Incrementos na concentração atmosférica de CO2 aumentam o crescimento e o desempenho fotossintético do cafeeiro, independentemente da disponibilidade de luz

Abstract

Apesar de ter evoluído em ambientes sombreados, a maior parte do café (Coffea arabica L.) é cultivada sob sombreamento esparso ou a pleno sol, em todo o mundo. O café é classificado como muito sensível às mudanças climáticas, e o sombreamento é considerado uma importante estratégia de manejo para mitigar os efeitos negativos das mudanças climáticas à cultura. No entanto, não existem informações sobre os efeitos de uma elevada concentração de CO2 (eCa) no desempenho do café em resposta à disponibilidade de luz. Sendo assim, examinou-se como a assimilação e o uso de carbono são afetados pela eCa em combinação com níveis variáveis de luz e como isso pode mudar o crescimento e a partição de biomassa. Para tanto, cultivaram-se plantas em vasos, dentro de câmaras de topo aberto, em casa de vegetação. Durante seis meses, as plantas foram submetidas a dois níveis de luz (radiação fotossinteticamente ativa de c. 16 ou 7,5 mol fótons m-2 dia-1) em combinação com concentração de CO 2 ambiente (aCa: 382 ± 9 ppm) ou elevada (eCa: 744 ± 36 ppm). O estímulo às taxas fotossintéticas sob eCa ocorreu independentemente de variações nas condutâncias estomática e mesofílica; também não se observaram sinais de retrorregulação das taxas fotossintéticas, independentemente da intensidade luminosa. Particularmente sob sol e eCa, as plantas apresentaram reduções nas taxas de fotorrespiração e na pressão oxidativa em relação às plantas sob aCa, favorecendo um balanço positivo de carbono. Independentemente da intensidade luminosa, eC a promoveu maior crescimento e acúmulo de biomassa, bem como uma pequena alteração no padrão de alocação de biomassa, em função do incremento da fração caulinar. Adicionalmente, plantas sob a maior intensidade luminosa e eCa apresentaram a menor razão de área foliar e a maior razão de massa seca radicular/área foliar total. No geral, os presentes resultados sugerem que: (i) as plantas sob eCa estão preparadas para suportar melhor os impactos de outros estresses típicos de plantações a pleno sol, e; (ii) a eCa poderia agir em conjunto com o sombreamento para mitigar os efeitos negativos das mudanças climáticas, aumentando a sustentabilidade da cafeicultura. Palavras-chave: Aclimatação fotossintética. Mudanças climáticas. Sistema agroflorestal. Sombreamento.

Despite having evolved in shaded environments, most coffee (Coffea arabica L.) is cultivated worldwide under sparse shade or at full sunlight. Coffee is ranked as greatly susceptive to climate changes (CG) and shading has been considered an important management strategy for mitigating the harmful CG effects on the crop. However, there is no information on the effects of enhanced [CO2] (eCa) on coffee performance in response to availability of light. Here, we examined how carbon assimilation and use are affected by eCa in combination with varying light levels, and how this could affect growth and biomass partitioning. For that, potted plants were grown in open top chambers under greenhouse conditions. For over six months, the plants were submitted to two light levels (ca. 16 or 7.5 mol photons m-2 day-1) in combination with ambient or elevated [CO2] (ca. 380 or 740 mol mol 1 air, respectively). Variations associated with growth and biomass traits were mostly explained by the light factor, whereas variations linked to photosynthetic traits were mostly explained by the [CO 2] factor. Our results demonstrate that both a greater light intensity and eCa improved growth and photosynthetic performance orthogonally. Despite marginal alterations in biomass partitioning, some allometric changes, such as higher root biomass-to-total leaf area and lower leaf area ratio under the combination of eCa and high light conditions, were found. Stimulation of photosynthetic rates by eCa occurred with no direct effect on stomatal and mesophyll conductances, and no signs of photosynthetic downregulation were found irrespective of light level. Particularly at high light, eCa led to decreases in both photorespiration rates and oxidative pressure. Overall, our novel findings suggest that (i) plants at eCa are primed to better support the impacts of other stresses that are typical of unshaded plantations and (ii) eCa could tandemly act with shading to mitigate the harmful CC effects on coffee sustainability. Keywords: Agroforestry systems. Climate changes. Photosynthetic acclimation. Shading