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

Pablo Siles Gutierrez

Description

Sous la direction de Erwin Dreyer, Philippe Vaast
Thèse soutenue le 14 décembre 2007: Nancy 1
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.
-Bois de feu
-Conductance stomatique
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.
Source: http://www.theses.fr/2007NAN10126/document

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 44
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

AVERTISSEMENT

Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le
jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la
communauté universitaire élargie.

Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci
implique une obligation de citation et de référencement lors
de l’utilisation de ce document.

Toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une
poursuite pénale.


➢ Contact SCD Nancy 1 : [e-mail]




LIENS


Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4
Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10
http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php
http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
Nancy-Université IN?Ae4.TIE
~UniV8r$Hd
Hen" Po,nCli,' •


FACULTE DES SCIENCES & TECNIQUES

U.F.R. Sciences et Techniques Biologiques
Ecole Doctorale RP2E (Ressources Procédés Produits Environnement)
Département de Formation Doctorale





Thèse

Présentée pour l’obtention du titre de

Docteur de l’Université Henri Poincaré; Nancy-I

en Ecophysiologie Forestière

par Pablo SILES GUTIERREZ


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




Soutenance publique faite le 14 décembre 2007

Membres du jury:

Rapporteurs: M. Jean-Paul LHOMME Directeur de recherche IRD, Montpellier
M. Frédéric JACOB Chargé de recherche IRD, Tunisie
Examinateurs : M. Erwin DREYER Directeur de recherche INRA, Nancy
M. Daniel EPRON Professeur, U.H.P., Nancy I
M. Jean-Michel HARMAND Chercheur CIRAD, Montpellier Philippe VAAST Chercheur CIRAD, Costa Rica

________________________________________________________________________
Unité de Recherches Ecosystèmes de Plantations
Centre de coopération International en Recherche Agronomique pour le Développement
(CIRAD) - 34398 Montpellier cedex 5

Laboratoire d’Ecologie et Ecophysiologie Forestière (EEF)
INRA Centre De Nancy 54280 Champenoux

Faculté des Sciences et Techniques 54506 Vandoeuvre

Tropical Agricultural Research and Higher Education Center (CATIE)
Department of Agriculture and Agroforestry, 7170 Turrialba, Costa Rica











A mi esposa
Patricia Talavera
La mujer más linda del mundo y la persona que me ha apoyado cuando
nadie más lo hizo










A la Pacha Mama, Gaia, la madre tierra: nuestra madre













AGRADECIMIENTOS


Por el final de esta tesis debo agradecer muy sinceramente a las siguientes personas:

A Philippe Vaast, consejero principal en mi investigación, por haber confiado en mí para
el comienzo de este trabajo, ya que sin su ayuda y sugerencias no hubiese sido posible ni ienzo ni el final de este trabajo. Igualmente a el le agradezco por la revisión del
malísimo ingles en que escribí este trabajo y por mejorar cada ves la calidad científica del
documento.
A Jean-Michael Harmand por su gran ayuda en mediciones y análisis de variables
relacionadas con el suelo, así como sus muchas sugerencias al trabajo. A Edwin Dreyer,
el director de esta tesis, por la confianza y por el valioso aporte científico en ecofisiología
y los consejos y comentarios acertados al documento. A Jean Dauzat por sus valiosos
aportes y sugerencias al trabajo, así como estar abierto a ayudar con amplio conocimiento
científico.

Gracias también a los miembros del jurado de tesis: M. Jean-Paul LHOMME, M.
Frédéric JACOB y M. Daniel EPRON, por haber aceptado de participar en este jurado.

También quisiera agradecer al personal que trabaja en el departamento de Agroforesteria
en CATIE, Turrialba, por haberme brindado buenas condiciones de trabajo durante el
tiempo que estuve en Costa Rica. Así como al personal de CICAFE por haberme
permitido de trabajar en su estación experimental por estos dos largos años.

A mis compañeros de trabajo Luis Dionisio García y Patrice Cannavo por la ayuda en la
colecta de información en el campo. Así como a nuestros ayudantes en el campo: Jonatan
Ramos y Esteban Oviedo (Arepa) por las arduas mediciones en el campo, a veces bajo
lluvia o bajo soles incandescentes.

Gracias también al CATIE, CIRAD y al proyecto CASCA (Coffee Agroforestry Systems
in Central America) de la comunidad europea por haber financiado esta tesis. Así como la
embajada de Francia en Costa Rica por haber financiado mis viajes y estadías en Francia.

Finalmente a todos los que me han enseñado y ayudado a lo largo de esta búsqueda de
anhelos personales que llamamos vida y que no menciono por ser muchos.


Titre de la thèse:
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
présentée par Pablo Siles Gutierrez pour l'obtention du titre de Docteur de
l'Université Henri Poincaré (Nancy I)
le 14 décembre à 10h30
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.
Mots Clés :
Bois de feu, conductance stomatique, cycle de l'eau, écoulement de tronc, égouttement,
évaporation, flux de sève, interception de la lumière, ombrage, rendement en café,
système multistrate, température foliaire, transpiration, tropiques humides, utilisation de
l'eau.


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

presented by Pablo Siles Gutierrez to opt for the degree of Doctor in Science at the
University Henri Poincaré (Nancy I)
December 14 at 10h30
Summary
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
agroforetry 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 increa