Tác động của biến đổi khí hậu đối với sản xuất cà phê

CFRR – Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến ngành cà phê trên toàn thế giới

Cà phê là một trong những mặt hàng được giao dịch toàn cầu quan trọng nhất và góp phần đáng kể vào sinh kế của hàng triệu hộ sản xuất nhỏ trên toàn thế giới. Là một loại cây lâu năm nhạy cảm với khí hậu, cà phê có khả năng rất nhạy cảm với những thay đổi của khí hậu. Các tài liệu học thuật đã xuất bản về ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và sự biến đổi, đặc biệt là hạn hán, đối với sản xuất cà phê.

Sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến cây cà phê

Một số tác động chủ yếu là tiêu cực đã được báo cáo trong tài liệu hiện tại, bao gồm giảm năng suất cà phê, mất diện tích cà phê tối ưu có tác động đáng kể đến các nước sản xuất cà phê lớn trên toàn cầu và sự gia tăng phân bố sâu bệnh ảnh hưởng gián tiếp đến việc trồng cà phê. Các nghiên cứu hiện nay cũng xác định những tác động tích cực của biến đổi khí hậu như tăng diện tích thích hợp sản xuất cà phê, đặc biệt là ở những khu vực có độ cao lớn hơn; tuy nhiên, liệu những lợi ích này có thể bù đắp thiệt hại từ các khu vực sản xuất khác hay không thì cần phải điều tra thêm. Các ưu điểm khác bao gồm tăng dịch vụ thụ phấn và tác động có lợi của nồng độ carbon cao, dẫn đến cải thiện năng suất tiềm năng.

Các ưu tiên trong tương lai nên tập trung vào các vùng trồng cà phê lớn được dự báo sẽ bị ảnh hưởng bất lợi bởi biến đổi khí hậu, đặc biệt chú ý đến các chiến lược thích ứng tiềm năng phù hợp với các điều kiện canh tác cụ thể như di dời các đồn điền cà phê đến các khu vực phù hợp với khí hậu hơn, tưới tiêu và nông lâm kết hợp. Phần lớn các nghiên cứu được thực hiện ở Châu Mỹ và tập trung vào cà phê arabica. Do đó, cần phải mở rộng phạm vi nghiên cứu, đặc biệt là đối với các khu vực trồng cà phê lớn ở châu Á và đối với cà phê obusta, để hỗ trợ sản xuất bền vững ngành cà phê toàn cầu.

Ngành nông nghiệp dự kiến sẽ bị ảnh hưởng đáng kể bởi biến đổi khí hậu do cây trồng nhạy cảm với sự gia tăng nhiệt độ và tình trạng thiếu nước (Mendelsohn 2008; Ramirez-Villegas và Challinor 2012). Tác động tiêu cực rõ ràng bao gồm giảm năng suất cây trồng và chất lượng cũng như gia tăng sâu bệnh, dẫn đến giảm sản lượng cây trồng trên toàn thế giới (IPCC 2014). Những điều này đặt ra nhiều thách thức đáng kể đối với nông dân sản xuất nhỏ, nhiều người trong số họ phụ thuộc vào canh tác nhờ nước trời và hạn chế tiếp cận hỗ trợ tài chính và kỹ thuật (Cohn và cộng sự, 2017; Holland và cộng sự, 2017) có thể giúp họ ứng phó với điều kiện khí hậu thay đổi .

Mối quan tâm ngày càng tăng đối với cà phê, một loại cây trồng được trồng bởi hơn 25 triệu chủ yếu là nông dân sản xuất nhỏ ở hơn 60 quốc gia trên khắp vùng nhiệt đới (Jayakumar và cộng sự, 2017) và rất nhạy cảm với khí hậu địa phương (DaMatta và Ramalho, 2006). Năng suất cà phê được quyết định mạnh mẽ bởi điều kiện khí hậu, đặc biệt là trong giai đoạn sinh dưỡng và sinh sản của cây (Tavares và cộng sự, 2018). Nhiệt độ tăng và lượng mưa thiếu hụt có tác động tiêu cực đến quá trình ra hoa, đậu quả và chất lượng hạt (Gay và cộng sự, 2006; Lin, 2007). Hơn nữa, các biến đổi khí hậu cũng dẫn đến sâu bệnh nghiêm trọng như bệnh rỉ sắt lá cà phê và sâu đục quả cà phê có thể làm giảm năng suất và chất lượng cà phê đồng thời tăng chi phí sản xuất.

Cà phê là mặt hàng được giao dịch toàn cầu nhiều thứ hai sau dầu mỏ (Davis và cộng sự, 2012) và đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế xã hội của nhiều nước đang phát triển vùng nhiệt đới và sinh kế của hơn 120 triệu người trên toàn thế giới (TCI 2016). Sản lượng cà phê đã tăng gấp đôi trong 30 năm qua, đạt hơn 169 triệu bao vào năm 2018 (ICO 2019b). Tổng doanh thu từ sản xuất cà phê ước đạt 11,6 tỷ USD mỗi năm trong giai đoạn 2000–2012 trong khi tổng giá trị của toàn ngành cà phê là hơn 173 tỷ USD vào năm 2012 (ICO, 2014).

Brazil chiếm khoảng 36% sản lượng của thế giới, tiếp theo là Việt Nam (17%), Colombia (8%) và Indonesia (6%) (ICO, 2019b). Ngoài việc đóng góp đáng kể vào GDP nông nghiệp, sản xuất cà phê còn tạo ra hàng triệu việc làm và hỗ trợ xóa đói giảm nghèo (Chemura và cộng sự, 2016; Laderach và cộng sự, 2017). Hơn 70% cà phê toàn cầu được canh tác bởi những hộ nông dân nhỏ ở Châu Phi, Châu Á và Châu Mỹ với nhiều người trong số họ dựa vào cà phê làm nguồn thu nhập chính (Fridell và cộng sự, 2008). Ngoài các lợi ích kinh tế và xã hội, các đồn điền cà phê, đặc biệt là các trang trại có bóng râm, cũng tạo ra các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng bao gồm bảo tồn đa dạng sinh học (Jha và cộng sự 2014), hấp thụ carbon (van Rikxoort và cộng sự 2014) và bảo vệ đất (Meylan và cộng sự 2017 ).

Trên toàn cầu, cà phê arabica (Coffea arabica) và robusta (Coffea canephora) chiếm khoảng 99% sản lượng cà phê toàn cầu (Jayakumar và cộng sự, 2017). Arabica, thường được sử dụng trong các loại cà phê Specialty, phát triển tốt nhất ở 18–22°C, trong khi robusta có chất lượng thấp hơn nhưng cứng hơn và năng suất cao hơn ở 22–28°C (Magrach và Ghazoul, 2015). Chất lượng và sản lượng hạt của cả hai loài đều giảm khi nằm ngoài phạm vi nhiệt độ tối ưu này (Magrach và Ghazoul, 2015), cho thấy sự nhạy cảm đáng kể đối với sự thay đổi của điều kiện khí hậu.

Hơn nữa, do các đồn điền cà phê trung bình có tuổi thọ 30 năm và có thể duy trì năng suất trong hơn 50 năm (Bunn và cộng sự, 2015b), nên chúng có khả năng chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và sự biến đổi. Nông dân trồng cà phê quy mô nhỏ cũng có thể rất dễ bị tổn thương trước những thay đổi của khí hậu vì sự thích nghi của cây lâu năm như cà phê có thể mất vài năm hoặc thậm chí nhiều năm mới có hiệu lực (Laderach và cộng sự, 2017). Từ góc độ kinh tế xã hội, hiểu được mức độ tác động của khí hậu đối với sản xuất cà phê và lợi ích của các chiến lược thích ứng tiềm năng sẽ có tầm quan trọng sống còn đối với việc duy trì và cải thiện năng suất cũng như lợi nhuận của cà phê và duy trì sinh kế của các hộ sản xuất nhỏ trên toàn thế giới.

Những yếu tố của cà phê bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu

Tổng cộng có khoảng 34 bài báo nghiên cứu được đánh giá cụ thể về tác động của biến đổi khí hậu hoặc hạn hán, trực tiếp hoặc gián tiếp, đối với sản xuất cà phê đã được kiểm tra đầy đủ. Những bài báo này đã được xuất bản trên 17 tạp chí khác nha, với phần lớn trên các tạp chí Biến đổi khí hậu và PLoS One. Tạp chí Regional Environmental Change có ba bài báo và tạp chí Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change có hai bài báo, trong khi mỗi tạp chí trong số 13 tạp chí còn lại chỉ có một bài báo.

Phần lớn nghiên cứu này đã được công bố gần đây (71% từ năm 2014 đến năm 2018), cho thấy mối quan tâm ngày càng tăng đối với các tác động tiềm ẩn của biến đổi khí hậu và thay đổi đối với sản xuất cà phê.

Nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào arabica (79%) và không có nghiên cứu nào chỉ tập trung vào robusta, mặc dù giống này chiếm khoảng 40% sản lượng toàn cầu (ICO, 2019b). Một lời giải thích cho điều này có thể là nhiều nghiên cứu trong tổng quan này được thực hiện ở Châu Mỹ nơi cà phê arabica chiếm ưu thế. Một lý do khác có thể là khả năng chịu nhiệt tốt hơn của robusta, do đó có thể được coi là ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ tăng hơn so với arabica (Chengappa và cộng sự, 2017). Tuy nhiên, robusta có thể dễ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ theo mùa ngày càng tăng (Bunn và cộng sự, 2015b), do đó vẫn có thể bị ảnh hưởng tiêu cực bởi sự thay đổi điều kiện khí hậu. Do khả năng phù hợp về khí hậu sinh học đối với sản xuất cà phê vối đang giảm dần, dự kiến trong một số nghiên cứu toàn cầu, cần phải nghiên cứu thêm về loài cà phê này, đặc biệt là ở quy mô không gian tốt hơn.

Phân bố địa lý

Nghiên cứu trong các bài báo đưa vào đánh giá này chủ yếu là từ Châu Mỹ (19 bài báo) với phần lớn các nghiên cứu có trụ sở tại Trung Mỹ (12 bài báo). Bảy bài báo tập trung vào sản xuất cà phê ở Châu Phi và bốn bài ở Châu Á (hình 1). Bốn bài báo đã báo cáo về các nghiên cứu toàn cầu bao gồm cả ba lục địa này (bảng 1).

Hầu hết các nghiên cứu ở châu Mỹ được thực hiện ở Brazil (sáu bài báo), tiếp theo là Mexico và Nicaragua (mỗi nước bốn bài báo). Nghiên cứu còn lại được giới hạn trong một hoặc hai bài báo cho mỗi quốc gia ở cả ba châu lục. Ưu thế nghiên cứu ở châu Mỹ có thể phản ánh thực tế rằng mười quốc gia sản xuất cà phê hàng đầu thế giới ở lục địa này chiếm hơn một nửa tổng sản lượng cà phê toàn cầu (hình 1). Mặt khác, nghiên cứu từ các quốc gia ở châu Á, nơi có nhiều nhà sản xuất cà phê lớn khác trên thế giới, tương đối hạn chế với chỉ một số ít nghiên cứu được thực hiện ở các nước trồng cà phê lớn, bao gồm Ấn Độ và Indonesia. Điều thú vị là không có bài báo nào nhắm mục tiêu ở cấp khu vực, quốc gia hoặc địa phương cho Việt Nam, quốc gia sản xuất cà phê lớn thứ hai thế giới với 17% sản lượng cà phê toàn cầu (ICO, 2019a). Mặc dù châu Á dự kiến sẽ bị ảnh hưởng tiêu cực bởi biến đổi khí hậu (Field và cộng sự, 2014), nhưng cần có nhiều nghiên cứu hơn về tác động của khí hậu đối với cà phê để hỗ trợ phát triển cà phê bền vững ở các khu vực có mức sản xuất đáng kể, đặc biệt là những nơi có cộng đồng cao phụ thuộc vào việc trồng cà phê.

Nghiên cứu về tác động của khí hậu đối với sản xuất cà phê cho đến nay cũng bị hạn chế về quy mô (Bảng 1). Nhiều nghiên cứu hiện nay chủ yếu xem xét quy mô sản xuất quốc gia (14 bài báo) và địa phương (11 bài báo) mà ít chú ý đến quy mô khu vực (hoặc đa quốc gia) (bốn bài báo) hoặc quy mô toàn cầu (bốn bài báo). Điều này có khả năng là do dữ liệu cà phê ở quy mô không gian lớn được báo cáo là không đầy đủ và không chắc chắn (Eriyagama et al. 2014) trong khi kết quả nghiên cứu quy mô nhỏ không dễ dàng ngoại suy trên toàn cầu (Bunn et al. 2015a).

Hạn hán

Trong đánh giá này, các nguồn gây tác động được phân thành ba nhóm: biến đổi khí hậu, biến đổi khí hậu và hạn hán. Các tác động cũng được phân loại thành trực tiếp (tức là sự thay đổi về năng suất hoặc sản lượng hoặc ở các khu vực thích hợp về khí hậu sinh học để canh tác cà phê) và gián tiếp (tức là những thay đổi về chất lượng cà phê hoặc sự phân bố của sâu bệnh hoặc các dịch vụ thụ phấn).

Tổng cộng, 12 nghiên cứu đã xem xét tác động trực tiếp của biến đổi khí hậu hoặc biến đổi khí hậu, trong khi chỉ có hai nghiên cứu đề cập đến tác động trực tiếp của hạn hán đối với năng suất hoặc sản lượng cà phê. Mười bảy nghiên cứu đã phân tích tác động trực tiếp của biến đổi khí hậu đối với sự phù hợp về khí hậu sinh học đối với việc trồng cà phê, thúc đẩy những thay đổi trong các khu vực trồng cà phê tối ưu. Các nghiên cứu còn lại báo cáo tác động gián tiếp của biến đổi khí hậu hoặc biến đổi khí hậu với mười nghiên cứu về sự phân bố sâu bệnh và mỗi nghiên cứu về hoạt động thụ phấn và chất lượng cà phê (bảng 1).

Phần lớn các tài liệu được xem xét tập trung vào ảnh hưởng của biến đổi khí hậu cho thấy sự thừa nhận ngày càng tăng về tác động tiềm ẩn của chúng đối với sản xuất cà phê. Ngược lại, số lượng nghiên cứu về tác động của hạn hán còn ít mặc dù có báo cáo về tình trạng hạn hán nghiêm trọng ở một số vùng trồng cà phê như Trung Mỹ (Baca và cộng sự, 2014; Guido và cộng sự, 2018). Vì hạn hán là một hạn chế lớn về khí hậu đối với sản xuất cà phê (DaMatta và Ramalho, 2006), dự kiến sẽ tăng tần suất và mức độ nghiêm trọng ở nhiều khu vực trên thế giới dưới tác động của biến đổi khí hậu (Field và cộng sự, 2014), cần có nhiều nghiên cứu cụ thể hơn về tác động của nó và khả năng thích ứng cần xem xét giải pháp đối với những diện tích cà phê bị khô hạn.

Hơn nữa, nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào các nghiên cứu dự đoán những thay đổi trong phân bố diện tích phù hợp để trồng cà phê, ít xem xét phân tích tác động trực tiếp đến năng suất cà phê hoặc tác động gián tiếp đến sự phân bố sâu bệnh do thay đổi khí hậu. Vì một số loài sâu bệnh hại cà phê chính có thể sẽ được hưởng lợi từ nhiệt độ tăng, nên cần có nhiều nghiên cứu hơn về phản ứng của chúng đối với các điều kiện khí hậu thay đổi và cơ chế thích ứng để giảm thiểu mức độ phơi nhiễm và tính dễ bị tổn thương của cây cà phê trước những rủi ro này.

Thay đổi đối với sản xuất cà phê

Trong tất cả các nghiên cứu điều tra tác động của biến đổi khí hậu và thay đổi hoặc hạn hán đối với sản xuất cà phê được xem xét, với sự suy giảm rõ rệt ở cà phê arabica nhưng lại làm tăng năng suất cà phê robusta ở Ấn Độ (Chengappa và cộng sự, 2017). Trong số các nghiên cứu về tác động trực tiếp đến năng suất hoặc sản lượng cà phê, chín bài báo chỉ ra kết quả tiêu cực và năm bài báo cho thấy cả kết quả tích cực và tiêu cực. Tổn thất thu hoạch do hạn hán và biến đổi khí hậu được báo cáo chủ yếu ở Châu Mỹ và có thể lên tới 70% (Bacon và cộng sự, 2017).

Ít nghiên cứu hơn đã phân tích việc giảm sản lượng cà phê do biến đổi khí hậu; những tác động như vậy đã được xác định ở Tanzania (Craparo và cộng sự 2015), Mexico (Estrada và cộng sự 2012; Gay và cộng sự 2006) và Brazil (Verhage và cộng sự 2017). Các nghiên cứu cho thấy kết quả khác nhau bao gồm kết quả tích cực của các giai đoạn khí hậu trong thập kỷ El Niño đối với sản xuất và xuất khẩu cà phê ở Colombia (Bastianin và cộng sự 2018), tăng năng suất cà phê robusta ở Ấn Độ do biến đổi khí hậu (Jayakumar và cộng sự 2017) và trong năng suất cà phê arabica ở Brazil và Nicaragua do hiệu ứng carbon (Rahn và cộng sự 2018; Verhage và cộng sự 2017).

Về mức độ phù hợp để trồng cà phê, tất cả các nghiên cứu liên quan đều cho thấy diện tích phù hợp để trồng cà phê bị suy giảm hoặc mất đi. Bun và cộng sự (2015b) chỉ ra rằng toàn cầu sẽ mất tới 50% diện tích tối ưu cho cả hai loại cà phê vào năm 2050, điều này phù hợp với các nghiên cứu toàn cầu khác (Bunn và cộng sự, 2015a; Ovalle-Rivera và cộng sự, 2015) với phần lớn của các nhà sản xuất cà phê lớn như Brazil, Việt Nam, Honduras và Ấn Độ trở nên không phù hợp. Trong các nghiên cứu ở cấp khu vực và quốc gia, mức giảm lớn nhất về mức độ phù hợp được dự đoán ở Ethiopia, Sudan và Kenya lên tới 90% vào năm 2080 (Davis và cộng sự 2012), Puerto Rico khoảng 84% vào năm 2070 (Fain và cộng sự 2018) , Mexico khoảng 98% vào những năm 2050 (Schroth và cộng sự, 2009); và Mỹ Latinh khoảng 88% vào năm 2050 (Imbach và cộng sự, 2017).

Các động lực chính của sự thay đổi dự kiến về tính phù hợp của khí hậu sinh học đối với việc trồng cà phê là các biến số về nhiệt độ và lượng mưa. Các nghiên cứu toàn cầu chỉ ra rằng các yếu tố lượng mưa như lượng mưa hàng năm và theo mùa ít quan trọng hơn so với nhiệt độ trong việc xác định tính phù hợp (Bunn và cộng sự, 2015b; Ovalle-Rivera và cộng sự, 2015). Ngược lại, các nghiên cứu quốc gia (Chemura và cộng sự, 2016) và địa phương (Rahn và cộng sự, 2014) cho thấy lượng và sự phân bố lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến sự phù hợp của cà phê. Mặc dù có những cải tiến gần đây trong việc mô phỏng những thay đổi trong mô hình lượng mưa, nhưng hiện tại người ta tin tưởng hơn vào khả năng dự đoán sự thay đổi nhiệt độ bề mặt của các mô hình khí hậu (IPCC 2014). Sự chắc chắn ngày càng tăng trong việc dự đoán các mô hình lượng mưa trong tương lai ở tất cả các quy mô sẽ có khả năng cải thiện các dự đoán về các khu vực thuận lợi cho cà phê.

Trong khi phần lớn các tài liệu hiện có chỉ ra việc giảm đáng kể sự phù hợp của các vùng trồng cà phê trên toàn cầu, khu vực và quốc gia, một số tài liệu chỉ ra rằng, trong điều kiện khí hậu thay đổi, các khu vực hiện kém tối ưu hơn cho việc trồng cà phê có thể trở nên năng suất hơn. Ví dụ, một số nghiên cứu dự báo sự gia tăng ở các khu vực thích hợp trồng cà phê ở Nam Mỹ, Đông và Trung Phi và Châu Á (Bunn và cộng sự, 2015b; Magrach và Ghazoul, 2015; Ovalle-Rivera và cộng sự, 2015; Schroth và cộng sự, 2015). Nói chung, sự phù hợp được dự đoán sẽ chuyển sang độ cao cao hơn theo nhiều nghiên cứu.

Trên toàn cầu, Bunn và cộng sự (2015b) chỉ ra rằng các khu vực ở vĩ độ cao hơn có thể ít bị ảnh hưởng hơn trong khi Ovalle-Rivera và cộng sự (2015) cho rằng chúng có thể giảm tính phù hợp, đặc biệt là ở Nam Mỹ. Một số khu vực được dự đoán là thuận lợi cho việc trồng cà phê là những vùng đất trống như ở Đông Phi (Bunn và cộng sự, 2015b; Ovalle-Rivera và cộng sự, 2015) nhưng những khu vực khác, đặc biệt là ở lưu vực sông Amazon, Châu Á và Trung Phi, hiện đang bị che phủ rừng (Bunn và cộng sự, 2015b), các khu bảo tồn (Schroth và cộng sự, 2015) hoặc các mục đích sử dụng đất nông nghiệp khác (Magrach và Ghazoul, 2015). Việc tiếp tục mở rộng sản xuất cà phê để đáp ứng nhu cầu toàn cầu ngày càng tăng (ICO, 2019a) có thể tạo ra cơ hội kinh tế ở một số vùng nhưng lại gây ra những tác động bất lợi về kinh tế xã hội và môi trường liên quan đến nạn phá rừng để trồng cà phê (Gaveau và cộng sự, 2009; Meyfroidt và cộng sự, 2013) ở nơi khác. Hơn nữa, đất trống ở độ cao lớn có thể ở xa hoặc quá dốc để trồng cà phê (Bunn và cộng sự, 2015a) và vận hành máy móc nông nghiệp (Tavares và cộng sự, 2018) hoặc có đất quá nông (Bunn và cộng sự, 2015a; Chemura và cộng sự, 2016) hoặc nghèo dinh dưỡng (Schroth và cộng sự, 2015). Việc chuyển đổi diện tích trồng cà phê theo hướng dốc lên cũng có thể dẫn đến xung đột với các khu bảo tồn có giá trị dịch vụ hệ sinh thái quan trọng hoặc các mục đích sử dụng đất khác với các loại cây trồng có nhu cầu cao hơn cà phê (Magrach và Ghazoul 2015). Do đó, tính khả thi của việc bù đắp thiệt hại từ các khu vực giảm tính phù hợp bằng cách mở rộng hoặc chuyển sang các khu vực tối ưu cho cà phê ‘mới’ cần được nghiên cứu thêm. Cần có nghiên cứu rõ ràng về sự phân bố tương lai của các vùng khí hậu thuận lợi cho sản xuất cà phê, trong đó xác định và đánh giá các xung đột tiềm ẩn và sự đánh đổi với việc sử dụng đất hiện tại, đặc biệt là ở quy mô địa phương.

Kết quả tiêu cực của các tác động gián tiếp liên quan đến khí hậu đối với sản xuất cà phê đã được báo cáo trong tất cả các nghiên cứu về sâu bệnh (mười bài báo), dịch vụ thụ phấn (một bài báo) và chất lượng cà phê (một bài báo). Chúng bao gồm sự gia tăng dự kiến về sự phân bố của các loài gây hại như sâu đục quả cà phê (Magrach và Ghazoul, 2015) và sâu đục thân thân trắng cà phê (Kutywayo và cộng sự, 2013) và tỷ lệ sinh sản của chúng (Jaramillo và cộng sự, 2011). Các bệnh như bệnh rỉ sắt trên cà phê đã gây hại phần lớn diện tích sản xuất ở Colombia, Trung Mỹ và Nicaragua (Avelino và cộng sự, 2015; Bacon và cộng sự, 2017). Dự báo thời kỳ ủ bệnh của bệnh gỉ sắt cà phê sẽ giảm, điều này có thể dẫn đến dịch bệnh nghiêm trọng hơn (Ghini và cộng sự, 2011) và sự phong phú của các loài thụ phấn trong tương lai ở Mỹ Latinh (Imbach và cộng sự, 2017) có thể ảnh hưởng đến sản xuất cà phê. Một nghiên cứu ở Nicaragua cũng cho rằng chất lượng của hạt cà phê có thể bị ảnh hưởng tiêu cực (Laderach và cộng sự, 2017).

Tóm lại, hầu hết các tài liệu hiện tại đều chỉ ra những hậu quả tiêu cực của biến đổi khí hậu và tính hay thay đổi của hạn hán đối với sản xuất cà phê. Tuy nhiên, các tác động tích cực bao gồm tăng năng suất cà phê hoặc sự phù hợp của các khu vực trồng cà phê, đặc biệt là ở độ cao cao hơn, cũng được báo cáo ở cả ba lục địa sản xuất cà phê. Biến đổi khí hậu cũng có thể mang lại những lợi thế khác, chẳng hạn như tăng trưởng trong các hoạt động thụ phấn do sự phong phú của loài ong ngày càng tăng (Imbach và cộng sự, 2017), dẫn đến tác động tích cực đến năng suất cà phê (Roubik, 2002). Một số khu vực canh tác cà phê cũng có thể được hưởng lợi từ nồng độ carbon cao, điều này có thể nâng cao tốc độ quang hợp (Trumble và Butler, 2009) và khả năng chịu nhiệt của cây, dẫn đến tăng trưởng cây trồng và cải thiện năng suất (DaMatta và cộng sự, 2016; Rodrigues và cộng sự, 2016 ).

Các biện pháp thích ứng

Các nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng sự biến đổi và biến đổi khí hậu đã trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng đến sản xuất cà phê toàn cầu ở các mức độ khác nhau, với phần lớn trong số này cho thấy các tác động tiêu cực. Tuy nhiên, hầu hết không tính đến một cách định lượng ảnh hưởng của các biện pháp thích ứng mà nếu được áp dụng, có khả năng làm giảm các tác động này. Phân tích định lượng về sự thích nghi chỉ giới hạn trong một nghiên cứu chứng minh tác dụng có lợi của cây che bóng đối với năng suất cà phê ở độ cao thấp hơn (Rahn và cộng sự, 2018).

Di dời các đồn điền cà phê đến các khu vực có khí hậu phù hợp hơn để canh tác, đặc biệt là các vùng mát mẻ ở độ cao cao hơn (Laderach và cộng sự, 2017), đã được khuyến nghị trong một số nghiên cứu kiểm tra sự phù hợp của cà phê. Tuy nhiên, việc di cư lên vùng cao hơn có thể dẫn đến tăng áp lực lên các hệ sinh thái địa phương và có thể bị thách thức bởi đặc điểm địa hình và đất (Chemura và cộng sự, 2016) và khả năng cũng như sự sẵn sàng của các cộng đồng làm nông nghiệp (Chemura và cộng sự 2016; Magrach và Ghazoul 2015). Mặc dù độ cao có thể phù hợp hơn về mặt khí hậu đối với cà phê, nhưng cần phải điều tra thêm, đặc biệt chú ý đến các cơ hội và thách thức tiềm năng, để đảm bảo phát triển cà phê bền vững và khả thi ở những khu vực này.

Trước những thách thức liên quan đến việc chuyển sản xuất cà phê sang các khu vực thuận lợi hơn về khí hậu, các chiến lược tại chỗ khác nhau cần được kiểm tra thêm, bao gồm tưới tiêu và che bóng cho các đồn điền cà phê hiện có để giảm thiểu tác động bất lợi của nhiệt độ tăng và hạn hán và đa dạng hóa để khuyến khích các loại cây trồng thay thế hoặc nguồn thu nhập để hỗ trợ người sản xuất cà phê đối phó với tác động của việc suy giảm năng suất cà phê.

Do nhiệt độ tăng và lượng mưa thay đổi, tưới tiêu được coi là một trong những phản ứng thích ứng quan trọng nhất ở nhiều vùng trồng cà phê. Việc sử dụng nước tối ưu có thể bao gồm việc cải thiện lưu trữ và phân phối nước (Baca và cộng sự, 2014; Chemura và cộng sự, 2016) thông qua việc tạo ra các bể chứa, giếng ống và đào sâu các giếng khoan hiện có (Chengappa và cộng sự 2017; Jayakumar và cộng sự 2017) để cho phép tưới cà phê, đặc biệt là trong thời kỳ hạn hán và khô hạn. Khai thác nước mặt từ sông suối có thể là một giải pháp tạm thời hiệu quả về chi phí (Moat và cộng sự, 2017) nhưng có thể bị hạn chế trong các đợt khô hạn hoặc hạn hán kéo dài.

Tưới nhỏ giọt, bổ sung đầy đủ hoặc thiếu hụt đã được chứng minh là cải thiện chất lượng cà phê ở Ethiopia (Tesfaye và cộng sự, 2013) và năng suất ở Brazil (Fernandes và cộng sự, 2016), đặc biệt là trong thời kỳ khan hiếm nước. Tuy nhiên, đầu tư vào cơ sở hạ tầng thủy lợi bao gồm hệ thống lưu trữ và vận chuyển hoặc các công nghệ như tưới nhỏ giọt hoặc thu hoạch nước (Baca và cộng sự, 2014; Chengappa và cộng sự, 2017) có thể sẽ tốn nhiều tài nguyên, lao động và tốn kém, do đó sẽ gây bất lợi cho những người trồng trọt nhỏ với vốn và khả năng tiếp cận tài chính hạn chế (Bryan và cộng sự, 2013). Các biện pháp thích ứng công nghệ như vậy có thể sẽ cần sự hỗ trợ đáng kể của chính phủ hoặc ngành cà phê của mỗi quốc gia.

Các hệ thống nông lâm kết hợp đã được đề cập như một chiến lược thích ứng tiềm năng cho các hệ thống sản xuất cà phê có thể được hưởng lợi từ việc che bóng hoặc xen canh với các loại cây trồng khác. Ví dụ, trồng xen cà phê với chuối và macauba đã được chứng minh là có lợi hơn so với độc canh ở Châu Phi và Nam Mỹ; các hệ thống như vậy được cho là làm giảm nhiệt độ không khí và bức xạ hoạt động quang hợp, đồng thời tăng sản lượng và năng suất cà phê (Moreira và cộng sự, 2018; Asten và cộng sự, 2011).

Cây che bóng có thể tạo ra một vùng vi khí hậu mang lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội và sinh thái, bao gồm cải thiện chất lượng cà phê (Nesper và cộng sự, 2017; Vaast và cộng sự, 2006), tăng sự đa dạng của các nguồn thu nhập (Chengappa và cộng sự, 2017; Jezeer và cộng sự, 2018) và cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái. Cụ thể, việc che bóng có thể làm giảm nhiệt độ không khí trung bình và tối đa mà cây cà phê trải qua so với hệ thống trồng cà phê dưới ánh nắng mặt trời đầy đủ (Ehrenbergerová và cộng sự, 2017; Moreira và cộng sự, 2018), tốc độ gió thấp hơn (Pezzopane và cộng sự, 2011) và rủi ro lở đất (Philpott và cộng sự, 2008), tăng cường ngăn chặn sâu bệnh (Jaramillo và cộng sự, 2013) và các hoạt động thụ phấn (Jha và cộng sự, 2014) và cải thiện bảo tồn đất và chất lượng nước (Meylan và cộng sự, 2017).

Tuy nhiên, cà phê được trồng dưới bóng râm có thể kém năng suất hơn do phải cạnh tranh với cây che bóng về nước (Ehrenbergerová và cộng sự, 2017; Rahn và cộng sự, 2018), ánh sáng (Charbonnier và cộng sự, 2013) và chất dinh dưỡng (van Oijen và cộng sự, 2010). Nghiên cứu bổ sung về động lực học vi khí hậu của hệ thống che bóng, lựa chọn loài cây, mật độ và công nghệ thích hợp cũng như sự tương tác giữa sinh lý cà phê và cây che bóng trong các điều kiện khí hậu khác nhau sẽ là cần thiết. Các hệ thống che bóng cũng có thể khác nhau về tác động (tích cực hoặc tiêu cực) đối với sâu bệnh tùy theo điều kiện môi trường cụ thể (Jonsson và cộng sự, 2015; Liebig và cộng sự, 2016). Cần có cái nhìn sâu sắc hơn về sức mạnh tổng hợp tiềm năng và sự đánh đổi trong các đồn điền cà phê được che bóng để đảm bảo các phản ứng phù hợp với biến đổi khí hậu trong các hệ thống sản xuất cà phê.

Các biện pháp thích ứng khác được đề cập trong nghiên cứu hiện tại liên quan đến cơ hội đa dạng hóa nguồn thu nhập của nông dân trồng cà phê, chẳng hạn như lao động phi nông nghiệp, hệ thống cây trồng thay thế bao gồm sản xuất cây ăn quả (Bacon và cộng sự, 2017) và canh tác đa vụ bao gồm tiêu trên cây che bóng (Chengappa và cộng sự, 2017), và giới thiệu các giống cà phê có khả năng chống chịu nhiệt độ cao và áp lực sâu bệnh tốt hơn (Ovalle-Rivera và cộng sự, 2015; Schroth và cộng sự, 2009). Trong khi các hộ nông dân sản xuất nhỏ, sử dụng các nguồn lực hiện có, có thể có khả năng phát triển các hệ thống che bóng trong các đồn điền cà phê và sản xuất nhiều loại cây trồng khác, các giải pháp công nghệ như phát triển các giống cây trồng mới sẽ đòi hỏi sự đầu tư đáng kể của chính phủ hoặc ngành về vốn, lao động và chuyên môn. Việc chuyển đổi từ arabica sang robusta được khuyến nghị cho các vùng có độ cao thấp ở Nicaragua, nơi dự báo khả năng phù hợp với khí hậu của arabica sẽ giảm đáng kể (Laderach và cộng sự, 2017) và đã được thực hiện ở Ấn Độ để đối phó với sâu đục thân trắng cà phê do biến đổi khí hậu (Chengappa và cộng sự, 2017). Cải thiện lợi nhuận của robusta so với arabica do chi phí canh tác thấp hơn và năng suất cao hơn đã được báo cáo bởi các nhà sản xuất Ấn Độ (Chengappa và cộng sự, 2014). Tuy nhiên, arabica được coi là vượt trội về chất lượng đồ uống so với robusta và có giá cao hơn; do đó, liệu nó có thể được thay thế bằng cái sau hay không và ở đâu cần phải kiểm tra thêm.

Tóm lại, một loạt các biện pháp thích ứng để quản lý các tác động do khí hậu gây ra đối với sản xuất cà phê đã được xác định trong tài liệu. Tuy nhiên, một số nghiên cứu định tính đã chỉ ra rằng, trong khi hầu hết nông dân nhận thức được tác động của khí hậu đối với canh tác và sinh kế của họ, họ lại không chủ động áp dụng các biện pháp này vào thực tiễn quản lý của mình (Chengappa và cộng sự, 2017; Harvey và cộng sự, 2018). Việc thích ứng nên được điều chỉnh cho phù hợp với các điều kiện canh tác và bối cảnh kinh tế xã hội cụ thể và xem xét khả năng tiếp cận tài chính, tín dụng, tài nguyên và công nghệ của nông dân trồng cà phê, chủ yếu là các hộ sản xuất nhỏ. Những thách thức tạm thời cần thiết đối với một số biện pháp thích ứng, chẳng hạn như tái canh bằng các giống cây mới chịu được áp lực nhiệt và các hệ thống nông lâm kết hợp có thể mất vài năm hoặc thậm chí hàng thập kỷ để có hiệu quả (Eske và Leroy, 2008; Laderach và cộng sự, 2017), cũng nên được tính đến. Nâng cao nhận thức, xây dựng năng lực, tăng cường trao đổi kiến thức và kinh nghiệm và cung cấp hỗ trợ kỹ thuật và tài chính cần được chú trọng để tạo điều kiện thực hiện thích ứng và tăng cường khả năng phục hồi của nông dân đối với biến đổi khí hậu. Có thể cần một cách tiếp cận tích hợp kết hợp các chiến lược linh hoạt để giải quyết các mối tương tác giữa các khía cạnh thay đổi về nông nghiệp và sinh thái (Hannah và cộng sự, 2017).

Kết luận

Bài viết này cung cấp một phân tích định lượng có hệ thống về các tài liệu học thuật về tác động của biến đổi khí hậu, tính đa dạng và hạn hán đối với sản xuất cà phê. Một loạt các kết quả chủ yếu là tiêu cực đã được tìm thấy trong các nghiên cứu hiện tại. Chúng bao gồm sự suy giảm năng suất cà phê và các khu vực phù hợp để trồng cà phê và sự gia tăng sự phân bố của sâu bệnh ảnh hưởng gián tiếp đến sản xuất cà phê. Trên toàn cầu, các dấu hiệu cho thấy có khả năng sẽ mất diện tích trồng cà phê tối ưu với những tác động đáng kể ở các nước trồng cà phê lớn như Brazil và Việt Nam. Sự phù hợp thường được dự kiến sẽ chuyển sang độ cao cao hơn. Một số khu vực có mức độ phù hợp thấp hơn có thể trở nên năng suất hơn trong tương lai nhưng nhiều khu vực trong số đó hiện đang nằm dưới các loại cây trồng khác hoặc độ che phủ của rừng. Cần phải tiến hành điều tra để đánh giá liệu lợi ích từ việc trồng cà phê thích hợp ở các khu vực ‘mới’ có thể bù đắp cho những tổn thất do tính phù hợp ngày càng giảm ở các khu vực khác hay không, đặc biệt chú ý đến sự đánh đổi với việc sử dụng đất hiện có. Nghiên cứu sâu hơn về phân bổ không gian thuận lợi cho cà phê trong tương lai có xem xét đến các tác động tiềm ẩn về sinh thái và kinh tế xã hội cũng như các cơ hội và thách thức liên quan là cần thiết để hỗ trợ tốt hơn cho phát triển cà phê bền vững.

Ưu thế của nghiên cứu hiện tại ở châu Mỹ đã thu hút nhiều sự tập trung hơn của nghiên cứu về arabica với việc xem xét hạn chế robusta, đặc biệt ở quy mô quốc gia và địa phương, và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với sự phù hợp của cà phê hơn là năng suất cà phê hoặc sự phân bố sâu bệnh. Do nguy cơ bùng phát dịch hại và dịch bệnh có thể gia tăng nên cần có nghiên cứu về những áp lực này trong điều kiện khí hậu thay đổi. Hơn nữa, có rất ít nghiên cứu đã phân tích cụ thể tác động của hạn hán đối với sản xuất cà phê trái ngược với các tài liệu bao quát hơn về tác động của biến đổi khí hậu. Ngoài việc di dời các đồn điền cà phê đến các khu vực thuận lợi hơn, các biện pháp thích ứng tại chỗ tiềm năng được đề xuất trong tài liệu bao gồm nông lâm kết hợp, tưới tiêu và quản lý nước, phát triển các giống mới và đa dạng hóa các loại cây trồng thay thế hoặc sinh kế. Tuy nhiên, đáng chú ý là không có phân tích định lượng về tác động của thích ứng trong việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu do những hạn chế trong phương pháp mô hình hóa được áp dụng trong nghiên cứu.

Một loạt các mô hình đã được sử dụng để điều tra ảnh hưởng của biến đổi khí hậu với phần lớn tập trung vào sự phân bố sự phù hợp về khí hậu sinh học đối với việc trồng cà phê, sử dụng các phương pháp mô hình hóa khí hậu. Hơn nữa, cần tăng cường kiến thức về những ảnh hưởng tích cực đến sản xuất cà phê, bao gồm khả năng nồng độ carbon tăng cao để bù đắp những tác động tiêu cực của điều kiện ấm hơn và của các hoạt động thụ phấn.

Cuối cùng, cần phải đưa vào các yếu tố kinh tế xã hội và phân tích chi tiết cơ sở của các biện pháp ứng phó được đề xuất cùng với lợi ích được định lượng của chúng trong việc thích nghi với biến đổi khí hậu của cà phê. Mặc dù lợi ích kinh tế của các biện pháp này trong điều kiện khí hậu thay đổi là không chắc chắn, nhưng việc đánh giá kỹ lưỡng đối với các bối cảnh canh tác cụ thể sẽ có thể mang lại lợi ích cho nông dân trồng cà phê. Với tuổi thọ lâu dài của các đồn điền cà phê, trọng tâm nghiên cứu về những vấn đề này có thể giảm thiểu một số hậu quả lâu dài của biến đổi khí hậu đối với ngành cà phê và sinh kế của nhiều nông dân sản xuất nhỏ trên khắp vùng nhiệt đới.

Tổng cộng, 34 bài báo được bình duyệt có liên quan đã được tìm thấy và phân tích trong bài tổng quan này, đây là một con số tương đối nhỏ so với các nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đối với các loại cây trồng khác như lúa mì, ngô và lúa (Challinor et al. 2014; Knox et cộng sự 2016; White và cộng sự 2011). Với sự đóng góp đáng kể của ngành cà phê vào sự phát triển kinh tế xã hội toàn cầu, đặc biệt là sinh kế của hàng triệu nông hộ nhỏ, cần có nhiều nghiên cứu hơn về các tác động do khí hậu đối với các hệ thống sản xuất cà phê. Điều này nên tập trung vào các tác động trực tiếp và gián tiếp đến năng suất, đặc biệt là ở các khu vực sản xuất trên khắp châu Á, đối với cà phê robusta và hiệu quả của việc thích ứng trong việc duy trì tính bền vững và khả năng tồn tại của ngành cà phê.

Nguồn tham khảo

Alves MdC, de Carvalho LG, Pozza EA, Sanches L, Maia JCdS (2011) Ecological zoning of soybean rust, coffee rust and banana black sigatoka based on Brazilian climate changes. Procedia Environ Sci 6:35–49. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2011.05.005

Avelino J et al (2015) The coffee rust crises in Colombia and Central America (2008–2013): impacts, plausible causes and proposed solutions. Food Sec 7:303–321. https://doi.org/10.1007/s12571-015-0446-9

Baca M, Läderach P, Haggar J, Schroth G, Ovalle O (2014) An integrated framework for assessing vulnerability to climate change and developing adaptation strategies for coffee growing families in mesoamerica. PLoS ONE 9. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0088463 

Bacon CM, Sundstrom WA, Stewart IT, Beezer D (2017) Vulnerability to cumulative hazards: coping with the coffee leaf rust outbreak, drought, and food insecurity in Nicaragua. World Dev 93:136–152. https://doi. org/10.1016/j.worlddev.2016.12.025 

Bastianin A, Lanza A, Manera M (2018) Economic impacts of El Nino southern oscillation: evidence from the Colombian coffee market. Agric Econ 49:623–633. https://doi.org/10.1111/agec.12447

Beaumont LJ et al (2016) Which species distribution models are more (or less) likely to project broad-scale, climate-induced shifts in species ranges? Ecol Model 342:135–146. https://doi.org/10.1016/j. ecolmodel.2016.10.004 

Bryan E, Ringler C, Okoba B, Roncoli C, Silvestri S, Herrero M (2013) Adapting agriculture to climate change in Kenya: household strategies and determinants. J Environ Manag 114:26–35. https://doi.org/10.1016/j. jenvman.2012.10.036 

Bunn C, Läderach P, Jimenez JGP, Montagnon C, Schilling T (2015a) Multiclass classification of agro-ecological zones for Arabica coffee: an improved understanding of the impacts of climate change. PLoS ONE 10. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0140490 

Bunn C, Läderach P, Ovalle Rivera O, Kirschke D (2015b) A bitter cup: climate change profile of global production of Arabica and Robusta coffee. Clim Chang 129:89–101. https://doi.org/10.1007/s10584-014- 1306-x 

Cerda R et al (2017) Effects of shade, altitude and management on multiple ecosystem services in coffee agroecosystems. Eur J Agron 82:308–319. https://doi.org/10.1016/j.eja.2016.09.019

Challinor AJ, Watson J, Lobell DB, Howden SM, Smith DR, Chhetri N (2014) A meta-analysis of crop yield under climate change and adaptation. Nat Clim Chang 4:287. https://doi.org/10.1038/nclimate2153

Charbonnier F et al (2013) Competition for light in heterogeneous canopies: application of MAESTRA to a coffee (Coffea arabica L.) agroforestry system. Agric For Meteorol 181:152–169. https://doi.org/10.1016/j. agrformet.2013.07.010 

Chemura A, Kutywayo D, Chidoko P, Mahoya C (2016) Bioclimatic modelling of current and projected climatic suitability of coffee (Coffea arabica) production in Zimbabwe. Reg Environ Chang 16:473–485. https://doi. org/10.1007/s10113-015-0762-9

Chengappa PG, Rich KM, Rich M, Muniyappa A, Yadava CG, Pradeepa BB (2014) Promoting conservation in India by greening coffee: a value chain approach. Norwegian Institute of International Affairs (NUPI) working paper 831. https://nupi.brage.unit.no/nupi-xmlui/handle/11250/279154. Accessed 08/07/2019 

Chengappa PG, Devika CM, Rudragouda CS (2017) Climate variability and mitigation: perceptions and strategies adopted by traditional coffee growers in India. Clim Dev 9:593–604. https://doi.org/10.1080 /17565529.2017.1318740 

Cohn AS et al (2017) Smallholder agriculture and climate change. Annu Rev Environ Resour 42:347–375. https://doi.org/10.1146/annurev-environ-102016-060946

Craparo ACW, Van Asten PJA, Läderach P, Jassogne LTP, Grab SW (2015) Coffea arabica yields decline in Tanzania due to climate change: Global implications. Agric For Meteorol 207:1–10. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2015.03.005

Daly C, Helmer EH, Quiñones M (2003) Mapping the climate of Puerto Rico, Vieques and Culebra. Int J Climatol 23:1359–1381. https://doi.org/10.1002/joc.937

DaMatta FM, Ramalho JDC (2006) Impacts of drought and temperature stress on coffee physiology and production: a review. Braz J Plant Physiol 18:55–81. https://doi.org/10.1590/S1677-04202006000100006

DaMatta FM et al (2016) Sustained enhancement of photosynthesis in coffee trees grown under free-air CO2 enrichment conditions: disentangling the contributions of stomatal, mesophyll, and biochemical limitations. J Exp Bot 67:341–352. https://doi.org/10.1093/jxb/erv463

Davis AP, Gole TW, Baena S, Moat J (2012) The impact of climate change on indigenous Arabica coffee (Coffea arabica): predicting future trends and identifying priorities. PLoS ONE 7:e47981. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0047981

Dormann CF (2007) Promising the future? Global change projections of species distributions. Basic Appl Ecol 8: 387–397. https://doi.org/10.1016/j.baae.2006.11.001

Dormann CF et al (2012) Correlation and process in species distribution models: bridging a dichotomy. J Biogeogr 39:2119–2131. https://doi.org/10.1111/j.1365-2699.2011.02659.x

Ehrenbergerová L, Šenfeldr M, Habrová H (2017) Impact of tree shading on the microclimate of a coffee plantation: a case study from the Peruvian Amazon. Bois For Trop 4:13–22 

Elith J, Phillips SJ, Hastie T, Dudík M, Chee YE, Yates CJ (2011) A statistical explanation of MaxEnt for ecologists. Divers Distrib 17:43–57. https://doi.org/10.1111/j.1472-4642.2010.00725.x

Eriyagama N, Chemin Y, Alankara R (2014) A methodology for quantifying global consumptive water use of coffee for sustainable production under conditions of climate change. J Water Clim Chang 5:128–150. https://doi.org/10.2166/wcc.2013.035

Eske AB, Leroy T (2008) Coffee selection and breeding. In: Coffee: growing, processing, sustainable production. pp 57–86. https://doi.org/10.1002/9783527619627.ch3

Estrada F, Gay C, Conde C (2012) A methodology for the risk assessment of climate variability and change under uncertainty. A case study: coffee production in Veracruz, Mexico. Clim Chang 113:455–479. https://doi. org/10.1007/s10584-011-0353-9 

Evans MEK, Merow C, Record S, McMahon SM, Enquist BJ (2016) Towards process-based range modeling of many species. Trends Ecol Evol 31:860–871. https://doi.org/10.1016/j.tree.2016.08.005

Fain SJ, Quinones M, Alvarez-Berrios NL, Pares-Ramos IK, Gould WA (2018) Climate change and coffee: assessing vulnerability by modeling future climate suitability in the Caribbean island of Puerto Rico. Clim Chang 146:175–186. https://doi.org/10.1007/s10584-017-1949-5

Fernandes ALT, Tavares TO, Santinato F, Ferreira RT, Santinato R (2016) Technical and economic viability of drip irrigation of coffee in Araxá, MG. Coffee Science 11:347–358 

Field CB et al (2014) Technical summary. In: Field CB, Barros VR, Dokken DJ, Mach KJ, Mastrandrea MD, Bilir TE, Chatterjee M, Ebi KL, Estrada YO, Genova RC, Girma B, Kissel ES, Levy AN, MacCracken S, Mastrandrea PR, White LL (eds) Climate change 2014: impacts, adaptation, and vulnerability. Part A: global and sectoral aspects. Contribution of working group II to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge university press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp 35–94 

Fitzpatrick MC, Hargrove WW (2009) The projection of species distribution models and the problem of non- analog climate. Biodivers Conserv 18:2255. https://doi.org/10.1007/s10531-009-9584-8 

Fitzpatrick MC, Gotelli NJ, Ellison AM (2013) MaxEnt versus MaxLike: empirical comparisons with ant species distributions. Ecosphere 4:art55. https://doi.org/10.1890/ES13-00066.1 

Franklin J (2010) Mapping species distributions: spatial inference and prediction. Ecology, biodiversity and conservation. Cambridge University Press, Cambridge. https://doi.org/10.1017/CBO9780511810602

Fridell M, Hudson I, Hudson M (2008) With friends like these: the corporate response to fair trade coffee. Rev Radical Polit Econ 40:8–34. https://doi.org/10.1177/0486613407311082

Gaveau DLA, Linkie M, Suyadi LP, Leader-Williams N (2009) Three decades of deforestation in Southwest Sumatra: effects of coffee prices, law enforcement and rural poverty. Biol Conserv 142:597–605. https://doi. org/10.1016/j.biocon.2008.11.024 

Gay C, Estrada F, Conde C, Eakin H, Villers L (2006) Potential impacts of climate change on agriculture: a case of study of coffee production in Veracruz, Mexico. Clim Chang 79:259–288. https://doi.org/10.1007 /s10584-006-9066-x 

Ghini R, Hamada E, Pedro MJ, Marengo JA, Goncalves RRD (2008) Risk analysis of climate change on coffee nematodes and leaf miner in Brazil. Pesq Agrop Brasileira 43:187–194. https://doi.org/10.1590/s0100-204 x2008000200005 

Ghini R, Hamada E, Pedro MJ Jr, Gonçalves RRV (2011) Incubation period of Hemileia vastatrix in coffee plants in Brazil simulated under climate change. Summa Phytopathol 37:85–93. https://doi.org/10.1590/S0100- 54052011000200001 

Ghini R et al (2015) Coffee growth, pest and yield responses to free-air CO2 enrichment. Clim Chang 132:307– 320. https://doi.org/10.1007/s10584-015-1422-2

Guido Z, Finan T, Rhiney K, Madajewicz M, Rountree V, Johnson E, McCook G (2018) The stresses and dynamics of smallholder coffee systems in Jamaica’s Blue Mountains: a case for the potential role of climate services. Clim Chang 147:253–266. https://doi.org/10.1007/s10584-017-2125-7

Hannah L et al (2017) Regional modeling of climate change impacts on smallholder agriculture and ecosystems in Central America. Clim Chang 141:29–45. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1867-y

Harvey CA, Saborio-Rodríguez M, Martinez-Rodríguez MR, Viguera B, Chain-Guadarrama A, Vignola R, Alpizar F (2018) Climate change impacts and adaptation among smallholder farmers in Central America. Agric Food Secur 7. https://doi.org/10.1186/s40066-018-0209-x

Holland MB et al (2017) Mapping adaptive capacity and smallholder agriculture: applying expert knowledge at the landscape scale. Clim Chang 141:139–153. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1810-2

ICO (2014) World coffee trade (1963–2013): A review of the markets, challenges and opportunities facing the sector. Int Coffee Organ http://www.ico.org/news/icc-111-5-r1e-world-coffee-outlook. pdf. Accessed 05/07/2019 

ICO (2019a) Annual Review 2017/18. International Coffee Organization. http://www.ico. org/documents/cy2018-19/annual-review-2017-18-e.pdf. Accessed 05/07/2019 

ICO (2019b) International Coffee Organization Statistics. Int Coffee Organ. http://www.ico.org/trade_statistics. asp. Accessed 05/07/2019 

Imbach P et al (2017) Coupling of pollination services and coffee suitability under climate change. Proc Natl Acad Sci U S A 114:10438–10442. https://doi.org/10.1073/pnas.1617940114

IPCC (2014) Climate change 2014: synthesis report. Contribution of working groups I, II and III to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Intergovernmental panel on climate change (IPCC), Geneva 

Jaramillo J, Muchugu E, Vega FE, Davis A, Borgemeister C, Chabi-Olaye A (2011) Some like it hot: the influence and implications of climate change on coffee berry borer (Hypothenemus hampei) and coffee production in East Africa. PLoS ONE 6. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0024528

Jaramillo J et al (2013) Climate change or urbanization? Impacts on a traditional coffee production system in East Africa over the last 80 years. PLoS ONE 8. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0051815

Jayakumar M, Rajavel M, Surendran U, Gopinath G, Ramamoorthy K (2017) Impact of climate variability on coffee yield in India—with a micro-level case study using long-term coffee yield data of humid tropical Kerala. Clim Chang 145:335–349. https://doi.org/10.1007/s10584-017-2101-2

Jezeer RE, Santos MJ, Boot RGA, Junginger M, Verweij PA (2018) Effects of shade and input management on economic performance of small-scale Peruvian coffee systems. Agric Syst 162:179–190. https://doi. org/10.1016/j.agsy.2018.01.014 

Jha S, Bacon CM, Philpott SM, Mendez VE, Laderach P, Rice RA (2014) Shade coffee: update on a disappearing refuge for biodiversity. Bioscience 64:416–428. https://doi.org/10.1093/biosci/biu038

Jonsson M, Raphael IA, Ekbom B, Kyamanywa S, Karungi J (2015) Contrasting effects of shade level and altitude on two important coffee pests. J Pest Sci 88:281–287. https://doi.org/10.1007/s10340-014-0615-1

Junior JZ, Pinto HS, Assad ED (2006) Impact assessment study of climate change on agricultural zoning. Meteorol Appl 13:69–80. https://doi.org/10.1017/S135048270600257X 

Kang Y, Khan S, Ma X (2009) Climate change impacts on crop yield, crop water productivity and food security – a review. Prog Nat Sci 19:1665–1674. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2009.08.001

Kearney MR, Wintle BA, Porter WP (2010) Correlative and mechanistic models of species distribution provide congruent forecasts under climate change. Conserv Lett 3:203–213. https://doi.org/10.1111/j.1755-263 X.2010.00097.x 

Knox J, Daccache A, Hess T, Haro D (2016) Meta-analysis of climate impacts and uncertainty on crop yields in Europe. Environ Res Lett 11:113004. https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/11/113004 

Kutywayo D, Chemura A, Kusena W, Chidoko P, Mahoya C (2013) The impact of climate change on the potential distribution of agricultural pests: the case of the coffee white stem borer (Monochamus leuconotus P.) in Zimbabwe. PLoS ONE 141. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0073432

Laderach P, Ramirez-Villegas J, Navarro-Racines C, Zelaya C, Martinez-Valle A, Jarvis A (2017) Climate change adaptation of coffee production in space and time. Clim Chang 141:47–62. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1788-9

Liebig T et al (2016) Towards a collaborative research: a case study on linking science to Farmers’ perceptions and knowledge on Arabica coffee pests and diseases and its management. PLoS ONE 11:23. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0159392 

Lin BB (2007) Agroforestry management as an adaptive strategy against potential microclimate extremes in coffee agriculture. Agric For Meteorol 144:85–94. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2006.12.009

Luedeling E, Kindt R, Huth NI, Koenig K (2014) Agroforestry systems in a changing climate—challenges in projecting future performance. Curr Opin Environ Sustain 6:1–7. https://doi.org/10.1016/j. cosust.2013.07.013 

Machovina B, Feeley KJ (2013) Climate change driven shifts in the extent and location of areas suitable for export banana production. Ecol Econ 95:83–95. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2013.08.004

Climatic Change (2019) 156:609–630 629 

Magrach A, Ghazoul J (2015) Climate and pest-driven geographic shifts in global coffee production: implications for forest cover, biodiversity and carbon storage. PLoS ONE 10:e0133071. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0133071 

Mateo RG, Croat TB, Felicísimo ÁM, Muñoz J (2010) Profile or group discriminative techniques? Generating reliable species distribution models using pseudo-absences and target-group absences from natural history collections. Divers Distrib 16:84–94. https://doi.org/10.1111/j.1472-4642.2009.00617.x

Mendelsohn R (2008) The impact of climate change on agriculture in developing countries. J Nat Resour Pol Res 1:5–19. https://doi.org/10.1080/19390450802495882

Merow C, Smith MJ, Silander JA Jr (2013) A practical guide to MaxEnt for modeling species’ distributions: what it does, and why inputs and settings matter. Ecography 36:1058–1069. https://doi.org/10.1111/j.1600- 0587.2013.07872.x 

Meyfroidt P, Vu TP, Hoang VA (2013) Trajectories of deforestation, coffee expansion and displacement of shifting cultivation in the central highlands of Vietnam. Glob Environ Chang 23:1187–1198. https://doi. org/10.1016/j.gloenvcha.2013.04.005 

Meylan L, Gary C, Allinne C, Ortiz J, Jackson L, Rapidel B (2017) Evaluating the effect of shade trees on provision of ecosystem services in intensively managed coffee plantations. Agric Ecosyst Environ 245:32– 42. https://doi.org/10.1016/j.agee.2017.05.005

Moat J et al (2017) Resilience potential of the Ethiopian coffee sector under climate change. Nat Plants 3. https://doi.org/10.1038/nplants.2017.81

Moher D, Liberati A, Tetzlaff J, Altman DG, The PRISMA Group (2009) Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: the PRISMA statement. PLoS Med 6:e1000097. https://doi. org/10.1371/journal.pmed.1000097 

Moreira SLS, Pires CV, Marcatti GE, Santos RHS, Imbuzeiro HMA, Fernandes RBA (2018) Intercropping of coffee with the palm tree, macauba, can mitigate climate change effects. Agric For Meteorol 256-257:379– 390. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.03.026

Nesper M, Kueffer C, Krishnan S, Kushalappa CG, Ghazoul J (2017) Shade tree diversity enhances coffee production and quality in agroforestry systems in the Western Ghats. Agric Ecosyst Environ 247:172–181. https://doi.org/10.1016/j.agee.2017.06.024 

Nicotra AB et al (2010) Plant phenotypic plasticity in a changing climate. Trends Plant Sci 15:684–692. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2010.09.008

Ovalle-Rivera O, Läderach P, Bunn C, Obersteiner M, Schroth G (2015) Plant phenotypic plasticity in a changing climate. PLoS ONE 10. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124155 

Pezzopane JRM, de Souza PS, de Souza Rolim G, Gallo PB (2011) Microclimate in coffee plantation grown under grevillea trees shading. Acta Sci Agron 33:201–206. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v33i2.7065 Philpott SM, Lin BB, Jha S, Brines SJ (2008) A multi-scale assessment of hurricane impacts on agricultural landscapes based on land use and topographic features. Agric Ecosyst Environ 128:12–20. https://doi.org/10.1016/j.agee.2008.04.016

Pickering C, Byrne J (2014) The benefits of publishing systematic quantitative literature reviews for PhD candidates and other early-career researchers. High Educ Res Dev 33:534–548. https://doi.org/10.1080 /07294360.2013.841651 

Pickering C, Grignon J, Steven R, Guitart D, Byrne J (2015) Publishing not perishing: how research students transition from novice to knowledgeable using systematic quantitative literature reviews. Stud High Educ 40: 1756–1769. https://doi.org/10.1080/03075079.2014.914907

Rahn E et al (2014) Climate change adaptation, mitigation and livelihood benefits in coffee production: where are the synergies? Mitig Adapt Strateg Glob Chang 19:1119–1137. https://doi.org/10.1007/s11027-013-9467-x Rahn E, Vaast P, Laderach P, van Asten P, Jassogne L, Ghazoul J (2018) Exploring adaptation strategies of coffee production to climate change using a process-based model. Ecol Model 371:76–89. https://doi.org/10.1016/j. ecolmodel.2018.01.009 

Ramirez-Villegas J, Challinor A (2012) Assessing relevant climate data for agricultural applications. Agric For Meteorol 161:26–45. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2012.03.015

Ranjitkar S et al (2016) Suitability analysis and projected climate change impact on banana and coffee production zones in nepal. PLoS ONE 11. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0163916 

Rodrigues WP et al (2016) Long-term elevated air [CO2] strengthens photosynthetic functioning and mitigates the impact of supra-optimal temperatures in tropical Coffea arabica and C. canephora species. Glob Chang Biol 22:415–431. https://doi.org/10.1111/gcb.13088

Roubik DW (2002) The value of bees to the coffee harvest. Nature 417:708. https://doi.org/10.1038/417708a Schroth G et al (2009) Towards a climate change adaptation strategy for coffee communities and ecosystems in the Sierra Madre de Chiapas, Mexico. Mitig Adapt Strateg Glob Chang 14:605–625. https://doi.org/10.1007/s11027-009-9186-5 

Schroth G, Läderach P, Blackburn Cuero DS, Neilson J, Bunn C (2015) Winner or loser of climate change? A modeling study of current and future climatic suitability of Arabica coffee in Indonesia. Reg Environ Chang 15:1473–1482. https://doi.org/10.1007/s10113-014-0713-x

Tavares PD, Giarolla A, Chou SC, Silva AJD, Lyra AD (2018) Climate change impact on the potential yield of Arabica coffee in Southeast Brazil. Reg Environ Chang 18:873–883. https://doi.org/10.1007/s10113-017- 1236-z 

TCI (2016) A brewing storm: the climate change risks to coffee. The Climate Institute. http://www. climateinstitute.org.au/coffee.html. Accessed 05/07/2019 

Tesfaye SG, Ismail MR, Kausar H, Marziah M, Ramlan MF (2013) Plant water relations, crop yield and quality of Arabica coffee (Coffea arabica) as affected by supplemental deficit irrigation. Int J Agric Biol 15:665–672

Thuiller W, Lavorel S, Araújo MB, Sykes MT, Prentice IC (2005) Climate change threats to plant diversity in Europe. Proc Natl Acad Sci U S A 102:8245–8250. https://doi.org/10.1073/pnas.0409902102

Trumble JT, Butler CD (2009) Climate change will exacerbate California’s insect pest problems. Calif Agric 63: 73–78. https://doi.org/10.3733/ca.v063n02p73

Vaast P, Bertrand B, Perriot J-J, Guyot B, Génard M (2006) Fruit thinning and shade improve bean characteristics and beverage quality of coffee (Coffea arabica L.) under optimal conditions. J Sci Food Agric 86:197–204. https://doi.org/10.1002/jsfa.2338

van Asten PJA, Wairegi LWI, Mukasa D, Uringi NO (2011) Agronomic and economic benefits of coffee–banana intercropping in Uganda’s smallholder farming systems. Agric Syst 104:326–334. https://doi.org/10.1016/j. agsy.2010.12.004 

van Oijen M, Dauzat J, Harmand JM, Lawson G, Vaast P (2010) Coffee agroforestry systems in Central America: II. Development of a simple process-based model and preliminary results. Agrofor Syst 80:361–378. https://doi.org/10.1007/s10457-010-9291-1 

van Rikxoort H, Schroth G, Laderach P, Rodriguez-Sanchez B (2014) Carbon footprints and carbon stocks reveal climate-friendly coffee production. Agron Sustain Dev 34:887–897. https://doi.org/10.1007/s13593-014- 0223-8 

Verhage FYF, Anten NPR, Sentelhas PC (2017) Carbon dioxide fertilization offsets negative impacts of climate change on Arabica coffee yield in Brazil. Clim Chang 144:671–685. https://doi.org/10.1007/s10584-017- 2068-z 

White JW, Hoogenboom G, Kimball BA, Wall GW (2011) Methodologies for simulating impacts of climate change on crop production. Field Crop Res 124:357–368. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2011.07.001