Revista Agroforestería en las Américas -25

Problemas y soluciones metodológicas en la investigación agroforEstal con café y cacao en CATIE

Palabras claves: árboles de sombra, Coffea arabica, Costa Rica, Panamá, Theobroma cacao

Se analizaron críticamente los enfoques y las metodologías utilizadas en la investigación agroforestal con café (Coffea arabica) y cacao (Theobroma cacao) en el CATIE en los últimos 20 años. La investigación evolucionó en cuatro etapas: 1) caracterización y mejoramiento de sistemas tradicionales; 2) evaluación del ciclaje de nutrientes y la sostenibilidad de las reservas de nutrientes del sistema; 3) manejo óptimo de la sombra de leguminosas y maderables en plantaciones de cacao y 4) estudio de las interacciones biofísicas y socioeconómicas en cafetales. Para cada etapa se listan los tópicos de investigación y los aspectos metodológicos más relevantes.

La alta heterogeneidad (cultivos, árboles, características de sitio, manejo) y los fuertes efectos de bordes limitan la representatividad de las parcelas de estudio en fincas privadas. Se requiere desarrollar métodos que minimicen estas limitaciones (p.e. análisis de adaptabilidad y el estudio de interacciones entre cultivos y árboles mediante transectos analizados por regresión). Los largos plazos (>10 años) requeridos para hacer recomendaciones confiables exigen: 1) diversificar la investigación e incluir una "canasta de alternativas" que responda a condiciones impredecibles y clientes potenciales; 2) establecer repeticiones en varios sitios (fincas) para contrarrestar la posible pérdida de parcelas experimentales debido a desastres naturales, interferencia humana o cambios de motivación y 3) utilizar parcelas grandes (> 36 x 36 m = 1236 m2). Es necesario dedicar más esfuerzos al estudio de: 1) diseminación, adaptación y adopción de alternativas agroforestales mejoradas; 2) aspectos de política que inciden sobre adopción; 3) diversificación y manejo del riesgo financiero y 4) valoración ambiental de la agroforestería con café y cacao.

Methodological problems and solutions in agroforestry research with coffee and cacao at CATIE.

SUMMARY

Approaches and methodologies used by CATIE in agroforestry research with coffee (Coffea arabica) and cacao (Theobroma cacao) during the last 20 years are presented and the methods are critically reviewed. Research evolved in four main phases: 1) characterization and optimization of traditional systems; 2) evaluation of nutrient cycling and sustainability of the system’s nutrient reserves; 3) design of optimal shade management for cacao; and 4) studies of biophysical and socioeconomic interactions in coffee production systems. For each phase, research topics and the most relevant methodological aspects are presented.

Excessive heterogeneity (crops, trees, site conditions, management) and strong border effects limit the representativity of research plots in private farms. Methods need to be developed to minimize these limitations (e.g. adaptability analyses and the study of crop-tree interactions using transect methods and regression analyses deserve more research attention). The long-term (>10 years) research needed to provide reliable recommendations requires: 1) a diversified agenda that includes a "basket of research alternatives" to respond to unpredictable conditions and a varied clientele; 2) replicated experiments in different sites (farms) to allow for losses due to natural disasters, human interference or shifts in motivations; and 3) the use of large plots (>36 x 36 m = 1236 m2). More research effort should be given to studies of: 1) dissemination, adaptation and adoption of improved agroforestry technologies; 2) policy issues affecting adoption; 3) risk management through diversification; and 4) environmental valuation of agroforestry systems with coffee and cacao.

En este artículo se discuten críticamente los enfoques y metodologías utilizadas en la investigación agroforestal con café (Coffea arabica L.) y cacao (Theobroma cacao L.) en el CATIE durante los últimos 20 años. La investigación evolucionó en cuatro etapas: 1) caracterización y mejoramiento de sistemas tradicionales; 2) estudios del ciclaje de nutrientes y sus efectos en la sostenibilidad del sistema; 3) manejo óptimo de la sombra de leguminosas y maderables en plantaciones de cacao y 4) estudio de las interacciones biofísicas y socioeconómicas en cafetales. Para cada etapa se listan los tópicos de investigación y los aspectos metodológicos más relevantes. Listas exhaustivas de publicaciones y detalles de métodos y resultados se presentan en otros artículos (Beer et al. 1998; Somarriba y Beer 1999; Somarriba et al. 2000).

Se pretendía conocer la estructura y función de los sistemas tradicionales y la posibilidad de mejorarlos. Se enfatizó en cómo mejorar el desempeño silvicultural del componente arbóreo debido a que los finqueros conocían mucho de los cultivos pero poco de los árboles. Se estudió la riqueza de especies, la estructura vertical y la diversificación productiva de pequeños cafetales, el manejo de los árboles y las percepciones de los productores, la producción maderable de los rodales disetáneos de regeneración natural del dosel de sombra (Cordia alliodora y Cedrela odorata), las ventajas y desventajas de tener árboles en los campos agrícolas, el daño por aprovechamiento, la sensibilidad financiera de los sistemas con y sin maderables ante cambios en precios y rendimientos, el efecto de la sombra sobre la producción y calidad del café, la erosión del suelo, la producción de biomasa de árboles de servicio (p.e. Erythrina poeppigiana) y la determinación de densidades óptimas de árboles de sombra en café.

La riqueza y la estructura de los doseles de sombra se estudió en parcelas (temporales y permanentes), con formas y tamaños variables (cerca de 1000 m2), establecidas según procedimientos estandar de la investigación forestal (Synnott 1979). La producción maderable de rodales disetáneos en cafetales se analizó mediante matrices de transición, un método tomado de la ecología de poblaciones (Vanclay 1994). El aprovechamiento maderable y el daño a los cafetos se estudió mediante simulación. Se estimó la densidad óptima de árboles en cafetales utilizando diseños sistemáticos y analizando la competencia entre árboles de sombra y cultivos mediante modelos de regresión.

El aprovechamiento fue igualmente esporádico y concentrado en los mejores árboles, dejando en el campo árboles malformados o de lento crecimiento como fuente de semillas. Las características de sitio (suelo y topografía, por ejemplo) fueron altamente variables. Muchas veces no fue posible asegurar los requerimientos de homogeneidad de suelo y topografía entre y dentro de parcelas de los diseños experimentales tradicionales. Por último, el manejo de cultivos y árboles fue heterogéneo. La cosecha de los árboles fue determinada por necesidades familiares internas, caídas de precios o de la productividad (p.e. debido a enfermedades) del cultivo principal o por la demanda de la madera. El manejo de plagas y enfermedades pudo ser muy localizado o depender de la disponibilidad de tiempo o dinero y la presencia de los investigadores pudo provocar un manejo más intensivo y posiblemente no representativo de la parcela o de ciertas partes de ella.

Problemas de diseño experimental y limitaciones de tiempo y espacio se presentaron en forma recurrente: i) las parcelas fueron normalmente muy pequeñas, permitiendo una fuerte interferencia entre tratamientos; ii) los bloques no fueron homogéneos y su designación fue arbitraria; iii) los estudios duraron muchas veces ² 1 año, a veces porque las condiciones de la finca cambiaron (venta, cambio de uso, muerte del productor, etc.); iv) muchos factores fuera del control del investigador (naturales y humanos) afectaron los resultados; v) excesiva heterogeneidad de cultivos y árboles; vi) información desconfiable sobre el manejo anterior, el origen y la edad de árboles y cultivos.

El uso de diseños tradicionales (p.e. bloques completos al azar), muy útiles en las condiciones homogéneas de la estación experimental, fue muchas veces inapropiado para el estudio en fincas privadas muy heterogéneas. Para resolver el dilema entre la homogeneidad requerida para interpretar los resultados y la alta heterogeneidad de las plantaciones privadas se deben explorar y adaptar metodologías de otras disciplinas que trabajan con heterogeneidad. Un ejemplo promisorio es el "analisis de adaptabilidad" (Hildebrand y Russell 1996) que usa la información de la heterogeneidad para generar recomendaciones para diferentes ambientes. Sin embargo, falta adaptar esta metodología al marco de investigación agroforestal y a la escala temporal necesaria. Otra posibilidad es el estudio de las interacciones en la interfaz entre leñosas perennes y los otros componentes del sistema agroforestal, utilizando transectos analizados mediante regresión o análisis de varianza (Huxley et al. 1989).