Effects of shade trees spatial distribution and species on photosynthetic rate of coffee trees

Abstract

The use of shade trees in coffee fields have been motivated by climatic changes. However, microclimatic conditions in shaded coffee fields differ due to shade tree spatial distribution and species, altering physiological responses of coffee trees. This study aimed to evaluate the effects of shade tree spatial distribution and species on coffee trees photosynthetic rate in two growth seasons, of high (HSD) and low (LSD) sink demand. The experimental design consisted of randomized blocks with three replicates in split-split-plots. Plots were the shade tree species: Anadenanthera falcata, Cassia grandis and Peltophorum dubium. Split plot was formed by five distances between coffee trees and shade tree trunks: coffee trees on planting row of shade trees, distancing one (D1L) and five (D5L) meters from shade trees trunk; coffee trees on inter-rows of shade trees, parallel to D1L and D5L (D1E and D5E); coffee trees distancing 77 meters from shade tree trunks, in a full-sun field (PS). The split-split-plots correspond to coffee tree canopy exposure to the sun: branches facing North or South. Shade trees canopy density and occupation was evaluated with a convex densiometer. Photosynthetic rate (P n )and photosynthetic active radiation (PAR) were measured with an Infrared Gas Analyzer (IRGA) on two time-frames, between 7.00 and 9.00 solar hours and between 11.00 and 13.00. Shade tree canopy density and occupation was not homogenous during the change of seasons and shift due to spatial distribution, which also changes PAR levels. Shade trees reduce PAR to more suitable values for coffee tree exploitation, especially on D1L and D5L. During HSD, shading did not affect P n , which was greater in branches facing North. Yet, in LSD, between 11.00 and 13.00, coffee trees shaded with A. falcata showed greater P n than at PS. Coffee trees shaded with C. grandis at D5L and D1E had greater values of P n than PS.

A implantação de árvores em lavouras cafeeiras tem sido estimulada pelas mudanças climáticas. Entretanto, as condições microclimáticas nas lavouras cafeeiras sombreadas variam em função da espécie e da distribuição espacial das árvores, alterando as respostas fisiológicas do cafeeiro. Objetivou-se avaliar os efeitos da distribuição espacial e das espécies arbóreas na taxa fotossintética de cafeeiros em época de crescimento com alta (HSD) e baixa (LSD) demanda energética. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com três repetições, em esquema de parcelas sub-subdivididas. Sendo as parcelas as espécies arbóreas: Anadenanthera falcata, Cassia grandis e Peltophorum dubium; a subparcela, cinco distâncias em relação aos troncos das árvores avaliadas: cafeeiros localizados na linha de plantio das árvores, a um (D1L) e cinco (D5L) metros de distância do tronco das árvores, cafeeiros localizados na entrelinha de plantio das árvores, paralelos a D1L e D5L (D1E e D5E) e PS, cafeeiros localizas a 77 metros do tronco das árvores, incidindo em um talhão a pleno sol; e as sub-subparcelas corresponderam às faces de exposição solar dos cafeeiros, Norte e Sul. A densidade do dossel foi avaliada com densiômetro convexo. A taxa fotossintética foi avaliada juntamente com a radiação fotossinteticamente ativa (PAR) com o analisador de gases no infravermelho (IRGA – Infra Red Gases Analyser) em dois horários, das 07:00 às 9:00h e das 11:00 às 13:00h. A densidade e ocupação do dossel pelas espécies arbóreas não é homogênea ao longo do ano e sofre alterações em função da distribuição espacial no cafezal, o que resulta em variações na PAR. As árvores reduzem a PAR para níveis mais propícios ao aproveitamento do cafeeiro, principalmente na linha de plantio das mesmas. Em HSD o sombreamento não reduziu a taxa fotossintética e essa foi maior na face de exposição solar Norte. Já em LSD, no período das 11:00 as 13:00h, os cafeeiros sombreados por A. falcata, independente da distribuição espacial, apresentaram taxas fotossintéticas superiores aos cafeeiros em PS. Cafeeiros sombreados por C. grandis em D5L e D1E apresentaram taxas fotossintéticas maiores que os cafeeiros em PS.