Influence of temperature and altitude on the expansion of coffee crops in matas de Minas, Brazil

Abstract

Coffee is among the most significant products in Brazil. Minas Gerais is the largest state producer of Arabica coffee. Coffee activity has excellent growth potential, which justifies the identification of new areas for expansion of the culture. This study aimed to determine factors that affect the spatial distribution of coffee plantations the most, as well as to identify areas with a greater aptitude for its expansion in the region of the Matas de Minas (63 municipalities). The MaxEnt software was used to elaborate a model capable of describing the area with the highest potential for estimating the probability of coffee adequacy. The elaboration of the model considered the records of occurrence, climatic and topographic variables of Matas de Minas, the second largest state producing region. The area under the curve (AUC), the omission rate and the Jackknife test were used for validation and analysis of the model. The model was accurate with an AUC of 0.816 and omission rate of 0.54% for the ‘test’. It was identified that the potential distribution of coffee in Matas de Minas is determined by changes in the annual maximum temperature, although it did not generate a significant gain when omitted, accounting for a considerable loss in the model. However, the most influential variables on the delineation of distribution were, the altitude and the annual average temperature. The most favorable areas for expansion of coffee culture in the Matas de Minas were found in the vicinity of the region of Alto Caparaó. Abbreviations used: A1 (altitude); A2 (maximum annual temperature); A3 (annual minimum temperature); BIO 1 (annual average temperature 1); BIO 4 (temperature seasonality), BIO 12 (annual precipitation); BIO 15 (precipitation seasonality); csv (comma-separated values); AUC (area under the curve).O café está entre os produtos mais significativos no Brasil, sendo Minas Gerais o maior produtor estadual de café arábica. A atividade cafeeira tem excelente potencial de crescimento, o que justifica a identificação de novas áreas para expansão da cultura. Este estudo teve como objetivo determinar os fatores que mais afetam a distribuição espacial dos cafezais, bem como identificar áreas com maior aptidão para sua expansão na região das Matas de Minas (63 municípios). O software MaxEnt foi utilizado para elaborar um modelo capaz de descrever a área com maior potencial para estimar a probabilidade de adequação do café. Considerou-se para a elaboração do modelo os registros de ocorrência, variáveis climáticas e topográficas de Matas de Minas, segunda maior região produtora do estado. A área sob a curva (area under the curve - AUC), a taxa de omissão e o teste de Jackknife foram usados para validação e análise do modelo. O modelo foi preciso com uma AUC de 0,816 e uma taxa de omissão de 0,54% para o ‘teste’. Identificou-se que a distribuição potencial do café em Matas de Minas foi determinada por mudanças na temperatura máxima anual, embora não tenha gerado ganho significativo quando omitido, sendo responsável por uma perda considerável no modelo. No entanto, as variáveis mais influentes no delineamento da distribuição foram, respectivamente, a altitude e a temperatura média anual. As áreas mais favoráveis à expansão da cultura cafeeira nas Matas de Minas foram encontradas nas proximidades da região do Alto Caparaó.