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Mechanized and irrigated coffee cultivation promotes physical subsurface constraints in Oxisols
(Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2025-06-16) Escobar, Katherine Martinez; Silva, Laís Maria Rodrigues; Morais, Keise Duarte Bacelar de; Neves, Júlio César Lima; Oliveira, Teogenes Senna de
Soils of the Cerrados (Brazilian Savanna) are deep, well-structured, and well-drained, with flat to gently undulating terrain that favors mechanization for coffee cultivation. However, these soils are susceptible to compaction. This study aimed to assess the effect of mechanization on the physical characteristics of an Oxisol under irrigated coffee cultivation in the Alto Paranaíba-Minas Gerais State. We selected eight areas with different cultivars and years of Arabica coffee plantation, sampling five positions: right soil under the tree crown (RSC), right tractor lines (RTL), interrows (IR), left tractor lines (LTL), and left soil under the tree crown (LSC) at layers of 0.00-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.30, and 0.30-0.40 m. We conducted principal component analysis (PCA) and analysis of variance, comparing means through Tukey’s test (p<0.05). The PCA selected three principal components (PC1, PC2, and PC3) composed of 12 physico-chemical properties from a total of 27 evaluated. Total porosity (TP), mean penetration resistance (PRmean), volumetric moisture (θ) at 100 kPa (θ 100 kPa) and 300 kPa (θ 300 kPa) tensions, particle density (PD), and granulometric fractions (clay, fine sand, and coarse sand) were among the most influential attributes. Total porosity and PRmean demonstrated the existence of compaction in the tractor wheel tracks, particularly in the 0.00-0.20 m layer. The 3.5-year-old plantation did not show significant variations in these properties. The θ 100 kPa and θ 300 kPa were higher in the compacted areas, indicating increased water retention but potentially limiting aeration. Clay content increased with depth, while sand fractions decreased, influencing the soil susceptibility to compaction. The vigor of coffee plants, as identified by satellite images (NDVI), could not be fully associated with the physical constraints of the subsurface, as even areas with low vigor did not consistently correlate with poor physical properties in laboratory analyses. These findings highlight the complex interplay between soil physical properties and coffee plant performance, emphasizing the need for comprehensive management strategies in mechanized coffee cultivation.
Physiological and morphological responses of Arabica coffee cultivars to soil compaction
(Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2023-12-22) Ramos, Elísia Gomes; Barros, Vanessa Maria de Souza; Miranda, José Danizete Brás; Silva, Laís Maria Rodrigues; Neves, Júlio Cesar Lima; Meira, Renata Maria Strozi Alves; Oliveira, Teogenes Senna de
Compaction caused by mechanization affects soil quality and, consequently, the development of crops. This study aimed to evaluate the effect of different degrees of soil compaction on the physiology, morphology, and anatomy of different coffee cultivars in a controlled environment. The experiment was carried out in a greenhouse, with randomized block design in a 5 × 5 factorial arrangement, with five coffee cultivars (Arara, Catuaí Amarelo IAC 62, Catuaí Vermelho 144, MGS Paraíso 2 and Mundo Novo IAC 379-19) and five degrees of compaction (68, 74, 80, 86 and 92 %), with four repetitions, totaling 100 experimental units. The following variables were evaluated in the aboveground biomass: plant height, number of leaves, diameter of the orthotropic branch, fresh mass of leaves and stem, leaf area, gas exchange, and chlorophyll a and b index; in the roots: length, surface area, volume, diameter of fine and coarse roots, fresh and dry mass of roots, as well as anatomical characteristics. Results showed that soil with degrees of compaction above 80 % negatively affected the variables evaluated. Catuaí Vermelho 144 presented the worst performance regardless of the degree of compaction, while Arara and MGS Paraíso 2 showed the best performance under the evaluated compaction degrees. Anatomical structure of the roots was modified with soil compaction, and no differences were observed among cultivars.
Ureia de liberação controlada, sombreamento e pegada hídrica na cafeicultura
(Universidade Federal de Viçosa, 2018-08-31) Silva, Laís Maria Rodrigues; Fernandes, Raphael Bragança Alves; Assis, Igor Rodrigues de; Rocha, Genelício Crusoé
O setor do agronegócio nacional é um dos grandes responsáveis pelos superávits da balança comercial brasileira. Esse setor enfrenta vários desafios, dentre os que estão por vir, destacam- se os efeitos das modificações climáticas devidas a causas naturais ou antropogênicas e previstas por vários pesquisadores. Essas potenciais mudanças do clima têm requerido o incremento de estudos em diversos setores da economia, mas encontra especial importância no setor agropecuário, visto que a atividade é direta e severamente afetada por alterações no regime climático. Um dos produtos de destaque nas exportações brasileiras é o café. A cultura apresenta grande susceptibilidade ao aumento das temperaturas e modificações no padrão das precipitações, além de requerer para a alta produção grande investimento na aquisição de insumos agrícolas. Diante deste cenário, dois experimentos foram conduzidos visando avaliar as perdas de fertilizantes nitrogenados e formas de sua redução, bem como avaliar a dinâmica termo-hídrica do solo na cultura cafeeira em um cenário que o sombreamento possa ser utilizado como medida mitigadora dos efeitos das mudanças climáticas. Ambos os experimentos foram realizados na mesorregião da Zona da Mata, importante região cafeeira de Minas Gerais. Especificamente no primeiro experimento objetivou-se avaliar das perdas por lixiviação a partir da utilização de duas fontes de ureia (convencional e de liberação controlada), bem como duas formas de aplicação (parcelada e não parcelada). No segundo experimento, objetivou-se avaliar a dinâmica da umidade e do regime térmico de solo cultivado com duas variedades de cafeeiro, em duas condições de radiação (a pleno sol e com manejo de sombra). Adicionalmente neste experimento avaliou-se a pegada hídrica do café beneficiado. Os resultados indicaram que a ureia de liberação controlada em dose única (sem o parcelamento) é capaz de reduzir efetivamente a lixiviação de nitrogênio. Por outro lado, a utilização de ureia convencional em três aplicações também é eficiente na redução das perdas por lixiviação, embora implique em maior gasto de mão de obra. O manejo de sombra comprovou ser uma alternativa minimizante para os impactos proporcionados pelas mudanças climáticas, uma vez que levou a redução da temperatura e da evapotranspiração da cultura do cafeeiro de ambas as variedades avaliadas. Para uma das variedades de cafeeiro após dois anos do manejo de sombra implantado, entretanto, a sombra causou redução da produtividade. Mesmo com a redução da temperatura e da evapotranspiração, a pegada hídrica foi maior no cultivo sombreado do que ao pleno sol, impulsionada pela redução na produtividade das plantas submetidas ao sombreamento.
Water footprint of Arabica coffee from “Matas de Minas” under shade management
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-07-22) Silva, Laís Maria Rodrigues; Ribeiro, Marcelo de Freitas; Ferreira, Williams Pinto Marques; Rocha Junior, Paulo Roberto da; Fernandes, Raphael Bragança Alves
Studies related to climate change and agricultural value chains have in common the growing concern on conserving water resources. Thus, the concept of the water footprint stands out, which measures the amount of water (in volume) necessary to produce a unit (in mass) of a given product. Among Brazilian agricultural activities, coffee farming emerges as one of the most important, even though the crop is sensitive to potential climatic changes, especially to the increase in temperature and periods of drought. An alternative to mitigate the effects of climate change is shade management, which is common in agroforestry systems. Therefore, the objective of this study was to evaluate the influence of shade management on the water footprint of coffee activity in the region of “Matas de Minas”. The water footprint was calculated for the field and product processing phase. Despite reducing the evapotranspiration of the coffee plant, shade management provided an increase in the water footprint, since it decreased the crop yield. The water footprint data obtained are expressive, with a calculated value of 13,862 m3 t-1 for full sun management and 16,895 m3 t-1 for shade management, in which both are the most recommended for the agricultural sector.