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Evaluacion del cambio climatico en café y cultivos asociados para las principales regiones cultivadas de las provincias de Orellana y Sucumbios
(Ecuador)
Cali, Colombia: Enero de 2015
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1. Autores y colaboradores El siguiente análisis de cambio climático en café cultivado fue coordinado y ejecutado por el grupo de
Decisiones y análisis de Políticas (DAPA por sus siglas en ingles), del Centro Internacional de
Agricultura Tropical (CIAT), bajo el liderazgo del Dr. Peter Läderach, con la colaboración de Antón
Eitzinger, Stephania Carmona y Juan Guillermo Pérez.
Información adicional contactar a:
x Dr. Peter Läderach Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) Managua, Nicaragua E-mail: [email protected] Teléfono:+505 2270 9965
2. Resumen
Durante el primer periodo, se ha trabajado dentro del componente número 2.1 “Impacto del Cambio
Climático en la aptitud del café” haciendo énfasis en la descarga y reducción de escala para la base de
datos climática para el futuro en los periodos 2020 y 2050. Se recopiló información SIG del sitio de
estudio (provincias de Orellana y Sucumbios), que detallan el actual uso de la tierra, elevación (m.s.n.m.),
pendiente, fuentes de agua, vías, centros poblados, límites administrativos y reservas naturales.
Durante el segundo periodo del proyecto se llevó a cabo la modelación de la aptitud climática de café
(Coffea canephora L.) para las provincias de Orellana y Sucumbios. Posteriormente, la metodología se
basó en la combinación de datos climáticos actuales con proyecciones futuras provenientes de 19 modelos
de circulación global (GCM) para los periodos 2020 y 2050 del escenario A2 del IPCC. Los datos de
presencia de cultivos de café usados para la modelación fueron recolectados a través de trabajo de campo
durante el levantamiento de la línea base económica (361 puntos para Orellana y 163 puntos para
Sucumbios) por medio de equipos de GPS. Los análisis fueron enfocados para los principales cantones
cafeteros de interés para el proyecto en ambas provincias; no obstante, estos análisis generan predicciones
de la aptitud climática para el cultivo de café en las áreas actuales productoras, con el fin de conocer si
seguirán teniendo las condiciones óptimas para el desarrollo del cultivo para los periodos venideros (2020
y 2050).
Un pequeño cambio de aptitud climática para el cultivo de café fue observado como consecuencia del
cambio climático para los periodos del 2020 y 2050, el cual ocurre de manera general cerca los cantones
de la cordillera de los Andes (Sucumbios, Gonzalo de Pizarro, El Chaco, Archidona y Tena), tanto para la
provincia de Orellana y Sucumbios, respectivamente. De acuerdo a los resultados es probable que las
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fincas cafeteras (Coffea canephora L.) de la región no presenten un fuerte impacto por el calentamiento
global, debido no solo a características biológicas de la especie, sino también por cualidades de
resistencia con respecto a altas temperatura y poca precipitación. Sin embargo, es evidente un
desplazamiento del cultivo hacia las zonas con mayor elevación al este de las provincias.
3. Objetivos preliminares del proyecto
x Evaluar la aptitud climática del cultivo de café (Coffea canephora L.) y la de sus cultivos asociados
en las provincias de Orellana y Sucumbios bajo condiciones actuales y futuras.
x Predecir el cambio de clima para las principales regiones cultivadas de café y sus cultivos asociados
en Orellana y Sucumbios para el periodo 2020 y 2050.
x Evaluar la condición de climas análogos para las principales zonas de café cultivado en el presente y
futuro.
4. Metodología 4.1 Generación de línea base para el clima actual Para generar la línea base de datos climáticos para las zonas cultivadas de café en las provincias de
Orellana y Sucumbios, se empleó datos históricos de clima de WorldClim (Hijmans et al., 2005); los
cuales son generados mediante interpolación de superficies climáticas para áreas terrestres globales
(registros de 50 años que van desde 1950 hasta el 2000) de una red de estaciones meteorológicas,
obteniéndose una resolución de hasta 1 km, con variables de precipitación, temperatura media, máxima y
mínima mensual (Hijmans et al., 2005).
4.2 Periodos del clima a futuro Un modelo de circulación global (GCM por sus siglas en inglés) es un modelo informático que calcula y
predice los patrones climáticos que habrán para cierto número de años en el futuro. Para el presente
estudio se realizó la extracción de 19 Modelos de Circulación Global, a partir del escenario de emisiones
SRES-A2 (business as usual) del Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático
(IPCC por sus siglas en inglés), que asume una contaminación constante hacia al futuro, tomando como
referencia las emisiones pasadas hasta el día de hoy, a una resolución de 1 km (30 arc–segundos) en los
periodos 2020 (2010-2039) y 2050 (2040-2069) en las principales zonas cafeteras de Ecuador.
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4.3 Evaluación de aptitud climática para el cultivo de café Un indicador de aptitud climática para determinar el crecimiento, desarrollo y reproducción del cultivo, es
de utilidad con el fin de evaluar el éxito y/o fracaso de los cultivos asociados en los cafetales. No
obstante, se entiende que cualquier cultivo tiene un nicho específico el cual es necesario para el desarrollo
y la productividad del mismo. Por lo tanto, aquellos cultivos que encontramos en el margen climático
necesario para la producción son menos productivos y más sensibles a cualquier cambio de clima (ej.
periodos secos, húmedos y oscilaciones de temperatura extremas). Sin embargo, no todos los cambios de
clima son negativos, en ocasiones pueden ser positivos para la producción, cuando estos responden al
rango óptimo de producción en determinado cultivo específico. Finalmente, se empleó el modelo
EcoCrop para el análisis de aptitud climática del cultivo de café (Coffea canephora L.), ya que las
provincias de Orellana y Sucumbios no presentaron una óptima representación de puntos de presencia del
cultivo para toda la región, haciendo eficaz el uso del modelo ya que no es necesario de poseer
coordenadas para su ejecución.
EcoCrop El presente proyecto utiliza la metodología presentada por el modelo mecánico de EcoCrop para
pronósticos de impacto del cambio climático sobre la aptitud de aquellos cultivos asociados al cultivo de
café en las provincias de Orellana y Sucumbios (Ver tabla 2), con el fin de predecir espacialmente la
aptitud climática de los cultivos sin tener información a priori (ej. coordenadas de presencia del cultivo).
El modelo principalmente se basa en el conocimiento previo del cultivo a partir de los expertos, ya que
aplica un simple algoritmo, el cual permite ver la aptitud climática en porcentaje (la cual va desde 0 hasta
100), siendo un producto de la interacción resultante entre la temperatura y la precipitación de la especie
frente a ciertos parámetros de los posibles periodos de crecimiento del cultivo tomando los intervalos
óptimos de precipitación y temperatura (Ver figura 1).
Figura 1. Representación del modelo EcoCrop de acuerdo a la evaluación de la aptitud climática, el cual es
resultado de la interacción entre las oscilaciones de temperatura y precipitación (Hijmans et al., 2005).
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Tabla 2. Principales cultivos asociados al cultivo de café (Coffea canephora L.) en las provincias de Orellana y Sucumbios.
Cultivo Café Cacao Maíz Plátano Yuca
Nombre científico
Coffea Canephora L.
Theobroma Cacao L.
Zea Mays L.
Musa Paradisiaca L.
Manihot Esculenta Crantz.
Gmin 270 180 365 365 180
Gmax 300 365 65 365 365
Gsl (meses) - - - - -
Tkill (°C) 5 5 0 0 7
Tmin (°C) 12 10 10 15 10
Topmin (°C) 20 21 18 16 20
Topmax (°C) 30 32 33 24 29
Tmax (°C) 36 38 47 35 35
Rmin (mm) 900 900 400 700 500
Ropmin (mm) 1700 1200 600 1000 1000
Ropmax (mm) 3000 3000 1200 2000 1500
Rmax (mm) 4000 7600 1800 5000 500
Referencia FAO (2007) FAO (2007) FAO (2007) AVAT (2013) FAO (2007)
4.4 Identificación de zonas climáticas homologas Análogos es una herramienta diseñada por CCAFS (del inglés, Climate Change, Agriculture and Food
Security), la cual permite conectar mapas y sitios con climas estadísticamente similares frente al espacio y
tiempo. Este proceso ha sido ampliamente aplicado en planificaciones y políticas agrícolas, además
provee un nuevo camino para apoyar la adaptación frente al cambio climático en el sector agrícola. La
herramienta de análogos puede analizar e identificar datos de sitios análogos en tres sentidos; Futuro–Presente cuando un clima futuro del sitio referenciado se compara con un clima actual de un sitio
homologo (atrás), Presente–Futuro un clima presente del sitio referenciado se compara con un clima
futuro de un sitio homologo (adelante), y Presente–Presente un clima presente/presente del sitio
referenciado se compara con un clima presente/presente de un sitio homologo (Ver figura 2).
Figura 2. Representación metodológica de análogos climáticos para opciones de adaptación Futuro-presente,
Presente-Futuro y Presente-Presente (Tomado por CCAFS, 2011).
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5. Análisis de los resultados 5.1 Características climáticas para las provincias de Orellana y Sucumbios (Ecuador)
Actualmente las características de la precipitación para las zonas cafeteras la provincia de Orellana
oscilan desde 230 hasta 320 mm en las épocas de altas lluvias e inferiores a 200 mm para ambos
periodos de bajas lluvias del primer y segundo semestre del año (ver figura 3a); No obstante, la
temperatura en estas zonas fluctúa entre 20 y 22.5 ºC en promedio, presentándose en el segundo
semestre del año las temperaturas más altas superiores a los 27 ºC y a mediados de años las
temperaturas más bajas inferiores a los 16 ºC (ver figuras 3b, 3c y 3d).
Figura 3. Caracterización climática para la provincia de Orellana respecto a variables de (a) precipitación (mm),
Temperatura (b) promedio, (c) mínima y (d) máxima (º C).
Para la provincia de Sucumbios las características climáticas que se presentan para la precipitación
oscilan desde 240 hasta 300 mm en las épocas de altas lluvias e inferiores a 220 mm para ambos
periodos de bajas lluvias del primer y segundo semestre del año (ver figura 4a). Por su parte, la
temperatura en estas zonas varían entre 22 y 24 ºC en promedio, presentándose en el segundo
semestre del año las temperaturas más altas superiores a los 29 ºC y a mediados de años las
temperaturas más bajas inferiores a los 19 ºC (ver figuras 4b, 4c y 4d).
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Figura 4. Caracterización climática para la provincia de Sucumbios respecto a variables de (a) precipitación
(mm), Temperatura (b) promedio, (c) mínima y (d) máxima (º C).
Para las fincas cafeteras muestreadas el patrón climático demuestra, un incremento de 0.8 ºC (18.2 a
19 ºC) para el periodo 2020 con respecto a la temperatura actual, e incrementando 1.8 ºC (18.2 a 20
ºC) en promedio para el periodo 2050, con temperaturas que van desde 18.2 hasta aproximadamente
20.2 ºC. El rango de temperatura promedio para el periodo 2050 aumentará considerablemente y el
número máximo de meses de sequía se mantendría constante en cuatro meses. El análisis climático de
las zonas cafetaleras muestreadas determina que la precipitación tendrá un aumento en la mayor parte
del año para ambos periodos (2020 y 2050), considerándose un notable aumento para los meses de
Junio, Julio y Agosto; época en la que actualmente se caracteriza por ser la temporada de bajas
lluvias, no obstante la primer temporada de lluvias del primer semestre aumenta significativamente,
mientras que la segunda temporada de lluvias del segundo semestre del año, se caracteriza por
presentar una reducción en los niveles de precipitación para el mes de Septiembre y de Octubre (ver
figura 5).
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Figura 5. Síntesis de la tendencia del clima para el periodo 2020 y 2050 en las zonas cafeteras muestreadas para las provincias de Orellana (a) y Sucumbios (b). Las barras representan la precipitación mensual y las líneas
representan las temperaturas medias mensuales de tres momentos (Actual, 2020 y 2050). Los signos positivos (+) y negativos (-) sobre las barras simbolizan el aumento o descenso de las precipitaciones para el año 2050 en cada
mes respectivo, usando como línea base el clima actual según Worldclim.
5.2 Aptitud climática de café en las provincias de Orellana y Sucumbios (Ecuador) Las aptitud climática actual presentada para el cultivo de café (Coffea canephora L.) en las provincias
de Orellana y Sucumbios es óptima para el desarrollo y producción del mismo, ya que oscila desde 60
hasta 100 % de aptitud para las zonas encuestadas (fincas cafeteras) por el proyecto para la región
(ver figura 6). No obstante, las fincas que presentan menor aptitud para el cultivo, actualmente la
región, se encuentran en los cantones de Archidona, Loreto y Gonzalo Pizarro.
Figura 6. Aptitud climática actual para café cultivado (Coffea canephora L.) en las principales zonas
cafetaleras para las provincias de Orellana y Sucumbios.
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Para el periodo climático proyectado hacia el 2020 y 2050 el comportamiento del cultivo de café
es óptimo en ambas provincias, sin embargo, es notable hacia la zona Este de la región una
considerable ganancia de área con mayor aptitud climática para el cultivo de café respecto al
presente, extendiéndose hacia las partes altas de la cordillera de los Andes, un evento que es
claramente definido de acuerdo al aumento de la temperatura promedio anual de 0.8 ºC (18.2 a 19
ºC) para el 2020 y de 1.8 ºC (18.2 a 20 ºC) para 2050, donde comienzan aparecer nuevas áreas
con una aptitud climática que oscila entre el 11 y 50 %. Sin embargo, cabe resaltar para el
presente análisis el coeficiente de variación, donde la mayor variabilidad de las proyecciones a
futuro se presenta hacia las zonas altas de la región, un efecto que se debe de acuerdo a la
topografía del terreno (ver figuras 7 y 8).
Figura 7. Aptitud climática para el periodo 2020 en café cultivado (Coffea canephora L.) en las
principales zonas cafetaleras para las provincias de Orellana y Sucumbios.
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Figura 8. Aptitud climática para el periodo 2050 en café cultivado (Coffea canephora L.) en las
principales zonas cafetaleras para las provincias de Orellana y Sucumbios.
Para la región de Orellana el cultivo de café presenta una aptitud climática actual del 99 % desde
los 200 hasta los 600 m.s.n.m, la cual va disminuyendo de acuerdo a una mayor altitud siendo
menos del 50 % a una altitud de los 1800 m.s.n.m, sin embargo, es notable una pérdida de aptitud
que va de 90 a 80 % en las altitudes desde los 400 hasta los 1200 m.s.n.m para el cultivo según
las proyecciones generadas para el 2050 (Ver figura 9).
Figura 9. Relación entre la altitud y la aptitud climática actual (Línea azul), junto con las proyecciones de
los 19 modelos del escenario A2 (líneas grises) para el cultivo de café en la provincia de Orellana. La línea roja representa el promedio de la aptitud para los 19 modelos.
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El cultivo de café para la región de Sucumbios presenta una aptitud climática actual del 99 %
desde los 200 hasta los 1100 m.s.n.m, la cual va disminuyendo de acuerdo a una mayor altitud
siendo menos del 50 % a una altitud de los 1600 m.s.n.m, sin embargo es notable una pérdida de
aptitud de 5 % en las altitudes que van desde los 1000 hasta los 1200 m.s.n.m para el cultivo
según las proyecciones generadas para el 2050 (Ver figura 10).
Figura 10. Relación entre la altitud y la aptitud climática actual (Línea azul), junto con las proyecciones
de los 19 modelos del escenario A2 (líneas grises) para el cultivo de café en la provincia de Sucumbios. La línea roja representa el promedio de la aptitud para los 19 modelos.
5.3 Aptitud climática para los cultivos asociados al café en las provincias de Orellana y Sucumbios. De los cultivos de mayor importancia socioeconómica para la región y para las fincas cafeteras
encuestadas, en asociación con el cultivo de café (Coffea canephora L.) está el plátano (Musa paradisiaca
L.), el maíz (Zea Mays L.), la yuca (Manihot esculenta Crantz) y el cacao (Theobroma cacao L.); ya que
son de utilidad para el agricultor como fuente de transición entre cultivos, recuperación de nutrientes para
el suelo, alternativas de ingresos y de sombrío, entre otros.
5.3.1 Mapas de aptitud climática de cultivos asociados al café en las provincias de Orellana y Sucumbios para los periodos 2020 y 2050 Mediante el análisis de variabilidad climática para las provincias de Orellana y de
Sucumbios, partiendo de un umbral de aptitud climática mayor a 50 % para comparar y
definir aquellas áreas donde la aptitud de los cultivos son idóneas; se comparan aquellas áreas
geográficas más aptas para cada cultivo en el presente y como estas cambian mediante
simulaciones a periodos futuros del escenario A2 (2020 y 2050).
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Mediante la representación de mapas geográficos de aptitud climática, se muestran los
cambios geográficos de aptitud para cuatro (4) cultivos de la zona de estudio, con el
propósito de visualizar los efectos generados por el cambio climático derivados a la
fluctuación de la precipitación y la oscilación constante de la temperatura, los cuales debido
al nivel de desarrollo de cada país y a las fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero
han generado una alteración constante en la frecuencia de estas variables climáticas
generando escenarios cambiantes que favorecen o afectan determinados cultivos (Ver figuras
11:14).
Figura 11. Aptitud climática actual y para los periodos 2020 y 2050 en caña (Theobroma cacao L.) para las provincias de Orellana y Sucumbios.
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Figura 12. Aptitud climática actual y para los periodos 2020 y 2050 en maíz (Zea mays L.) para las
provincias de Orellana y Sucumbios.
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Figura 13. Aptitud climática actual y para los periodos 2020 y 2050 en plátano (Musa paradisiaca L.)
para las provincias de Orellana y Sucumbios.
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Figura 13. Aptitud climática actual y para los periodos 2020 y 2050 en yuca (Manihot esculenta) para
las provincias de Orellana y Sucumbios.
Teniendo en cuenta los cambios esperados de aptitud climática de los cultivos asociados de café
para las provincias de Orellana y de Sucumbios, se evaluó el cambio de aptitud en la superficie
para cada cultivo respecto al café cultivado en esta región; donde el porcentaje de aptitud
climática para café es óptimo para los periodos 2020 y 2050. Los mapas de aptitud resultantes
del análisis determinan que algunos cultivos como el cacao y la yuca son de gran ayuda para la
región, debido a la tolerancia a las altas temperaturas y a las frecuencias inesperadas de la
precipitación, sin embargo estos dos cultivos tienen un comportamiento similar al del café, ya
que son cultivos que ganan un poco de área con más aptitud de clima hacia las altas montañas y
mantienen la tolerancia en las tierras bajas. Posteriormente, los otros dos (2) cultivos de
importancia para los cafeteros de la región como el plátano y el maíz, si se ven afectados por el
cambio climático, ya que presentan perdidas de área a futuro con aptitud climática óptima para
el cultivo que van por encima del 20 y 40 % respecto al presente (ver figura 15 y 16).No
obstante, es notable que en para algunos cantones la perdida es considerable, pero también hay
una ganancia de aptitud en las regiones del este cerca de la cordillera de los Andes. Finalmente,
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cabe resaltar que la incertidumbre a cada una de estas proyecciones de aptitud para los cuatro
(4) cultivos asociados está vinculada a las proyecciones de cada uno de los 19 modelos
climáticos del escenario A2, la cual es representada mediante el tamaño de los diagramas de
cajas presentados en las figuras 15 y 16, además de ser más evidente para los cultivos de
plátano y maíz.
Figura 15. Porcentaje de pérdida de área con aptitud climática actualmente (a). Porcentaje de área con
aptitud climática a futuro (b). En Coffea canephora y sus cultivos asociados en la provincia de Orellana
respecto al periodo 2020 y 2050. La línea roja representa la aptitud actual para cada uno de los cultivos
representados en el diagrama de cajas.
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Figura 16. Porcentaje de pérdida de área con aptitud climática actualmente (a). Porcentaje de área con
aptitud climática a futuro (b). En Coffea canephora y sus cultivos asociados en la provincia de
Sucumbios respecto al periodo 2020 y 2050. La línea roja representa la aptitud actual para cada uno de
los cultivos representados en el diagrama de cajas.
5.4 Búsqueda de climas análogos El posterior análisis de zonas climáticas análogas para café (Coffea canephora L.) se realizó a partir
del promedio de las elevaciones en las zonas de estudio donde se lleva a cabo la actividad cafetera
(Ver tabla 5), para las provincias de Orellana y Sucumbios (elevaciones que estuvieron comprendidas
entre los 850 y los 1798 m.s.n.m). Posteriormente, se evaluó el clima actual de las zonas para el
presente, donde la región cafetera presenta una extensa área de climas homologos que van desde 60
hasta el 100 % de similitud en la mayoría de las fincas caficultoras de la región y en zonas adyacentes
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a las cultivadas. En cuanto a medidas de adopción para climas análogos a futuro (periodo 2050) la
reducción de similitud climática es considerable, en cuanto al área cultivada representando
únicamente un 44 hasta 59 % de similitud respecto a lo que es el clima presente (ver figura 17). Este
hecho, está directamente relacionado a la aptitud climática de los cultivos y a su nivel de respuesta
biológica frente al cambio climático, por ende, el anterior resultado representa una disminución de
aptitud en aquellos cultivos que presente baja capacidad de adaptación y en la búsqueda de climas o
cultivos alternos que sean de utilidad para la región de Orellana y Sucumbios.
Tabla 5. Perfil de elevación (m.s.n.m) a partir de las fincas cafeteras (Coffea canephora L.) de las provincias
de Orellana y Sucumbios.
Parámetro Elevación (m.s.n.m)
1Q 311
Mediana 342
Promedio 390.6
3Q 415
Figura 17. Porcentaje de similitud climática de zonas de producción de café cultivado (Coffea canephora L.) en el departamento de Nariño.
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6. Conclusiones Existe una probabilidad donde la continua emanación de gases de efecto invernadero, el aumento de la
temperatura y la variedad climática puedan llegar a forzar a los caficultores a adaptarse a las nuevas y
variantes condiciones del clima, mediante la adopción de prácticas y/o técnicas que se encuentren
orientadas a minimizar los efectos directos y adversos que puede provocar el aumento progresivo de la
temperatura y un cambio en el régimen de lluvias.
El método utilizado en esta investigación ilustra la tolerancia del cultivo de café en la región respecto a la
aptitud del cultivo para las principales zonas potenciales del café en las provincias de Orellana y
Sucumbios, con una respuesta neutral de aptitud para el 2020 y un pequeño aumento de área con aptitud
por encima del 20 % para el 2050 cerca de la cordillera de los Andes. No obstante, las zonas cafetaleras
de la región seguirán siendo aptas climáticamente para el desarrollo del cultivo; además de que cultivos
asociados al café como el cacao y la yuca pueden ser una buena alternativa a futuro para los caficultores
en las zonas cafeteras.
Finalmente de acuerdo a las características climáticas análogas para las zonas cafeteras evaluadas en el las
provincias de Orellana y de Sucumbios, podemos observar una reducción del 20 % de área
climáticamente homologa al futuro respecto a la ubicación de las fincas cafeteras actuales, no obstante
nuevas áreas con mayor porcentaje de similitud aparecen hacia la región oeste de ambas provincias
(cantones de Orellana y Lago Agrio). Consecuentemente, los caficultores ubicados a una altitud baja,
serán los más afectados por los efectos del cambio del clima a futuro (temperatura y la precipitación),
haciendo que las plantaciones sean más vulnerables al impacto de plagas y/o enfermedades en el caso de
sobrevivir a los impactos del cambio climático, por ende, se hace necesario posteriores estudios con la
necesidad de evaluar la calidad de variedades de café resistentes a estrés por sequía y a la ejecución de
modelos mecanisticos que determinen la probabilidad de producción y de rendimiento en el presente y
futuro para la región caficultura, determinando la viabilidad del cultivo a un nivel más socioeconómico..
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7. Bibliografía
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