidades medias a
altas, en arreglos con calles amplias
La condición de sombra limita la
producción.
Siembras al inicio de temporada de
lluvias
Crecimiento vegetativo y
reproductivo lento.
Riesgo de déficit hídrico en fases 3
y 4 de desarrollo del fruto
Floraciones concentradas con
prevalencia en uno de los
semestres
Siembras con densidades medias a
altas, en arreglos con calles amplias
Es una zona que puede perder
aptitud de cultivo en condiciones
de El Niño Ciclos de renovación más amplios
Regulación de sombra que no
supere el 45% de sombreamiento
La disponibilidad térmica se atenúa
con la condición de nubosidad.
Manejo de coberturas que
favorezca la humedad en la etapa 3
Riesgo por enfermedades
ocasionadas por Phoma
11 y 12
1 y 4
2 y 3
5 y 6
7, 8 y 9
10
114
3.4.3.1 Consideración sobre la conformación de grupos agroclimáticos.
La caficultura colombiana, para efecto de ordenamiento ha utilizado el concepto de
zonificación latitudinal. En este sentido la división origina al menos cuatro zonas, las cuales
están relacionadas con los patrones de floración (Trojer, 1954, 1968, Arcila et al., 1993 y
Arcila, 2007): a. Zona Sur, definida entre 1° y 3° de Latitud Norte; b. Zona Centro-Sur
entre 3° y 4° de Latitud Norte, para este caso Trojer, 1968, la define a partir de 4° en el
occidente, 5° en el norte y 6° en el oriente; c. Zona Centro-Norte, entre 5° y 8° de Latitud
Norte; d. Zona Norte, entre 9° y 11° de Latitud Norte.
Como pudo observarse en la descripción de la conformación de los grupos, existe fuerte
influencia del componente altitudinal, sin embargo, la delimitación de la zona norte del país
en los grupos 5, 6 y 10, la zona sur de manera preferente en los grupos 4, 11 y 12 y el pie
de monte llanero y sur de Huila en el grupo 8, demarcan bien la influencia de las grandes
corrientes de aire del Noreste y los sistemas atmosféricos del Océano Pacífico y de la
Amazonía, respectivamente (Jaramillo, 2005a; Trojer, 1959). Vale mencionar que los valles
amplios que forman las cuencas medias de los Ríos Magdalena y Cauca, influyen
notoriamente en la conformación de los grupos 1, 7 y 9, por su parte, los grupos 2 y 3 los
rige el componente altitudinal que en promedio es de 1800 msnm.
Haciendo una comparación entre los grupos formados y las zonificación latitudinal se
puede observar que los grupos 5, 6 y 10, encajan dentro del patrón de zona norte, los grupos
4, 8, 11 y 12 con los de zona Centro Sur y Sur y los grupos 1, 7 y 9 dentro de la zona
Centro y Centro Norte
Los resultados que presentamos, dimensionan más allá del concepto geográfico, orográfico
o de desarrollo histórico, al involucrar en un nivel de detalle aspectos como la retención de
humedad, brillo solar, grados día y algunas condiciones topográficas, que en su conjunto,
permiten delimitar agroclimáticamente el cultivo con el fin de definir sus potencialidades.
Dependiendo de la información con la cual dispongamos, que podamos asociar a una finca
o región, trabajos futuros nos aproximarán al concepto de agricultura de precisión, como el
desarrollado en Colombia por Cenicaña (Carbonell et al., 2011, Cock et al., 2011) en los
cuales se integran los conceptos ambientales y de manejo. Estudios piloto a nivel de café
115
como el referido por Cock et al., 2011 o el desarrollado para obtener la denominación de
origen de Nariño y Cauca (Oberthür el al. 2011), son determinantes en el futuro de los
caficultores y la FNC, que apuntan a blindar a los primeros tanto de la variabilidad
climática como la de precios, garantizando un producto de calidad.
3.4.4 Dominio de Recomendación para el Departamento de Antioquia
Los resultados muestran una distribución de las áreas que cortan la mayoría de los ecotopos
en dirección Sur-Norte, siguiendo un patrón de tipo altitudinal. Las condiciones óptimas
que reflejan varios de los índices que influyeron en el comportamiento de los mejores
genotipos, asociado a mayores producciones en la EE El Rosario, define un potencial
similar en el DR que se enmarca en estos dos grupos, siempre y cuando las condiciones de
manejo del cultivo sean óptimas. Un acercamiento al criterio de DR se observa en la
recomendación del área de influencia de la Variedad Castillo® Rosario (Alvarado et al.,
2008, 2005a), con una representación en área para el departamento de Antioquia de
110.400 hectáreas. No obstante la recomendación trascendió a ecotopos de los
departamentos de Risaralda y Caldas. Para este caso la influencia se extendió a todos los
límites de los ecotopos, en nuestro caso se concentró en la franja media altitudinal de la
mayor parte de los ecotopos.
3.4.5 Dominio de Recomendación para los Departamentos de Caldas y Risaralda
El área cubierta por los grupos representa el 27,7% del total, corresponde a 17.700 predios
de los 74.000 que tienen los dos departamentos y se define como el DR en el cual se
esperan respuestas similares a las obtenidas en las EE La Catalina y Naranjal, teniendo en
cuenta que el manejo del cultivo, el uso de las variedades, selección de la densidad y
regulación de la sombra sea la adecuada. Una apreciación sobre la forma en que se
redistribuyen las zonas dentro de los ecotopos de los dos departamentos, corresponde a la
señalada en el estudio de Guzmán y Baldión, 1997, es decir la división sigue un patrón
altitudinal, lo que origina divisiones verticales de los ecotopos. Al igual que en el caso de
Antioquia, para Caldas y Risaralda, un análisis de la zona de influencia se abordó cuando se
realizó la recomendación de uso de la Variedad Castillo® Naranjal (Alvarado et al., 2008,
2005c), de la cual se determinó que el DR de la variedad se extendía entre los
116
departamentos de Caldas, Risaralda, Quindío y Valle del Cauca, en un área de 140.647
hectáreas. En el marco de los ecotopos de Risaralda y Caldas, corresponde a 91.180
hectáreas, muy superior al del análisis aquí efectuado.
3.4.6 Dominio de Recomendación para el Departamento del Quindío
En la zona conformada por los dos grupos, el número de días con déficit hídrico moderado
en la etapa 3 fluctúa entre 47 y 69 días. El grupo se caracteriza por presentar en las etapas 2
y 3, la mayoría de sus días con fluctuaciones térmicas de menos de 10°C, lo cual se refleja
en una mayor cantidad de grados día en ambas etapas, superiores a 1.300 grados día. Por
ser una zona con predominio altitudinal inferior a 1550 m.s.n.m. el déficit hídrico que se
experimenta en la etapa 3 es crítico y deberá recurrirse a manejo de sombrío temporal,
manejo de coberturas muertas, principalmente entre julio y agosto y diciembre a enero,
cuando se acentúan las épocas secas, con más intensidad en la primera (Baldión y Guzmán,
2012, Jaramillo et al., 2011b). Es una zona que la favorece el evento La Niña. Con
anterioridad, cuando se lanzó la Variedad Castillo® Regional Paraguaicito (Alvarado et al.,
2005d y 2008), se definió una zona de influencia que se extendió entre los departamentos
de Quindío y Valle en un área de 72.541 hectáreas. Específicamente para el Quindío, en los
ecotopos 210A y 211A se determinó un área de influencia de 28.426 hectáreas, muy
superior a la del análisis efectuado en el presente experimento. En términos generales se
observa que el grupo se delimita siguiendo un patrón altitudinal, cortando el ecotopo 210A
en dirección Noroeste, Sureste y el 211A, en dirección Noreste, Suroeste
3.4.7 Dominio de Recomendación para el Departamento del Cauca
El número de fincas cafeteras cubierta por los grupos es de 46.900, 38,2% con relación al
departamento y se define como el DR en el cual se esperan respuestas similares a las
obtenidas en las EE Tambo, teniendo en cuenta que el manejo del cultivo, el uso de las
variedades, selección de la densidad y regulación de la sombra sea la adecuada. Se observa
para ambos grupos que el número de días con déficit de humedad fuerte y moderado en la
etapa 1 es determinante en la floración, la etapa tres se caracteriza por déficit moderado que
dependiendo de la continuidad puede afetar el desarrollo del fruto.
117
La mayor cantidad de días con amplitudes térmicas inferior a 10°C se observan en las
etapas 2 y 3, sin embargo los valores de tiempo térmico son inferiores a 2500 grados día-l,
derivado de la condición de baja temperatura en la franja altitudinal, con predominio de
predios ubicados a más de 1.600 msnm. Dos estudios anteriores han delimitado la zona de
influencia de la EE El Tambo, el primero, en el marco del estudio detallado de suelos de la
EE, en el cual se estableció un área de representatividad de 76.800 hectáreas (Solarte y
Álvarez, 1997), en dicho estudio los autores determinaron que las unidades de suelo
derivadas de ceniza volcánica, correspondientes a las Unidades Carmelo, Cajibío, Timbío y
Puracé y el Complejo Mondomo-Timbío-Cajibío, enmarcan el área de influencia, situación
que encuentra relación con nuestro estudio, sin embargo, nuestra delimitación no se ajusta a
los límites de la unidad de suelo sino a un patrón de tipo altitudinal dentro de estas, con
predominio por encima de 1600 m.s.n.m., por lo cual sólo cubre una franja dentro de cada
unidad. En segundo caso, al igual que las EE que cuentan con el desarrollo de variedades
regionales, un análisis de la zona de influencia se abordó cuando se realizó la
recomendación de uso de la Variedad Castillo® El Tambo (Posada et al., 2006, Alvarado,
et al., 2008), de la cual se determinó que el DR de la variedad se extendía entre los
departamentos de Cauca, Nariño, Tolima, Huila y Valle del Cauca, en un área de 117.876
hectáreas, superior al del presente estudio.
3.4.8 Dominio de Recomendación para los Departamentos de Cesar y La Guajira
El área que ocupan los grupos representa el 40,8% del total de ambos departamentos,
corresponde a 3.886 predios, el 70% entre 1.000 msnm y 1.500 msnm, y se define como el
DR en el cual se esperan respuestas similares a las obtenidas en las EE Pueblo Bello,
teniendo en cuenta que el manejo del cultivo, el uso de las variedades, selección de la
densidad y regulación de la sombra sea la adecuada. Se observa para ambos grupos que el
mayor número de días con índices de déficit de humedad fuerte y déficit de brillo solar en
la etapa 1 son determinantes en la expresión de la floración, dado que por el carácter
monomodal de la lluvia, se define tanto una floración como una cosecha concentrada
(Jaramillo et al., 2011a, 2011b).
Al igual que en el caso de otras EE con desarrollo de variedades regionales, un análisis de
la zona de influencia de la EE Pueblo Bello se abordó cuando se realizó la recomendación
118
de uso de la Variedad Castillo® Pueblo Bello (Alvarado et al., 2008, 2005e), de la cual se
determinó que el DR de la variedad se extendía entre los departamentos de Magdalena,
Cesar, Guajira y Norte de Santander, en un área de 49.689 hectáreas. Si se tiene en cuenta
los ecotopos cafeteros que cubren las áreas cafeteras de Cesar y La Guajira, el alcance de la
recomendación sería 31.880 hectáreas, superior en 18.600 hectáreas a la propuesta en el
presente estudio. En la condición de semisombra y sombra en la cual se desarrolla la mayor
parte de la caficultura de Cesar y La Guajira, los potenciales de producción se pueden
disminuir notoriamente (Farfán y Mestre, 2004) y es necesario realizar una regulación para
que la sombra no supere el 42% (Farfán y Jaramillo, 2009).
3.4.9 Dominio de Recomendación para el Departamento de Cundinamarca
Los tres grupos representan el 44,5% del área departamental, con 21.400 fincas,
distribuidas en 52 municipios; 8 de ellos con el 48% del área del DR. Las características
bioclimáticas generales de los tres grupos muestran un valor combinado de 100 días en
promedio, de déficit hídrico fuerte y moderado en la etapa 1 y entre 21 y 45 días con
déficits moderados en las etapa 3. La condición de déficit de humedad en la etapa 3
requiere coberturas muertas en los platos de los árboles, regular el sombrío y todas aquellas
prácticas de conservación de humedad con el fin de disminuir pasillas o granos averanados
(Arcila y Jaramillo, 2003; Jaramillo, et al., 2011). Con anterioridad, cuando se lanzó la
Variedad Castillo® Regional Santa Bárbara (Alvarado et al., 2005f y 2008), se definió una
zona de influencia que se extendió entre los departamentos de Cundinamarca y Boyacá en
un área de 16.328 hectáreas en los ecotopos 310A y 311A. Si realizamos un análisis del
cubrimiento del ecotopo 310A, delimitado al departamento de Cundinamarca, el área de
influencia de la variedad Castillo® Regional Santa Bárbara se disminuiría en 3.000
hectáreas, situación que al relacionarla con el DR propuesto sería inferior en 11.800
hectáreas.
3.4.10 Dominio de Recomendación para el Departamento de Tolima
El área cafetera cubierta por los dos grupos representa el 37,5% del total departamental,
abarca 26.550 fincas de las 69.800 que tiene el departamento y se define como el DR en el
cual se esperan respuestas similares a las obtenidas en las EE La Trinidad, teniendo en
119
cuenta que el manejo del cultivo, el uso de las variedades, selección de la densidad y
regulación de la sombra sea la adecuada. Geográficamente se ubica en las zonas medias de
las cordilleras Central en el flanco oriental y de la cordillera Oriental en el flanco occidental
en la cuenca alta del Río Magdalena. En el área del DR predomina la caficultura a libre
exposición solar. Las condiciones bioclimáticas son determinantes en las respuestas del
cultivo sobretodo en el llenado del fruto; las principales labores deben realizarse con el fin
de eliminar o reducir el exceso de humedad, en la etapa 2 y favorecerla en la etapa 3. Los
estímulos de floración son de origen hídrico, relacionados con los déficits de la etapa 1.
Al igual que las EE que cuentan con el desarrollo de variedades regionales, un análisis de la
zona de influencia se abordó cuando se realizó la recomendación de uso de la Variedad
Castillo® La Trinidad (Alvarado et al., 2008, 2005b,), de la cual se determinó que el DR de
la variedad se extendía a los ecotopos cafeteros 207B, 208B, y 209B, los cuales cubren un
área de 41.550 hectáreas; aunque coincidente en área con nuestro estudio, no tiene la
distribución geográfica, ya que se encuentra delimitada por los ecotopos referidos. La
distribución geográfica, para nuestro caso, siguió un patrón altitudinal dentro de los
ecotopos en dirección sur-norte, con predominio altitudinal entre 1300 y 1600 msnm.
3.4.11 Representatividad de las Estaciones Experimentales
El potencial de alcance de los resultados de investigación, originados en las EE, es del
19,3% del área Nacional, lo cual contrasta con el 61% que corresponde al área de influencia
que se tiene establecido en la actualidad para las variedades de café regionales (Alvarado et
al., 2008). El hecho de poder discriminar mayor cantidad de variables, fortalece la decisión
del alcance de una recomendación, la estrategia de dividir la zona cafetera por condiciones
agroclimáticas, permite definir criterios para investigación y nivel de aplicación, que
inicialmente, soportado en el DR, nos delimita el alcance actual y nos marca la pauta para
dar mayor cobertura a la investigación futura. Zonas como Cundinamarca, Huila, Nariño,
Norte de Santander que no tienen hoy EE, requieren estratégicamente que se identifiquen
los sitios con mayor DR, de tal forma que puedan definirse las zonas con mayor viabilidad
para adelantar investigación dentro de cada departamento. En la actualidad la EE Santa
Bárbara no se encuentra dentro de la estrategia de investigación, como pudo observarse es
120
la de mayor potencial de alcance departamental, situación que la candidatiza en futuros
planes de investigación.
Teniendo como base las doce Zonas Agroclimáticas para Café en Colombia (ZAC), se
puede relacionar con los grupos departamentales que dieron origen a cada DR. En el caso
de Antioquia y Caldas-Risaralda asociaron el 63% y 58% del DR con el grupo 9 y el 37% y
42% con el grupo 7 de las ZAC, respectivamente. El DR del Cauca tuvo fuerte relación con
las ZAC 12, con 88% del área. El DR del Tolima se encuentra disperso en cuatro ZAC, de
las cuales la ZAC 4 tiene representada el 38% del DR, seguida por las ZAC 8 y 9 con 25%
cada una. Dos ZAC se encuentran relacionadas con el DR de Cundinamarca, las ZAC 4 y
12 con una representación del 53% y 46% del área del DR, respectivamente. Para Cesar y
La Guajira el 79% del área del DR se relaciona con el área de la ZAC 6, seguida de la ZAC
5 (21%).
La representatividad de los DR de las 8 EE que se incluyeron en el presente estudio, sobre
las ZAC es la siguiente:
ZAC Representación del
DR
1 0,0%
2 0,0%
3 0,0%
4 31,1%
5 5,2%
6 26,4%
7 16,2%
8 13,0%
9 48,9%
10 0,0%
11 6,5%
12 35,3%
3.5 Conclusiones
La Región Cafetera colombiana, basada en indicadores bioclimáticos, puede clasificarse en
12 grandes zonas, en las cuales la respuesta del cafeto estará condicionada a las
restricciones o a las aptitudes del ambiente, de los suelos y de manejo.
121
La resolución espacial de 5 km., empleada en la obtención de los índices, tiene restricciones
de detalle, principalmente en los elementos de clima como la precipitación y en los
topográficos de pendiente y altitud. En zonas donde la pendiente es fuerte, con más de 25°
de inclinación, los cambios asociados de altitud, precipitación y radiación solar dentro de
una celda de 5 km2 es grande, y el asumir una sola clase para cada elemento, desvirtúa esas
condiciones extremas. Las ventajas de utilizar la resolución anterior recaen en: 1. Asociar
grandes superficies de manera continua, producto de la incorporación de datos a cada celda;
2. Permite utilizar más eficientemente los recursos de hardware y software y 3. Se tiene un
mejor nivel de precisión en la información generada.
El DR no sigue el contorno de los ecotopos, en la mayor parte de los casos los divide de sur
a norte siguiendo un patrón altitudinal. En el caso de la representación del DR, varios
tienen su mayor área asociada a aquellos ecotopos diferentes de donde se encuentra la EE,
tal es el caso de Antioquia, Quindío, Cundinamarca y Tolima.
3.6 Recomendaciones
Aunque se logró el objetivo de establecer el potencial de alcance de los resultados de
investigación generados en las EE, el nivel de dispersión de la red meteorológica cafetera,
no permitió un mayor nivel de precisión. Es recomendable revisar la posibilidad de
incorporar mayor información de series históricas de estaciones, dentro y fuera de la Zona
Cafetera, administradas por organismos del estado como las del IDEAM o por empresas
privadas como los Ingenios Azucareros. Lo anterior redundará en beneficios como la
consistencia de la información, la posibilidad de aumentar el nivel de resolución y con esta
el nivel de detalle, explorar otras metodologías basadas en geoestadística funcional,
regresión funcional y otras herramientas de interpolación para obtener una mayor cobertura
con un mejor nivel de confiabilidad.
Un aspecto que limitó el proceso de obtención de los indicadores bioclimáticos, se
relacionó con la restringida cobertura de los estudios de suelo y la escasa información
digitalizada asociada, como atributos a cada unidad, tal es el caso de la capacidad de
retención de humedad, que para sólo una pequeña parte, 40 unidades de más de 800, pudo
relacionarse.
122
A partir de la información de producción de los genotipos de café evaluados en las EE, se
generó su relación con los índices bioclimáticos, otras variables de interés como las
relacionadas con el crecimiento vegetativo, la floración, calidad y marcadores moleculares
entre otras, deberán incluirse en próximos estudios, no limitadas a las EE, sino con amplia
cobertura nacional como producto de la incorporación de nuevos sitios de investigación que
este estudio identificó y que por su importancia estratégica, es recomendable que se
incluyan en el plan operativo.
Agradecimientos
A los Drs. Peter Laderach y Húver Posada, que con su tutoría permitieron ajustar el
desarrollo metodológico y la presentación de los resultados. A la Federación Nacional de
Cafeteros de Colombia, por su patrocinio y por facilitar el uso de la información de la base
SIC@®. A los profesionales y auxiliares de la Disciplina de Agroclimatología de Cenicafé,
en cabeza de los Drs. Álvaro Jaramillo y Andrés Peña, por consolidar y facilitar la
información histórica de la red climatológica cafetera y por participar en la revisión de la
línea base generada. Al grupo de profesionales del Proyecto DAPA del CIAT a cargo del
Dr. Andrew Jarvis, por su labor de capacitación y acompañamiento en el desarrollo de la
pasantía que realicé y que permitió la construcción metodológica que se presentó en este
capítulo, en especial a David Arango por su apoyo en el análisis estadístico. Al Biólogo
Audberto Quiroga por su colaboración en la construcción de mapas temáticos.
123
124
Enfoque empírico para valorar el cambio de aptitud del cultivo de café en Colombia
Resumen
Identificar cómo las regiones cafeteras colombianas estarán cambiando su aptitud actual en
el marco del escenario A2 2030s y 2050s fue el objetivo de este capítulo. A partir de la
información climática actual y futura se construyeron bioindicadores climáticos que
constituyeron los predictores de la modelación en Maxent. La distribución de probabilidad
de Maxent se definió en la zona cafetera colombiana, la aptitud climática correspondió al
nivel de presencia de ciertas características climáticas que permiten satisfactoriamente el
cultivo de café. La tendencia es a incrementar la expresión de Temperatura Media hacia el
futuro, la mínima cantidad de incremento promedio esperada es 0,8 °C y 1,6 °C para 2030 y
2050 respectivamente. Mayores cambios se observarán en aquellas áreas ubicadas en el
Norte de Colombia, como Norte de Santander, Santander, Cesar, La Guajira y Magdalena.
Las zonas con valores de incremento más reducidos corresponden al sur de Colombia en los
departamentos de Huila, Tolima, Cauca y Nariño. En la Etapa 1 (prefloración y floración)
se registrarán incrementos en la lluvia, más acentuados hacia el 2050, mientras en las etapas
2 y 3, que corresponden al desarrollo del fruto, la lluvia disminuirá en la Zona Norte e
incrementará en la Zona Sur y Centro Sur. El cambio en precipitación muestra la tendencia
en Zona Caribe y Santanderes a disminuir entre 1,6% y 3,5% (30 a 64 mm). Varias zonas
de menor aptitud en escenario actual y futuro se observan en las estribaciones de las
grandes montañas, con influencia de grandes cuencas hidrográficas como la de los Ríos
Magdalena, Cauca, Catatumbo, Sogamoso, Guaviare, Meta y Patía. Los DR de las EE
tienden a perder aptitud para 2030 en cerca del 40% de sus áreas de influencia, con
mayores cambios negativos en El Rosario, Naranjal-La Catalina y Tambo.
Palabras clave:
Café, Coffea arabica, Zona Cafetera Colombiana, aptitud actual, cambio de aptitud.
125
Empirical approach to assess the suitability change in the Colombian coffee growing
Summary
To identify how the Colombian coffee regions will be changing its current aptitude into the
frame of the stage A2 2030s and 2050s was the aim of this chapter. From the current and
future climatic information there were constructed biological climatic indicators that
constituted the predictors of the modeling in the Maxent software. The distribution of
probability of Maxent was defined in the Colombian Coffee Zone, the climatic aptitude
corresponded at the level of presence of certain climatic characteristics that allow
satisfactorily the coffee crop. The trend is to increasing the expression of average
temperature towards the future, the minimal awaited quantity of average increase is 0,8 °C
and 1,6 °C for 2030 and 2050 respectively. Major changes will be observed in those areas
located in the North of Colombia, as North of Santander, Santander, Cesar, La Guajira and
Magdalena. The zones with less increase correspond to the south of Colombia in the
departments of Huila, Tolima, Cauca and Nariño In the Stage 1 (pre-flowering and
flowering) increases will be registered in the rain, more accentuated about 2050, while in
the stages 2 and 3, which correspond to the development of the fruit, will be presented
decreases in rainfall in the Northern Zone and increases in the South Zone and the South
Central Zone. The change in rainfall shows a trend in the Caribbean Zone and Santanderes
to diminishing between 1,6 % and 3,5 % (30 to 64 mm). Several zones of minor aptitude in
current and future stage are observed in the foothills of the big mountains, with influence of
big hydrographic basins as that of the Rivers Magdalena, Cauca, Catatumbo, Sogamoso,
Guaviare, Meta and Patía. The DR of the ES tend to lose aptitude for 2030 in near 40 % of
its areas of influence, with major negative changes in El Rosario, Naranjal-La Catalina and
Tambo.
Key words:
Coffee, Coffeaarabica, Colombian Coffee Zone, current aptitude, future aptitude
126
4 Capítulo III “Enfoque empírico para valorar el cambio de aptitud del cultivo de
café en Colombia”
4.1 Introducción
El cuarto informe del IPCC concluyó que no existen dudas que la humanidad se afectará
por el cambio climático (IPCC, 2007), con aumentos más marcados en incrementos de
temperatura hacia latitudes septentrionales altas. En los últimos años, Colombia ha
registrado eventos críticos, dada la condición generalizada de incremento de la pluviosidad
entre 2007 y 2011, recrudecida entre 2008 y 2010, la cual no sólo afectó a la población sino
a los cultivos, entre ellos el café. En éste último se generaron condiciones favorables para el
desarrollo de la roya del cafeto, que registró un nivel de infección del 44% (Muñoz, 2012b),
y originaron la caída en la productividad que en el 2011 se situó en 7,654 millones de sacos
(OIC, 2013a). Hoy en día la situación no es menos crítica en Centro América, donde la
enfermedad ha causado un deterioro notable de sus plantaciones con una afectación de
entre el 25% y el 70%, que representan cerca de medio millón de hectáreas, además del
impacto social que la situación representa (OIC, 2013b).
Estudios realizados en Centro América, Sur América, Centro de África, con el fin de
predecir los efectos de cambio climático en las cadenas de suministro de café (Laderach et
al., 2012, 2011, 2010a, 2010b; Schroth et al., 2009; Baker y Haggar, 2007; Ramírez, J et
al., 2013; Castellanos et al., 2013; Eakin et al., 2006) entre otros aspectos, demuestran que
se registrarán cambios considerables en calidad, muchas regiones donde se cultiva de forma
tradicional el café perderán aptitud y surgirán nuevas zonas con desplazamiento hacia zonas
de mayor altitud. El clima tenderá a la estacionalidad, con variaciones en temperatura y
precipitación a través del año, la primera con incrementos y la segunda con disminución;
pero no sólo son las tendencias en cuanto a los cambios, sino las estrategias que se plantean
para mitigarlos. Los mismos autores advierten de la necesidad de fortalecer las
investigaciones que le permitan a los cafeteros adaptarse a esos nuevos ambientes, que los
actores de toda la cadena inviertan más en redes colaborativas y compartan el conocimiento
de manera que aseguren su permanencia en el negocio. De otro lado, la mayor parte de las
plantas se estarán cultivando en condiciones desfavorables para su crecimiento y desarrollo,
127
lo que implica pérdidas en el potencial genético para la producción en condiciones de estrés
(Ramalho et al., 2009).
En Colombia, recientes estudios muestran, cómo de forma recurrente se presentan los
eventos El Niño y La Niña, éste último con menor frecuencia. Durante las fases de los dos
eventos los vientos alisios disminuyen o aumentan su intensidad y la superficie de las
costas de Perú, Ecuador y Colombia o se calientan o se enfrían (Jaramillo y Arcila, 2009a,
2009b; F.N.C. 2011b). Dichos eventos originan que los regímenes de lluvia no sigan un
patrón normal, con déficits o incrementos entre un 20% y 40% (Ramírez et al., 2009a).
Peña et al 2012 y Ramírez et al., 2010c, con base en las correlaciones de los datos de lluvia
y el Índice Oceánico del Niño y la integración de los factores que influyen en las
necesidades de agua de los cultivos, han estimado los rangos de lluvia máximo y mínimo y
formulado un mapa de amenazas por lluvia. El panorama futuro plantea un reto al gremio
cafetero y en especial el direccionamiento de los temas de investigación, es por esta razón
que nos proponemos en este capítulo identificar, cómo las regiones cafeteras colombianas
estarán cambiando su aptitud actual en el marco del escenario A2 proyectado a 2030s y
2050s.
Los objetivos específicos que nos planteamos son los siguientes. 1. Analizar en el marco
del escenario futuro A2, teniendo como base los Indicadores Bioclimáticos identificados
como predictores de respuestas genotípicas, qué Zonas Cafeteras Colombianas presentan
mayor tendencia a disminuir o aumentar la aptitud del cultivo y 2. Determinar el potencial
futuro de los DR de las EE e identificar los aspectos bioclimáticos relacionados con los
posibles cambios.
En el desarrollo del presente capítulo realizaremos las siguientes actividades: 1.En la
metodología abordaremos de manera esquemática los procesos de obtención de la
información climática de la línea base y los modelos futuros, ilustraremos el desarrollo
metodológico de obtención de los bioindicadores que servirán como referentes o
predictores de la modelación y describiremos secuencialmente las estrategias de obtención
de la aptitud y su cambio con énfasis en el concepto de Máxima Entropía y el soporte
estadístico. 2. Realizaremos un análisis de los resultados con énfasis en la descripción de la
información relevante que determinen patrones zonales de cambio, definiremos en un
128
contexto de incertidumbre las tendencias futuras de cambio de aptitud y estableceremos las
áreas involucradas en los cambios con relevancia sobre las ZAC y los DR. 3.
Contextualizaremos los resultados con base en información reciente, generada
principalmente para café y que de alguna manera permita referenciarnos sobre las
tendencias y las estrategias que debemos afrontar.
4.2 Metodología
4.2.1 Caracterización del clima actual de la Zona Cafetera Colombiana
La línea base climática se obtuvo de los datos de clima históricos de la base de datos
WorldClim (www.worldclim.org; Hijmans et al., 2005), generados mediante procesos de
interpolación de datos climáticos mensuales promedio, a cinco km de resolución. La base
de datos incluye para Colombia 1491 estaciones meteorológicas de las cuales el 35% se
encuentran dentro de la Zona Cafetera, 528 con precipitación, 212 para temperatura media
y 95 para temperatura máxima y mínima. Variables derivadas de la temperatura y
precipitación mensual, se obtuvieron de la misma base WorldClim, adaptadas a etapas
fisiológicas del cultivo como se verá más adelante. Otros indicadores bioclimáticos se
construyeron con base en las mismas variables, y en otras modeladas a partir de o fórmulas
propias o propuestas por diferentes autores.
4.2.2 Caracterización del clima futuro de la Zona Cafetera Colombiana
Las condiciones de clima proyectado para la ZCC para los períodos 2030s y 2050s fueron
derivados de 19 modelos de circulación global (GCMs) en el escenario de emisiones
(SRES) A2, definidos por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio
Climático (IPCC), Informe especial sobre escenarios de emisiones (IPCC, 2000):
bccr_bcm2_0, cccma_c3_1_t47, cnrm-cm3, csiro_mk3_0, csiro_mk3_5, gfdl_cm2_0, gfdl-
cm2_1, giss-model-er, ing-echam4, inm_cm3_0, ipsl-cm4, miroc3_2_dres, miub_echo_g,
mpi_echam5, mri_cgcm2_3_2a, ncar_ccsm3_0, ncar-pcm1, ukmo_hadcm3 y
ukmo_hadgem1.
Los escenarios de emisión comprenden tanto las fuerzas que rigen las emisiones como de
las metodologías. Estos cambios conciernen, por ejemplo, a la intensidad en carbono del
129
suministro de energía, a la desigualdad de ingresos entre los países desarrollados y los
países en desarrollo y a las emisiones de azufre (IPCC, 2000).
El tema subyacente en el escenario A2 es la autosuficiencia y la conservación de las
identidades locales. Pautas de fertilidad en las regiones convergen muy lentamente y la
población aumenta progresivamente. El desarrollo económico tiene una orientación
principalmente regional y per cápita, el crecimiento económico y el cambio tecnológico
están más fragmentados y son más lentos que en otras líneas evolutivas. El escenario asume
un incremento de CO2 (IPCC, 2000).
La resolución espacial de los GCMs es inadecuada para análisis de impactos en la
caficultura colombiana, en la mayor parte de los casos la resolución espacial supera los 100
km, lo cual dificulta un análisis en zonas montañosas como la objeto de este estudio. La
información con resolución de 5 km, fue obtenida en el CIAT a partir de la base de datos
generada como producto de reducción de escala mediante el Método Delta propuesto por
Ramírez y Jarvis, 2010, la cual se encuentra disponible en línea en el sitio
http://www.ccafs-climate.org/data/. El conjunto de datos comprende cuatro variables a un
intervalo de tiempo mensual, promedios de temperatura media, máxima, mínima, radiación
solar y precipitación total.
4.2.3 Información de Predios Cafeteros
EL SIC@® forma parte de la infraestructura de datos de la Federación Nacional de
Cafeteros, es una base de datos única, georreferenciada, de cobertura nacional que posee
información espacial y alfanumérica (FNC, 2013b). Se utilizó para el presente estudio la
versión de SIC@® de Junio de 2012; en total para el análisis se extrajo la
georreferenciación de un lote de café por cada una de 705.000 fincas cafeteras, en 20
departamentos cafeteros. Se asociaron a cada finca los atributos de departamento,
municipio, área total, área cafetera, área cultivo, ecotopo cafetero y vertiente.
130
4.2.4 Datos Fisiológicos
4.2.4.1 Información de Patrones de Cosecha
A partir de los trabajos previos de Arcila et al., 1993, se generó un ráster de cosechas
ajustado a la Zona Cafetera, con dos criterios: cosecha principal predominante en el
segundo semestre (entre julio y diciembre) y cosecha principal predominante en el primer
semestre (entre enero y junio). Estos criterios se utilizaron en la construcción de las etapas
fisiológicas del cafeto como se detallará más adelante. Se asumió para efectos de consolidar
las etapas que octubre y mayo corresponden al mes de cosecha principal (mes pico) en
zonas con patrón de cosecha en el segundo y primer semestre, respectivamente.
4.2.4.2 Períodos de Consolidación y Momentos Fisiológicos
Se definieron tres momentos fisiológicos previos al mes de cosecha principal con el fin de
relacionarlos con los índices bioclimáticos que definimos con anterioridad, estos son:
a. Cuatro meses previos a la máxima floración, que define la cosecha principal (en
adelante se denominará etapa 1): esta fase inicia con la inducción floral y cuando el
botón floral latente, con pétalos cerrados de color blanquecino, aumenta su longitud,
propiciada por lluvia después de un estrés hídrico, se produce la floración (Arcila et
al., 2001, Camayo et al., 2003).
b. Cuatro primeros meses de desarrollo del fruto de cosecha principal (en adelante se
denominará etapa 2): se cumplen en este rango, el desarrollo de las fases I y II de
formación del fruto de café (Arcila et al., 2001; Arcila y Jaramillo, 2003), al final de
las cuales la semilla alcanza su tamaño final.
c. Cuatro meses previos a la cosecha principal (en adelante se denominará etapa 3): Es
una etapa en la cual el grano de café adquiere su mayor consistencia y peso final
(Arcila et al., 2001; Arcila y Jaramillo, 2003).Obtención de los indicadores
bioclimáticos.
Para cada uno de los modelos de cada escenario futuro y para el escenario actual (línea
base) fueron calculados diferentes índices, los cuales al combinarse con los estados
131
fisiológicos permitirán un análisis de la variabilidad interanual, de relevancia en el cultivo
del café.
4.2.4.3 Índice de Evapotranspiración
Para el cálculo del balance hídrico mensual se generó una rutina en R (Team R, 2008) a
partir la metodología descrita por Jaramillo y Gómez, 2002, de la adaptada por Jaramillo,
1982. Se tuvieron constantes los valores de lluvia efectiva y capacidad de retención de
humedad, el primero con 54% (Jaramillo, 1999b) y el segundo de 50 mm, utilizado en las
rutinas para balance hídrico de la Disciplina de Agroclimatología de Cenicafé. Al final de
la rutina se obtuvo el índice de evapotranspiración (IHS), que es la razón entre la
Evapotranspiración Real (ETr) y la Evapotranspiración Potencial (ETp), se expresa entre
valores de 0 y 1, donde cero corresponde a suelo completamente seco y uno con todos los
espacios porosos llenos. El Déficit Hídrico Moderado (DHM) se constituye en el rango
0,5≤IHS≤0,8, mientras el déficit Hídrico Fuerte (DHF) se establece cuando el IHS<0,5. En
cada etapa se contabilizaron, de manera independiente, los meses que cumplieran con los
criterios de los dos índices, además de la lluvia acumulada (pp), generando los siguientes
indicadores bioclimáticos:
pp1 = lluvia acumulada etapa 1
pp2 = lluvia acumulada etapa 2
pp3 = lluvia acumulada etapa 3
dm1 = número de meses con déficit hídrico moderado en la etapa 1
dm2 = número de meses con déficit hídrico moderado en la etapa 2
dm3 = número de meses con déficit hídrico moderado en la etapa 3
df1 = número de meses con déficit hídrico fuerte en la etapa 1
df2 = número de meses con déficit hídrico fuerte en la etapa 2
df3 = número de meses con déficit hídrico fuerte en la etapa 3
4.2.4.4 Radiación solar
A partir de los valores mensuales se obtuvo el promedio por cada etapa en Mjoul m-2 día-1 y
se generaron los siguientes indicadores
sr1 = promedio mensual de radiación solar etapa 1
sr2 = promedio mensual de radiación solar etapa 2
sr3 = promedio mensual de radiación solar etapa 3
132
4.2.4.5 Índices Térmicos
A partir de la información de las temperaturas máxima (Tmáx), mínima (Tmín) y media
(Tmedia) mensuales, tanto para la línea base como para los GCMs, y con la temperatura
base inferior (Tbase) de 10 °C, determinada por Jaramillo y Guzmán, 1984, para el cafeto
en Colombia, se generaron los índices de amplitud térmica (AT) o gradiente térmico
(Tmáx-Tmín) y el de tiempo térmico (TT) o grados día [(Tmedia-Tbase)*Número de días
del mes]. Para cada una de las tres etapas fisiológicas propuestas se acumuló el TT
(Ramírez et al., 2010a) y se obtuvo el promedio mensual de AT; se generaron los siguientes
índices bioclimáticos:
tt1 = tiempo térmico acumulado etapa 1
tt2 = tiempo térmico acumulado etapa 2
tt3 = tiempo térmico acumulado etapa 3
at1 = promedio mensual de AT en la etapa 1
at2 = promedio mensual de AT en la etapa 2
at3 = promedio mensual de AT en la etapa 3
4.2.5 Incorporación de los Índices Bioclimáticos a las Bases
Además de los 18 índices bioclimáticos construidos, se asoció a cada uno de los 5141
centroides de la máscara cafetera obtenida en el entorno de los ecotopos cafeteros, el
componente fisiográfico de pendiente, incorporándose así 19 atributos para cada pixel,
además de los correspondientes a su georreferenciación. Para el análisis regional se
incorporó a cada pixel la información bioclimática que de manera previa se relacionó con el
desempeño en producción de diferentes genotipos, generada a partir del análisis de
Interacción Genotipo por Ambiente (Ver resultados primer capítulo de éste documento), de
varias investigaciones de la disciplina de Mejoramiento Genético de Cenicafé, evaluados en
ocho Estaciones Experimentales (EE) (Tabla 11).
4.2.6 Validación de la información de las variables climáticas en los GCMs
De manera previa se definieron unos parámetros de restricción de las variables, soportados
en la información de distribución del cultivo del café en Colombia. Se tuvieron en cuenta
los datos climáticos observados en el período 1971 a 2010 en 80 estaciones de la red
133
climática cafetera y se definió que para el área en el entorno de la Zona Cafetera
Colombiana un modelo no debe presentar:
10% de los datos o más con 4°C <= Amplitud Térmica >= 17°C
15% de los datos o más con 16°C <= Tmedia >= 25°C
10% o más de los datos con 8,6 Mjoul m2 día-1<= Radiación solar >= 23 Mjoul m2
día-1
Con base en el anterior criterio, seis modelos del escenario A2 presentaron valores
restrictivos que obligaron a eliminarlos de los análisis de aptitud, estos fueron: ncar-pcm1,
ing-echam4, cnrm-cm3, ipsl-cm4, gfdl-cm2_1 y giss-model-er.
4.2.7 Predicción de aptitud del cultivo
Los modelos fisiológicos generalmente integran respuestas de los cultivos a cambios
ambientales y complejas interacciones que permiten su parametrización y de esta manera
determinar los factores que afectan el crecimiento y producción. Recientemente se
mencionan modelos en café (Van Oijen et al, 2010a, 2010b, Montoya et al., 2009), los
cuales incluyen varios de los aspectos mencionados. Nuestro interés no es abordar con un
nivel de detalle la obtención de un modelo para café sino, soportados en la metodología que
se describe por diferentes autores (Schroth et al., 2009, Laderach et al., 2013, 2012,
Ramírez, J. et al., 2013, 2011), utilizando un modelo de Nicho Ecológico como MAXENT,
que a partir de la información de la distribución actual del cultivo (datos de presencia), se
estime una probabilidad de distribución, con tanta aproximación, que satisfaga algunas
restricciones sobre la distribución desconocida de la que somos conscientes. La
información disponible de la distribución objeto de estudio, por si misma, presenta un
conjunto de valores reales, llamados entidades o elementos y, las restricciones son los
valores esperados de cada entidad que deben coincidir con su promedio empírico (Phillips
et al., 2006, 2004). Típicamente habrá muchas distribuciones que satisfagan esas
restricciones, el principio de Máxima Entropía sugiere que, dentro de todas las
distribuciones que satisfagan esas restricciones, nosotros preferiremos una más ajustada,
(Phillips et al., 2006, 2004). En nuestro caso la modelación se enmarca en el área cafetera
colombiana, sobre la cual, la distribución de probabilidad de Maxent es definida, los pixeles
134
con registro de distribución de predios cafeteros se constituirán en los puntos de muestreo y
los bioindicadores, pendiente del terreno y sus funciones, en las entidades.
La probabilidad de distribución es la suma de cada variable ponderada, dividida por una
constante escalar para asegurar que los valores de probabilidad fluctúen entre 0 y 1, de otra
manera, Maxent asigna una probabilidad no negativa a cada pixel en el área de estudio ya
que esas probabilidades deben sumar 1. (Phillips et al., 2006; Elith y Graham, 2009). El
programa comienza con una distribución de probabilidad uniforme e iterativamente altera
un peso a la vez para maximizar la probabilidad de alcanzar la distribución de probabilidad
óptima. Con el software MAXENT (versión 3.3.3k, disponible en:
www.cs.princeton.edu/~schapire/maxent) de manera preliminar se establecieron las
interacciones entre los puntos de muestra, 500 predios cafeteros, y sus condiciones
bioclimáticas; posteriormente las mismas interacciones se proyectaron con cada una de las
superficies climáticas de cada uno de los modelos para cada escenario.
Se consideró el 25% de los registros como muestra para pruebas que utilizan el concepto
de Curva Operada por el Receptor, que permite cuantificar la sensibilidad y especificidad.
La primera corresponde a la fracción de todas las instancias positivas que son ciertas, se
conoce como la rata de verdaderos positivos y representa la ausencia de error de omisión; la
segunda, correspondiente a todas las instancias negativas que son falsas, a partir de esta se
determina, por la cantidad de 1-especificidad, la rata de falsos positivos y representa la
presencia de error. (Phillips et al., 2006)
La aptitud climática corresponde al nivel de presencia de ciertas características climáticas
que permiten satisfactoriamente el cultivo de café, deducido a partir de los controladores
climáticos o bioindicadores que prevalecen en los sitios definidos en el entorno de la Zona
Cafetera Colombiana, descritos con anterioridad. El cálculo del cambio de aptitud se
obtuvo por diferencia entre las aptitudes de cada uno de los escenarios futuros y la línea
base, luego se obtuvo el promedio del cambio en aptitud de todos los GCMs por cada pixel
dentro de la máscara cafetera, como medida de la tendencia general y distribución
geográfica de la variabilidad entre GCMs.
135
El grado de concordancia entre los cambios de aptitud predichos, se estimó como el
porcentaje de los GCMs que predicen cambios en la misma dirección que el promedio de
todos los modelos para un centroide dado.
4.3 Resultados
4.3.1 Descripción de la información climática de los GCMs
La tendencia general es a incrementar la expresión de Temperatura Media hacia el futuro,
con mayor proyección hacia 2050, donde se observan valores máximos de 2,5°C, mientras
en 2030 corresponde a la mitad de este valor. La información que se recoge de las
diferencias en comportamiento por ZAC muestran que la mínima cantidad de incremento
promedio esperada es 0,8 °C y 1,6 °C para 2030 y 2050 respectivamente (Figura 26). La
tendencia de mayores cambios se observa en aquellas áreas ubicadas en el Norte de
Colombia (ZAC 5, 6 y 10) en los departamentos de Norte de Santander, Santander, Cesar,
La guajira y Magdalena, a su vez las zonas con valores de incremento más reducidos
corresponden a las ZAC 2, 4 y 12 que predominan en el sur de Colombia en los
departamentos de Huila, Tolima, Cauca y Nariño.
Se observa una variación en amplitud térmica entre 0,5 °C y 2,2°C para 2030 y -0,5°C a
0,5°C para 2050. Mientras los modelos muestran una tendencia de aumento promedio en
1,3 °C para 2030, el 2050 presenta una tendencia contraria (-0,08°C), (Figura 26). Al igual
que en la amplitud térmica la expresión de la radiación solar es menos acentuada para el
2050, mientras en 2030 los valores fluctúan entre 0 y 2,21 Mjoul m-2 de incremento en su
expresión, para el 2050 fluctúa entre -0,37 y 1,21 Mjoul m-2 (Figura 26). En estos dos
últimos elementos climáticos sobresalen las ZAC 6 y 10 por mostrar mayor incremento de
la expresión, mientras que en las ZAC 8 y 11 se presenta la tendencia contraria. Las dos
primeras fueron referidas con anterioridad, mientras las segundas se encuentran
principalmente en el Sur de Colombia con énfasis en Huila, Tolima y Piedemonte Llanero.
Se observan en la Figura 27 incrementos de TT que oscilan entre 120 y 230 grados día-1
acumulados por etapa para 2030 y 2050 respectivamente, con máxima expresión en las
ZAC 5, 6 y 10, ya comentadas sobre su mayor incremento en temperatura media. Las ZAC
136
ubicadas en las mayores altitudes, como la 1, 2, 3, 11 y 12 podrían experimentar una mejor
condición térmica que las beneficiaría en una situación hipotética de condiciones deseables
de suelo, lluvia y manejo.
Figura 26. Cambios en los elementos climáticos de temperatura media, amplitud
térmica y radiación solar para 2030s y 2050s en las Zonas Agroclimáticas Cafeteras
(eje x). Los límites de las cajas indican el percentil 25, la mediana y el percentil 75; los
extremos de las líneas representan el mínimo y el máximo y los puntos los valores
extremos. El escenario actual presenta los valores promedio a partir de los cuales se
calcularon los cambios.
Para el caso de la lluvia, la Figura 27 presenta un detalle de la tendencia que se registra por
ZAC, subdividida por cada etapa del cultivo. En la Etapa 1 se registrarán los mayores
incrementos en la lluvia, más acentuados hacia el 2050; para esta etapa los mayores
cambios positivos se registrarán en las ZAC 2, 4, 8, 11 y 12, tres de ellas (2, 4 y 12) que
presentarán los menores cambios de temperatura promedio y dos (8, 11) que tienden a
expresar la menor variación en Amplitud Térmica y Radiación Solar.
137
Figura 27. Cambios en el indicador bioclimático de Tiempo Térmico y el elemento de
lluvia para 2030s y 2050s, en cada etapa fisiológica, para las Zonas Agroclimáticas
Cafeteras. Las cajas representan en sus extremos el percentil 25 y 75 y los extremos de
las líneas el mínimo y máximo. El escenario actual presenta los valores acumulados
por etapa, a partir de los cuales se calcularon los cambios.
La condición de comportamiento de la lluvia se modifica hacia las etapas 2 y 3, que
corresponden al desarrollo del fruto, en las cuales se presentará disminución de la lluvia en
la zona del Norte de Colombia, con situaciones más críticas en las ZAC 5, 6 y 10 para
ambos años del Escenario A2. El incremento de las lluvias se observa en la ZAC 2, 4, 9 y
12, tres de ellas hacia el Sur y Centrosur de Colombia.
138
A partir de los balances hídricos realizados para cada escenario, se puede ver en la Figura
28 los cambios estacionales para cada ZAC. Anteriormente se mencionó que la lluvia
incrementaría en las ZAC 4 y 8 en la etapa 1, no obstante los balances hídricos para éstas
dos zonas, en la situación actual, muestran un acumulado de al menos 3 meses con DF y
DM en esta etapa y se le sumarían al menos dos meses más en las siguientes dos etapas,
situación que define restricciones para el cultivo y en el futuro no cambiarían. Similar
situación se presenta en las ZAC 5, 6 y 10 en las cuales predominan los DM y el acumulado
anual de meses con déficits hídricos para las ZAC 6 y 10 supera los siete, la situación más
crítica se presenta en la segunda zona, dado que la condición de dos meses con déficits en
cada una de las etapas dos y tres, restringe al cultivo, aún en la situación futura en la que
tienden a disminuir ligeramente los meses con DF principalmente.
Contrario a lo anterior, otras ZAC presentan reducido número de meses con DHF y DHM
en la Etapa 1, son ellas la 1, 2, 3, y 11, las cuales predominan con cultivos en zonas de
mayor altitud y adicionalmente reflejan hoy en día TT inferiores o cercanos a 1000 °C por
etapa que le confieren limitación por su crecimiento y desarrollo reproductivo.
4.3.2 Predicciones de aptitud del cultivo del café
4.3.2.1 Entorno Nacional
Los resultados de Maxent reflejan un desempeño medio con unos valores de Área Bajo la
Curva (AUC kappa) entre 0,492 para los datos de prueba (25%) y 0,775 para los datos de
entrenamiento (75%). Los resultados de la significancia estadística de la predicción, que
usan una prueba binomial de omisión, mostraron tasas bajas, sin exceder más del 10% para
el Escenario A2, con un umbral acumulado de 10%.
Los resultados de Maxent muestran una condición actual de aptitud entre muy buena y
excelente, mayor al 50%, para el 52% del cultivo de café en Colombia; hacia el futuro se
verán afectadas, con cambios superiores a 10%, 187 mil hectáreas en 2030 (datos no
mostrados) y 312 mil hectáreas en 2050 (Tabla 28).
139
Figura 28. Cambios en los indicadores bioclimáticos de Déficit Hídrico Moderado
(DHM) y Fuerte (DHF) para el Escenario A2 2030s y 2050s, en cada etapa fisiológica
dentro de las Zonas Agroclimáticas Cafeteras. El escenario actual presenta los valores
acumulados mensuales por etapa, a partir de los cuales se calcularon los cambios.
Las hectáreas con aptitud actual media y baja, por debajo de 50% según la calificación de
Maxent, representan más del 64% de las ZAC 2, 3, 5, 6, 9 y 10, con limitaciones térmicas o
de déficit hídrico como se describió anteriormente; hacia el futuro la aptitud permanece
inalterada o el cambio es inferior al 10% en más del 95% del área de las ZAC 2 y 3 y más
del 85% para la ZAC 6, mientras las ZAC 5, 9 y 11 progresivamente cambiarán por lo
140
menos el 46% de sus áreas, en más del 10% respecto del 2050, siendo más crítico para la
ZAC 9 (Tabla 29).
Tabla 28. Aptitud Actual y pérdida futura en los departamentos cafeteros, para el
escenario A2 en el año 2050.
En la Figura 29 se presenta la condición de aptitud presente, futuro 2030 y futuro 2050.
Algunas tendencias se visualizan en los mapas: varias Zonas de menor aptitud (Menor
30%) se observan en las estribaciones de las grandes montañas; en la SNSM, sobre los
ecotopos 401 y 402 en Cesar y Magdalena y en la Serranía de Perijá, en los departamentos
de Cesar y Norte de Santander; en las cordilleras propiamente, sobre el ecotopo 301A en
Cesar, La Guajira y Norte de Santander, el ecotopo 306A en Santander, 302B en Norte de
Santander, 305B en Boyacá y Casanare, 308B en Cundinamarca y Meta, 102B, 201A,
204A y 205B en Antioquia, 108B en Valle del Cauca y Risaralda, 107B en Caldas, 317A
en Huila y Tolima, 214A en Valle del Cauca y 209B en Tolima. Se observa gran influencia
en estas zonas de las grandes cuencas hidrográficas como la de los Ríos Magdalena,
Catatumbo, Sogamoso, Guaviare y Meta.
Maxent proporciona información de las variables que mayor representatividad tienen en el
modelo que más se ajusta a la condición de la caficultura colombiana. Los indicadores con
Aptitud actual
Pérdida de Aptitud
2050
>20% y
<=30%
>10% y
<=20%
>0% y
<=10%
Sin
pérdida >30%
>20% y
<=30%
>10% y
<=20%
>0% y
<=10%
Sin
pérdida >30%
>20% y
<=30%
>10% y
<=20%
>0% y
<=10%
Sin
pérdida
DEPARTAMENTOANTIOQUIA 0,1% 11,8% 5,7% 3,5% 1,9% 22,1% 11,7% 2,4% 5,1% 0,9% 7,1% 15,0% 11,7% 1,0% 14,3%
BOYACA 0,0% 5,8% 6,6% 4,0% 0,0% 9,9% 14,8% 19,3% 15,8% 0,7% 4,2% 14,9% 4,0% 0,0% 1,2%
CALDAS 0,0% 2,9% 2,6% 6,1% 0,9% 11,4% 7,2% 2,9% 8,9% 2,4% 17,2% 14,5% 15,1% 7,7% 8,6%
CAQUETA 0,0% 4,2% 8,6% 2,5% 1,1% 16,6% 18,2% 6,2% 16,0% 3,1% 4,6% 9,9% 7,6% 1,2% 0,4%
CASANARE 0,0% 0,9% 15,8% 83,2% 0,0% 0,0% 0,0% 0,2% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,3%
CAUCA 0,0% 0,3% 0,6% 2,8% 0,6% 2,3% 0,1% 1,1% 4,6% 15,1% 22,9% 33,5% 12,1% 4,1% 8,8%
CESAR 0,7% 10,6% 16,3% 26,3% 0,1% 6,8% 17,9% 18,0% 0,7% 2,5% 0,0% 0,1% 0,0% 0,0% 2,8%
CHOCO 0,0% 0,0% 0,0% 33,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 33,5% 33,6% 0,0% 0,0%
CUNDINAMARCA 0,0% 5,1% 4,5% 6,8% 1,7% 16,0% 25,0% 8,5% 3,2% 3,9% 13,2% 9,7% 2,5% 0,0% 4,7%
HUILA 0,1% 0,6% 1,8% 2,3% 0,6% 2,3% 3,3% 5,8% 8,5% 9,3% 18,9% 11,2% 25,4% 9,9% 14,3%
LA GUAJIRA 0,0% 2,9% 22,7% 28,2% 0,0% 2,3% 11,4% 7,0% 25,5% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,6%
MAGDALENA 0,0% 5,2% 7,3% 7,9% 0,0% 4,4% 28,4% 24,9% 11,8% 0,0% 3,4% 2,2% 4,5% 0,0% 2,1%
META 0,0% 11,2% 63,9% 0,4% 1,1% 8,7% 8,9% 5,6% 0,1% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,3%
NARINO 0,0% 0,8% 0,3% 6,2% 0,4% 0,7% 2,5% 9,9% 6,0% 14,7% 17,3% 26,6% 14,6% 0,2% 3,9%
NORTE DE SANTANDER 0,2% 11,1% 11,9% 22,3% 0,0% 13,0% 10,4% 11,7% 7,1% 2,5% 8,2% 0,9% 0,6% 0,0% 3,5%
QUINDIO 0,0% 0,0% 0,1% 5,9% 1,8% 19,2% 0,5% 0,0% 6,7% 2,0% 6,0% 33,2% 24,2% 0,4% 3,3%
RISARALDA 0,0% 2,1% 3,1% 2,5% 1,6% 8,0% 3,4% 1,1% 7,5% 0,0% 19,9% 19,6% 31,0% 0,1% 5,7%
SANTANDER 0,0% 4,0% 7,7% 5,4% 1,4% 6,8% 12,0% 26,0% 7,0% 7,8% 3,2% 11,9% 6,8% 0,0% 4,9%
TOLIMA 0,0% 2,2% 3,9% 4,5% 0,8% 7,8% 12,2% 3,1% 9,5% 7,4% 10,3% 12,0% 20,9% 5,3% 12,0%
VALLE DEL CAUCA 0,0% 5,8% 5,4% 4,7% 1,9% 5,8% 14,7% 3,0% 10,0% 3,7% 8,9% 21,5% 13,5% 0,9% 8,1%
Porcentaje
del Área
Nacional
<30% >=30% y <50% >=50%
141
mayor contribución porcentual al modelo se relacionan con el TT en cualquiera de sus
etapas, DHM_e2, PP_e3 y SR_e2. En las rutinas adicionales de contribución y permutación
(jackknife) que ejecuta Maxent, el modelo cada vez excluye un bioindicador y crea un
modelo con los restantes; los mayores valores de permutación se consiguen con TT_e1y
SR_e2; en estas pruebas adicionales una ganancia negativa se relaciona con TR_e2 y
TR_e3, lo cual determina que no sean buenos predictores de distribución.
Tabla 29. Aptitud Actual y pérdida futura en las Zonas Agroclimáticas Cafeteras, en
el escenario A2 en el año 2050.
4.3.2.1.1 Predicción de cambio de aptitud
La incertidumbre de la predicción de cambio de aptitud entre el presente y el Escenario A2
2030 presentó niveles aceptables, los mayores niveles, superiores a 70%, se registran en
500 mil hectáreas sobre SNSM hacia el Magdalena, Serranía de Perijá sobre Cesar,
Piedemonte Llanero hacia Meta y Caquetá, Centro y Norte de Huila, Suroriente del Valle
del Cauca y Noroccidente de Antioquia principalmente. Los mapas de la Figura 30A, 30B y
30C representan los cuartiles 1, 2 y 3, respectivamente; la tendencia en el cambio muestra
zonas con valores negativos y positivos; los primeros, con pérdidas superiores a 10% de la
aptitud en más del 40% de su área actual, tienden a concentrarse en Antioquia, Cauca,
Cundinamarca, Quindío y Nariño.
Aptitud actual
Pérdida de
Aptitud 2050
>20% y
<=30%
>10% y
<=20%
>0% y
<=10%
Sin
pérdida >30%
>20% y
<=30%
>10% y
<=20%
>0% y
<=10%
Sin
pérdida >30%
>20% y
<=30%
>10% y
<=20%
>0% y
<=10%
Sin
pérdida
ZONA
AGROCLIMÁTICA1 0,0% 0,8% 0,2% 3,4% 0,4% 12,0% 7,9% 3,8% 10,2% 0,9% 4,8% 20,4% 28,0% 7,0% 13,1%
2 0,0% 0,0% 0,1% 25,8% 0,0% 0,0% 1,5% 2,9% 34,3% 0,0% 0,7% 5,0% 18,0% 11,8% 3,8%
3 0,0% 0,0% 0,2% 52,8% 0,0% 0,9% 2,7% 4,1% 25,7% 1,4% 0,6% 6,1% 5,2% 0,4% 2,2%
4 0,0% 5,7% 4,0% 1,3% 3,2% 12,3% 10,4% 2,6% 1,1% 24,0% 17,6% 15,9% 1,9% 0,0% 12,4%
5 0,0% 0,3% 0,9% 20,9% 0,0% 1,6% 9,9% 31,0% 13,7% 1,5% 4,2% 10,0% 6,2% 0,0% 5,8%
6 0,5% 9,6% 16,3% 7,5% 0,1% 6,9% 26,2% 20,1% 6,6% 0,0% 2,5% 1,6% 2,2% 0,0% 4,3%
7 0,0% 5,2% 3,8% 0,8% 1,7% 11,8% 9,7% 3,4% 5,7% 2,7% 15,3% 19,1% 18,7% 2,0% 16,3%
8 0,2% 1,1% 8,7% 2,8% 1,4% 5,2% 12,8% 7,6% 1,9% 11,4% 25,1% 7,2% 13,8% 0,9% 8,7%
9 0,1% 14,6% 9,9% 1,5% 1,0% 25,3% 15,1% 1,5% 0,9% 1,2% 16,3% 8,4% 4,2% 0,0% 10,3%
10 0,4% 20,9% 26,6% 7,6% 3,0% 16,6% 11,0% 3,6% 0,0% 7,0% 3,3% 0,0% 0,0% 0,0% 2,3%
11 0,0% 1,5% 2,8% 2,6% 0,4% 2,5% 5,4% 1,6% 10,9% 0,6% 4,4% 7,5% 39,9% 19,7% 7,5%
12 0,0% 0,2% 0,6% 5,2% 0,0% 1,5% 2,3% 6,0% 7,1% 4,7% 18,2% 37,0% 16,7% 0,5% 13,4%
Porcentaje
del Área
Nacional
<30% >=30% y <50% >=50%
142
Fig
ura
29. A
pti
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cli
máti
ca a
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as
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n
Colo
mb
ia
143
La mayor parte de los departamentos experimentarán cambios negativos inferiores al 10%,
destacándose los departamentos de Chocó, Meta y Risaralda, con más del 60% de sus áreas
en esta condición. Por su parte los departamentos que ganarán aptitud, o por lo menos no
cambiarán, son Casanare, La Guajira, Magdalena y Cesar. En la Tabla 30 y los mapas de la
Figura 30, se observan las áreas cafeteras que involucran los cambios por departamento
(promedio de los modelos) acompañadas del grado de concordancia en el escenario A2
2030. Un análisis de los cambios negativos para A2 2030, muestra que los ecotopos 318A,
319A y 213B en Huila, 211B y 209B en Tolima, 220A, 221A en Nariño, 102B, 105B y
101B en Antioquia, 305A en Santander, 218A y 219A en Cauca, 314A y 312A en
Cundinamarca y 206A en Caldas, representan el 50% de las 319.570 ha con esta tendencia
en el cambio; algunos ecotopos diferentes de los anteriores, comprometen más del 60% de
su área cafetera en este cambio, son ellos el 220A, 106A, 113B, 216A y 217A en Cauca,
204B, 202B, 101A, 201B y 103B en Antioquia, 313A y 309A en Cundinamarca, 113B en
Nariño, 112B en Valle del Cauca, 211B en Huila, 206A en Caldas y 317A en Tolima, que
en total representan el 14% del área.
Por ZAC la condición de pérdida de aptitud se muestra en la Tabla 31, con su nivel de
concordancia; se aprecia como las ZAC 1, 4, 7, 8, 9 y 12 representan la mayor cantidad en
área de cambio negativo y corresponden al 86% del total de área que registra esta
tendencia, que comprometerá entre el 29% y el 67% de su área actual.
Se observa en la Figura 30 cómo los mayores cambios se prevén las zonas bajas de las
cuencas de los ríos Patía, Cauca, Magdalena y Catatumbo. Sobre el Magdalena Medio se
observa una tendencia marcada a disminuir la aptitud en Zonas Cafeteras del Oriente
antioqueño y el Occidente de los Santanderes, Cundinamarca y Boyacá.
4.3.2.2 Dominios de Recomendación (DR)
4.3.2.2.1 Tendencia en el cambio de aptitud del DR
La tendencia en los resultados de aptitud de Maxent muestra desempeños satisfactorios con
valores de AUC entre 0,564 y 0,985 para los datos de prueba y entre 0.708 y 0,996 para los
144
datos de entrenamiento; los valores más bajos para el DR del Quindío y los más altos para
Cauca y Caldas-Risaralda. La tasa máxima de omisión predicha fue de 16,7% en el DR del
Cauca, 12,6% en Caldas-Risaralda, 12,2% en el DR de Antioquia y el resto no presentó
error de omisión.
Tabla 30. Áreas comprometidas en los cambios de aptitud entre el Escenario Actual y
A2 2030s, en los Departamentos Cafeteros de Colombia.
Área
Cafetera
(Ha) Municipios* Ecotopos*
Área
Cafetera
(Ha) Municipios Ecotopos
ANTIOQUIA 62.100
Andes, Salgar, Betulia,
Concordia
102B - 105B - 101B -
101A - 204B 16.500
Ciudad Bolivar, Abejorral,
Sonsón, Andes
204A - 102B -101B -
201A - 205B 76%
BOYACÁ 3.321
Moniquirá, Zetaquira,
Miraflores 306B - 310A 3.250 Moniquirá, Togüí, Briceño 308A - 310A 68%
CALDAS 20.208
Chinchiná, Palestina, San
José, Samaná 206A - 107B - 204A 25.528
Neira, Anserma,
Manizales, Aranzazu,
Filadelfia, Villamaría 204A -205A - 107B 71%
CAQUETA 1.043 Puerto Rico, Montañita 309B 812 San Vicente del Caguán 309B 77%
CASANARE - 1.354 Támara 305B 56%
CAUCA 33.124
Morales, Piendamó,
Caldono, Balboa, Suárez,
Santander de Quilichao
218A - 219A - 217A -
113B - 112B 15.540
Inzá, Páez, Caldono,
Cajibío
213B - 218A - 217A -
112B 75%
CESAR 2.890
Aguachica, La Paz, Agustín
Codazzi 301A 12.944
Pueblo Bello, Valledupar,
La Paz 402 - 301A 71%
CHOCÓ - 69 El Carmen 102A 84%
CUNDINAMARCA 23.637
Viotá, San Juan de Río
Seco, La Mesa, El Colegio,
Vergara 314A - 312A - 313A 5.467
San Cayetano, Viotá,
Fusagasugá, San Francisco 310A - 315A 83%
HUILA 49.689
Pitalito, Acevedo, La
Plata, Pital, Saladoblanco,
Timaná
319A - 213B - 318A -
211B 27.723
Gigante, Algeciras,
Pitalito, Guadalupe, San
Agustín
317A - 318A - 319A -
213B 74%
LA GUAJIRA 565
Urumita, San Juan del
Cesar 301A 2.254 Urumita, Riohacha 301A - 402 68%
MAGDALENA 3.937 Ciénaga, Santa Marta 401 11.200
Ciénaga, Fundación, Santa
Marta 401 77%
META 287 Mesetas, Lejanías 308B 354 Mesetas, Lejanías 308B 75%
NARIÑO 28.517
La Unión, San Lorenzo,
Buesaco, Colón, Sandoná 221A, 220A 1.933
San Pedro de Cartago, San
Pablo 220A 86%
NORTE DE SANTANDER 13.368
Salazar, Cucutilla,
Sardinata 302B - 301B 9.399
Arboledas, Convención,
Toledo, Lourdes 302B 73%
QUINDÍO 6.365
Quimbaya, Armenia,
Montenegro 210A - 211A 11.366 Génova, Calarcá, Pijao 210A - 211A 71%
RISARALDA 4.557
Santuario, Belén de
Umbría, Apía 107B -108B 15.734 Santa Rosa, Santuario 107B - 207A- 206A 65%
SANTANDER 17.267
Socorro, San Gil, San
Vicente de Chucurí 305A - 302A - 306A 8.290
Coromoro, San Andrés,
Caharalá, Floridablanca 307A - 302A 67%
TOLIMA 32.156
Ataco, Planadas,
Rioblanco, Rovira,
Chaparral
211B - 209B - 316A -
210B 39.576
Ibagué, Líbano, Ortega,
Rovira, Anzoátegui
209B - 206B - 208B -
210B 77%
VALLE DEL CAUCA 16.546
Trujillo, Dagua,
Caicedonia, Jamundí 103A - 105A - 110B 27.444
Ansermanuevo, Trujillo,
Tuluá, El Águila, Riofrío
103A - 108B - 214A -
110B 73%
*Corresponden a los de mayor área representada en el cambio
**Corresponde al porcentaje de modelos que presentan la misma tendencia en el cambio de aptitud (positiva o negativa) con respecto a la media
DEPARTAMENTO
Cambio Negativo Superior al 10% Cambio PositivoGrado de
Concordancia
**
145
Tabla 31. Áreas comprometidas en los cambios de aptitud entre el Escenario Actual y
A2 2030s, en las diferentes Zonas Agroclimáticas Cafeteras de Colombia.
Las variables que mayor contribución relativa aportan al modelo son: DR EE El Rosario,
tt2, df3 y tt1; DR EE El Tambo, at1 y sr3; DR EE Naranjal y La Catalina, dm1, sr2 y sr3;
DR EE Pueblo Bello dm2, sr1 y df3; el DR EE Santa Bárbara, df1 y sr2; DR EE
Paraguaicito, dm3; DR EE La Trinidad, at1, tt2 y tt1. Las variables que más permutaron por
DR fueron: EE El Rosario, at2, at1 y tt2; EE El Tambo, tt1; EE Naranjal y La Catalina,
dm1; EE Pueblo Bello, sr2, sr1 y df3; EE Santa Bárbara, sr2 y df2; EE Paraguaicito, pp2 y
dm3; EE La Trinidad at1, tte1 y at2.
Con relación a 2030, los sitios donde se encuentran las EE Pueblo Bello, Santa Bárbara, La
Trinidad y Paraguaicito, presentaron cambios neutros o positivos, mientras las restantes
tienen pérdidas negativas, con la situación más crítica para El Rosario y El Tambo. Los
mapas de la Figura 31 representan los cambios para 2030 y 2050, los DR de las EE tienden
a perder aptitud en cerca del 40% de sus áreas de influencia, con mayores cambios
negativos en Antioquia, Caldas-Risaralda y Cauca.
Área Cafetera Representación ZAC Área Cafetera Representación ZAC
1 35.051 28,9% 32.812 27,0% 72%
2 3.208 9,2% 23.336 67,0% 76%
3 2.326 11,6% 14.197 70,5% 70%
4 76.219 66,5% 5.548 4,8% 86%
5 11.443 21,3% 21.178 39,4% 63%
6 6.830 17,3% 16.069 40,8% 71%
7 40.779 27,1% 43.499 28,9% 72%
8 42.038 52,1% 12.012 14,9% 80%
9 36.617 38,3% 10.568 11,0% 76%
10 9.660 45,9% 2.487 11,8% 80%
11 10.752 15,4% 25.967 37,2% 67%
12 44.651 36,0% 29.009 23,4% 76%
Zona
Agroclimática
Cambio Negativo Superior al 10% Cambio Positivo Grado de
Concordancia
146
Figura 30. Incertidumbres en predicción de cambio de aptitud de las regiones
cafeteras colombianas para el escenario A2 2030. Los tonos rojo y naranja
representan pérdida de aptitud y verde y azul ganancia. (A) Promedio del primer
cuartil. (B) Promedio. (C) Promedio del tercer cuartil. (D) Nivel de concordancia
entre GCMs (fracción de los GCMs que tienen la misma tendencia de cambio de
aptitud de la media).
147
Figura 31. Cambio aptitud climática de los DR de las EE de la FNC, escenario A2
2030s (A) y A2 2050s (B). Los tonos rojo y naranja representan pérdida de aptitud y
verde y azul ganancia.
148
Algunos aspectos de los indicadores agroclimáticos que se identificaron por su relación con
las mejores respuestas de diferentes genotipos evaluados en cada EE se destacan en este
análisis, como se describió anteriormente en la contribución y permutación de los
indicadores al modelo maxent:
1. El factor térmico tiene gran influencia en la discriminación de la aptitud, la
Amplitud Térmica, la cual tiene relación inversa con el Tiempo Térmico, juega un
rol importante, sobretodo en zonas de mayor altitud. Una reducción de la AT
favorece el proceso fotosintético y se reduce la fotorrespiración (Lambers et al.,
1998, Mosquera et al., 1999).
2. La Radiación Solar es un elemento que influye en los valores térmicos y está
relacionado con la precipitación, su significancia está asociada con patrones de
crecimiento, los cuales con mayor oferta de la RS y de TT, son más acelerados, y se
traducen en mayor potencial de acumulación de biomasa durante la floración y
desarrollo del fruto (Riaño et al. 2004, Castillo y López, 1966).
Los ecotopos y municipios que involucran los mayores cambios en ambos sentidos, que
acompañan las áreas en la Tabla 32, reflejan parte de lo destacado en el análisis Nacional;
puede observarse que en Antioquia, el DR de la EE El Rosario, coinciden en pérdida y
ganancia de aptitud de los municipios de Salgar y Sonsón, respectivamente, así mismo, los
ecotopos 102B y 201A son los que más ganan y pierden aptitud respectivamente. Es
importante resaltar que los indicadores bioclimáticos utilizados en cada análisis regional
son diferentes de los utilizados a escala nacional, al igual que entre DR. En el caso del DR
representado por la EE La Trinidad, los cambios negativos en Chaparral y Positivos en
Ibagué, también se identificaron en el entorno nacional. De la misma forma Agustín
Codazzi y el ecotopo 301A se relacionan en su disminución de aptitud, en contraste con la
ganancia de aptitud del municipio de Pueblo Bello para el DR de la EE Pueblo Bello. El
análisis adicional de cambio positivo registra, para el DR de la EE Santa Bárbara en
Cundinamarca, coincidencia con los municipios de Viotá y La Mesa y los ecotopos 314A y
312A al igual que el DR de la EE El Tambo en Cauca, para los municipios de Piendamó y
Caldono y los ecotopos 218A y 112B con pérdida y ganancia respectivamente.
149
Tabla 32. Áreas comprometidas en los cambios de aptitud entre el Escenario Actual y
A2 2030s, en los diferentes DR de la FNC.
4.4 Discusión
Las consecuencias de cambio de aptitud del café ha sido ampliamente debatida, el hecho
radica en el concepto aquí propuesto, el cual está fundamentado en la utilización de
indicadores bioclimáticos ajustados a criterios fisiológicos que se aproxima más a las
condiciones de la caficultura colombiana, en gran parte establecida sobre laderas en
sistemas montañosos donde operan una gran diversidad de factores moduladores.
El incremento en los valores térmicos en el escenario A2 2050s registrado en las diferentes
ZAC concuerda con los valores reportados por Ramírez, J. et al., 2012, en los cuales la
tendencia de aumentar más en el Norte que en el Sur se mantiene. Reportes de estudios en
Centroamérica están muy próximos a los obtenidos en este estudio, varios autores registran
aumentos en la temperatura media de 2,0 a 2,5 °C para 2050 (Läderach et al., 2011, 2010a,
Morales et al., 2011, Haggar et al., 2011, Schroth, et al., 2009). Los valores de
precipitación en el mismo escenario que comparamos para los valores térmicos, aunque
presentan una coincidencia en la tendencia en la media a aumentar en la Región Andina y
Disminuir en la Región Caribe (Ramírez, J. et al., 2012), los efectos son contrastantes entre
las etapas fisiológicas; nuestro análisis indica que es muy probable que la Etapa 1
experimente incrementos en la precipitación superior a 7%, con mayor grado de
Área en
café Municipio Ecotopo
Área en
café Municipio Ecotopo
Cesar - La Guajira Pueblo Bello 5.778
La Paz, Agustín Codazzi,
Valledupar 301A, 402 3.593
Pueblo Bello, Agustín
Codazzi 402, 301A
Antioquia El Rosario 17.077
Ciudad Bolivar, Betania,
Salgar
102B, 201A,
204B, 205B 3.727
Sabanalarga, Sonsón
Toledo
201A, 205B,
201B
Caldas - Risaralda Naranjal - La Catalina 16.476
Chinchiná, Palestina,
Pereira, Belén de Umbría 206A, 107B 17.368
Manizales, Pensilvania,
Samaná, Marquetalia,
Palestina
205B, 206A,
204A, 206B
Cundinamarca Santa Bárbara 11.531
Quipile, Anolaima, Viotá,
Cachipay, El Colegio,
Guayabal de Siquima, La
Mesa
314A, 315A,
312A 5.814
Sasaima,
Guaduas,Tibacuy,
Fusagasugá 311A, 312A
Tolima La Trinidad 1.277 Ortega, Chaparral 209B 225 Ibagué 209B
Quindío Paraguaicito - -
Cauca El Tambo 19.115
El Tambo, Cajibío,
Timbío, Piendamó,
Popayán 218A, 112B 7.092
Suárez, Caldono, Toribío,
Piendamó
218A, 112B,
219B
Departamento Estación Experimental
Cambio Negativo superior al 10% Cambio Positivo
150
certidumbre en las partes altas de la Zona Sur y Piedemonte Llanero (ZAC 2, 4, 8, 11 y
12), mientras en las Etapas 2 y 3, la condición varía dependiendo de la ZAC, la mayor
probabilidad de disminuciones entre 4 y 6% se esperan en la Zona Caribe. Los
comportamientos más erráticos de la variación, independiente de la Etapa fisiológica, se
observan en las ZAC 2, 3 y 8, las dos primeras sobre las máximas elevaciones de las tres
cordilleras y la SNSM y la restante sobre el Piedemonte Llanero y Centro de Huila.
Algunos aspectos que pueden influir en el grado de variación antes comentado, corresponde
al hecho de la menor densidad de estaciones meteorológicas en esos sitios, en las que un
proceso de interpolación de datos no permite un buen ajuste de los GCMs, además,
procesos convectivos, de nubosidad, la circulación local y la altitud, entre otros, son
factores determinantes en la precipitación (Jaramillo y Chávez, 2000) y, los niveles de
condensación, de acuerdo con la vertiente determinan que un rango altitudinal exprese una
mayor cantidad de lluvia que otra (Jaramillo, 2005a). El cambio en precipitación anual
muestra la tendencia en Zona Caribe y Santanderes (ZAC 4, 5 y 6) a disminuir entre 1,6% y
3,5% (30 a 64 mm), ésta situación registra la misma tendencia con las observaciones en
Centroamérica en donde se esperan cambios negativos entre 80 y 85 mm en Sierra Madre
(México) (Morales et al., 2011; Schroth et al., 2009), entre 5% y 10% en Honduras y
Nicaragua (Laderach et al., 2011), 70 mm en Nicaragua y 80 mm en Veracruz (México)
(Laderach et al., 2010a).
La aptitud del cultivo presenta una tendencia progresiva de cambios negativos superiores al
10%, que comprometen el 20% y 34% del área cafetera nacional en el 2030 y 2050
respectivamente. La situación más crítica se presentará en aquellos sitios con menor aptitud
hoy, menor a 50%, que registrarán tendencia en cambio negativo superior a 10%: Palestina,
Samaná, San José, Risaralda y Chinchiná en Caldas; Cañasgordas, Ituango, Betulia,
Dabeiba, Yolombó, Liborina, Santafé de Antioquia, Santa Bárbara, San Roque, Fredonia,
Betania, Amalfi, Peque y Salgar en Antioquia; Santa Marta y Ciénaga en Magdalena; San
Juan de Rioseco, Viotá Pulí y Peque en Cundinamarca; San Gil en Santander; Chaparral,
Líbano, Rovira, Dolores, Cunday y Ortega en Tolima; Tarquí en Huila; Quimbaya,
Montenegro y Armenia en Quindío, Belén de Umbría en Risaralda; Toledo y Sardinata en
Norte de Santander; Sevilla y Jamundí en Valle del Cauca; Suárez en Cauca.
151
Los municipios anteriores representan el 40% del área que registrará este cambio negativo,
que corresponde a 133 mil hectáreas, de las cuales el 55% se encuentra bajo sombra; en
esta condición la temperatura media y la amplitud térmica tienden a disminuir ya que los
árboles de sombra actúan como amortiguadores, la reducción en temperatura media es
cercana a 5 °C (Beer et al., 1998) y la temperatura mínima de las hojas del café incrementa
entre 2 y 4 °C (Caramori et al., 1996), adicionalmente, bajo sistemas de alta sombra, una
reducida variabilidad microclimática, se traduce en reducción de la fluctuación térmica y la
radiación solar, que a su vez disminuye la evapotranspiración (Lin, 2007).
Las Zonas Cafeteras que registran actualmente aptitud mayor al 50% según el modelo de
Maxent, 483 mil hectáreas, se enmarcan dentro de caficultura al sol de manera preferente
(60%), en 187 mil hectáreas se registrarán cambios negativos, superiores a 10% en 2030,
que comprometerán principalmente los siguientes municipios cafeteros: Pitalito, Acevedo,
La Plata, Timaná, Saladoblanco, Pital, Santa María, Oporapa, Neiva, San Agustín, Garzón,
Palermo y Gigante en el Huila; Ataco, Planadas, Rioblanco y Alpujarra en Tolima;
Concordia, Andes Salgar, Pueblorrico y Ciudad Bolivar en Antioquia; La Unión, San
Lorenzo, Colón, Sandoná, Buesaco, Samaniego, La Florida, Consacá y El Tablón en
Nariño; Morales, Piendamó, Caldono, Balboa, Santander de Quilichao, La Vega, Toribío, el
Tambo, Bolivar, Sucre y Argelia en Cauca; Chinchiná, Pácora y Belalcázar en Caldas;
Argelia, Trujillo, Caicedonia, Dagua y El Cairo en Valle del Cauca; Viotá y Vergara en
Cundinamarca; Rionegro y San Vicente de Chucurí en Santander; Salazar y Cucutilla en
Norte de Santander. El área en cambio negativo de los anteriores municipios representa el
65% del total estimado.
La aptidud de los DR, está enmarcada por otro tipo de factores afines con respuestas en
producción de diferentes genotipos, a continuación se discutirá el alcance de los cambios en
el escenario A2 2030s.
152
El DR de la EE Pueblo Bello presenta los mayores cambios negativos hacia la Serranía del
Perijá en los municipios Agustín Codazzi y La Paz. La condición actual es de déficit
hídrico pronunciado entre diciembre y abril con cerca de 3 meses con DM y uno con DF,
situación que se acentuará hacia DF, limitando aún más ciertas zonas donde prevalece
caficultura a la sombra. Otros indicadores tienden a aumentar entre el escenario actual y
futuro en valores entre 0,8 y 1,2 Mjoul m-2 día-1 y entre 1,3 y 1,4 °C, para la RS y Tmedia
respectivamente.
El DR de la EE El Rosario, tendrá mayor impacto en el cambio negativo en: Suroccidente,
sobre la margen occidental de la cuenca del Río San Juan en los municipios de Betania,
Ciudad Bolivar y Salgar; en el Suroriente entre las subcuencas medias de los Ríos San
Carlos, Cocorná, Bizcocho, Nus, Guatapé y san Bartolomé en los municipios de Sonsón,
San Carlos, San Rafael, San Roque, Yolombó, Maceo, Yalí y Vegachí; en la cuenca media
del Río Sucio en Uramita y Dabeiba. Uno de los factores ambientales que se destacan en el
DR por su relación con respuestas positivas en producción de genotipos de café es la AT,
que en promedio para las etapas incrementará entre 0,9 y 1,3 °C, con mayor énfasis en la
Etapa 3, situación que está asociada con incrementos en temperatura máxima, lo que
implica una disminución en la tasa fotosintética.
El DR de las EE Naranjal y La Catalina se observa con cambio negativo hacia el occidente
entre las cuencas del Río Cauca y Risaralda, en los municipios de Apía, Belén de Umbría,
Balboa, Risaralda y Viterbo; en las subcuencas medias de los Ríos Otún, San Francisco,
Campoalegre y Chinchiná que influyen sobre la caficultura de Pereira, Marsella, Chinchiná
y Palestina, respectivamente; en el Norte sobre la subcuenca de los Ríos Pozo y Pácora y la
cuenca del Río Cauca entre los municipios de Marmato, Pácora y Aguadas. El indicador
bioclimático que se identificó por su relación positiva con respuestas de los genotipos fue el
DM, se espera que aumente levemente en la etapa 1, situación que mejora la expectativa de
concentración de la floración, sin embargo, la condición de incremento de la temperatura en
1,15°C en promedio, repercute negativamente.
El DR de la EE Paraguaicito muestra una condición uniforme y se mantiene el área de
influencia. En análisis previos se identificaron los factores bioclimáticos de TT asociados a
patrones de mayor acumulación de biomasa que se traducen en mayor expresión de su
153
crecimiento y mayor producción de materia seca, se esperaría para este DR que el área de
menor aptitud se delimitará en el pixel del entorno de la EE, que corresponde a la zona más
baja dentro del DR en el sector conocido como Río Verde entre los municipios de
Buenavista, Córdoba y La Tebaida. En el actual análisis, el DM contribuye notoriamente en
el ajuste del modelo, de tal forma que será determinante la forma en que se distribuyan las
lluvias en la Etapa 3, las cuales influirán en el llenado final del fruto.
Cundinamarca presenta en su DR la tendencia a disminuir su aptitud en zonas de los
municipios de Tibacuy y Silvania sobre la margen occidental del Río Chocho, en la cuenca
media del Río Bogotá en San Antonio de Tequendama y El Colegio y en la subcuenca del
Río Tabacal entre los municipios de San Francisco, La Vega, Vergara y Sasaima. El
indicador bioclimático de RS que se identificó por su influencia en el comportamiento
genotípico, fluctuará con cambios positivos entre 0,53 y 0,9 Mjoul m-2 día-1, que no
alcanzan a cubrir el déficit de este elemento.
El DR de la EE La Trinidad es el que menos pierde representatividad en el futuro. El
cambio negativo se observa entre las subcuencas de los Ríos Tetuán, Peralonso y Ortega en
los municipios de Chaparral y Ortega, con gran influencia por sobreoferta térmica.
El DR de la EE El Tambo es el que más pierde representación. Dos factores ejercen fuerte
influencia en el modelo, el TT y la RS, ambos experimentarán aumento, lo que
teóricamente mejoraría las condiciones para el desarrollo del cultivo, que hoy tiene
limitación por temperaturas bajas y alta nubosidad. Una gran parte de la meseta de
Popayán, enmarcada en el ecotopo 218A perderá su aptitud según el modelo Maxent. De
acuerdo con el conocimiento que se tiene de la Zona Cafetera del Cauca, no se encuentra
explicación a este cambio tan drástico. En un análisis sobre variabilidad climática
(Jaramillo y Arcila 2009, Ramírez y Jaramillo, 2009) discuten los efectos que más alteran
regionalmente al cultivo asociados a La Niña y El Niño. El segundo es el que más influye
negativamente sobre el Sur del país con déficit de lluvias entre 20% y 40%, lo que
determina períodos más prolongados por estrés hídrico. Los modelos en el escenario 2030
A2 no muestran un cambio fuerte en el patrón de lluvias y la tendencia es a aumentar
ligeramente o permanecer igual, situación que sumada a los excedentes térmicos y de brillo
solar, determinaría un efecto benéfico.
154
4.5 Conclusiones
Es muy probable que la condición de temperatura media se aumente hacia el futuro con
cambios entre 1,2°C y 2,5°C para 2030 y 2050, respectivamente. La lluvia disminuye en la
Zona Caribe, Piedemonte Llanero y Zona Centro Norte, mientras en Zona Sur tiende a
aumentar o permanecer igual. La AT presenta contrastes en los escenarios 2030 y 2050,
mientras en el primero se aumenta en 1,3 °C en el segundo tiende a ser neutro. El TT
presenta aumentos entre 120 y 230 °C día-1 para 2030 y 2050, respectivamente.
Los cambios a futuro muestran mejor explicación cuando se analizan por Zonas
Agroclimáticas y por etapas de desarrollo del cultivo. En el entorno de toda la caficultura se
destaca que la Etapa 1, relacionada con la floración, experimentará aumento de la lluvia,
mientras en las siguientes etapas, de desarrollo del fruto, disminuirá en unas Zonas y
aumentará en otras. Independiente de la etapa, las ZAC que, con mayor grado de
probabilidad, incrementarán la lluvia hacia futuro serán ZAC 1, 2, 9 y 12, contrario lo
manifestarán las ZAC 5, 6 y 10. El TT se muestra con incrementos más notorios en las
ZAC 5, 6 y 10 con más de 125 grados día-1 por etapa en el escenario A2 2030, situación
contrastante con el resto de ZAC que tendrán incrementos de TT entre 105 y 125 grados
día-1, con los valores más bajos en las ZAC, 2, 4 y 12.
El modelo Maxent permite explorar la tendencia futura ligada a los cambios en los
elementos climáticos. Se identifica de manera consistente, cómo la aptitud disminuirá en
gran parte de la zona cafetera colombiana, con mayor énfasis en aquella áreas ubicadas
hacia las zonas medias y bajas sobre las grandes cuencas hidrográficas, en donde
predomina hoy la caficultura a la sombra. El modelo además, muestra una tendencia de
proyectar una gran pérdida de aptitud en zonas cafeteras del sur del país en los
departamentos de Huila, Cauca y Nariño, sobre las cuales los elementos climáticos
asociados a los modelos en diferentes años (2030 y 2050) del escenario A2, presentan una
tendencia a mejorar las condiciones de nubosidad, por efecto de mayor radiación y
temperatura, y una ligera tendencia a aumentar la precipitación, situación contrastante con
la tendencia en la disminución de aptitud, que determinaría un ajuste metodológico en los
supuestos a priori del modelo.
155
Los sitios donde se encuentran las EE de Pueblo Bello, Santa Bárbara, La Trinidad y Paraguaicito
muestran o condiciones neutras o cambios positivos tanto para 2030 como 2050. Los DR de las EE
tienden a perder aptitud en cerca del 40% de sus áreas de influencia, con mayores cambios
negativos en los DR de El Rosario, Naranjal-La Catalina y El Tambo.
4.6 Recomendaciones
El análisis efectuado con información de WorldClim permitió explorar la tendencia en los
GCMs con base en indicadores bioclimáticos ajustados a los períodos fisiológicos del
cultivo. En esta primera etapa, se trabajó con una resolución de 5 km y bioindicadores
consolidados a nivel mensual. En próximas modelaciones se recomienda realizar un ajuste
en la resolución a 2,5 km o 1 km y consolidación a nivel decadal o diario, principalmente
en la obtención del IHS.
El hecho que los indicadores de Tiempo Térmico tengan mayor mérito en su contribución
en los modelos de aptitud, supone un ajuste en condiciones de cultivo, dado que hemos
asumido varios supuestos: 1. El coeficiente del cultivo (Kc) se asumió con valor de 1;
cultivos en estados de desarrollo vegetativo tendrán valores menores, entre 0,2 y 0,89
(Lima y DaSilva, 2007) 2. La temperatura base inferior, que corresponde a la temperatura
por debajo de la cual el crecimiento es nulo, se asumió en 10 °C (Guzmán y Jaramill0,
2004), no obstante ésta puede variar de acuerdo con el período fenológico. En período
vegetativo para las variedades Acaia Cerrado y Rubi desde trasplante hasta primera
floración es de 12,9 (Lima y DaSilva, 2007). 3. Factores asociados a extremos térmicos, o
pueden causar cierre estomático (Temperaturas altas) o incrementar la respiración
(temperaturas muy bajas), que disminuyen la fotosíntesis neta, situaciones que disminuirán
el potencial de grados día.
Sobre la hipótesis que la sombra suministra un ambiente más regulado y que la información
de las estaciones climáticas se obtiene en sitios despejados, es posible que los valores de
aptitud en muchas regiones mejoren, asumiendo que otros aspectos relacionados con las
condiciones de suelo y manejo, entre otros, no son limitantes. Para éste último aspecto será
importante abordar investigaciones que incluyan la adaptación de genotipos, arreglos
espaciales de la sombra y del cultivo, dinámica de los nutrientes y del agua, entre otros, que
156
garanticen una sostenibilidad y permitan afrontar los retos que impone la variabilidad
climática.
A partir de la generación de información agroclimática, adicionalmente a la que tiene cada
predio cafetero, relacionada con su estructura de producción, es posible construir un marco
de referencia para la planificación actual y futura, que permitan un ajuste escalonado del
sistema productivo. Es importante abordar las metodologías dando mayor énfasis al
concepto experto, que permita construir un marco metodológico y soportar las decisiones
con mejor criterio.
Agradecimientos
A la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, al Dr. Fernando Gast por su decidido
apoyo en mi proceso de capacitación. Al grupo de profesionales del Proyecto DAPA del
CIAT a cargo del Dr. Andrew Jarvis, por su labor de acompañamiento en la pasantía que
realicé y que permitió la construcción metodológica que se presentó en este capítulo. Al
Biólogo Audberto Quiroga, que participó en el desarrollo metodológico de construcción de
los indicadores bioclimáticos, elaboración de los procesos batch para modelación con
Maxent y construcción de mapas temáticos.
157
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