Door EMMA SAGE, Coffee Science Manager bij de SCA.
What Plants Need
Een gezonde, “gelukkige” koffieplant is een plant die in staat is het grootste aantal kwaliteitszaden te produceren. Er zijn drie belangrijke factoren die het “geluk” van een plant beïnvloeden: genetica, het milieu en toegepast landbouwbeheer. Aangezien er geen exacte formule bestaat om bekroonde koffiespecialiteiten te produceren, werken de boeren eraan om aan alle basisbehoeften van de planten te voldoen, zodat ze kunnen gedijen. Er zijn gemeenschappelijke biologische behoeften die universeel zijn voor alle planten en die dit mogelijk maken. Deze basisbehoeften zijn zon, water, grond en lucht; deze vier elementen samen voorzien de plant van de energie en voedingsstoffen die nodig zijn om in leven te blijven. Zeker, verschillende planten hebben zich aangepast om verschillende specifieke omstandigheden te vereisen, afhankelijk van hun geschiedenis en hun omgeving. Maar alle planten delen deze externe factoren die groei en voortplanting mogelijk maken – de enige maatstaf voor succes die een plant heeft.
Planten leven in ecosystemen. Het maakt niet uit of het ecosysteem een natuurlijk of een agrarisch ecosysteem is. Hoe dan ook, planten interageren met hun externe omgeving en zijn afhankelijk van de bodem, het weer, micro-organismen, temperatuur, vochtigheid, en talloze andere invloeden. Hoewel een boer planten kan kiezen op basis van wat bekend is over hun genetica, is de enige factor die elk jaar na het planten actief kan worden gecontroleerd het landbouwbeheer van de plantage.
De volgende informatie is een inleiding in de plantenbiologie en het landbouwbeheer op de koffieplantage. Het is niet de bedoeling een overzicht te geven van de moeilijke en risicovolle situaties waarmee de meeste koffieproducenten tegenwoordig worden geconfronteerd. Het is bedoeld om enkele fundamentele biologische factoren te presenteren om niet-agronomen te helpen enkele van de wetenschappelijke complexiteiten te begrijpen die komen kijken bij het onderhouden van een gezonde, productieve koffieplantage van hoge kwaliteit. Gebruik het als een overzicht, leer ervan, en kijk naar uw producentenrelaties om de menselijke kant van het verhaal te krijgen.
De eerste levensbehoeften
Het is van cruciaal belang te onthouden dat wanneer we een “natuurlijke” plant uit het bos halen en gebruiken voor landbouwdoeleinden, zoals bij koffie, de behoeften ervan worden veranderd. Landbouw is geen natuur. Coffea arabica is misschien wel een van de meest hardnekkige en gevoelige landbouwproducten. Aangezien het een endemische plant is in een zeer specifieke regio (de hooglanden van Ethiopië en Zuid-Soedan), waar hij is ontstaan onder ongebruikelijke genetische omstandigheden, heeft hij een laag niveau van genetische diversiteit waarmee hij uitdagingen kan aangaan (Lashermes, Combes, Robert, Trouslot, D’Hont, Anthony, et al., 1999). Bovendien is de koffieplant pas sinds kort (in evolutionaire tijd) over de hele wereld verspreid, wat betekent dat hij niet de tijd heeft gehad om te evolueren naar nieuwe klimaten en omstandigheden. Een C. arabica koffieplant in Indonesië, of Brazilië, of Jamaica groeit nog steeds het best onder de ideale omstandigheden waar zijn voorouders van leerden houden in de schaduwrijke ondergroei van tropische bossen in Oost-Afrika. Dit is een van de redenen waarom het zo moeilijk is om C. arabica planten gelukkig te maken, en waarom dit een uitdaging blijft voor boeren over de hele equatoriale wereld.
Om te kunnen functioneren, “inhaleren” en “uitademen” planten de bouwstenen van het leven. Het “inademen” heet fotosynthese, en het “uitademen” heet ademhaling; beide zijn afhankelijk van water, energie van de zon, en voedingsstoffen. Planten nemen voedingsstoffen en water op uit de bodem via hun wortels.
Er is altijd één belangrijke factor die de groei en voortplanting van een plant beperkt (Larcher, 2003). Dit klinkt misschien slecht, maar in feite is het het beste – want we willen niet dat reuzenplanten de wereld overnemen en wolkenkrabbers slopen in een King-Kong-achtige dramatische groeispurt. Gewoonlijk zijn koolstof (C), water (H2O) of stikstof (N) de belangrijkste beperkende factor. In de landbouwwereld zijn dat vaak macronutriënten zoals stikstof (N), kalium (K+) en fosfor (P). Daarom moeten landbouwers vaak irrigeren of meststoffen toedienen aan gewassen. In deze tijd worden overblijvende en wilde planten niet vaak beperkt door koolstof, aangezien er genoeg extra koolstof in de atmosfeer aanwezig is. In het geval van eenjarige gewassen (zoals maïs, soja en tarwe) kan koolstof echter een beperkende factor worden, en het toevoegen van turf of compost op basis van koolstof kan helpen om dit tekort te verlichten. Als je een schaduwplant in de zon zet, zal hij meer voedingsstoffen nodig hebben om de groei en productie bij te benen. Als je stikstof toevoegt, zal de plant meer fosfor, kalium en calcium nodig hebben om goed te kunnen functioneren. Als je meer voedingsstoffen toevoegt, zal de plant dus meer water nodig hebben. U begrijpt het. Op deze manier probeert een plant, fysiologisch gesproken, altijd de beschikbare hulpbronnen in evenwicht te brengen en toe te wijzen aan specifieke taken die van belang zijn voor het in stand houden van het leven. Wat doen mensen om C. arabica koffieplanten biologisch gelukkig te maken? Genoeg!
Adequate groeiomstandigheden: Locatiekeuze
Locatie is de sleutel voor het kweken van C. arabica. De keuze van de locatie is een van de belangrijkste keuzes die een boer kan maken om succes te garanderen. Niet alle boeren hebben echter de keuze van de locatie; soms hebben ze alleen een stuk land in de buurt van een bekend koffieplantgebied. De helling en het aspect, de topografie, de temperatuur, het weerpatroon, de regenval, de seizoenswisselingen en de bodemtextuur zijn geen factoren die gemakkelijk te veranderen zijn (tenzij je een gigantische kas rond je koffieplanten bouwt, wat niet haalbaar lijkt). De toestand van de bodem en de geschiedenis van het land kunnen ook van invloed zijn op het potentieel van een locatie. Praktische en logistieke overwegingen moeten worden gemaakt in het licht van lokale oogsttechnieken, irrigatie, snoeien en andere beheerspraktijken.
Seizoensveranderingen (of het ontbreken daarvan, in equatoriale gebieden) bepalen de jaarlijkse vruchtcyclus van de plant. In teeltgebieden zoals Ethiopië, Hawaï, Centraal-Amerika en Zuid-Brazilië resulteren de seizoenen over het algemeen in één enkele cyclus van vruchtgroei. In deze gebieden beginnen de bloemen te bloeien in perioden van trage groei (winter), en de bloei en de nieuwe stengelgroei vinden plaats bij regen of soms een koudegolf (lente). Het specifieke temperatuurbereik van een potentiële plantage is van cruciaal belang, aangezien C. arabica de voorkeur geeft aan een temperatuur van 15-24°C en zeer gevoelig is voor koude en vorst, waarbij de laatste zowel de bladeren als de vruchten vernietigt.
Voldoende water: Transpiratie, Irrigatie, en/of Bodembeheer
Het creëren van een adequate watersituatie is de sleutel tot het in stand houden van een gelukkige plantage van C. arabica planten. Veel koffieboeren vertrouwen op regenval als hun enige waterbron. Minder vaak worden irrigatiesystemen opgezet om zeer productieve teeltomstandigheden in de volle zon te handhaven. In deze gevallen, die vaak voorkomen in Brazilië en Vietnam, waar de groei en dus ook de vraag naar water zeer groot is, hebben geautomatiseerde systemen bijgedragen aan de uitbreiding van de koffieproductie (Snoeck & Lambot, 2009). In andere gevallen kan de irrigatie worden beheerd om de bloei te bevorderen (Willson, 1999). De waterhuishouding van een koffieplantage wordt idealiter in stand gehouden door de keuze van de bodem en de locatie. Als dit in het begin voldoende is, zal een boer veel minder vaak irrigatie of bodemtoevoegingen nodig hebben om voor een goede drainage te zorgen. Koffie heeft, net als alle planten, een minimumhoeveelheid water nodig om gezond te blijven (d.w.z. niet verwelkt) en te functioneren. Dit komt doordat voedingsstoffen en mineralen door planten worden opgenomen via capillaire werking, van hun wortels helemaal tot aan de hoogste scheuten. Te veel water in de bodem kan echter schadelijk zijn. Wortels hebben zuurstof nodig om te overleven en te functioneren, en ondiepe wortels maken erosie tot een punt van zorg in bepaalde koffieproducerende regio’s die perioden van hevige regenval kennen (Clifford & Willson, 1985; Snoeck & Lambot, 2009).
Verdamping en transpiratie worden door veel dingen in een ecosysteem beïnvloed, waaronder de waterstatus van een bodem; de relatieve vochtigheid; en de hoeveelheid zon, wind, en boombedekking. Ook bewolking kan van invloed zijn op de hoeveelheid transpiratie die plaatsvindt en daarmee op de hoeveelheid water die verloren gaat. Evapotranspiratie is de term die wordt gebruikt om het proces van waterverlies van planten te beschrijven (Larcher, 2003). C. arabica planten zijn wintergroen, en verliezen dus het hele jaar door water (Clifford & Willson, 1985). De bodemtextuur kan van invloed zijn op de waterhuishouding van een plant. In feite kan de bodem ofwel van nature water vasthouden, ofwel water afvoeren, afhankelijk van zijn poriënruimte (Hillel, 2004; Snoeck & Lambot, 2009). Om water aan de bodem te onttrekken, oefenen planten een verdampingsbehoefte uit die ontstaat door een drukverschil tussen de lucht, de plant en de bodem. De bodemtextuur beïnvloedt ook het vermogen van C. arabica-planten om droge seizoenen te doorstaan, aangezien water dat diep in de bodem wordt vastgehouden, wordt gebruikt tijdens perioden van weinig neerslag (Clifford & Willson, 1985).
Voldoende zon: Shade Management
Photosynthese vereist energie van de zon om CO2 uit de lucht om te zetten in suikers, die plantenvoedsel zijn (Raven, Evert, & Eichhorn, 1999). De intensiteit van het zonlicht is echter belangrijk voor C. arabica planten, en moeilijk op natuurlijke wijze te reguleren. Omdat C. arabica is geëvolueerd als een onderbeplanting, kan hij slechts een beperkte hoeveelheid zon gebruiken. Te veel zon kan na verloop van tijd de fotosyntheseweefsels beschadigen, wat uiteindelijk leidt tot verminderde groei en productie (Clifford & Willson, 1985). Jonge planten zijn, net als menselijke zuigelingen, bijzonder gevoelig, en daarom zie je koffiezaailingen vaak onder een afdak. Hoge temperaturen die gepaard gaan met veel zonlicht kunnen ook de fotosynthese vertragen doordat de poriën (huidmondjes genoemd) van de plant zich sluiten (Larcher, 2003).
Veel boeren proberen de zon te reguleren via een regime van schaduwbomen. Dit gaat echter niet zonder slag of stoot, want extra planten betekent meer werk! Er bestaat geen universele gids voor het beheer van schaduwbomen, aangezien dit afhangt van de plaatselijke omstandigheden en het microklimaat van de plantage (Muschler, 2009). Wanneer ze strategisch gepland worden, kunnen schaduwbomen ook op andere manieren nuttig zijn, zoals het leveren van een voedselbron voor mensen (bananenbomen of avocadobomen) of planten (bomen die meer stikstof aan de bodem toevoegen) (Snoeck & Vaast, 2009). Bomen kunnen ook zo worden geplant dat ze dienen als windbrekers voor de plantage. Schaduw kan worden gebruikt om water te besparen, de temperatuur in warme streken te verlagen en bescherming te bieden tegen vorst (Muschler, 2009; Snoeck & Lambot, 2009). Frequente bewolking, die zich vaak op grote hoogte voordoet, kan op soortgelijke wijze werken om de hoeveelheid licht die de bladeren bereikt te verminderen, waardoor de temperatuur soms zo ver daalt dat de fotosynthese vermindert. Zoals alle landbouwbeheer, is de balans tussen schaduw en zon voor koffieboeren een continu proces van beoordeling en aanpassing.
Voldoende voedingsstoffen: Soil Management
Nutriënten naast wat een plant uit lucht en water haalt (koolstof, zuurstof en waterstof), worden verkregen via de bodem. Wortels fungeren als kleine vacuüms van water en voedingsstoffen, zodat planten tegelijkertijd goed gehydrateerd EN gezond blijven (Raven, Evert, & Eichhorn, 1999). De bodem en zijn voedingsstoffen kunnen regionaal specifiek zijn en variëren naar gelang van de plaatselijke geologie en het uitgangsmateriaal. Afhankelijk van waar een plantage zich in de wereld bevindt, verschilt het bodembeheer dus. In feite kan het een microregio-specifieke, zeer precieze wetenschap zijn, en sommige agronomen raden aan om zowel bodem- als bladweefsel meerdere keren per jaar te laten analyseren om een nauwkeurig nutriëntenbeheer te verzekeren.
Stikstof is een van de belangrijkste macronutriënten, omdat het wordt gebruikt voor essentiële functies zoals fotosynthese en de productie van nieuw weefsel, evenals andere belangrijke processen (Carelli, Fahl, & Ramalho, 2006; Clifford & Willson, 1985). Stikstoftekorten komen vaak voor in onbeschaduwde en hoogproductieve C. arabica plantages, vanwege de eisen die aan de fotosynthetische weefsels worden gesteld. Een gezonde hoeveelheid stikstof in een plant resulteert in gezonde, donkergroene bladeren. Bij een tekort kunnen de bladeren verbleken of vergelen (chlorose). Anderzijds is het mogelijk om te overbemesten met stikstof, en dit kan verschillende gevolgen hebben in koffie, zoals een hoger cafeïnegehalte (Snoeck & Lambot, 2009). Er zijn verschillende vormen van stikstof die op de bodem kunnen worden toegepast, maar elke boer en landbouwkundige moet een weloverwogen beslissing nemen over wat het beste is voor een bepaalde locatie en situatie.
Na stikstof zijn kalium en fosfor de meest kritische macronutriënten voor de biologische basisfuncties van planten (Larcher, 2003). Kalium is belangrijk voor de fysiologische ontwikkeling van vruchten, en fosfor is nodig voor de ontwikkeling van wortels, hout en knoppen. De meeste in de handel verkrijgbare meststoffen zijn gericht op een specifieke N:P:K-balans. Een tekort aan kalium kan leiden tot de ontwikkeling van bruine vlekken, vooral op oudere bladeren (Snoeck & Lambot, 2009). Fosfortekort kan optreden nadat de koffieboom een zware oogst heeft geproduceerd of een watertekort heeft gehad, en kan zich presenteren met bladchlorose of een blauwgroene tint van de bladeren (Rothfos, 1980).
Micronutriënten, zoals zink, magnesium, boor, ijzer en koper, spelen allemaal een kleine maar belangrijke rol bij het behouden van een goede werking van de plant. Tekorten aan deze elementen kunnen leiden tot diverse fysieke symptomen bij C. arabica. Bladvoedingsstrooien kunnen ook worden toegepast op koffieplanten om voedingsstoffen rechtstreeks in de bladeren te brengen, maar dit is arbeidsintensief. Deze praktijk is niet gebruikelijk in alle koffieproducerende regio’s, maar kan vooral gunstig zijn in situaties met specifieke tekorten aan voedingsstoffen.
De pH van de bodem, die het gevolg is van de onderliggende geologie, moet ook in aanmerking worden genomen. Het kan arbeidsintensief of zelfs onmogelijk zijn om de pH-waarde van de bodem op lange termijn aanzienlijk te wijzigen, en bepaalde gebieden moeten jaarlijks worden beheerd (Snoeck & Vaast, 2009). Veel tropische of semi-tropische koffieproducerende regio’s in de wereld hebben een licht zure bodem, wat gunstig is voor de koffieteelt (Wellman, 1961). Van C. arabica is echter bekend dat hij groeit in een reeks van bodemzuurtegraden, van zuur tot neutraal (een pH van ~4-7) (Rothfos, 1980). De pH kan ook van invloed zijn op het vermogen van de bodem om zijn voedingsstoffen “los te laten” en planten toe te staan deze op te nemen. Dit wordt technisch de “kationenuitwisselingscapaciteit” van de bodem genoemd, en hangt ook af van de textuur van de bodem en het gehalte aan organische stof (Larcher, 2003; Snoeck & Lambot, 2009).
De bescherming van de bovengrond (waar de meeste wortels van C. arabica leven) en alle voedingsstoffen die deze bevat, inclusief de voedingsstoffen waarvoor boeren betalen om ze toe te voegen, is een zeer belangrijke overweging bij het beheer van een koffieplantage. Fysieke erosie kan een bedreiging vormen voor de koffiebomen, het ecosysteem in het algemeen en de landarbeiders. De gevoeligheid van een locatie voor erosie en afspoeling kan van invloed zijn op de terugwinning (of het daadwerkelijke gebruik) van voedingsstoffen die in de vorm van dure compost en kunstmest zijn toegevoegd. Organische stof, bodemsamenstelling (slib, zand en klei) en mate van verdichting dragen hier allemaal toe bij (Snoeck & Vaast, 2009). Onveranderlijke fysieke terreingesteldheden, zoals helling, aspect en neerslag, en onvoorspelbare gebeurtenissen zijn echter vaak verantwoordelijk voor bodemerosie. Landbouwers kunnen veel methoden toepassen om de bodem in stand te houden en verlies van voedingsstoffen en erosie tegen te gaan, maar het is een eeuwigdurende uitdaging.
Adequate stimulering: Spacing and Snuning
Om ervoor te zorgen dat een koffieplantage zo lang mogelijk gezond en productief blijft, is actief beheer nodig, te beginnen met de plantdichtheid, oftewel de plantafstand. Het is van essentieel belang dat elke boom voldoende ruimte krijgt om in zijn behoeften te voorzien, terwijl tegelijkertijd rekening wordt gehouden met de opbrengst per hectare. Afhankelijk van de gebruikte cultivar, hebben volwassen C. arabica planten gewoonlijk 1-3 meter tussen de planten nodig. Als planten bijvoorbeeld 2,5 meter uit elkaar worden gezet, resulteert dat in 1600 planten per hectare; als ze 4 meter uit elkaar worden gezet, bedraagt de opbrengst 625 planten per hectare (Rothfos, 1980). In situaties waarin koffie wordt verbouwd met andere plantensoorten zijn deze beslissingen complexer en hangen ze af van de energie- en waterbehoefte van naburige planten in verhouding tot de behoeften van C. arabica.
C. arabica wordt minder productief naarmate hij ouder wordt; daarom is snoeien een veelgebruikte manier geworden om de levensduur van een koffieboom te verlengen. De andere optie, herplanten, duurt langer en is riskanter voor de boeren, omdat het afhankelijk is van de succesvolle vestiging van een zaailing, gevolgd door ongeveer twee jaar van vrijwel geen productie, en dus geen inkomen uit die planten. Er zijn twee hoofdmethoden van snoeien die over de hele wereld gangbaar zijn, afhankelijk van de plaatselijke agronomie en de praktijken voor het onderhoud van de gewassen. Het gaat om enkelvoudige en meerstammige snoei (Rothfos, 1980; Snoeck & Lambot, 2009). Bij een van deze methoden kunnen stronken of minder drastische verjongingsmethoden worden toegepast, afhankelijk van de behoeften van de cultivar en de koffieplant. Verschillende agronomen bevelen verschillende objectieve richtlijnen voor snoeien aan, gebaseerd op factoren zoals boomhoogte, verminderde productiviteit en boomleeftijd (Snoeck & Lambot, 2009). Vaak wordt aanbevolen dat een bedrijf elk jaar een deel van de koffieplantage strategisch snoeit, in plaats van alle bomen in één keer te snoeien. Op die manier wordt het eventuele verlies aan inkomsten door hergroeiperioden geminimaliseerd. Naast de hoofdsnoei vindt er elk jaar ook onderhoudssnoei plaats, meestal tijdens perioden van langzame groei (Clifford & Willson, 1985; Willson, 1999). Over het algemeen blijken tweejarige secundaire stengels het meest productief te zijn, en dit motiveert koffieboeren om het aantal hiervan binnen hun plantages elk jaar te maximaliseren (Clifford & Willson, 1985).
Uitdagingen voor de boer
Natuurlijk lopen de beste plannen van muizen en mensen (en planten) vaak op een dwaalspoor. Een boer kan een regiospecifieke koffiecultivar kiezen, deze planten op een strategische locatie met goed zonlicht en goed gedraineerde grond, en in alle andere opzichten een “perfecte” koffieplantage opzetten – en toch nog voor onoverkomelijke uitdagingen komen te staan. Onverwachte weersomstandigheden, klimaatveranderingen, uitbraken van plagen of ziekteverwekkers en andere “daden van God” en de natuur kunnen een gelukkige koffieplantage veranderen in een dorre, troosteloze woestenij. Er zijn risico’s in de landbouw die alleen ten volle kunnen worden begrepen door die landbouwers die het elke oogstcyclus meemaken. Voor degenen onder ons die werken bij het branden, in de detailhandel of aan de consumptiezijde van de waardeketen, is het belangrijk om de beperkingen van ons perspectief niet te vergeten.
“Landbouw lijkt heel eenvoudig als je ploeg een potlood is, en je duizend mijl van het maïsveld verwijderd bent.”
– President Dwight D. Eisenhower
Emma Sage is SCA’s manager voor koffiewetenschap. Voordat ze in de koffie-industrie terechtkwam, studeerde ze ecologie en plantkunde en deed ze ervaring op in de wijnindustrie. Ze vindt het leuk om alles te leren over de wetenschap van koffie (en nog belangrijker, om het met u te delen).
Geciteerde literatuur & Verder lezen
Carelli, M. L. C., Fahl, J. I., & Ramalho, J. D. C. (2006). Aspecten van het stikstofmetabolisme in koffieplanten. Brazilian Journal of Plant Physiology, 18, 9-21.
Clifford, M. N., & Willson, K. C. (1985). Koffie: Botany, Biochemistry, and Production of Beans and Beverage. Westport, CT: AVI.
Hillel, D. (2004). Introduction to Environmental Soil Physics. USA: Elsevier Academic Press.
Larcher, W. (2003). Physiological Plant Ecology (4e ed.). New York: Springer.
Lashermes, P., Combes, M. C., Robert, J., Trouslot, P., D’Hont, A., Anthony, F., & Charrier, A. (1999). Moleculaire karakterisering en oorsprong van het genoom van Coffea arabica L. Molecular and General Genetics MGG, 261(2), 259-266.
Muschler, R. G. (2009). Shade Management and its Effect on Coffee Growth and Quality. In J. N. Wintgens (Ed.), Koffie: Growing, Processing, Sustainable Production 2nd ed., (pp. 395-422). Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. kGaA, Weinheim.
Raven, P., Evert, R., & Eichhorn, S. (1999). Biologie van Planten. New York: W.H. Freemand and Company.
Rothfos, B. (1980). Productie van koffie. Duitsland: GORDIAN-Max-Rieck GmbH.
Snoeck, J., & Lambot, C. (2009). Onderhoud van gewassen. In J. N. Wintgens (Ed.), Koffie: Growing, Processing, Sustainable Production 2nd ed., (pp. 250-327). Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Snoeck, J., & Vaast, P. (2009). Het belang van organische stof en biologische vruchtbaarheid in koffiegrond. In J. N. Wintgens (Ed.), Koffie: Growing, Processing, Sustainable Production 2nd ed., (pp. 375-387): Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Wellman, F. L. (1961). Coffee: Botany, Cultivation, and Utilization. New York: Interscience Publishers Inc.
Willson, K. C. (1999). Coffee, Cocoa, and Tea. UK: CABI Publishing.