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Digital solutions for coffee and terroir studies: pedological perspectives and soil-enviroment relationships

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Universidade Federal de Lavras

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Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)

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Departamento de Ciência do Solo

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo

Agência de fomento

CNPq, processo 140578/2022-6.

Tipo de impacto

Tecnológico
Econômicos
Outros

Áreas Temáticas da Extensão

Cultura
Meio ambiente
Tecnologia e produção
Trabalho

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
ODS 12: Consumo e produção responsáveis

Dados abertos

Resumo

O terroir refere-se à interação entre fatores ambientais e a ação humana que influenciam a qualidade final de produtos agrícolas, sendo amplamente consolidado na viticultura e, mais recentemente, incorporado à cafeicultura. Nesse contexto, atributos relacionados ao solo, material de origem, clima, relevo, organismos e manejo agrícola exercem influência direta sobre a maturação dos frutos e a qualidade sensorial do café. Sob uma perspectiva pedológica, tais fatores podem ser interpretados como proxies capazes de subsidiar a estratificação de áreas agrícolas em zonas de manejo, permitindo compreender o impacto das diferentes áreas sobre a qualidade da bebida e os distintos perfis sensoriais do café. Nesse cenário, ferramentas digitais podem desempenhar papel fundamental na caracterização do terroir cafeeiro, possibilitando integrar e minerar dados relacionados aos fatores solo-ambiente. Entre essas ferramentas destacam-se os Sistemas de Informações Geográficas (SIG), sensores proximais, análises laboratoriais, técnicas de cienciometria e algoritmos de aprendizado de máquina. Assim, esta tese teve como objetivo aplicar soluções digitais em terroir de café, buscando avaliar perspectivas pedológicas para essa área de estudo e identificar como fatores solo-ambiente explicam a maturação dos frutos e a qualidade da bebida. A tese foi dividida em três capítulos: (i) o primeiro utiliza ferramentas digitais em prol de perspectivas pedológicas, empregando a cienciometria para identificar o panorama científico, os avanços e as lacunas das pesquisas relacionadas à interface solo-terroir, além de uma análise SWOT contendo forças, fraquezas, oportunidades e ameaças associadas à inserção da pedologia nos estudos de terroir; (ii) o segundo utiliza SIG, sensores proximais e análises laboratoriais convencionais como ferramentas digitais para coleta de dados e caracterização do terroir de uma área cafeeira localizada na Indicação Geográfica Campo das Vertentes, utilizando posteriormente algoritmos de regras de associação para investigar como atributos agroambientais influenciam os diferentes graus de maturação do café; (iii) o terceiro utiliza as mesmas ferramentas digitais para aquisição e caracterização de dados do terroir na mesma área de estudo, associadas ao algoritmo Random Forest, visando predizer quais fatores solo-ambiente explicam os diferentes perfis sensoriais da bebida do café. Os resultados demonstram o potencial das ferramentas digitais e das técnicas de mineração de dados para a estratificação de ambientes agrícolas e para a compreensão da influência do terroir sobre a uniformidade de maturação e os perfis sensoriais da bebida do café. Além disso, a pesquisa contribui para a consolidação de uma abordagem pedológica aplicada ao terroir cafeeiro, fornecendo subsídios metodológicos e analíticos para futuras investigações na área.

Abstract

Terroir refers to the interaction between environmental factors and human action that influence the final quality of agricultural products. Although traditionally associated with viticulture, the concept has increasingly expanded into coffee production systems. In this context, soil properties, parent material, climate, relief, organisms, and crop management directly influence coffee fruit maturation and beverage sensory quality. From a pedological perspective, these factors can be interpreted as proxies for the stratification of agricultural areas into management zones, enabling the understanding of how different areas impact beverage quality and distinct coffee sensory profiles. In this context, digital tools may play a fundamental role in coffee terroir characterization by enabling the integration and mining of soil-environment data. Among these tools, Geographic Information Systems (GIS), proximal sensors, laboratory analyses, scientometric approaches, and machine learning algorithms stand out as important techniques for terroir studies. Therefore, this thesis aimed to apply digital solutions to coffee terroir studies in order to evaluate pedological perspectives and identify how soil-environment factors explain coffee maturation and beverage quality. The thesis was divided into three chapters: (i) the first chapter applies digital tools to support pedological perspectives by using scientometric approaches to identify the scientific panorama, advances, and research gaps related to the soil-terroir interface, in addition to a SWOT analysis containing strengths, weaknesses, opportunities, and threats associated with the integration of pedology into terroir studies; (ii) the second chapter employs GIS, proximal sensing, and conventional laboratory analyses as digital tools for data acquisition and terroir characterization in a coffee-producing area located within the Campo das Vertentes Geographical Indication region, subsequently applying association rule mining algorithms to investigate how agro-environment attributes influence different coffee ripness stages; (iii) the third chapter uses the same digital tools for terroir data acquisition and characterization in the same study area, combined with the Random Forest algorithm, to predict which soil-environment factors explain distinct coffee sensory profiles. The results demonstrate the potential of digital tools and data mining techniques for agricultural environment stratification and for understanding the influence of terroir on coffee maturation uniformity and beverage sensory profiles. Furthermore, this research contributes to consolidating a pedological approach to coffee terroir studies by providing methodological and analytical support for future investigations in this field.

Descrição

Área de concentração

Recursos Ambientais e Uso da Terra

Linha de pesquisa

Pedologia

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

Procedência

Impacto da pesquisa

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DOI

Citação

OLIVEIRA, Raul Silva. Digital solutions for coffee and terroir studies: pedological perspectives and soil-enviroment relationships. 2026. 149 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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