Public thesis defense of Alain Kagisye: "Agronomic and environmental determinants of coffee yield, quality and cyclicity across Burundi"

Summary

Coffee is Burundi’s main export crop and a cornerstone of rural livelihoods, yet Arabica coffee production faces persistent challenges, including declining yields, strong year-to-year production variability, and inconsistent quality. Despite favorable agroecological conditions, the agronomic, environmental, and nutritional factors influencing coffee performance have rarely been analyzed together in an integrated framework.

This thesis investigates the determinants of Arabica coffee performance in Burundi by simultaneously examining three key dimensions: yield and yield variability, production cyclicality, and physical and sensory quality. The study combines field surveys, soil and leaf analyses, sensory evaluations, and multivariate statistical approaches across 155 farms located in the country’s main coffee-growing regions.

Results reveal that agronomic management and soil fertility are the primary drivers of coffee performance, outweighing environmental factors such as climate and altitude. Significant yield gaps were observed, with average production about 59% below potential. Soil organic carbon, mulching practices, and soil magnesium emerged as key variables influencing yield, while soil acidity, nutrient deficiencies, aging plantations, and inadequate field management limit productivity. Production stability can be improved through better soil fertility management, particularly by optimizing nitrogen and phosphorus levels and balancing soil cations. Coffee quality, meanwhile, depends largely on soil nutrient balance rather than altitude alone, while diseases and pests remain major constraints.

By integrating yield, stability, and quality into a single analytical framework, this thesis highlights the central role of manageable agronomic factors in improving coffee production. It demonstrates that substantial improvements in productivity, quality, and income stability are possible without expanding cultivated areas, offering practical insights for agricultural advisory services and policies aimed at strengthening the resilience and sustainability of Burundi’s coffee sector.

Résumé

Le café constitue la principale culture d’exportation du Burundi et une source essentielle de revenus pour des centaines de milliers de ménages ruraux. Pourtant, malgré des conditions agroécologiques favorables, la caféiculture burundaise est confrontée à plusieurs défis majeurs : une baisse marquée de la production, des rendements faibles et très variables d’une année à l’autre, ainsi qu’une qualité insuffisamment compétitive sur le marché international.

Cette thèse analyse les facteurs déterminant la performance du café arabica au Burundi en intégrant simultanément trois dimensions essentielles : le rendement et ses variations, la cyclicité de la production et la qualité physique et sensorielle des grains. L’étude repose sur des enquêtes de terrain, des analyses de sols et de feuilles, des évaluations sensorielles standardisées et des analyses statistiques multivariées réalisées sur 155 exploitations réparties dans les principales zones caféicoles du pays.

Les résultats montrent que les facteurs agronomiques et la fertilité des sols jouent un rôle déterminant dans la performance des caféiers, bien plus que les facteurs environnementaux tels que l’altitude ou le climat. D’importants écarts de rendement ont été observés, les productions moyennes restant nettement inférieures au potentiel. La gestion de la fertilité des sols, notamment la teneur en carbone organique, le paillage et l’équilibre nutritionnel, apparaît comme un levier majeur pour améliorer la productivité et réduire la cyclicité de la production. La qualité du café dépend quant à elle principalement de l’équilibre des éléments nutritifs du sol, en particulier du calcium, tandis que les maladies et ravageurs constituent des contraintes importantes.

En proposant une approche intégrée combinant rendement, stabilité et qualité, cette recherche met en évidence le rôle central des pratiques agronomiques dans l’amélioration durable de la caféiculture burundaise. Elle souligne également l’existence d’importantes marges de progression permettant d’améliorer simultanément la productivité, la qualité et la stabilité des revenus des producteurs sans extension des surfaces cultivées. Les résultats fournissent ainsi des bases scientifiques solides pour l’élaboration de recommandations agronomiques et de politiques agricoles visant à renforcer la durabilité et la résilience du secteur caféier au Burundi. 

Jury members

Prof. BIELDERS Charles: UCLouvain, Belgium (Promotor)
Dr. VANLAUWE Bernard: International institute of tropical agriculture, Kenya (Promotor)
Prof. VANCLOOSTER Marnik: UCLouvain, Belgium (President)
Prof. DELVAUX Bruno: UCLouvain, Belgium
Dr NIBASUMBA Anaclet: Université du Burundi, Burundi
Dr. LOBET Guillaume: UCLouvain, Belgium
Dr. TAYE Kufa-Obso: Ethiopian institute of agriculture research, Ethiopia