Hydrological processes (water use and balance) in a coffee (Coffea arabica L. ) monoculture and a coffee plantation shaded by Inga densiflora in Costa Rica

par Pablo Siles Gutierrez

Thèse de doctorat en Ecophysiologie Forestière

Sous la direction de Erwin Dreyer et de Philippe Vaast.

Soutenue en 2007

à Nancy 1 .

  • Titre traduit

    Processus hydrologiques (utilisation de l'eau et bilan) dans deux systèmes caféiers (Coffea arabica L. ) : (1) une monoculture et (2) une parcelle ombragée par Inga densiflora au Costa Rica


  • Résumé

    En zones marginales, les arbres d'ombrage augmentent la production de café arabica en améliorant le microclimat et la fertilité du sol. En zones optimales, ces effets sont plus controversés mais les systèmes agroforestiers (SAF) procurent toujours d'autres services tels que la lutte antiérosive ou la diversification des productions. Le présent travail compare en zone optimale du Costa Rica une monoculture (MC) et un SAF avec Inga densiflora Benth en termes de microclimat, productivité et bilan hydrique. Par rapport à MC, les arbres d'ombrage ont réduit la radiation globale de 40-50%, les températures maximales foliaires du caféier de 6°C en journée et le VPD foliaire, mais augmenté de nuit les minimales foliaires de 0,5°C. Selon l’année, les arbres ont augmenté l'interception de la pluie (12% à 85%) et la transpiration du système (29% à 33%) mais réduit le ruissellement de 50% et le drainage (1% à 14%). Le SAF a augmenté l'interception (13% de la pluie) par rapport à MC (7%) lorsque le LAI total augmentait de plus d'une unité. Les arbres ont réduit l'égouttement, augmenté l'écoulement le long des troncs et ont contribué pour 40-50% à la transpiration du SAF avec des caféiers transpirant moins qu'en MC. L’assèchement profond du sol sous SAF indique une certaine complémentarité avec les arbres utilisant vraisemblablement des ressources en eau non accessibles au caféier. Malgré l'absence de compétition en eau dans ces conditions de site, la production de café a été réduite de 29% en SAF par rapport à MC du fait d’une radiation et floraison réduites. Par contre, la production de biomasse a été multipliée par 3, contribuant au stockage du carbone et à la production d'énergie.


  • Résumé

    Under suboptimal site condition for arabica coffee cultivation the shade trees increase the coffee production due to an enhancement of the microclimate and the soil fertility. Under optimal site conditions, the use of shade are more controversial, nevertheless the agroforestry systems (AFS) provide others services as the reduction of erosion and the diversification of production. The present study compare in optimal site conditions in Costa Rica a coffee monoculture (MC) and AFS with Inga densiflora Benth in terms of microclimate, productivity and water balance. In reference to MC, the shade trees reduced the global radiation between 40% to 50%, the maximal coffee leaf temperature to 6°C, the leaf to air VPD during the day and increased the leaf temperature in 0. 5°C during night. According to the year of measurement, the trees increased the rainfall interception (12% to 85%) and the total system transpiration (29% to 33%), at the same time trees reduced the runoff (50%) and the drainage (1% to 14%). The trees reduced the throughfall, increased the stemflow and contributed 40% to 50% to the total transpiration of the AFS reducing the coffee transpiration in the AFS. Furthermore, higher reductions in the AFS compared to MC in soil water in deeper soil layers indicate a complementarity interaction in the use of water between coffee and trees. Despite the absence of water competition under these site conditions, the coffee yield was reduced by 29% in the AFS in comparison to the MC, due to a reduction in the radiation and flowering intensity. In other hand, the total aerial biomass was 3 times in the AFS compared to MC, contributing to carbon sequestration and renewable energy.

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