ABSTRACT: Adaptation to climate change is a strategy for crops to cope with the scenario of rising temperatures worldwide. In the case of Coffea arabica L., the use of agroforestry systems (AFS) with woody species is a promising practice to reduce excessive heat during the day. This study aimed to 1) evaluate air temperature changes that occur in an AFS of coffee and double alleys of rubber trees (Hevea brasiliensis Müell. Arg.) and 2) carry out an analysis of future warming scenarios by comparing the cultivation of Arabic coffee in full sun and in an AFS of double alleys of rubber trees. The microclimatic variables were measured between two rows of coffee trees at 1.0 m of height from June 2016 to June 2018. The results indicate that the AFS with double alleys of rubber trees spaced 16 m apart had an average temperature reduction from 1.4 to 2.5 °C from 10h00 to 16h00. The study also simulated temperature increases of 1.7, 2.6, 3.1, and 4.8 °C from 2018 to 2099, according to scenarios predicted by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), and the impact in coffee production in Paraná State, Brazil. Using the climatic generator PGECLIMA_R, simulations suggest a progressive reduction of traditional areas suitable for open-grown coffee in the state. Production conditions can be maintained through the AFS, since the systems attenuate mean temperatures by 1-2 °C. We conclude that the AFS of coffee and rubber trees contribute to coffee crop adaptations to a future warmer environment.

ABSTRACT: Land use and tillage practices may change soil structure and undermine sustainable agriculture; however, such changes are hardly identified in the short term. In this sense, agroforestry systems have been used to reduce soil degradation and promote sustainable production in coffee plantations. These areas are expected to have well-structured soils and hence improved root distribution. This study aimed to evaluate soil quality by the morphostructural and root distribution analyses comparing open-grown coffee and coffee in agroforestry systems with rubber trees for 19 years, in an Oxisol in northern Paraná State (Brazil). Treatments consisted of open-grown coffee (OG), coffee partially shaded by rubber trees (PSH), and coffee fully shaded by rubber trees (FSH). The mapping of morphostructural features and soil resistance to penetration in “cultural profile” walls identified changes in soil structure resulting from different tillage systems. Root distribution was better in coffee plants grown in PSH and FSH systems. At greater depths, cultural profiles of FSH and PSH showed a larger numbers of roots compared to OG. Among the three systems, PSH provided a better environment for root growth and distribution. This result could be attributed to the high biological activity and interaction between roots and aggregates in that profile. The FSH agroforestry system provided less compact morphological structures and more roots throughout the soil profile. The agroforestry systems presented fewer soil structural changes by tillage operations and lower values of soil penetration resistance. Coffee root distribution was an effective indicator of soil quality and consistent with the morphostructural characterization of cultural profile.

Resumo O objetivo deste trabalho foi analisar a quantidade, distribuição, duração e intensidade de episódios de precipitações ocorridos em três localidades no estado do Paraná com condições climáticas distintas. As localidades analisadas foram Paranavaí (23°05’ S; 52°26’ W; 480 m), Guarapuava (25°21’ S; 51°30’ W; 1058 m) e Morretes (25°30’ S; 48°49’ W; 59 m), no período de 1976 a 2013. Considerou-se episódio a precipitação ≥ 1 mm, sendo que após três horas sem chuvas iniciava-se um novo episódio. Os dados foram submetidos à análise de regressão, análise de variância e comparação de médias pelo teste de Tukey e estatística descritiva. O estado do Paraná apresenta maior quantidade de precipitação durante a primavera e verão, no entanto as chuvas mais longas ocorrem frequentemente no outono e inverno. Características climáticas regionais induzem diferentes padrões de precipitação. A estação de Morretes, situada no litoral do Paraná, registrou grandes quantidades de precipitações, sobretudo no verão, sendo estas mais distribuídas nas diferentes durações e sob intensidade leve. A estação de Paranavaí, situada no noroeste paranaense, com baixa altitude, apresentou menores precipitações, porém com maiores episódios de chuvas rápidas e moderadas. A estação de Guarapuava, localizada na região serrana do centro-sul do Paraná, apresentou chuvas bem distribuídas nas estações do ano e sob intensidade predominantemente moderada.

Abstract The objective of this study was to analyze the amount, distribution, duration and intensity of the episodes of precipitation occurred in three locations in the state of Paraná, Brazil, with different climatic conditions. The locations analyzed were Paranavaí (23°05’ S; 52°26’ W; 480 m), Guarapuava (25°21’ S; 51°30’ W; 1058 m) and Morretes (25°30’ S; 48°49’ W; 59 m) in the period 1976 to 2013. It was considered as an episode any precipitation ≥ 1 mm, and after three hours without raining started a new episode. The data were submitted to regression analysis, analysis of variance and comparison of means by Tukey test and descriptive statistics. The state of Paraná presents most of precipitations during spring and summer, although the longer episodes of rainfall occurred mostly during autumn and winter. Regional climate characteristics induce different patterns in the precipitation. The station of Morretes, located on the coast, recorded high amounts of precipitation, especially in summer, with more distributed rainfall at various duration intervals and with light intensity. The station of Paranavaí, at a lower altitude, had less rainfall, but with major episodes of short duration and moderate intensity. The station of Guarapuava, located in mountainous region, presented well-distributed rainfall in the seasons of the year and under predominantly moderate intensity.

O abacateiro apresenta grande diversidade de tolerância a baixas temperaturas devido às suas regiões de origem. As raças mexicanas são mais tolerantes, as raças antilhanas são mais sensíveis e as guatemalenses têm comportamento intermediário. Neste trabalho o zoneamento de riscos climáticos fundamentou-se na severidade das geadas, por meio da análise de séries históricas de temperaturas mínimas em um ambiente de Sistema de Informação Geográfica. Foram identificadas quatro zonas distintas de risco, caracterizando geadas muito fortes e frequentes, onde não se recomenda o cultivo; geadas fortes, onde somente a cultivar Fuerte é recomendada; geadas moderadas, onde somente as cultivares Primavera e Margarida não são recomendadas, e uma zona de baixo risco, no norte e oeste do Paraná, onde todas as cultivares são indicadas. As diversidades de climas no Paraná e as exigências térmicas das cultivares possibilitam a colheita em grande parte do ano por meio da combinação de diferentes cultivares e regiões de plantio.

Avocado cultivars have a great diversity of tolerance to low temperatures due to their regions of origin. The Mexican breeds are more tolerant, the West Indian breeds are more sensitive and the Guatemalan breeds have intermediate behavior. In this study, the zoning of climate risks in the state of Parana was based on the severity of frost, through the analysis of historical series of minimum temperatures in a Geographic Information System. We identified four distinct areas of risk, namely, a zone with very strong and frequent frosts where cultivation is not recommended, a zone where frosts are strong and only the cultivar Fuerte is recommended, a zone with moderate frosts and only Primavera and Margarida cultivars are not recommended, and a zone of low risk in the north and west of Paraná, where all cultivars are indicated. The diversity of climates in Paraná and thermal requirements of the cultivars allow the harvest during most of the year through a combination of different cultivars and growing regions.

A cultura da videira tem potencial para produção contínua logo após pequeno período de descanso entre safras, porém os riscos climáticos podem limitar essa prática. O objetivo foi avaliar o potencial climático para o cultivo de duas safras anuais e a estimativa da severidade de míldio, em função de diferentes épocas de poda, e da exigência em graus-dia de diferentes genótipos de uvas (Vitis spp.), no estado do Paraná. Foram avaliados os riscos de geada, o balanço hídrico climatológico normal e a severidade potencial de ocorrência de míldio utilizando dados de 21 estações meteorológicas do Instituto Agronômico do Paraná. A ocorrência de geadas limita a época de cultivo da videira nas regiões centro, sul e leste. O excesso hídrico é observado em todo o estado. Genótipos que necessitam 1.800°C dia entre a poda e a colheita somente podem ser utilizados em sistema de dupla safra anual nas regiões mais quentes do estado. Não é possível a obtenção de duas safras anuais quando se utilizam genótipos de videiras que exigem mais de 2.000°C dia. Nas regiões mais frias, somente genótipos que necessitam 1.000 a 1.200°C dia podem ser utilizados. Em função do potencial de severidade do míldio, indica-se o cultivo de uvas rústicas ou americanas para as regiões centro, sul e leste, enquanto nas regiões sudoeste, oeste, norte e noroeste indica-se o cultivo das uvas finas ou europeias, porém sem descartar a necessidade de controle da doença nas fases fenológicas mais suscetíveis.

Grapes have the potential for continuous production after a short rest period between seasons, but climate risks may limit this practice. The objective of this study was to evaluate the climatic potential for two harvests of grapes per year and to estimate the severity of downy mildew, according to different pruning times and thermal requirements (degree-days) for grape genotypes (Vitis spp.), in the State of Parana, Brazil. Frost risk, normal climatological water balance and potential severity of downy mildew were evaluated using data from 21 meteorological stations of the Instituto Agronômico do Paraná. The occurrence of frost limits the growing season of grapevines in the central, south and east regions of the state. The water excess is observed throughout the state. Genotypes with requirements from 1,800°C day between pruning and harvesting can only be cultivated in double annual crop in the warmer areas of the State. It is not possible to obtain two harvests per year when using grapevine genotypes that require more than 2,000°C day. In colder areas, only genotypes with requirements between 1,000 and 1,200°C day may be used. Due to the potential severity of downy mildew in the State, American grapes are indicated for the center, south and east areas, while European grapes are indicated for the southwest, west, north and northwest areas. The grape cultivation in those areas does not discard the need of disease chemical control during the most susceptible phenological phases.

As mudanças climáticas na escala regional são muito divergentes e nem sempre acompanham a tendência global. Metodologias estatísticas foram utilizadas para analisar o comportamento sazonal e anual da chuva e de veranicos, em 21 estações hidrológicas localizadas no Estado do Paraná. Os resultados obtidos pelo Teste de Homogeneidade Normal Padrão não indicam pontos de mudanças estatisticamente significativos, no comportamento climático da quantidade de chuva. Entretanto, a Análise de Regressão e o teste de Kendall mostram que, nas últimas décadas, a quantidade de chuva anual tem aumentado, principalmente na primavera, entre 16 e 42 mm/década, na metade leste do Paraná. A mesma tendência foi observada na intensidade dos eventos extremos diários de chuva, mas os municípios e períodos sazonais com esta característica não seguem rigorosamente as tendências apresentadas na quantidade de chuva. O número de tendências significativas (predominantemente negativas) é menor para os veranicos, com duração de 5 a 10 dias, com quantidade acumulada inferior a 10 mm, porém, mais perceptível na primavera e na escala anual.

Climatic changes on a regional scale are very divergent and not always accompany the global tendency. Statistical methods were used to analyze the patterns of seasonal and annual rainfall and dry spells in 21 hydrological stations located in the State of Paraná, southern Brazil. The results obtained by the Standard Normal Homogeneity Test indicated that there were no significant changes in the climatic patterns of rainfall. But the regression analysis and Kendall test showed that, in recent decades, the amount of annual rainfall has increased from 16 to 42 mm/decade in the eastern half of Paraná state, especially in the spring. The same trend was observed in the intensity of extreme daily rainfall events, but municipalities and seasons with this feature did not strictly follow the trends presented in the amount of rainfall. The number of significant trends (predominantly negative) is less for the dry spells lasting 5 to 10 days with accumulated rainfall <10 mm, but more noticeable in the spring and on an annual scale.

O presente trabalho teve por objetivo analisar a variabilidade sazonal e anual das temperaturas máxima e mínima do ar no Estado do Paraná. A Análise de Regressão e o teste de Kendall foram utilizados para testar a tendência das médias de temperatura máxima e mínima, do número de dias com registros de temperatura inferior a 3 °C, dos eventos extremos e valores absolutos diários da temperatura máxima e mínima nas escalas sazonal (verão, outono, inverno e primavera) e anual. Os pontos de descontinuidade obtidos pelo Teste de Homogeneidade Normal Padrão mostram resultados mais expressivos para a temperatura máxima anual e no outono. Para esta variável meteorológica os pontos foram obtidos predominantemente no início da década de 2000. Na temperatura máxima anual e, principalmente na temperatura mínima, em todas as escalas de tempo, houve tendência de aumento. Esse aumento relativamente maior da temperatura mínima sugere uma diminuição na amplitude térmica no Paraná. Os valores dos extremos diários da temperatura mínima estão sendo maiores, porém, menos freqüentes. Por outro lado, as temperaturas máximas têm sido mais intensas e freqüentes, especialmente na primavera.

This study aimed to analyze the variability of seasonal and annual maximum and minimum air temperatures in the State of Paraná, southern Brazil. The regression analysis and Kendall test were used to test the trend of mean maximum and minimum temperatures, number of days with records of temperature below 3 °C, extreme events and absolute daily maximum and minimum temperatures on seasonal scales (summer, autumn, winter and spring) and annual. The points of discontinuity obtained by the Standard Normal Homogeneity Test showed more significant results for the annual maximum temperature in the autumn. For this meteorological variable points were obtained predominantly in the early 2000s. The annual maximum temperature and mainly minimum temperature at all time scales tended to increase. This increase was relatively larger in the minimum temperature, which suggests a decrease in the thermal amplitude in Paraná. The values of the extreme daily minimum temperature are being higher, but less frequent. On the other hand, the maximum temperatures have been more intense and frequent, especially in spring.

O objetivo neste trabalho foi avaliar a influência do sombreamento, durante o período de desenvolvimento de gemas florais, sobre o desenvolvimento e maturação dos frutos, produção e tamanho dos grãos de Coffea arabica L. O experimento foi conduzido com cafeeiros adultos no Município de Londrina, os quais foram sombreados nos meses de abril, maio, junho, julho e agosto de 2004, com malhas de sombrite com 50% de sombreamento. As coberturas foram retiradas, simultaneamente, no início de outubro do mesmo ano. A interceptação de 50% da radiação incidente sobre o dossel dos cafeeiros em diferentes épocas do desenvolvimento de gemas florais não alterou o crescimento e o desenvolvimento dos frutos. As altas temperaturas e a deficiência hídrica anteciparam a maturação dos frutos, porém sem diferenças significativas nos estádios de maturação entre os tratamentos. O sombreamento, em diferentes épocas, também não afetou a produção e o tamanho dos grãos.

The objective of this paper was to evaluate the influence of shading during the period of floral buds development on the growth and maturation of coffee fruits, production and grain size of Coffea arabica L. The experiment was carried out in Londrina, PR, Brazil. Plots of adult coffee plants were shaded monthly in April, May, June, July and August of 2004 using shading screens with 50% of porosity. The coverings were removed simultaneously at the beginning of October of the same year. The interception of 50% of incident radiation over the coffee canopy in different periods of floral buds development did not alter fruit growth and development. Fruit maturation was anticipated due to high temperatures and water deficit, however without significant differences on maturation periods among treatments. Grain yield and size were not affected by shading in the different periods.

O pessegueiro e a nectarineira são culturas com grande potencial climático e de mercado, mas ainda pouco exploradas no Estado do Paraná. O objetivo deste trabalho foi indicar zonas de menor risco climático para produção dessas culturas no Estado do Paraná, utilizando informações climáticas e agronômicas. Para tanto, foram usados dados históricos de 32 estações meteorológicas do IAPAR, para estimar e mapear os riscos de geadas tardias e o total médio de horas de frio (hf) abaixo de 7,2ºC no período maio-setembro. As regiões em que a última geada ocorre antes da fase de floração e com número de horas de frio adequado às exigências das variedades, foram consideradas aptas. Grande parte do norte, oeste e litoral do Paraná não apresenta horas de frio suficientes para as espécies. As áreas localizadas ao sul, com altitudes acima de 800 m, são as mais adequadas. Dentro da área apta, foram classificadas oito zonas, de acordo com a necessidade de frio das variedades de pessegueiro e nectarineira, e a característica de cada região: zona 1 (75 a 150 hf); zona 2 (150 a 200 hf); zona 3 (200 a 250 hf); zona 4 (250 a 300 hf); zona 5 (300 a 350 hf); zona 6 (350 a 400 hf), zona 7 (400 a 450 hf) e zona 8 (> 450 hf). As zonas de menor altitude acumulam menos horas de frio e são recomendadas para variedades com menor necessidade de frio. As zonas de maior altitude, que se apresentam com temperaturas mais baixas, têm maior somatório de horas de frio e são recomendadas para variedades com maior necessidade de frio (> 400 horas de frio). A última geada severa provável ocorre no final de agosto, nas regiões mais frias, e não prejudica a floração do pessegueiro e nectarineira. Os resultados obtidos neste estudo possibilitam a adoção de políticas de incentivo a essas culturas com baixo nível de risco, no Estado do Paraná.

Peach and nectarine crops, despite their high climatic and market potential, are not yet well exploited in the state of Paraná. The objective of this research was to indicate zones with lower climatic risk for production of these crops in the state of Paraná, Brazil, using climatic risk analysis and agronomic data. Historical data of 32 weather stations of IAPAR were analyzed to estimate and map the risks of late frost and the average totals of chilling hours above 7.2ºC accumulated from May to September. The regions in which the last frost occurs before flowering and with the total chilling hours suitable to the cultivars needs were considered apt. Most of the north, west and the coast of Paraná do not have enough chilling hours. The areas located in the south with altitudes above 800 m are the most suitable. Within the apt areas eight zones were classified according to the chilling requirements of peaches and nectarine varieties and climatic conditions of each region: zone 1 (75 to 150 hf); zone 2 (150 to 200 hf); zone 3 (200 to 250 hf); zone 4 (250 to 300 hf); zone 5 (300 to 350 hf); zone 6 (350 to 400 hf), zone 7 (400 to 450 hf) and zone 8 (> 450 hf). The zones with lower altitude and higher temperatures accumulate less chilling hours from May to September and are indicated for cultivars with lower chilling requirement. The zones with higher altitudes and high chilling accumulation are suitable for varieties with high chilling requirements (> 400 chilling hours). The last frost is likely to occur in the last ten days of August in the colder regions and do not cause damages to suitable varieties of peaches and nectarine. The results obtained in this work support the adoption of policies to foment these crops in the state of Paraná with low risk.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do sombreamento, durante o período de desenvolvimento floral, sobre as gemas florais, florada, fotossíntese e produtividade de cafeeiros. Cafeeiros adultos IAPAR 59 cultivados em Londrina, PR, foram sombreados em diferentes épocas, com malhas de sombrite com 50% de porosidade, e comparados com cafeeiros cultivados a pleno sol. As coberturas foram colocadas sobre as plantas em intervalos mensais, de abril a agosto, e retiradas no início de outubro. A densidade e o período de sombreamento não tiveram influência sobre a quantidade de nós, em cada estádio de desenvolvimento da gema floral, época e intensidade da florada, fotossíntese e produtividade dos cafeeiros, o que indica que a interceptação de até 50% da radiação, incidente no período de abril a agosto, época de desenvolvimento floral, não afeta o potencial produtivo desta cultura.

The objective of this paper was to evaluate the influence of shading, during the period of floral development, on floral bud, flowering, photosynthesis and grain yield of coffee plants. Adult plants IAPAR 59, grown in Londrina, Paraná State, Brazil, were shaded in different periods, with shading screens with 50% porosity, and compared to open-grown plants. The shading screens were placed in monthly intervals, from April to August, and were all removed in the beginning of October. Shading density and period did not influence the amount of nodes in each event of development on floral bud, period and intensity of flowering, photosynthesis and grain yield of the coffee plants, which indicates that the interception of until 50% incident radiation, during the period of floral development, does not affect the yield potential of this crop.

Neste trabalho se propõe uma escala fenológica detalhada para identificar e caracterizar visualmente todas as fases de desenvolvimento reprodutivo do cafeeiro. O estudo foi realizado em condições de campo com a cultivar IAPAR 59, no período de maio de 2004 a maio de 2005 em Londrina, PR (23º23' S, 50º11' W, 610 m). Periodicamente, foram realizadas medições de crescimento e caracterização evolutiva da morfologia externa das gemas florais, flores e frutos dos ramos plagiotrópicos, em intervalos variados durante todo o ciclo reprodutivo. Na escala proposta, o desenvolvimento reprodutivo do cafeeiro foi dividido em quatro grandes fases: Desenvolvimento da gema floral (G), Floração (FL), Frutificação (F) e Maturação (M). As fases G e F foram subdivididas tendo como parâmetro tamanho das gemas e dos frutos, variando de G1 até G6 e F1 até F6. Para descrever a maturação, os frutos foram classificados pela coloração: M1-verde; M2 - verde-cana; M3 -vermelho-claro (cereja); M4 - vermelho-escuro (passa) e M5 - preto (seco). A escala proposta pode subsidiar estudos de crescimento, produtividade e manejo da lavoura cafeeira.

In this paper is proposed a detailed phenological scale to identify and characterize the reproductive cycle of Coffea arabica. The study was carried out under field conditions using IAPAR 59 cultivar, from May 2004 to May 2005 in Londrina, state of Parana, Brazil (23º23' S, 50º11' W, 610 m). Periodically measurements of growth and evolution of the external morphology of the floral buds, flowers and fruits of the plagiotropic branches were taken. In the proposed scale, the reproductive development of coffee was divided in four main phases: Floral bud development (G), Flowering (FL), Fructification (F), and Maturation (M). The phases G and F were subdivided based on bud and fruit size, varying from G1 to G6 and F1 to F6. To describe maturation, the fruits were classified according to external color: M1 - green, M2 - yellowish, M3 - light red (cherry), M4 - dark red, and M5 - black (dry). The proposed scale could subsidize studies of growth, productivity and management of the coffee crop.

O objetivo deste trabalho foi determinar a temperatura mínima letal em plantas jovens de Pinhão-manso (Jatropha curcas L.), visando à expansão desta cultura no sul do Brasil como alternativa para produção de biodiesel. O experimento foi desenvolvido no Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR), em Londrina (PR) a 23º23' S, 50º11' W. Em uma câmara fria, foram realizados tratamentos com temperaturas mínimas de +1 ºC, 0 ºC, -1 ºC, -2 ºC, -3 ºC, -4 ºC e -5 ºC, comparados com um controle exposto à temperatura ambiente. O delineamento estatístico foi inteiramente casualizado, com 10 repetições. As variáveis avaliadas foram: taxa fotossintética das plantas após 6 horas, 7 e 14 dias; danos foliares visuais um dia e um mês após os tratamentos, mortalidade das plantas um mês após os tratamentos e recuperação das plantas no campo. De acordo com as observações, a temperatura mínima letal para o pinhão-manso está entre -3 ºC e -4 ºC.

The objective of this paper was to determine the minimum lethal temperature for the oil seed plant Jatropha curcas L., aiming at supporting the expansion of this crop in southern Brazil as an alternative for biofuel production. The experiment was carried out at the Agronomic Institute of Paraná (IAPAR), in Londrina-PR (23º23' S, 50º11' W). In a cold chamber environment, young plants were submitted to treatments with minimum temperatures of +1 ºC, 0 ºC, -1 ºC, -2 ºC, -3 ºC, -4 ºC and -5 ºC, and compared to a control exposed to ambient temperature. Ten plants in each test (replications) were distributed within the chamber in a completely randomized design. The following parameters were evaluated: photosynthetic rate after 6 hours and 7 and 14 days; visual foliar damages one day and one month after the tests; plant mortality one month after the tests and plant recovering in the field. The minimum lethal temperature for Jatropha curcas is between -3 ºC and -4 ºC.

Recentes estudos sobre cafeeiros (Coffea arabica L.) cultivados em sistemas agroflorestais no Sul do Brasil têm mostrado o potencial do sombreamento parcial no manejo desta cultura. O objectivo deste trabalho foi avaliar as condições do microclima e seus efeitos na produção de café sombreado com guandu (Cajanus cajan), em comparação ao cultivado a pleno sol, no período de maio de 2001 a agosto de 2002 em Londrina, PR. As características microclimáticas avaliadas foram: radiação global, fotossintética e saldo de radiação; temperaturas do ar, da folha e do solo; e umidade do solo. O sombreamento causou significativa redução na radiação solar global incidente, na radiação fotossinteticamente ativa e na radiação líquida, e atenuou as temperaturas máximas foliar, do ar e do solo, durante o dia. O sombreamento também evitou o declínio acentuado, durante a noite, das temperaturas do ar e da folha, especialmente durante noites com geadas de radiação. Os valores de umidade do solo, na camada 0-10 cm de profundidade, foram maiores nos cafeeiros sombreados. As plantas sombreadas produzem frutos maiores em virtude da maturação mais lenta, entretanto, emitem menos ramos plagiotrópicos, com menor número de nós por ramo e poucos nós com frutos, o que resulta na redução da produção de café. Estes resultados evidenciam a necessidade de se definir uma densidade ótima de sombreamento, que não comprometa a produção e proteja contra as temperaturas extremas.

Recent studies on coffee (Coffea arabica L.) cultivation in agroforestry systems in Southern Brazil have shown the potential of partial shading to improve management of this crop. The objective of this work was to evaluate microclimatic conditions and their effects on coffee production of plants shaded with pigeon pea (Cajanus cajan) in comparison to unshaded ones, from May 2001 to August 2002 in Londrina, State of Paraná, Brazil. The appraised microclimatic characteristics were: global radiation, photosynthetic and radiation balance; air, leaf and soil temperatures; and soil humidity. Shading caused significant reduction in incident global solar radiation, photosynthetically active radiation and net radiation, and attenuated maximum leaf, air and soil temperatures, during the day. Shade also reduced the rate of cooling of night air and leaf temperatures, especially during nights with radiative frost. Soil moisture at 0-10 cm depth was higher under shade. The shaded coffee plants produced larger cherries due to slower maturation, resulting in larger bean size. Nevertheless, plants under shade emitted less plagiotropic branches, with smaller number of nodes per branch, and fewer nodes with fruits, resulting in a large reduction in coffee production. These results show the need to find an optimal tree density and management that do not compromise coffee production and protect against extreme temperatures.

Adaptações de plantas da mesma espécie aos diferentes habitats, constituem a base da diferenciação entre folhas a pleno sol e folhas sob sombra e estão associadas a características anatômicas distintas. Para caracterizar tais mudanças em cafeeiros cultivados sob sombra de guandu (Cajanus cajan) e a pleno sol, em Londrina, PR, foram realizadas avaliações de modificações ocorridas na anatomia foliar. As estruturas internas avaliadas foram: parede celular e cutícula; epiderme; mesofilo (parênquima paliçádico, parênquima lacunoso e espaços intercelulares) e estômatos. Para todas as variáveis avaliadas observaram-se diferenças anatômicas entre folhas expostas ao sol e à sombra. As folhas expostas ao sol apresentaram cutículas e paredes celulares mais espessas, células da epiderme mais estreitas, parênquima paliçádico com células mais alongadas, parênquima lacunoso espesso e com poucos espaços intercelulares e maior número de estômatos. Folhas sob condições de denso sombreamento apresentam menor espessamento da cutícula e da parede celular; mesofilos com menores volumes, porém com maiores espaços intercelulares; epidermes com células mais espessas e estômatos em menor quantidade, envoltos por células subsidiárias de menores dimensões. Plantas cultivadas a pleno sol apresentam maiores taxas fotossintéticas. Assim, Coffea arabica caracteriza-se como uma espécie com grande amplitude de adaptação fenotípica às mudanças na intensidade de radiação solar.

Modifications on leaf anatomy in Coffea arabica shaded with pigeonpea (Cajanus cajan), compared to cultivation under full sun, were assessed. The leaves fully exposed to sunlight presented thicker cuticles and cellular walls, narrower epidermis cells, palisade parenchyma with longer cells, thicker lacunar parenchyma, fewer intercellular spaces and a larger stomata number. Leaves under dense shade presented a narrower cuticle and cellular wall; a mesophyll with smaller volume, but with larger intercellular spaces; and epidermis with thicker cells and a smaller stomata amount, surrounded by subsidiary cells of smaller dimensions. Plants grown under full sunlight presented higher values of net photosynthesis. The results evidenced that the species C. arabica has a wide range of phenotypic adaptation to changes in the radiation intensity.

O conhecimento dos efeitos do sombreamento sobre a fisiologia de cafeeiros é importante para se determinar níveis ótimos de radiação e temperatura, bem como para subsidiar estudos sobre o crescimento de plantas sombreadas, a fim de determinar a arquitetura ideal do cafeeiro que maximize a captura da radiação solar disponível em ambientes sombreados. O objetivo deste trabalho foi avaliar características fisiológicas e de crescimento de cafeeiros (Coffea arabica L.) cultivados sob sombreamento denso com guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp.) e a pleno sol. O baixo nível de radiação incidente sobre os cafeeiros sombreados com guandu resultou em decréscimos na taxa fotossintética e na transpiração, maior altura de planta, folhas maiores e com menor quantidade de matéria seca. Esses resultados indicam que o excesso de sombra afeta drasticamente a fisiologia e morfologia de C. arabica.

The characterization of shade effects on the physiology of coffee is important to determine optimum levels of radiation and temperature, as well as to subsidize studies on growth of shaded plants aiming at determining the ideal coffee plant architecture that maximizes the capture of the available solar radiation in shaded environments. The objective of this work was to evaluate physiological and growth characteristics of coffee (Coffea arabica L.) shaded with pigeonpea (Cajanus cajan (L.) Millsp.) and under full sun. The low level of incident radiation on the coffee shaded with pigeonpea caused decreases in the photosynthetic rate and transpiration, increased plant height and leaf size, but diminished leaf dry matter. These results indicate that the excess of shade drastically affects the physiology and morphology of C. arabica.