Légumineuses à desmodium : Une adaptation à la résistance au climat dans la production de café

Comment les cultures de couverture à base de desmodium peuvent être utilisées pour la gestion des mauvaises herbes, la fertilité du sol et l’amélioration du rendement du café, ainsi que comme fourrage par les agriculteurs africains.

Les deux principales espèces sont le Desmodium intortum (Greenleaf) et le Desmodium uncinatum (Silver leaf) qui poussent bien dans les conditions tropicales. Originaire d’Amérique centrale, le desmodium est une plante vivace rampante et ramifiée adaptée aux climats chauds, avec des températures comprises entre 25 et 30° C (77-86 °F), 30° Sud et 30° Nord, des altitudes favorables de 300 à 2500 m au-dessus du niveau de la mer et des précipitations annuelles comprises entre 700 et 3000 mm (Heuzé et al., 2017). Cette plante vivace a des racines profondes, résiste à une sécheresse modérée et est tolérante à l’ombre. On peut la trouver dans les pâturages ou les fermes depuis son établissement au début des années 70 au Kenya. Le desmodium a été testé et s’est avéré avantageux dans les systèmes de production de fourrage parmi les petits exploitants agricoles qui pratiquent les systèmes d’élevage par coupe et transport (Heuzé et al., 2017). Avec la réduction de la taille des terres associée à la croissance démographique et à l’urbanisation, les terres destinées à la production de café diminuent, et le desmodium est promu comme culture intercalaire avec d’autres cultures, les études scientifiques montrant les immenses avantages de la fixation de l’azote.

Le desmodium, lorsqu’il est cultivé en association avec le maïs, possède un mécanisme qui permet à la graine parasite Striga de souffrir d’une « germination suicide » en donnant des stimuli chimiques pour que la graine germe, mais sans pouvoir s’attacher à la plante de maïs. Cela réduit la banque de semences et finit par épuiser les graines qui peuvent attaquer les plants de maïs (Midega et al., 2017). La pertinence des cultures de couverture de légumineuses fourragères telles que le desmodium est liée positivement à leur capacité à réduire la lixiviation de l’azote du sol, influençant ainsi les émissions nettes de gaz à effet de serre tout en contribuant positivement à l’amélioration de la productivité des cultures (Abdalla et al.,2019).

Le desmodium comme fourrage remplaçant les aliments commerciaux pour les éleveurs.

Les pratiques actuelles de production du bétail kenyan dépendent fortement des aliments commerciaux, dont la plupart des ingrédients sont à base de céréales, notamment le maïs, le blé, le soja et le tournesol (Ayantunde et al., 2005). La demande mondiale de céréales a déjà entraîné une hausse des prix des fourrages commerciaux pour les éleveurs, au-delà du seuil de viabilité commerciale (Ayantunde et al., 2005). En outre, face à l’augmentation des coûts de production, les céréales sont presque hors de portée des nombreux petits éleveurs (Ayantunde et al., 2005). Le fourrage de desmodium s’est avéré riche en minéraux, avec des estimations donnant 7,6 g/kg de calcium, 120,7 mg/kg de cobalt, 17,9 mg/kg de cuivre, 264 mg/kg de fer, 1,6 g/kg de magnésium, 91,4 mg/kg de manganèse, 3,5 g/kg de phosphore, 17,8 g/kg de potassium, 0,15 g/kg de sodium et 25,3 mg/kg de zinc (Heuzé et al., 2017). En outre, le desmodium a une fibre détergente neutre plus faible, ce qui rend sa digestion plus rapide, ce qui est attribué à une perte d’énergie plus faible et à des émissions de méthane réduites (Heuzé et al., 2017). Il a été démontré que le desmodium a un rendement potentiel de 17 tonnes par hectare (6,9 tonnes/acre) par an avec 4 coupes successives lorsque les précipitations sont bien réparties (Rose & Kearney, 2019). Il a des niveaux élevés de protéines avec sa teneur en tanins, ce qui lui donne l’avantage de contourner les protéines, ce qui entraîne une productivité plus élevée (Williams et al., (2015).

Les tanins du Desmodium dans la réduction des émissions de méthane du bétail

Les émissions du GIEC provenant de l’agriculture regroupent l’énorme impact des émissions de méthane du bétail associées à leur système digestif naturel dans le processus d’alimentation (GIEC, 2022). Le type d’alimentation du bétail détermine les émissions globales de méthane, qui varient entre 120 et 320 litres par vache adulte et par jour (Anantasook et al., 2015 ; Chen et al., 2021). Les fourrages de légumineuses ont été évalués dans le système digestif du bétail en ce qui concerne les processus internes impliqués dans les émissions de méthane du bétail (Williams et al., (2015). Les cultures fourragères de légumineuses à forte teneur en tanins ont été considérées comme produisant moins d’émissions de méthane. Cela est dû au fait que les protéines de contournement qu’elles contiennent sont liées dans le rumen sans être décomposées et passent dans l’intestin grêle, où elles sont absorbées par l’animal, ce qui réduit les émissions de méthane (Tolera & Sundstøl, 2000 ; Yanza et al., 2021). La teneur en desmodium des tanins condensés a été positivement corrélée avec l’atténuation de la production de méthane et d’ammoniac dans des cultures continues de micro-organismes ruminaux mixtes (Williams et al., (2015).

De nombreuses études sur le desmodium ont montré qu’il a un grand potentiel pour contrôler les mauvaises herbes grâce à son comportement rampant lorsqu’il est introduit dans les systèmes de production végétale et pour fournir les protéines nécessaires aux animaux laitiers tout en réduisant l’empreinte carbone (Baloyi et al., 2009). La plupart des pratiques actuelles de production d’aliments pour le bétail ont été associées à des pratiques industrielles et agricoles intensives reposant fortement sur des engrais synthétiques (Boadi & Wittenberg, 2012 ; Beauchemin, 2009). L’empreinte carbone élevée associée au transport sur de longues distances, lorsqu’elle est prise en compte, pourrait augmenter de manière significative l’empreinte carbone globale des systèmes de production animale intensive qui dépendent fortement des aliments commerciaux (Benchaar et al., 2001). C’est pourquoi nous avons voulu déterminer la capacité du desmodium à lutter contre les mauvaises herbes, à soutenir la production de café et à fournir du fourrage au bétail

Utiliser des preuves scientifiques pour soutenir l’efficacité du desmodium 

L’augmentation de la population et le changement climatique continuent de poser des défis à la production durable de café, du fait de la nécessité d’augmenter les revenus tout en s’adaptant aux impacts du changement climatique. La plupart des caféiculteurs pratiquent la polyculture et l’élevage, et le fourrage pour le bétail constitue un défi majeur pour les agriculteurs, en particulier par temps sec. Les pratiques intensives de production de café, telles que le désherbage manuel, ont été considérées comme augmentant la vulnérabilité du sol à l’érosion et conduisant à une réduction des rendements. Notre étude s’est attachée à comparer l’adoption de la culture de couverture de légumineuses à desmodium comme stratégie de lutte contre les mauvaises herbes et d’adaptation intelligente au climat, tout en la comparant au désherbage manuel et à l’utilisation d’herbicides dans les pratiques de production de café au Kenya. En utilisant la méthode des blocs complètement randomisés, nous avons eu trois traitements de blocs de 9 x 9 mètres (30×30 pieds) comprenant le désherbage manuel, l’utilisation d’herbicides et l’adoption de la légumineuse fourragère de couverture desmodium comme traitements. L’objectif de l’étude était de comparer l’efficacité du désherbage, les rendements en café et en biomasse entre les traitements. En utilisant l’ANOVA, nous avons constaté que les rendements en café étaient considérablement meilleurs (1,8 fois supérieurs au traitement herbicide et 1,2 fois supérieurs au désherbage manuel) et que la production de biomasse était plus importante avec la culture de couverture de légumineuses à base de desmodium, ce qui indique l’avantage de l’adoption d’une culture de couverture. La réduction de la nécessité d’un désherbage régulier et le contrôle de l’érosion du sol pourraient être parmi les principales raisons pour lesquelles les agriculteurs devraient adopter la culture de couverture de la légumineuse desmodium comme un avantage pour l’agriculture intelligente en période de changement climatique.

Objectifs et conception de l’étude

Notre étude dans la plantation de café de Kabete de l’Université de Nairobi visait à comparer l’efficacité de différentes méthodes de désherbage, l’impact sur les rendements de café et les rendements de biomasse de desmodium. L’étude comprenait trois traitements : désherbage manuel, traitement herbicide et culture fourragère de légumineuses à base de desmodium en culture intercalaire avec le café. Le plan expérimental adopté était le plan en blocs complets randomisés pour les traitements à l’intérieur de la plantation de café avec des parcelles mesurant 9 m x 9 m (30 x 30 pieds) où des caféiers ont déjà été plantés et ont une croissance uniforme. Les espèces de café nommées SL 14 ont un espacement de 2,7 x 2,7 mètres (8,9 x 8,9 pieds) entre les buissons et les rangées.

Informations relatives à la mise en place de l’expérience et à la collecte des données

Toutes les parcelles ont été désherbées à la main avant le début de tout traitement et les traitements ont été administrés après 3 mois, à savoir le désherbage à la main, le traitement herbicide et l’établissement d’une culture de couverture à base de desmodium. Les parcelles ont été disposées sur un sol plat et les traitements ont été répétés trois fois à l’aide d’un plan en blocs complets randomisés pour obtenir les résultats suivants : bloc 1 (A, B, C), bloc 2 (ACB), bloc 3 (CBA),

Où

• Culture de couverture de légumineuses Desmodium entre les cultures de café.
• Désherbage manuel sur les rangs de café, tel que pratiqué par les agriculteurs.
• Désherbage à l’herbicide (Glyphosate) sur les rangs de café.

L’étude a été menée pendant 2 ans entre 2019 et 2020, et les données sur la diversité des mauvaises herbes, l’efficacité du traitement sur le contrôle des mauvaises herbes et les rendements en café ont été collectées.

Les données sur la diversité des adventices ont été obtenues par la méthode de Shannon Wiener, qui consiste à utiliser un rectangle de 1 mètre sur 1 mètre pour déraciner toutes les adventices et les identifier, puis à les diviser en annuelles, semi-annuelles et vivaces, et enfin à évaluer quelles sont les espèces les plus dominantes.

La récolte du café a été effectuée périodiquement au moment de la récolte, chaque buisson étant pesé différemment tandis que le total de chaque traitement était calculé indépendamment. Les rendements en café ont été basés sur les récoltes réelles par saison et par traitement, puis divisés par le nombre de buissons et les rendements ont été comparés.

Les données relatives à la biomasse fourragère de la légumineuse Desmodium ont été obtenues en récoltant la totalité de la surface de la parcelle tous les quatre mois et en attribuant un mètre carré de la récolte, qui a été pesé et le poids de la biomasse déterminé à l’aide de la méthode de calcul de la biomasse ‘t’t Mannetje (2000), puis en extrapolant à l’hectare.

Analyse des données

Des statistiques descriptives ont été choisies pour l’évaluation de la teneur en eau du sol, qui a été introduite dans la feuille de données Excel pour tous les enregistrements correspondants. Les données finales ont ensuite été traitées avec GenStat 14.1 en suivant la bibliothèque de procédures GenStat Release PL22.1.

Toutes les mauvaises herbes émergées au stade de 20 cm ont été déracinées et regroupées en vue de leur identification pour chaque sous-parcelle, avec un cadre de 1 m x 1 m (3,3 x 3,3 pieds) attribué à chaque parcelle où des mauvaises herbes étaient présentes, en particulier pour la section de désherbage à la main. Les mauvaises herbes émergées et déracinées ont ensuite été regroupées en annuelles, semi-annuelles et vivaces. Les mauvaises herbes les plus courantes que nous avons observées avec une population de plus de 30 plantes émergées atteignant une hauteur de 20 cm (7,9 pouces) dans les sous-parcelles d’échantillonnage de 1 m x 1 m (3,3 x 3,3 pieds) étaient Amaranthus spp (amarante), Bidens pilosa (blackjack), Oxygonum sinuatum (Double Thorn), et Tagetes minuta (Mexican marigold) pour les mauvaises herbes annuelles à feuilles larges. Les adventices vivaces observées avec une fréquence d’occurrence élevée sont Commelina benghalensis, Cynondon dactylon, Cyperus rotundus L., Digitaria abyssinica et Oxalis latifolia. Le caractère rampant de certaines de ces mauvaises herbes vivaces fait qu’elles posent un problème une fois établies. En revanche, la production de nombreuses graines par les annuelles rend leur abondance difficile à contrôler, surtout après le début de la saison des pluies.

Les résultats expérimentaux

Les données sur les mauvaises herbes ont été collectées lorsque les mauvaises herbes avaient atteint le stade de 20 cm pour chaque sous-parcelle, où le cadre carré de 1 m x 1 m a été utilisé pour déraciner toutes les mauvaises herbes, ce qui a été suivi par le regroupement des mauvaises herbes. Cette opération a été effectuée sur les parcelles où il y avait des mauvaises herbes. Les mauvaises herbes déracinées, après avoir été regroupées, ont ensuite été classées comme annuelles, semi-annuelles ou vivaces et nommées à l’aide du catalogue des mauvaises herbes d’Afrique de l’Est pour chaque espèce.

La diversité des adventices a permis de comparer les espèces d’adventices les plus dominantes identifiées comme Amaranthus spp (amarante) à 25 %, Bidens pilosa (blackjack) à 20 %, Oxygonum sinuatum (Double Thorn) à 15 %, et Tagetes minuta (Mexican marigold) à 10 % pour les adventices annuelles à larges feuilles. Commelina benghalensis (juif émerveillé) 10 %, Cynondon dactylon (stargrass) 5 %, Cyperus rotundus L. (souchet) 5 %, Digitaria abyssinica (chiendent) 5 % et Oxalis latifolia (oseille des bois) 3 % figuraient parmi les adventices vivaces les plus dominantes identifiées.

Les rendements en café ont été tabulés entre les différents traitements et comparés pour montrer s’il y avait une différence significative dans les rendements entre les buissons et les différents traitements. La comparaison des rendements de café a indiqué que là où la culture de couverture de desmodium avait été établie, les rendements de café étaient 1,8 fois plus élevés que le traitement herbicide et 1,2 fois plus élevés que le désherbage manuel. La maturation des baies de café était plus élaborée dans les zones où la légumineuse fourragère desmodium avait été implantée et moins d’avortements de fruits immatures ont été observés.

Après l’établissement, la couverture fourragère de légumineuses à base de desmodium a complètement recouvert le sol et a empêché l’apparition d’éventuelles mauvaises herbes opportunistes. À long terme, cela pourrait être attribué à la réduction de la banque de semences d’adventices, ce qui se traduit par une diminution du nombre d’adventices émergentes. La biomasse fourragère de la légumineuse desmodium a été récoltée tous les 4 mois. Un quadrant de 1 x 1 m (3,3 x 3,3 pieds) a été utilisé pour extrapoler les rendements par hectare en utilisant la méthode (‘t’t Mannetje, 2000) de mesure de la biomasse de la végétation des prairies. Cette méthode a révélé le grand potentiel de la récolte du desmodium dans les espaces entre les caféiers en montrant les rendements réels de 15 tonnes par hectare (6 tonnes/acre) qui devraient être récoltés par an avec une durée de vie de plus de 7 ans.

Tous les avantages de l’introduction du desmodium dans votre plantation de café

Les conditions tropicales idéales de chaleur, en particulier pendant la saison des pluies, font de la croissance des adventices un problème important pour la production de café, puisque les études du CRF (2003) indiquent que des pertes de rendement s’élevant à plus de 50% pourraient être imputables aux adventices (Daramola, 2020). Les adventices identifiées par l’étude du CRF (2003) indiquent que parmi les adventices les plus gênantes figurent Amaranthus spp (amarante), Bidens pilosa (blackjack), Commelina benghalensis (Wondering Jew), Cynondon dactylon (Stargrass), Cyperus rotundus L. (Nut grass), Digitaria abbisinica (Couch grass), Oxalis latifolia (Wood sorrel), Pennisetum clandestinum (Kikuyu grass) et Tagetes minuta.

Notre étude a pu être corrélée avec les études précédentes puisque les espèces d’adventices les plus dominantes, identifiées en fonction de leur régularité d’apparition, correspondaient étroitement aux études précédentes (CRF, 2003). Les mauvaises herbes émergeaient rapidement dans les zones où un désherbage manuel avait été effectué, ce qui pourrait être attribué à la banque de semences de mauvaises herbes dans le sol. Une fois les sols retournés, les graines exposées au soleil dérivent vers les conditions souhaitées pour favoriser leur germination. Pendant la durée de notre étude, il a fallu désherber à la main au moins quatre fois par an, ce qui peut être attribué à un coût considérable pour les agriculteurs dans le processus de production du café. Le processus de désherbage manuel a ameubli le sol, le prédisposant aux agents d’érosion, en particulier lors de fortes pluies (Gachene et al., 1997 ; Gao et al., 2016).

Le traitement herbicide a permis de lutter contre les mauvaises herbes en les tuant en l’espace de deux semaines, tandis que l’émergence d’autres mauvaises herbes a été quelque peu retardée et s’est développée plus lentement que dans les zones où le désherbage manuel avait été effectué. En termes d’efficacité, de nombreuses mauvaises herbes ont été tuées, ce qui pourrait expliquer la popularité du glyphosate auprès des agriculteurs. Cependant, l’utilisation régulière du glyphosate pour le contrôle des mauvaises herbes pose un problème croissant de résistance des mauvaises herbes (Bain et al., 2017). Néanmoins, la protection du sol a été supprimée, et le sol nu a donc été soumis à l’érosion en cas de fortes pluies (Aktar et al., 2009). Le glyphosate a également été mis en cause dans la survie et la population des abeilles mellifères nécessaires à la pollinisation du café, car il affecte le développement larvaire des abeilles mellifères (Alyokhin et al., 2020 ; Vázquez et al., 2018a). D’autres inquiétudes concernant les écosystèmes sont liées aux conclusions sur l’impact global du glyphosate sur le sol, qui a des effets néfastes associés aux interactions souterraines entre les vers de terre et les champignons mycorhiziens symbiotiques (Zaller et al., 2015).

Les plantules de desmodium ont émergé et ont concurrencé les mauvaises herbes au cours des deux premiers mois, et les mauvaises herbes concurrentes ont été soigneusement déracinées. En l’espace de quatre mois, le desmodium a pu s’établir complètement, couvrant la totalité du sol où les mauvaises herbes n’avaient aucune chance de germer puisque les conditions favorables à la germination avaient été affectées par la culture de couverture du desmodium.

La capacité du desmodium à couvrir largement le sol a permis d’éliminer la nécessité d’un contrôle supplémentaire des mauvaises herbes, puisque seul le desmodium était capable de ramper sous les caféiers, qui étaient périodiquement récoltés tous les 4 mois pour servir de fourrage au bétail (Tolera & Abebe, 2007). La capacité de la légumineuse fourragère du desmodium à supprimer la croissance des mauvaises herbes a permis aux agriculteurs de réaliser des économies (Alvarez et al., 2008). La couverture du sol a permis de contrôler l’érosion du sol, car en cas de fortes pluies, aucune érosion du sol n’a été observée, le ruissellement étant contrôlé par la couverture de desmodium déjà établie à la surface du sol (Tadesse et al., 2016).

L’impact à long terme de la monoculture du café sur le sol, qui est soupçonné de modifier les propriétés chimiques du sol et les communautés microbiennes, a suscité des inquiétudes (Zhao et al., 2018). Les cultures de couverture de légumineuses fourragères présentent des avantages supplémentaires en ce qui concerne l’influence de la diversité microbienne du sol, dont on a constaté qu’elle atténuait le déclin de l’agriculture pérenne telle que le café (Vukicevich et al., 2016). Le café est confronté à des impacts majeurs du changement climatique et sa durabilité est une préoccupation majeure ; il est nécessaire de mettre en place des mesures d’adaptation qui augmentent la résilience des agriculteurs (Gomes et al., 2020 ; Wagner et al., 2021). Les rendements de café constatés dans le café avec la culture de couverture de la légumineuse desmodium pourraient être attribués aux avantages de la fixation de l’azote, par laquelle les légumineuses peuvent augmenter la teneur en azote du sol à partir de la fixation de l’azote atmosphérique par leurs racines grâce à une relation symbiotique avec des bactéries fixatrices d’azote (Mendonça et al., 2017 ; Andrews et al., 2011 ; Didier Snoeck et al., 2000).

L’atténuation des émissions de méthane a été un sujet de discussion courant. L’inclusion dans l’alimentation du bétail de fourrages de légumineuses à forte teneur en tanins a donné des résultats positifs en matière de réduction des émissions de méthane entérique du bétail (Animut et al., 2008 ; Kelln et al., 2021). Des études comparatives sur la production potentielle de méthane entre les légumineuses en C3 et les graminées en C4 ont montré que l’inclusion régulière de fourrage de légumineuses avait des effets positifs sur la réduction des émissions de méthane entérique du bétail (Archimède et al., 2011).

L’adoption de la couverture fourragère de la légumineuse desmodium dans les régimes de culture des petits exploitants correspond donc aux économies d’échelle de l’agriculture intelligente face au climat, où le ratio d’équivalence des terres présente un avantage et contribue positivement à l’adaptation au changement climatique (Bergtold et al., 2019 ; Blanco-Canqui & Ruis, 2020). La récolte de cultures de couverture pour la production animale offre des avantages supplémentaires qui augmentent considérablement les services écosystémiques des cultures de couverture de légumineuses à desmodium (Blanco-Canqui et al., 2020). Les prévisions déjà sombres concernant les effets du changement climatique sur la production de café (Bunn et al., 2015) requièrent une attention urgente, y compris l’augmentation des revenus des agriculteurs (Craparo et al., 2015 : DaMatta et al., 2018). La culture de couverture de légumineuses fourragères Desmodium devrait donc être un candidat approprié dans la recherche d’une solution pour les caféiculteurs afin d’accroître la résilience climatique (Bracken et al., 2021 ; Ires, 2021). Étant donné que la relation entre le changement climatique et le café doit être prise en compte dans l’adaptation et l’atténuation des agriculteurs, il est important que les décideurs politiques fassent des efforts considérables pour relever les défis des agriculteurs (Camargo, 2010 ; Kaye & Quemada, 2017).

Conclusion sur les avantages du Desmodium

En résumé, le desmodium devrait être adopté pour ses cinq raisons : il enrichit les agriculteurs et protège l’environnement. Ces raisons sont la fixation biologique de l’azote, la réduction du besoin d’utilisation intensive d’engrais synthétiques, les services écosystémiques du sol (fixation de l’azote, contrôle de la perte d’humidité, contrôle de l’érosion du sol et augmentation de la biodiversité), le contrôle des mauvaises herbes (Striga parasite et autres non parasites), la réduction de la pression des ravageurs (repousser les papillons de la chenille légionnaire d’automne et du foreur des tiges du maïs) et la fourniture d’un fourrage riche en protéines pour le bétail, réduisant la concurrence pour les céréales destinées à servir d’aliments commerciaux pour le bétail.

En ce qui concerne l’adaptation au changement climatique et l’atténuation de ses effets, le desmodium remplit toutes les conditions : étant une plante vivace aux racines profondes, il a un fort potentiel de piégeage du carbone et réduit les opérations intensives sur le sol responsables des émissions de méthane, et il a un fort potentiel de fixation biologique de l’azote. La valeur élevée du fourrage protéique contenant des tanins condensés et des protéines de contournement servant d’aliment pour le bétail permet de réduire les émissions de méthane du bétail.

La proposition de valeur pour les producteurs de café africains

Le desmodium devrait donc être intégré à plus grande échelle dans les systèmes de culture de la majorité des caféiculteurs africains afin d’assurer la sécurité alimentaire en réduisant les coûts de production et les risques liés aux mauvaises herbes parasites et aux ravageurs envahissants, tout en bénéficiant des services écosystémiques et de la fourniture de fourrage pour le bétail, qui a toujours été un goulot d’étranglement pour une production animale rentable.

Références

Abdalla M., Hastings, A., Cheng, K., Yue, Q., Chadwick, D., Espenberg, M., … Smith, P. (2019). A critical review of the impacts of cover crops on nitrogen leaching, net greenhouse gas balance and crop productivity. Global Change Biology, 25(8), 2530–2543. doi: 10.1111/gcb.14644.

Abegunde, V. O., and  Obi, A. (2022). The Role and Perspective of Climate Smart Agriculture in Africa: A Scientific Review. Sustainability, 14(4), 2317. doi: 10.3390/su14042317.

Acharya G. P., Tripathi, B. P., Gardner, R. M., Mawdesley, K. J., and  Mcdonald, M. A. (2008). Sustainability of sloping land cultivation systems in the mid-hills of Nepal. Land Degradation and  Development, 19(5), 530–541. doi: 10.1002/ldr.858.

Acosta-Alba I., Boissy, J., Chia, E., and  Andrieu, N. (2020). Integrating diversity of smallholder coffee cropping systems in environmental analysis. The International Journal of Life Cycle Assessment, 25(2), 252–266. doi: 10.1007/s11367-019-01689-5.

Addis Tadesse, Endale Taye, Alemseged Yelma, and  Sisay Eshetu. (2016). Management of Desmodium for efficient Weed control and soil moisture conservation to improve production of Coffee arabica at Gera, Southwest Ethiopia. World Journal of Biology and Medical Sciences, 3(1), 93–100.

Adugna Tolera and Aster Abebe. (2007). Livestock production in pastoral and agro-pastoral production systems of southern Ethiopia. Livestock Research for Rural Development, 19(177), 12.

Agesa B., Onyango, C., Kathumo, V., Onwonga, R., and Karuku, G. (2019). Climate Change Effects on Crop Production in Kenya: Farmer Perceptions and Adaptation Strategies. African Journal of Food, Agriculture, Nutrition and Development, 19(01), 14010–14042. doi: 10.18697/ajfand.84.BLFB1017.

Aktar, W., Sengupta, D., and Chowdhury, A. (2009). Impact of pesticides use in agriculture: Their benefits and hazards. Interdisciplinary Toxicology, 2(1), 1–12. doi: 10.2478/v10102-009-0001-7.

Alvarez, A., del Corral, J., Solís, D., and Pérez, J. A. (2008). Does Intensification Improve the Economic Efficiency of Dairy Farms? Journal of Dairy Science, 91(9), 3693–3698. doi: 10.3168/jds.2008-1123.

Alyokhin, A., Nault, B., and Brown, B. (2020). Soil conservation practices for insect pest management in highly disturbed agroecosystems – a review. Entomologia Experimentalis et Applicata, 168(1), 7–27. doi: 10.1111/eea.12863.

Amanullah, D. (2016). Land equivalent ratio, growth, yield and yield components response of mono-cropped vs. Inter-cropped common bean and maize with and without compost application. Agric. Biol. J. North America, 7, 40–49.

Anantasook, N., Wanapat, M., Cherdthong, A., and Gunun, P. (2015). Effect of tannins and saponins in Samanea saman on rumen environment, milk yield and milk composition in lactating dairy cows. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 99(2), 335–344. doi: 10.1111/jpn.12198.

Andrews, M., James, E. K., Sprent, J. I., Boddey, R. M., Gross, E., and dos Reis, F. B. (2011). Nitrogen fixation in legumes and actinorhizal plants in natural ecosystems: Values obtained using ¹⁵ N natural abundance. Plant Ecology and Diversity, 4(2–3), 131–140. doi: 10.1080/17550874.2011.644343.

Animut, G., Puchala, R., Goetsch, A. L., Patra, A. K., Sahlu, T., Varel, V. H., and Wells, J. (2008). Methane emission by goats consuming diets with different levels of condensed tannins from lespedeza. Animal Feed Science and Technology, 144(3–4), 212–227. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2007.10.014.

Archimède, H., Eugène, M., Marie Magdeleine, C., Boval, M., Martin, C., Morgavi, D. P., … Doreau, M. (2011). Comparison of methane production between C3 and C4 grasses and legumes. Animal Feed Science and Technology, 166–167, 59–64. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2011.04.003.

Ayantunde, A. A., Fernnadez-Rivera, S., McCrabb, G., and International Livestock Research Institute. (2005). Coping with feed scarcity in smallholder livestock systems in developing countries. Nairobi, Kenya. International Livestock Research Institute.

Bain, C., Selfa, T., Dandachi, T., and Velardi, S. (2017). ‘Superweeds’ or ‘survivors’? Framing the problem of glyphosate resistant weeds and genetically engineered crops. Journal of Rural Studies, 51, 211–221. doi: 10.1016/j.jrurstud.2017.03.003.

Baloyi, J. J., Hamudikuwanda, H., and Ngongoni, N. T. (2009). Estimation of true intestinal digestibility of dry matter, nitrogen and amino acids of cowpea and silverleaf desmodium forage legumes and Brachystegia spiciformis (musasa) browse legume. African Journal of Range and Forage Science, 26(2), 51–57. doi: 10.2989/AJRFS.2009.26.2.1.844.

Boadi D. A. and K. M. Wittenberg. (2012). Methane production from dairy and beef heifers fed forages differing in nutrient density using the sulphur hexafluoride (SF6) tracer gas technique. Canadian Journal of Animal Science, 82, 201–206.

Beauchemin, K. A. (2009). Dietary mitigation of enteric methane from cattle. CAB Reviews: Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources, 4(035). doi: 10.1079/PAVSNNR20094035.

Benchaar C., C. Pomar, and J. Chiquette. (2001). Evaluation of dietary strategies to reduce methane production in ruminants: A modelling approach. Canadian Journal Of Animal Science, (Reduction Of Methane Emissions From Ruminants), 563–574.

Bergtold, J. S., Ramsey, S., Maddy, L., and Williams, J. R. (2019). A review of economic considerations for cover crops as a conservation practice. Renewable Agriculture and Food Systems, 34(1), 62–76. doi: 10.1017/S1742170517000278.

Blanco‐Canqui, H., Claassen, M. M., and Presley, D. R. (2012). Summer Cover Crops Fix Nitrogen, Increase Crop Yield, and Improve Soil–Crop Relationships. Agronomy Journal, 104(1), 137–147. doi: 10.2134/agronj2011.0240.

Blanco‐Canqui, H., and Ruis, S. J. (2020). Cover crop impacts on soil physical properties: A review. Soil Science Society of America Journal, 84(5), 1527–1576. doi: 10.1002/saj2.20129

Blanco‐Canqui, H., Ruis, S. J., Proctor, C. A., Creech, C. F., Drewnoski, M. E., and  Redfearn, D. D. (2020). Harvesting cover crops for biofuel and livestock production: Another ecosystem service? Agronomy Journal, 112(4), 2373–2400. doi: 10.1002/agj2.20165.

Bracken, P., Burgess, P. J., and  Girkin, N. T. (2021). Enhancing the climate resilience of coffee production. [Preprint]. AgriRxiv. doi: 10.31220/agriRxiv.2021.00106.

Bunn, C., Läderach, P., Ovalle Rivera, O., and Kirschke, D. (2015). A bitter cup: Climate change profile of global production of Arabica and Robusta coffee. Climatic Change, 129(1–2), 89–101. doi: 10.1007/s10584-014-1306-x.

Camargo, M. B. P. de. (2010). The impact of climatic variability and climate change on arabica coffee crop in Brazil. Bragantia, 69(1), 239–247. doi: 10.1590/S0006-87052010000100030.

Chen, L., Bao, X., Guo, G., Huo, W., Xu, Q., Wang, C. … Liu, Q. (2021). Effects of Hydrolysable Tannin with or without Condensed Tannin on Alfalfa Silage Fermentation Characteristics and In Vitro Ruminal Methane Production, Fermentation Patterns, and Microbiota. Animals, 11(7), 1967. doi: 10.3390/ani11071967.

Coffee Research Foundation, Kenya. (2012). History of Kenyan Coffee. Coffee Research Foundation, Kenya. Retrieved from www.crf.co.ke (Accesed 22.5.2022)

Craparo, A. C. W., Van Asten, P. J. A., Läderach, P., Jassogne, L. T. P., and  Grab, S. W. (2015). Coffea arabica yields decline in Tanzania due to climate change: Global implications. Agricultural and Forest Meteorology, 207, 1–10. doi: 10.1016/j.agrformet.2015.03.005.

DaMatta, F. M., Avila, R. T., Cardoso, A. A., Martins, S. C. V., and  Ramalho, J. C. (2018). Physiological and Agronomic Performance of the Coffee Crop in the Context of Climate Change and Global Warming: A Review. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(21), 5264–5274. doi: 10.1021/acs.jafc.7b04537.

Daramola S. O., (2020). Timing of weed management and yield penalty due to delayed weed management in soybean. Planta Daninha, 38, e020236046. doi: 10.1590/s0100-83582020380100072.

Delgado, J. A., Barrera Mosquera, V. H., Alwang, J. R., Villacis-Aveiga, A., Cartagena Ayala, Y. E., Neer, D., … Escudero López, L. O. (2021a). Potential use of cover crops for soil and water conservation, nutrient management, and climate change adaptation across the tropics. In Advances in Agronomy (Vol. 165, pp. 175–247). Elsevier. doi: 10.1016/bs.agron.2020.09.003.

Didier Snoeck , Federico Zapata , Anne-Marie Domenach. (2000). Isotopic evidence of the transfer of nitrogen fixed by legumes to coffee trees. Biotechnology, Agronomy and Society and Environment open Access, 4(2), 95–100.

Elhakeem, A., van der Werf, W., Ajal, J., Lucà, D., Claus, S., Vico, R. A., and Bastiaans, L. (2019). Cover crop mixtures result in a positive net biodiversity effect irrespective of seeding configuration. Agriculture, Ecosystems and Environment, 285, 106627. doi: 10.1016/j.agee.2019.106627.

Farina, W. M., Balbuena, M. S., Herbert, L. T., Mengoni Goñalons, C., and Vázquez, D. E. (2019a). Effects of the Herbicide Glyphosate on Honey Bee Sensory and Cognitive Abilities: Individual Impairments with Implications for the Hive. Insects, 10(10), 354. doi: 10.3390/insects10100354.

Fikadu, Z. (2020). Pesticides use, practice and its effect on honeybee in Ethiopia: A review. International Journal of Tropical Insect Science, 40(3), 473–481. doi: 10.1007/s42690-020-00114-x.

Gachene, C. K. K., Mbuvi, J. P., Jarvis, N. J., and Linner, H. (1997). Soil Erosion Effects on Soil Properties in a Highland Area of Central Kenya. Soil Science Society of America Journal, 61(2), 559. doi: 10.2136/sssaj1997.03615995006100020027x.

Gao, Yong, Yu, Yi; Li, Yubao, and Dang, Xiaohong; (2016). Effects of Tillage Methods on Soil Carbon and Wind Erosion. Land Degradation and Development- John Wiley and  Sons, 27(3), 583–591.

Gomes, L. C., Bianchi, F. J. J. A., Cardoso, I. M., Fernandes, R. B. A., Filho, E. I. F., and Schulte, R. P. O. (2020). Agroforestry systems can mitigate the impacts of climate change on coffee production: A spatially explicit assessment in Brazil. Agriculture, Ecosystems and  Environment, 294, 106858. doi: 10.1016/j.agee.2020.106858.

Gunstone, T., Cornelisse, T., Klein, K., Dubey, A., and Donley, N. (2021). Pesticides and Soil Invertebrates: A Hazard Assessment. Frontiers in Environmental Science, 9, 643847. doi: 10.3389/fenvs.2021.643847.

Henault, C., Grossel, A., Mary, B., Roussel, M., and Léonard, J. (2012). Nitrous Oxide Emission by Agricultural Soils: A Review of Spatial and Temporal Variability for Mitigation. Pedosphere, 22(4), 426–433. doi: 10.1016/S1002-0160(12)60029-0.

Heuzé V., Tran G., Hassoun P.,. (2017). Greenleaf desmodium (Desmodium intortum) :Feedipedia, a programme by INRAE, CIRAD, AFZ and FAO.Animal feed resources information system. FAO / CIRAD. Retrieved from https://www.feedipedia.org/node/303.

IPCC: (2022). Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Washington, D.C: IPCC. (Accessed 2.6.2022).

Ires, I. (2021). Intensive Agriculture as Climate Change Adaptation? Economic and Environmental Tradeoffs in Securing Rural Livelihoods in Tanzanian River Basins. Frontiers in Environmental Science, 9, 674363. doi: 10.3389/fenvs.2021.674363.

Jia, L. Z., Zhang, J. H., Wang, Y., Zhang, Z. H., and Li, B. (2017). Effect of tillage erosion on the distribution of CaCO3, phosphorus and the ratio of CaCO3/available phosphorus in the slope landscape. Soil Research, 55(7), 630. doi: 10.1071/SR16077.

Kabubo-Mariara, J., and Mulwa, R. (2019). Adaptation to climate change and climate variability and its implications for household food security in Kenya. Food Security, 11(6), 1289–1304. doi: 10.1007/s12571-019-00965-4.

Kaye, J. P., and Quemada, M. (2017). Using cover crops to mitigate and adapt to climate change. A review. Agronomy for Sustainable Development, 37(1), 4. doi: 10.1007/s13593-016-0410-x.

Kelln, B. M., Penner, G. B., Acharya, S. N., McAllister, T. A., and Lardner, H. A. (2021). Impact of condensed tannin-containing legumes on ruminal fermentation, nutrition, and performance in ruminants: A review. Canadian Journal of Animal Science, 101(2), 210–223. doi: 10.1139/cjas-2020-0096.

Kinama, J. M., Stigter, C. J., Ong, C. K., Ng’ang’a, J. K., and Gichuki, F. N. (2007). Contour Hedgerows and Grass Strips in Erosion and Runoff Control on Sloping Land in Semi-Arid Kenya. Arid Land Research and Management, 21(1), 1–19. doi: 10.1080/15324980601074545.

Klein, A.-M., Steffan-Dewenter, I., and Tscharntke, T. (2003). Bee pollination and fruit set of Coffea arabica and C. canephora (Rubiaceae). American Journal of Botany, 90(1), 153–157. doi: 10.3732/ajb.90.1.153.

Lopez-Vicente, M., Calvo-Seas, E., Álvarez, S., and Cerdà, A. (2020). Effectiveness of Cover Crops to Reduce Loss of Soil Organic Matter in a Rainfed Vineyard. Land, 9(7), 230. doi: 10.3390/land9070230.

Luo, J., Zhou, X., Rubinato, M., Li, G., Tian, Y., and Zhou, J. (2020). Impact of Multiple Vegetation Covers on Surface Runoff and Sediment Yield in the Small Basin of Nverzhai, Hunan Province, China. Forests, 11(3), 329. doi: 10.3390/f11030329.

Medeiros, H. R., Martello, F., Almeida, E. A. B., Mengual, X., Harper, K. A., Grandinete, Y. C., … Ribeiro, M. C. (2019). Landscape structure shapes the diversity of beneficial insects in coffee producing landscapes. Biological Conservation, 238, 108193. doi: 10.1016/j.biocon.2019.07.038

Mendonça, E. de S., Lima, P. C. de, Guimarães, G. P., Moura, W. de M., Andrade, F. V.,. (2017). Biological Nitrogen Fixation by Legumes and N Uptake by Coffee Plants. Revista Brasileira de Ciência Do Solo, 41(0). doi: 10.1590/18069657rbcs20160178.

Mertens, M., Höss, S., Neumann, G., Afzal, J., and Reichenbecher, W. (2018). Glyphosate, a chelating agent—Relevant for ecological risk assessment? Environmental Science and Pollution Research, 25(6), 5298–5317. doi: 10.1007/s11356-017-1080-1.

Midega, C. A. O., Wasonga, C. J., Hooper, A. M., Pickett, J. A., and  Khan, Z. R. (2017). Drought-tolerant Desmodium species effectively suppress parasitic striga weed and improve cereal grain yields in western Kenya. Crop Protection, 98, 94–101. doi: 10.1016/j.cropro.2017.03.018.

Migwi, .G.G., E.S. Ariga, and R.W. Michieka. (2017). A survey on weed diversity in coffee estates with prolonged use of glyphosate in Kiambu County, Kenya. International Journal of Scientific Research and Innovative Technology, 4(2).

Motta, E. V. S., and Moran, N. A. (2020). Impact of Glyphosate on the Honey Bee Gut Microbiota: Effects of Intensity, Duration, and Timing of Exposure. MSystems, 5(4), e00268-20. doi: 10.1128/mSystems.00268-20.

Motta, E. V. S., Raymann, K., and Moran, N. A. (2018). Glyphosate perturbs the gut microbiota of honey bees. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(41), 10305–10310. doi: 10.1073/pnas.1803880115.

Ndiritu J. M., Muthama J. N., and Kinama J. M. (2021). Optimization of ecosystems services for sustainable coffee production under changing climate. East African Journal of Science, Technology and Innovation, 2, 2(sepcial Issues), 21.

Quiroga, S., Suárez, C., Diego Solís, J., and Martinez-Juarez, P. (2020). Framing vulnerability and coffee farmers’ behaviour in the context of climate change adaptation in Nicaragua. World Development, 126, 104733. doi: 10.1016/j.worlddev.2019.104733.

Rahn, E., Läderach, P., Baca, M., Cressy, C., Schroth, G., Malin, D. … Shriver, J. (2014). Climate change adaptation, mitigation and livelihood benefits in coffee production: Where are the synergies? Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 19(8), 1119–1137. doi: 10.1007/s11027-013-9467-x.

Rose, T. J., and Kearney, L. J. (2019). Biomass Production and Potential Fixed Nitrogen Inputs from Leguminous Cover Crops in Subtropical Avocado Plantations. Agronomy, 9(2), 70. doi: 10.3390/agronomy9020070.

Shackelford, G. E., Kelsey, R., and Dicks, L. V. (2019). Effects of cover crops on multiple ecosystem services: Ten meta-analyses of data from arable farmland in California and the Mediterranean. Land Use Policy, 88, 104204. doi: 10.1016/j.landusepol.2019.104204.

Shao, Z., Zheng, C., Postma, J. A., Lu, W., Gao, Q., Gao, Y., and Zhang, J. (2021). Nitrogen acquisition, fixation and transfer in maize/alfalfa intercrops are increased through root contact and morphological responses to interspecies competition. Journal of Integrative Agriculture, 20(8), 2240–2254. doi: 10.1016/S2095-3119(20)63330-5.

Shannon, C.E. (1948) A mathematical theory of communication. The Bell System Technical Journal, 27, 379–423.) Check “The Mathematical Theory of Communication.

https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x

’t Mannetje, L. (2000). Measuring biomass of grassland vegetation. In L.’t Mannetje and R. M. Jones (Eds.), Field and laboratory methods for grassland and animal production research (pp. 151–177). Wallingford: CABI. doi: 10.1079/9780851993515.0151.

Tadesse, G. (2018). Impact of Climate Change on Smallholder Dairy Production and Coping Mechanism in Sub-Saharan Africa—Review. Agricultural Research and Technology: Open Access Journal, 16(4). doi: 10.19080/ARTOAJ.2018.16.556000.

Tolera, A., and Sundstøl, F. (2000). Supplementation of graded levels of Desmodium intortum hay to sheep feeding on maize stover harvested at three stages of maturity. Animal Feed Science and Technology, 87(3–4), 215–229. doi: 10.1016/S0377-8401(00)00205-4.

Vázquez, D. E., Ilina, N., Pagano, E. A., Zavala, J. A., and Farina, W. M. (2018a). Glyphosate affects the larval development of honey bees depending on the susceptibility of colonies. PLOS ONE, 13(10), e0205074. doi: 10.1371/journal.pone.0205074

Velmourougane, K., and Bhat, R. (2017). Sustainability Challenges in the Coffee Plantation Sector. In R. Bhat (Ed.), Sustainability Challenges in the Agrofood Sector (pp. 616–642). Chichester, UK: John Wiley and  Sons, Ltd. doi: 10.1002/9781119072737.ch26.

Vukicevich, E., Lowery, T., Bowen, P., Úrbez-Torres, J. R., and Hart, M. (2016). Cover crops to increase soil microbial diversity and mitigate decline in perennial agriculture. A review. Agronomy for Sustainable Development, 36(3), 48. doi: 10.1007/s13593-016-0385-7.

Wagner, S., Jassogne, L., Price, E., Jones, M., and Preziosi, R. (2021). Impact of Climate Change on the Production of Coffea arabica at Mt. Kilimanjaro, Tanzania. Agriculture, 11(1), 53. doi: 10.3390/agriculture11010053.

Williams, C.M., Eun, J.S., MacAdam, J.W., Young, A.J., Fellner, V. and Min, B.R. (2015). Effects of forage legumes containing condensed tannins on methane and ammonia production in continuous cultures of mixed ruminal microorganisms. Animal Feed Science Technology – Elsevier Science, 166, 364–372.

Yanza, Y. R., Fitri, A., Suwignyo, B., Elfahmi, Hidayatik, N., Kumalasari, N. R. … Jayanegara, A. (2021). The Utilisation of Tannin Extract as a Dietary Additive in Ruminant Nutrition: A Meta-Analysis. Animals, 11(11), 3317. doi: 10.3390/ani11113317.

Zaller, J. G., Heigl, F., Ruess, L., and Grabmaier, A. (2015). Glyphosate herbicide affects belowground interactions between earthworms and symbiotic mycorrhizal fungi in a model ecosystem. Scientific Reports, 4(1), 5634. doi: 10.1038/srep05634.

Zhao, Q., Xiong, W., Xing, Y., Sun, Y., Lin, X., and Dong, Y. (2018). Long-Term Coffee Monoculture Alters Soil Chemical Properties and Microbial Communities. Scientific Reports, 8(1), 6116. doi: 10.1038/s41598-018-24537-2.