Original article

Resource use and GHG emissions of eight tropical fruit species cultivated in Colombia

Utilisation des ressources et émissions de gaz à effet de serre (GES) de huit espèces de fruitiers tropicaux cultivés en Colombie

Uso de recursos y emisiones de ocho especies de frutas cultivadas en Colombia

¹ Int. Cent. Trop. Agric. (CIAT), Recta Cali-Palmira km 17, Cali, Colombia
² Present address: Georg-August-Univ. Göttingen, Trop. Silvic. For. Ecol., Büsgenweg 1, 37077 Göttingen, Germ.
sgraefe@gwdg.de

^* Correspondence and reprints

Received: 16 July 2012
Accepted: 11 September 2012

Abstract

Introduction. The cultivation of high-value fruit species is a profitable agricultural activity in many tropical countries; however, intensive fruit cultivation may depend on high amounts of external inputs. The objective of our study was to quantify and compare the resource use during the cultivation of eight tropical fruit species (Rubus glaucus, Solanum quitoense, Passiflora edulis, Cyphomandra betacea, Physalis peruviana, Ananas comosus, Persea americana and Mangifera indica) commonly cultivated in Colombia. It further aimed to identify greenhouse gas (GHG) emissions in the selected production systems and to highlight the potential to contribute to climate change mitigation efforts. Materials and methods. The analysis was based on data from agricultural databases and applied a life-cycle assessment with energy use and GHG emissions as impact categories. Furthermore, economic indicators were taken into account with the aim of integrating the environmental and economic goals of production systems. Results and discussion. Among the eight fruit species studied, mango (Mangifera indica) was found to have the lowest and tree tomato (Cyphomandra betacea) the highest emission profile. The variability in resource use among growers of the same species was high, indicating the need to improve management abilities at the farm level. Mineral fertilizer production was the highest contributor to GHG emissions. GHG- and energy-efficient management alternatives would have a high potential to reduce the carbon footprint of fruit cultivation.

Résumé

Introduction. La culture d’espèces fruitières à haute valeur ajoutée est une activité agricole rentable dans de nombreux pays tropicaux, toutefois la culture intensive des arbres fruitiers peut dépendre de grandes quantités d’intrants externes. L’objectif de notre étude a été de quantifier et de comparer l’utilisation des ressources lors de la culture de huit espèces de fruits tropicaux (Rubus glaucus, Solanum quitoense, Passiflora edulis, Cyphomandra betacea, Physalis peruviana, Ananas comosus, Persea americana, Mangifera indica) communément cultivées en Colombie. Elle a également eu pour but d’identifier les gaz à effet de serre (GES) dans les systèmes de production sélectionnés et de mettre en évidence leur contribution aux efforts d’atténuation des changements climatiques. Matériel et méthodes. L’analyse s’est basée sur des données agricoles et elle a porté sur une évaluation du cycle de vie avec l’utilisation d’énergie et les émissions de GES comme catégories d’impact. En outre, des indicateurs économiques ont été pris en compte afin d’intégrer les objectifs environnementaux et économiques des systèmes de production. Résultats et discussion. Parmi les huit espèces fruitières étudiées, le manguier (Mangifera indica) s’est révélé avoir le plus bas profil d’émission et le tamarillo (Cyphomandra betacea) le profil d’émission le plus élevé. La variabilité d’utilisation des ressources entre les producteurs d’une même espèce a été élevée, ce qui indique que les techniques de gestion à l’échelle de l’exploitation pourraient être améliorées. La production des engrais minéraux a été le principal contributeur aux émissions de GES. D’autres méthodes permettant une gestion efficace du GES et de l’énergie auraient un grand intérêt pour réduire l’empreinte carbone de la culture de ces fruitiers.

Resumen

Introducción. En muchos países tropicales el cultivo de frutas de alto valor es una actividad agrícola rentable, sin embargo cultivar frutas de forma intensiva requiere altas cantidades de insumos externos. El objetivo de este estudio fue cuantificar y comparar el uso de insumos (fertilizantes y pesticidas) durante el ciclo del cultivo de ocho especies de frutas tropicales comúnmente cultivadas en Colombia (Rubus glaucus, Solanum quitoense, Passiflora edulis, Cyphomandra betacea, Physalis peruviana, Ananas comosus, Persea americana, Mangifera indica). Adicionalmente se estimaron las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en los sistemas de producción seleccionados, y se resalta el potencial de contribución de estos sistemas a la mitigación del cambio climático. Material y métodos. El análisis se basó sobre registros de estadísticas agropecuarias nacionales y se aplicó el enfoque de análisis de ciclo de vida considerando el uso de energía y emisiones de GEI como categorías de impacto. Adicionalmente se tomaron en cuenta algunos indicadores económicos con el propósito de integrar metas económicas con metas ambientales en los sistemas de producción. Resultados y discusión. Entre las ocho especies de frutas estudiadas, el manejo agronómico del mango (Mangifera indica) resultó en menos emisiones, mientras que el manejo del tomate de árbol (Cyphomandra betacea) fue el de mayor emisiones. Durante el estudio, se encontró para una misma especie una alta variabilidad en el uso de insumos entre los productores, indicando la necesidad de mejorar el manejo del cultivo a nivel de finca. El uso de fertilizantes inorgánicos fue la mayor fuente de emisiones de GEI. Alternativas para el manejo eficiente de energía y GEI tienen un alto potencial de reducir la huella de carbono del cultivo de frutas.