Ongekende techniek voor ‘plantenarchitectuur’ maakt koffie zelfs bij droog weer lekkerder

Met behulp van een 3D-modelleringstechniek van plantarchitectuur ontdekten onderzoekers van Embrapa hoe de toepassing van plantengroeiregulatoren (PGR's) en strategisch irrigatiebeheer de kwaliteit en productiviteit van Arabica-koffiebonen kan verbeteren, zelfs in droogtesituaties.

Het gebrek aan homogeniteit in de rijping van de vruchten is een van de uitdagingen van de koffieteelt, omdat het direct van invloed is op de chemische samenstelling van de bonen en daarmee op de uiteindelijke kwaliteit van de drank. Onrijpe bessen kunnen een "strenge, kruidige of hooiachtige" smaak geven, wat de classificatie van de koffie kan beïnvloeden.

Het onderzoek, waarbij voor het eerst gebruik werd gemaakt van architectuuranalyses van de bessenverdeling en functioneel-structurele plantmodellering (FSPM), zou dit probleem moeten helpen oplossen.

Het onderzoek werd geleid door Miroslava Rakočević en omvatte de deelname van Eunice Reis Batista, Fabio Takeshi Matsunaga, van UniSenai, in Londrina (PR), en Maria Brígida dos Santos Scholz, van het Agronomisch Instituut van Paraná (Iapar).

Het onderzoek maakte gebruik van geavanceerde functioneel-structurele plantmodelleringstools om te simuleren hoe planten reageren op verschillende beheersmethoden. De simulaties lieten in hoge resolutie zien hoe de plantarchitectuur, takverdeling en vruchtpositie zowel de lichtopname als de korrelontwikkeling beïnvloeden.

"Wat de modellering laat zien, is dat er een groot verschil is als we kijken naar ecofysiologie – dat wil zeggen transpiratie, fotosynthese, enzovoort – op de schaal van bladeren en op de schaal van de plant", zegt Miroslava. Ze legt uit dat elk blad dat zich in de baan van de zonnestralen bevindt, licht absorbeert en doorgeeft aan de andere delen. "Want integratie is geen simpele vermenigvuldiging."

Groeiregulatoren voor kwaliteitskoffie

De onderzoekers gebruikten de Arabica-koffievariëteit Catuaí Vermelho IAC 144 en concentreerden zich op twee belangrijke groeifactoren: gibberellinezuur (GA3) en ethefon. Beide bleken essentieel voor een homogene rijping van de bessen.

GA3 was bijzonder effectief en toonde een groter positief effect op de fruitrijping. Planten die met het plantenhormoon werden behandeld, vertoonden een hoger aandeel rode (rijpe) bessen in verhouding tot de totale biomassa. Bovendien werd een lager totaal chlorogeenzuur (CGA)-gehalte in de koffiebonen waargenomen, wat wijst op een hogere kwaliteit.

Ethefon staat erom bekend dat het de rijping en het afvallen van fruit bevordert – dat wil zeggen het natuurlijke afvallen van fruit wanneer het rijp is. Onderzoek heeft aangetoond dat PGR, hoewel het bladval kan veroorzaken, de fotosynthese van de plant niet in gevaar brengt en de totale hoeveelheid polyfenolen in koffiebonen niet verhoogt, wat leidt tot een hogere bessenproductie in bepaalde delen van de plant.

De combinatie van GA3 en ethefon blijkt cruciaal voor een duurzame bessenproductie en draagt ​​bij aan de homogeniteit en kwaliteit van het graan.

Strategische irrigatie: een bondgenoot van de koffieproductiviteit

Uit het onderzoek bleek ook dat voor regio's in Brazilië die te maken hebben met lange periodes van droogte, een korte, duurzame irrigatieperiode, uitgevoerd zes weken vóór de oogst, aanzienlijk gunstig is voor koffieplanten.

Planten die deze irrigatie ontvingen, vertoonden een hogere productiviteit van rode en volle bessen dan planten die geen irrigatie kregen. Irrigatie was essentieel om het bladoppervlak en de fotosynthese van de hele plant te behouden, factoren die cruciaal zijn voor de gezondheid en productiviteit van het gewas.

Hoewel irrigatie in sommige gevallen de rijping enigszins kan vertragen, wordt deze vertraging gecompenseerd door aanzienlijke verbeteringen in de chemische samenstelling van de bonen, met een toename van het lipiden- en cafestolgehalte (kahweol), essentiële componenten voor het aroma en de smaak van koffie.

Een andere relevante bevinding was de bevestiging van de strategische rol van derde-orde takken in de koffieproductie. Traditioneel management richt zich doorgaans op tweede-orde takken.

Uit 3D-modellering bleek dat takken van de derde orde verantwoordelijk zijn voor maar liefst 37% van de rode bessen en 25% van de groene bessen, vooral bij geïrrigeerde planten. Dit betekent dat bij snoeien en bladerbeheer rekening moet worden gehouden met het belang van deze takken om een ​​productievere en evenwichtigere koffieoogst te garanderen.

Duurzaamheid en aanpassing van koffie aan klimaatverandering

De studie bevestigt dat het mogelijk is om zelfs onder waterstress koffie van hoge kwaliteit te produceren, mits er sprake is van efficiënt waterbeheer en een verstandig gebruik van groeiregulatoren. Deze strategie is met name waardevol voor telers die te maken hebben met een onregelmatige bloei – een veelvoorkomend probleem in productiegebieden – en die zowel de opbrengst als de sensorische kwaliteit van de koffie willen verbeteren.

Naast de economische voordelen zijn de in het onderzoek aanbevolen methoden ook duurzamer, omdat ze overmatig water- en chemicaliëngebruik vermijden en de plant gezond en productief houden. Het onderzoek opent ook nieuwe wegen voor koffieteelt die beter bestand is tegen klimaatverandering.