av EMMA SAGE, Coffee Science Manager på SCA.
Vad växter behöver
En frisk, ”lycklig” kaffeplanta är en planta som kan producera det största antalet kvalitetsfrön. Det finns tre huvudfaktorer som påverkar en plantas ”lycka”: genetik, miljö och tillämpad jordbruksförvaltning. Eftersom det inte finns någon exakt formel för att producera prisbelönt specialkaffe arbetar jordbrukarna för att tillgodose växternas alla grundläggande behov så att de kan frodas. Det finns gemensamma biologiska behov som är universella för alla växter och som gör detta möjligt. Dessa nödvändigheter är sol, vatten, jord och luft, som tillsammans förser växten med den energi och de näringsämnen som krävs för att upprätthålla livet. Olika växter har visserligen anpassat sig för att kräva olika specifika förhållanden, beroende på deras historia och miljöer. Alla växter delar dock dessa yttre faktorer som möjliggör tillväxt och reproduktion – de enda mått på framgång som en växt har.
Plantor lever i ekosystem. Det spelar ingen roll om ekosystemet är ett naturligt ekosystem eller ett jordbruksekosystem. Oavsett vilket interagerar växter med sin yttre omgivning och är beroende av jord, väder, mikroorganismer, temperatur, luftfuktighet och otaliga andra influenser. Även om en jordbrukare kan välja växter utifrån vad man vet om deras genetik, är den enda faktor som aktivt kan kontrolleras varje år efter plantering plantagens jordbruksförvaltning.
Den följande informationen är en introduktion till växtbiologi och jordbruksförvaltning på kaffeodlingen. Den försöker inte beskriva de svåra och högriskfyllda situationer som de flesta kaffeproducenter i dag står inför. Avsikten är att presentera några grundläggande biologiska faktorer för att hjälpa icke-agronomer att förstå en del av den vetenskapliga komplexitet som krävs för att upprätthålla en hälsosam, produktiv och högkvalitativ kaffeplantage. Använd den som en översikt, lär dig och vänd dig till dina producentrelationer för att få den mänskliga sidan av historien.
De grundläggande faktorerna för livet
Det är viktigt att komma ihåg att närhelst vi tar en ”naturlig” växt ur skogen och använder den för jordbruksändamål, som till exempel med kaffe, förändras dess behov. Jordbruk är inte natur. Coffea arabica är kanske en av de mest envisa och känsliga jordbruksråvarorna. Eftersom den är endemisk i en mycket specifik region (högländerna i Etiopien och Sydsudan), där den föddes under ovanliga genetiska omständigheter, har den en låg genetisk mångfald som kan användas för att bekämpa utmaningar (Lashermes, Combes, Robert, Trouslot, D’Hont, Anthony, et al., 1999). Dessutom har den först nyligen (i evolutionär tid) spridits över hela världen, vilket innebär att den inte har haft tid att utvecklas till nya klimat och förhållanden. En C. arabica-kaffeplanta i Indonesien, Brasilien eller Jamaica växer fortfarande bäst under de idealiska förhållanden som dess förfäder lärde sig att älska i den skuggiga undervegetationen i tropiska skogar i Östafrika. Detta är en av anledningarna till varför det är så svårt att göra C. arabica-plantor lyckliga, och varför detta fortsätter att utmana jordbrukare över hela den ekvatoriala världen.
För att fungera ”andas in” och ”andas ut” växter livets byggstenar. ”Inandningen” kallas fotosyntes och ”utandningen” kallas andning; båda är beroende av vatten, energi från solen och näringsämnen. Växter tar upp näringsämnen och vatten från jorden genom sina rötter.
Det finns alltid en viktig faktor som begränsar en växts tillväxt och reproduktion (Larcher, 2003). Detta kan låta illa, men i själva verket är det för det bästa – för vi vill inte att jätteväxter ska ta över världen och riva ner skyskrapor i en dramatisk tillväxtspurt i King-Kong-format. Vanligtvis är kol (C), vatten (H2O) eller kväve (N) den primära begränsande faktorn. I jordbruksvärlden blir detta ofta makronäringsämnen som kväve (N), kalium (K+) och fosfor (P). Därför måste jordbrukarna ofta bevattna eller gödsla grödorna. I vår tid begränsas fleråriga och vilda växter inte ofta av kol, eftersom det finns gott om extra kol i atmosfären. När det gäller ettåriga grödor (t.ex. majs, soja och vete) kan kolet dock bli begränsande, och genom att tillsätta torv eller kolbaserade komposter kan man lindra detta underskott. Om du sätter en skuggväxt i solen kommer den att behöva mer näring för att hålla jämna steg med den tillväxt- och produktionsnivå som kommer att uppstå. Om du tillför kväve kommer växten att kräva mer fosfor, kalium och kalcium för att fungera ordentligt. Om du tillför mer näringsämnen kommer växten därför att behöva mer vatten. Du förstår vad jag menar. På detta sätt försöker en växt alltid, fysiologiskt sett, balansera sina tillgängliga resurser och fördela dem på specifika uppgifter som är relevanta för att upprätthålla livet. Vad gör människan för att göra kaffeplantor av C. arabica biologiskt lyckliga? Mycket!
Att det finns tillräckliga odlingsförhållanden: Platsval
Platsen är avgörande för odling av C. arabica. Val av plats är ett av de viktigaste valen som en odlare kan göra för att säkerställa framgång. Det är dock inte alla jordbrukare som har ett val av plats; de kanske bara har en bit mark i närheten av ett känt kaffeodlingsområde. Lutning och aspekt, topografi, temperatur, vädermönster, nederbörd, årstidsväxlingar och jordmånen är faktorer som inte är lätta att förändra (såvida man inte bygger ett gigantiskt växthus runt sina kaffeplantor, vilket inte verkar genomförbart). Markens beskaffenhet och markens historia kan också påverka en plats potential. Praktiska och logistiska överväganden måste göras mot bakgrund av lokala skördetekniker, bevattning, beskärning och andra förvaltningsmetoder.
Säsongsväxlingar (eller avsaknaden av sådana i ekvatoriala regioner) avgränsar växtens årliga fruktcykel. I odlingsområden som Etiopien, Hawaii, Centralamerika och södra Brasilien resulterar årstiderna i allmänhet i en enda cykel av frukttillväxt. I dessa områden startar blommorna under perioder av långsam tillväxt (vinter), och blomning och ny stamtillväxt sker med regn eller ibland en köldknäpp (vår). Det specifika temperaturintervallet för en potentiell plantage är avgörande, eftersom C. arabica föredrar en temperatur på 15-24 °C och är mycket känslig för kyla och frost, där det sistnämnda förstör både blad och frukter.
Rättvis med vatten: Transpiration, bevattning och/eller markhantering
Skapa en adekvat vattensituation är nyckeln till att upprätthålla en lycklig plantage med C. arabica-plantor. Många kaffeodlare är beroende av regn som enda vattenkälla. Mindre ofta inrättas bevattningssystem för att upprätthålla högproduktiva odlingsförhållanden med full sol. I dessa fall, som är vanliga i Brasilien och Vietnam, där tillväxten och därmed vattenbehovet är mycket stort, har automatiserade system bidragit till att möjliggöra en expansion av kaffeproduktionen (Snoeck & Lambot, 2009). I andra fall kan bevattningen styras för att underlätta blomningen (Willson, 1999). Vattenbalansen i en kaffeplantage upprätthålls på bästa sätt genom val av jordmån och plats. Om detta är tillräckligt till att börja med är det mycket mindre troligt att en jordbrukare behöver bevattning eller jordtillägg för att säkerställa korrekt dränering. Kaffe, liksom alla växter, behöver en minsta mängd vatten för att förbli friskt (dvs. inte vissna) och fungera. Detta beror på att näringsämnen och mineraler tas upp av växterna via kapillärverkan, från rötterna hela vägen upp till de högsta skotten. För mycket vatten i jorden kan dock vara skadligt. Rötterna behöver syre för att överleva och fungera, och grunda rötter gör erosion till ett orosmoment i vissa kaffeodlingsregioner som upplever perioder med kraftiga regn (Clifford & Willson, 1985; Snoeck & Lambot, 2009).
Dunstning och transpiration påverkas av många saker i ett ekosystem, bland annat markens vattenstatus, den relativa luftfuktigheten och mängden sol, vind och trädtäckning. Molntäcket kan också påverka den mängd transpiration som sker och därmed den mängd vatten som förloras. Evapotranspiration är den term som används för att beskriva processen för vattenförlust från växter (Larcher, 2003). C. arabica-plantor är vintergröna och förlorar därför vatten under hela året (Clifford & Willson, 1985). Markens textur kan ha en inverkan på en växts vattenbalans. Faktum är att jorden antingen naturligt kan hålla kvar vatten eller dränera vatten, beroende på dess porutrymme (Hillel, 2004; Snoeck & Lambot, 2009). För att dra vatten från jorden utövar växterna ett avdunstningskrav som skapas av en tryckskillnad mellan luften, växten och jorden. Markens textur påverkar också C. arabica-plantornas förmåga att klara torra perioder, eftersom vatten som hålls djupt i marken används under perioder med låg nederbörd (Clifford & Willson, 1985).
Tillräckligt med sol: Skugghantering
Fotosyntesen kräver energi från solen för att omvandla koldioxid från luften till sockerarter, som är växtnäring (Raven, Evert, & Eichhorn, 1999). Intensiteten av solljuset är dock viktig för C. arabica-plantor och svår att reglera naturligt. Eftersom C. arabica utvecklats som en underjordisk växt kan den bara utnyttja en begränsad mängd sol. För mycket sol kan faktiskt skada de fotosyntetiska vävnaderna med tiden, vilket så småningom leder till minskad tillväxt och produktion (Clifford & Willson, 1985). Unga växter, liksom mänskliga spädbarn, är särskilt känsliga, vilket är anledningen till att man ofta ser kaffeplantor under tak. Höga temperaturer i samband med starkt solljus kan också bromsa fotosyntesen genom att växtens porer (så kallade klyvöppningar) stängs (Larcher, 2003).
Många jordbrukare försöker reglera solen via en regim av skuggande träd. Det finns dock kompromisser, eftersom ytterligare växter innebär mer arbete! Det finns ingen universell vägledning för skuggträdshantering, eftersom detta beror på lokala förhållanden och plantagens mikroklimat (Muschler, 2009). Om de planeras strategiskt kan skuggande träd vara fördelaktiga på andra sätt, t.ex. som livsmedelskälla för människor (banan- eller avokadoträd) eller växter (träd som tillför mer kväve till marken) (Snoeck & Vaast, 2009). Träd kan också planteras på ett sådant sätt att de fungerar som vindskydd för planteringen. Skugga kan utnyttjas för att spara vatten, sänka temperaturen i varma områden och skydda mot frost (Muschler, 2009; Snoeck & Lambot, 2009). Ett frekvent molntäcke, som ofta förekommer på höga höjder, kan fungera på samma sätt genom att minska mängden ljus som når bladen och ibland sänka temperaturen till den grad att fotosyntesen minskar. Liksom all jordbruksförvaltning är balansen mellan skugga och sol en kontinuerlig process av bedömning och anpassning för kaffeodlare.
Att det finns tillräckligt med näringsämnen: Näringsämnen utöver vad en växt får från luft och vatten (kol, syre och väte) erhålls genom jorden. Rötterna fungerar som små vakuum för vatten och näringsämnen, så att växterna håller sig väl hydrerade OCH friska samtidigt (Raven, Evert, & Eichhorn, 1999). Jorden och dess näringsämnen kan vara regionalt specifika och varierar med lokal geologi och modermaterial. Så beroende på var en plantage ligger i världen skiljer sig markhanteringen åt. Faktum är att det kan vara en mikroregionsspecifik, mycket exakt vetenskap, och vissa agronomer rekommenderar att man låter analysera såväl jord som bladvävnad flera gånger per år för att säkerställa en korrekt näringshantering.
Näringsämnen är en av de viktigaste makronäringsämnena, eftersom de används för viktiga funktioner som fotosyntes och produktion av nya vävnader samt andra viktiga processer (Carelli, Fahl, & Ramalho, 2006; Clifford & Willson, 1985). Kvävebrist är vanligt förekommande i oskuggade och högproducerande C. arabica-plantager på grund av de krav som ställs på de fotosyntetiska vävnaderna. En hälsosam mängd kväve i en planta resulterar i friska, mörkgröna blad. Brist på kväve kan leda till blekande eller gulnande blad (så kallad kloros). Å andra sidan är det möjligt att övergödsla med kväve, vilket kan få olika konsekvenser i kaffe, t.ex. en högre koffeinhalt (Snoeck & Lambot, 2009). Det finns olika former av kväve som kan tillföras marken, men varje jordbrukare och agronom måste fatta ett välgrundat beslut om vilket som är bäst för en viss plats och situation.
Efter kväve är kalium och fosfor de mest kritiska makronäringsämnena för växternas grundläggande biologiska funktioner (Larcher, 2003). Kalium är viktigt för fruktens fysiologiska utveckling och fosfor är nödvändigt för rot-, trä- och knopputveckling. Du kanske känner igen dessa om du har tillbringat tid på någon form av gård, eftersom de flesta kommersiellt tillgängliga gödselmedel strävar efter en viss N:P:K-balans. Kaliumbrist kan leda till att bruna fläckar utvecklas, särskilt på äldre blad (Snoeck & Lambot, 2009). Fosforbrist kan uppstå efter att kaffeträdet producerat en kraftig skörd eller drabbats av vattenbrist, och kan visa sig med bladkloros eller en blågrön nyans på bladen (Rothfos, 1980).
Mikronäringsämnen som zink, magnesium, bor, järn och koppar spelar alla små men viktiga roller för att upprätthålla en korrekt växtfunktion. Brister på dessa element kan resultera i olika fysiska symtom hos C. arabica. Bladnäringssprutor kan också appliceras på kaffeplantor för att leverera näringsämnen direkt till bladen, men detta är arbetsintensivt. Denna metod är inte vanlig i alla kaffeodlingsregioner, men kan vara särskilt fördelaktig i situationer med specifika näringsbrister.
Det pH-värde i jorden, som beror på den underliggande geologin, bör också beaktas. Det kan vara arbetsintensivt – eller till och med omöjligt – att på lång sikt ändra markens pH-värde avsevärt, och vissa områden måste skötas årligen (Snoeck & Vaast, 2009). Många tropiska eller halvtropiska kaffeodlingsområden i världen har svagt sura jordar, vilket är gynnsamt för kaffeodling (Wellman, 1961). Det är dock känt att C. arabica växer i en rad olika surhetsförhållanden i marken, från sur till neutral (pH-värde ~4-7) (Rothfos, 1980). pH kan också påverka jordens förmåga att ”släppa” sina näringsämnen och låta växterna ta upp dem. Detta kallas tekniskt sett för jordens ”katjonbyteskapacitet” och beror också på jordens textur och innehåll av organiskt material (Larcher, 2003; Snoeck & Lambot, 2009).
Beskyddet av matjorden (där de flesta rötterna av C. arabica lever) och alla näringsämnen som den innehåller, inklusive de som jordbrukarna betalar för att tillföra, är ett mycket viktigt övervägande när man förvaltar en kaffeplantage. Fysisk erosion kan vara ett hot mot kaffeträden, det större ekosystemet och jordbruksarbetarna. En platsens känslighet för erosion och avrinning kan påverka återvinningen (eller den faktiska användningen) av näringsämnen som tillförs i form av dyr kompost och gödsel. Organiskt material, jordens sammansättning (silt, sand och lera) och graden av kompaktering bidrar till detta (Snoeck & Vaast, 2009). Ofta är dock oföränderliga fysiska platsfaktorer, såsom lutning, aspekt och nederbörd, och oförutsägbara händelser ansvariga för jorderosion. Jordbrukarna kan använda många metoder för att bevara jorden och bekämpa näringsförluster och erosion, men det är en evig utmaning.
Att ge tillräcklig stimulans: Avstånd och beskärning
För att säkerställa att en kaffeplantage kommer att vara frisk och produktiv så länge som möjligt krävs en aktiv förvaltning, som börjar med planteringstäthet, eller växtavstånd. Det är viktigt att ge varje träd tillräckligt med utrymme för att tillgodose sina behov, samtidigt som man tar hänsyn till avkastningen per hektar. Beroende på vilken sort som används kräver vuxna C. arabica-plantor vanligtvis 1-3 meter mellan plantorna. Om plantorna till exempel står på 2,5 meters avstånd från varandra ger det 1 600 plantor per hektar, medan om de står på 4 meters avstånd från varandra blir avkastningen 625 plantor per hektar (Rothfos, 1980). I situationer där kaffe odlas tillsammans med andra typer av växter är dessa beslut mer komplexa och beror på vilken typ av energi- och vattenbehov de närliggande växterna kommer att ha i förhållande till C. arabicas behov.
C. arabica blir mindre produktivt när det åldras; därför har beskärning kommit fram som ett vanligt sätt att förlänga livslängden på ett kaffeträd. Det andra alternativet, återplantering, tar längre tid och är mer riskfyllt för jordbrukarna eftersom det är beroende av en lyckad etablering av en fröplanta, följt av ungefär två år med i princip ingen produktion, och därför ingen inkomst från dessa plantor. Det finns två huvudsakliga metoder för beskärning som är vanliga runt om i världen, beroende på lokala agronomiska metoder och metoder för skötsel av grödor. Dessa är enkel- och flerstammig beskärning (Rothfos, 1980; Snoeck & Lambot, 2009). Med någon av dessa metoder kan man använda sig av stubbning eller mindre drastiska metoder för föryngring, beroende på sortens och kaffeodlingens behov. Olika agronomer rekommenderar olika objektiva riktlinjer för beskärning, baserat på faktorer som trädets höjd, minskad produktivitet och trädets ålder (Snoeck & Lambot, 2009). Det rekommenderas ofta att en gård strategiskt beskär delar av kaffeplantagen varje år, i motsats till att beskära alla träd på en gång. På så sätt minimeras eventuella inkomstförluster på grund av återväxtperioder. Utöver den huvudsakliga beskärningsstrategin sker även underhållsbeskärning varje år, vanligtvis under perioder av långsam tillväxt (Clifford & Willson, 1985; Willson, 1999). Generellt sett visar sig tvååriga sekundära stammar vara mest produktiva, och detta motiverar kaffeodlare att maximera antalet av dessa inom sina plantager varje år (Clifford & Willson, 1985).
Farmer Challenges
Självklart går de bäst lagda planerna hos möss och människor (och växter), ofta i stöpet. En jordbrukare kan välja en regionspecifik kaffesort, plantera den på en strategisk plats med bra solljus och väldränerad jord, och på alla andra sätt inrätta en ”perfekt” kaffeplantage – och ändå ställas inför oöverstigliga utmaningar. Oväntat väder, klimatförändringar, utbrott av skadedjur eller sjukdomsalstrande organismer och andra ”gudsdåd” och naturens verk kan förvandla en lycklig kaffeplantage till en karg, dyster ödemark. Det finns risker inom jordbruket som endast kan förstås fullt ut av de jordbrukare som lever varje skördecykel. För de av oss som arbetar med rostning, detaljhandel eller konsumtion i slutet av värdekedjan är det viktigt att komma ihåg begränsningarna i vårt perspektiv.
”Jordbruk ser väldigt lätt ut när din plog är en penna och du är tusen mil från majsfältet.”
– President Dwight D. Eisenhower
Emma Sage är SCA:s kaffeforskningsansvarig. Innan hon flyttade in i kaffeindustrin tog hon examen i ekologi och botanik och höll på med vinindustrin. Hon tycker om att lära sig allt som finns att veta om kaffets vetenskap (och ännu viktigare, att dela det med dig).
Citerad litteratur & Ytterligare läsning
Carelli, M. L. C., Fahl, J. I., & Ramalho, J. D. C. (2006). Aspekter av kväveomsättningen hos kaffeplantor. Brazilian Journal of Plant Physiology, 18, 9-21.
Clifford, M. N., & Willson, K. C. (1985). Coffee: Botanik, biokemi och produktion av bönor och dryck. Westport, CT: AVI.
Hillel, D. (2004). Introduktion till markfysik i miljön. USA: Elsevier Academic Press.
Larcher, W. (2003). Fysiologisk växtekologi (4:e utgåvan). New York: Springer.
Lashermes, P., Combes, M. C., Robert, J., Trouslot, P., D’Hont, A., Anthony, F., & Charrier, A. (1999). Molekylär karakterisering och ursprung av Coffea arabica L. genomet. Molecular and General Genetics MGG, 261(2), 259-266.
Muschler, R. G. (2009). Skugghantering och dess effekt på kaffets tillväxt och kvalitet. I J. N. Wintgens (Ed.), Coffee: Growing, Processing, Sustainable Production 2nd ed., (pp. 395-422). Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. kGaA, Weinheim.
Raven, P., Evert, R., & Eichhorn, S. (1999). Biology of Plants. New York: W.H. Freemand and Company.
Rothfos, B. (1980). Kaffeproduktion. Tyskland: GORDIAN-Max-Rieck GmbH.
Snoeck, J., & Lambot, C. (2009). Skötsel av grödor. I J. N. Wintgens (red.), Coffee: Growing, Processing, Sustainable Production 2nd ed., (pp. 250-327). Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Snoeck, J., & Vaast, P. (2009). Betydelsen av organiskt material och biologisk bördighet i kaffejordar. I J. N. Wintgens (Ed.), Coffee: Growing, Processing, Sustainable Production 2nd ed., (pp. 375-387): Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Wellman, F. L. (1961). Coffee: Botanik, odling och användning. New York: Interscience Publishers Inc.
Willson, K. C. (1999). Kaffe, kakao och te. UK: CABI Publishing.