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COPYRIGHT 2005 Acedemia Colombiana de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales
Resumen
Se presenta una revision de los estudios de microclima en plantaciones de cafe (Coffea arabica L) a libre exposicion solar y bajo diferentes sombrios para las condiciones de Colombia. Se describe la redistribucion de la radiacion solar, de los balances de energia, la temperatura de la planta y del cultivo. Se presentan resultados sobre los componentes del balance hidrologico y transporte de nutrimentos dentro de los cafetales.
Palabras clave: Coffea arabica, balance de radiacion solar, balance de energia, balance hidrico, transporte de nutrimentos.
Abstract
The following review presents a series of studies on microclimate of non-shaded and shaded conditions of coffee plantations (Correa arabica L.) in Colombia. Likewise, the re-distribution of solar radiation and the temperature, as well as the energy balance, of the coffee plant and the crop are described. The results on the components of water balance and transport of nutrients within the coffee plantations ate reported.
Key words: Coffea arabica, solar radiation, energy balance, water balance, nutrients.
Introduccion
El clima se puede estudiar en diferentes escalas del espacio y del tiempo y en general se consideran tres aproximaciones:
En una escala macroclimatica, el clima se estudia en grandes areas y esta determinado por factores tales como la latitud, las corrientes marinas, la altitud, el relieve, las distancias desde el oceano, grandes movimientos de masas de aire y otros. Como ejemplos se pueden citar la Zona de Confluencia Intertropical, el fenomeno El Nino/Oscilacion del Sur (ENSO) y los ciclones tropicales, pues todos ellos influyen en las condiciones climaticas y estacionales en areas extensas de la Tierra.
En escala mesoclimatica (Topoclimatica), el clima se estudia en regiones mas pequenas y se hace enfasis en las condiciones fisiograficas de la region, por ejemplo, la altura sobre el nivel del mar, la pendiente del terreno, la proximidad a un valle o a una montana, la orientacion de las vertientes con respecto a la exposicion solar o a la direccion de los vientos, las circulaciones de valle-montana, los lagos, lagunas y embalses, la presencia de areas boscosas o de desierto; estas caracteristicas tienen incidencia en los climas regionales.
En escala microclimatica se estudia la interaccion de los mecanismos, los procesos y los estados que ocurren en el suelo, en la planta y en la atmosfera. Se refiere al clima de pequenas areas y esta condicionado principalmente por la cobertura del terreno, clase de cultivo, distancias de siembra, arquitectura de la planta y sombrio. Entre las aplicaciones especificas de la microclimatologia en la agricultura estan la determinacion de los perfiles de la velocidad del viento, temperatura, humedad atmosferica y dioxido de carbono dentro del cultivo; conocer los flujos de radiacion solar y de energia dentro de las plantaciones; predecir la temperatura y la humedad en el suelo; estimar la evaporacion y la evapotranspiracion de las plantas; determinar la actividad fotosintetica e intercambio del C[O.sub.2] entre la planta y la atmosfera; proteger a los cultivos de fuertes vientos y temperaturas extremas (Ayra, 1988).
Uno de los trabajos pioneros registrados sobre el microclima en los cafetales bajo las condiciones de Kenia, lo publico Kirkpatrik (1935); alli se comparan las condiciones climaticas dentro de los cafetales con los registros de la estacion climatica externa. En Mejico, Barradas & Fanjul (1986), estudiaron las condiciones dentro de los cafetales bajo sombra y a libre exposicion solar. En Colombia los primeros estudios se publicaron en 1951 para cafetales con sombrio de guamos y en ellos se analizaron las condiciones de radiacion solar, temperatura del aire y del suelo, humedad relativa, viento y lluvia (Schroeder, 195 la, 1951b; Bonilla, 1952a, 1952b; Trojer, 1953, 1955). Estudios mas recientes en cafetales a libre exposicion solar relacionan los balances de radiacion solar, balances de energia, balances hidricos y temperatura de la planta (Castillo et al., 1996, 1997; Escobar & Jaramillo, 1983; Giraldo & Jaramillo, 2004; Gomez & Jaramillo, 1974; Jaramillo, 1976, 1986, 2003 ;; Jaramillo & Chaves, 1998, 1999; Jaramillo & Escobar, 1984; Jaramillo & Gomez, 1989).
Se presenta una revision de los estudios de microclima realizados por el Centro Nacional de Investigaciones de Cafe --Cenicafe, Federacafe-- para las condiciones de Colombia; se describen las condiciones de clima dentro de diferentes agroecosistemas de cafetales con sombrio y a libre exposicion solar; se hace enfasis en los balances de radiacion solar, balances de energia, balances de agua y el transporte de nutrientes.
Balance de radiacion solar
La disponibilidad de la radiacion solar necesaria para los procesos fisicos y biologicos que ocurren en un cultivo esta determinada en primer termino por el macroclima de la region (latitud y dia del ano), por las condiciones de nubosidad que determinan las cantidades de radiacion directa y difusa, y por las propiedades del follaje como el tamano y disposicion de las hojas, estructura de la planta, distancia de siembra; estas caracteristicas determinan cambios en los procesos de evaporacion, calentamiento del aire y calentamiento del suelo.
El balance de radiacion solar sobre una superficie se puede expresar de la siguiente manera(Jaramillo & Dos Santos, 1980):
Rn = (1- [alfa]). (KD [flecha inferior], + Kd [flecha inferior]) + (L [flecha superior] - L [flecha inferior])
En donde:
Rn radiacion neta
KD [flecha inferior] radiacion directa de onda corta (Longitud de onda desde 300 a 3000 nanometros, nm) que entra a la superficie
Kd [flecha inferior] radiacion difusa de onda corta que entra a la superficie
L [flecha superior] radiacion de onda larga (mayor de 3000 nm) emitida por la superficie
L [flecha inferior] radiacion de onda larga que llega a la superficie
[alfa] albedo, es la proporcion de radiacion de onda corta reflejada por la superficie
Dependiendo de las condiciones de nubosidad las proporciones de la radiacion solar incidente (radiacion solar observada / radiacion solar astronomica) en la superficie terrestre varian en cada localidad. Para Colombia estas proporciones estan entre un valor minimo del 20% en Bahia Solano --Choco-- y un 68% en Uribia --Guajira (Tabla 1).
Una propiedad muy importante en el balance de radiacion de los cultivos es el albedo, definido como la relacion entre la radiacion reflejada por una superficie y el total de la radiacion incidente sobre la misma. El albedo varia con el tipo de superficie, la latitud, el ciclo estacional, estado nutricional de la planta y otros factores. Esta proporcion de radiacion no es utilizada dentro de los procesos de fotosintesis y transpiracion de las plantas. En la Tabla 2 se relacionan algunos valores de albedo para diferentes superficies. Un valor frecuente para la mayoria de los cultivos esta entre el 10 y 20%.
Las mediciones de la radiacion solar en cafetales se refieren a la radiacion...
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