Nghiên cứu kỹ thuật tưới nước tiết kiệm và bón phân qua nước cho cây cà phê ở Tây Nguyên

TS. Phan Việt Hà

Viện KHKT Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên

            Thời gian gần đây, người sản xuất cà phê ở Tây Nguyên phải đối đầu với một vấn đề nghiêm trọng: thiếu nước tưới trong mùa khô. Vấn đề này liên quan tới rất nhiều yếu tố trong đó việc tưới lãng phí trong sản xuất và các ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đóng vai trò quan trọng. Để giải quyết vấn đề trên, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên đã thực hiện các nghiên cứu phát triển kỹ thuật tưới nước tiết kiệm và bón phân qua nước áp dụng cho cây cà phê ở Đăk Lăk và Gia Lai. Kết quả nghiên cứu cho thấy, với hệ thống phun mưa cục bộ, tình trạng sinh trưởng phát triển của vườn cây, tỷ lệ ra hoa, năng suất không có khác biệt có ý nghĩa thống kê khi giảm 20% lượng nước tưới và phân bón cho cà phê. Hơn nữa, với việc áp dụng công nghệ mới này, công lao động và chi phí phân bón có thể giảm lên tới 16 triệu đồng/ha so với hệ thống canh tác truyền thống. Hệ thống tưới này có thể xem là một trong những giải pháp canh tác cà phê bền vững không những có thể áp dụng cho Tây Nguyên mà cho toàn ngành sản xuất cà phê ở Việt Nam.

Từ khóa: cà phê, tưới nước tiết kiệm, bón phân qua nước, Tây Nguyên

Rerearch on coffee water saving irrigation and fertigation techniques in the Central Highlands of Vietnam.

Recently, coffee producers in the Central Highlands of Vietnam have been facing a big problem in dry seasons: lacking of water for irrigation. This is related to issues of over irrigated water amount practiced by farmers and due to climate change impact. To solve this problem, our research, started in 2011, focuses on water saving irrigation and fertigation techniques for coffee in Vietnam. The results show that with our water saving irrigation system, coffee trees development situation, flowers blooming rate and yield have not been affected statistically when reducing 20% of water and 20% of fertilizers. Moreover, with this reduction in labors and fertilizers costs, the economic benefit per hectare can be increased nearly 16 millions VND comparing to that of the current cultivated system. This system can be hopefully a solution for a sustainable production of coffee not only in the Central Highlands but also for all coffee producers in Vietnam.

Key words: coffee, irrigation, water saving, fertigation, Central Highlands

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Cà phê là cây lâu năm nhưng hệ thống rễ của cây cà phê, đặc biệt là rễ tơ phân bố chủ yếu ở tầng đất mặt.  Theo các nghiên cứu trong và ngoài nước, trên 90% bộ rễ của cây cà phê phân bố ở độ sâu từ 0-30 cm, do đó cây cà phê gần như không thể chống chịu được một mùa khô khắt nghiệt và kéo dài 6 tháng ở Tây Nguyên. Để có vườn cà phê sinh trưởng tốt và cho năng suất cao thì hầu hết cà phê ở Tây Nguyên đều phải được tưới nước trong mùa khô. Nhận thức được tầm quan trọng của biện pháp tưới nước đến sinh trưởng và năng suất của cây cà phê nên những người trồng cà phê ở Tây Nguyên đặc biệt quan tâm tới biện pháp này nhưng hầu hết có xu hướng sử dụng một lượng nước tưới vượt quá mức yêu cầu của cây. Các nghiên cứu gần đây của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên cho thấy: người sản xuất cà phê ở Tây Nguyên có xu hướng tưới thừa so với lượng khuyến cáo kỹ thuật phổ biến ở mức 100 m³/ha/lần tưới. Như vậy, với diện tích cà phê gần  500.000 ha thì mỗi năm, với trung bình 03 lượt tưới, ngành sản xuất cà phê ở Tây Nguyên đã lãng phí một lượng nước trên 150 triệu m³ nước. Điều này là một trong những nguyên nhân quan trọng làm tăng thêm sự mất cân bằng nguồn nước ở Tây Nguyên, nhất là trong điều kiện khô hạn ngày càng khốc liệt hiện nay.

Cùng với việc tưới nước thì bón phân cũng là biện pháp quan trọng góp phần nâng cao năng suất cà phê. Tại Tây Nguyên,phương pháp bón phân chủ yếu và thông dụng nhất là vãi bằng tay thẳng vào đất. Tuy nhiên, do việc rạch hàng bón phân theo quy trình gặp rất nhiều khó khăn nhất là khi cà phê đã giao tán do đó hầu hết nông dân đều áp dụng phương pháp bón là vãi đều trên mặt đất và chờ mưa. Biện pháp này tuy có ưu điểm là dễ làm và ít tốn công nhưng rất lại gặp phải những nhược điểm lớn là phân sẽ bị bốc hơi nếu không có mưa cũng như sẽ bị rửa trôi rất nhiều nếu gặp mưa to sau khi bón vì vậy hiệu suất sử dụng phân bón cho cây trồng theo phương pháp bón vào đất thường không cao. Kỹ thuật cung cấp phân bón theo nước tưới (Fertigation) đã được rất nhiều nghiên cứu ngoài nước khẳng định là có hiệu suất sử dụng cao. Vì vậy, hệ thống tưới tiết kiệm nước và bộ phận cấp phân tự động là thiết bị quan trọng để giảm công lao động bón phân và nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón.

Những năm gần đây, với tình hình diễn biến thời tiết ngày càng có nhiều bất lợi, ngành sản xuất cà phê ở Tây Nguyên đang phải đối đầu với một thách thức rất lớn: thiếu nước tưới trong mùa khô dẫn đến việc sụt giảm năng suất nghiêm trọng. Vì vậy, nghiên cứu những biện pháp nhằm giải quyết vấn đề tưới nước là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các cơ quan, ban nghành trung ương cũng như địa phương. Từ năm 2010 cho đến nay, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên, đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật tưới nước tiết kiệm (TNTK) kết hợp bón phân qua nước (BPQN) cho cây cà phê” với các thử nghiệm thiết kế hệ thống ban đầu ở Đăk Lăk và bố trí thí nghiệm chính quy hơn Gia Lai. Đây có thể xem là một trong những bước đi quan trọng và cần thiết nằm trong giải pháp cho một nền sản xuất cà phê bền vững hơn cho Tây Nguyên nói riêng và Việt Nam nói chung.

2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ thuật tưới TNTK đến hiệu quả sử dụng nước tưới.

– Bố trí thí nghiệm :

Công thức	Lần tưới 1		Lần tưới 2 trở đi
	Lượng nước (lít)	Chu kỳ (ngày)	Lượng nước (lít)	Chu kỳ (ngày)
CT1 (ĐC)	600	25	600	25
CT2 (TNTK = ĐC)	480	20	240	10
CT3 (TNTK 80% ĐC)	384	20	192	10
CT4 (TNTK 70% ĐC)	336	20	168	10

         * Thí nghiệm được bố trí trên cà phê kinh doanh (8 -15 năm) với nền đất đỏ Bazan;

         * Bố trí theo kiểu khối đầy đủ với 3 lần nhắc lại.

         * Quy mô thí nghiệm: mỗi ô cơ sở gồm 40 cây cà phê kinh doanh, diện tích thí nghiệm (kể cả bảo vệ) là 0,5 ha.

– Chỉ tiêu theo dõi chính: ẩm độ đất, tỷ lệ hoa nở, năng suất.

– Địa điểm: Trung tâm Thực nghiệm Nông Lâm nghiệp Ia Kha – Gia Lai 

2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ thuật TNTK đến hiệu quả sử dụng phân bón.

– Bố trí thí nghiệm :

CT1: Đ/C: Bón theo phương pháp truyền thống (300N – 250K₂0 kg/ha)

CT2: Bón phân qua nước: = Đ/C (300N  – 250K₂0 kg/ha)

CT3: Bón phân qua nước: 80 % Đ/C (240N – 200K₂0 kg/ha)

* Thí nghiệm được bố trí trên cà phê kinh doanh với nền đất đỏ Bazan.

* Bố trí theo kiểu khối đầy đủ với 3 lần nhắc lại.

* Phân lân bón theo phương pháp truyền thống.

* Quy mô thí nghiệm: mỗi ô cơ sở gồm 50 cây cà phê kinh doanh (8 -15 năm), diện tích thí nghiệm (kể cả bảo vệ) là 0,5 ha.

– Chỉ tiêu theo dõi chính: tỷ lệ quả rụng, năng suất.

– Địa điểm: Trung tâm Thực nghiệm Nông Lâm nghiệp Ia Kha – Gia Lai 

2.3. Đánh giá hiệu quả mô hình TNTK và BPQN cho cây cà phê

– Bố trí thí nghiệm :    

CT 1: Đối chứng theo nông dân.

CT 2: tưới nước tiết kiệm, sử dụng 80% lượng nước của đối chứng; bón phân qua nước sử dụng 80% lượng phân bón của đối chứng và bón 6 lần trong năm

* Diện tích: 1 ha/mô hình, mỗi công thức chiếm 0,5ha.

* Thí nghiệm được bố trí trên cà phê kinh doanh với nền đất đỏ Bazan.

* Trên mỗi mô hình bố trí 2 công thức, không lặp lại.

* Phân lân bón theo phương pháp truyền thống.

– Chỉ tiêu theo dõi chính: năng suất, hiệu quả kinh tế mô hình.

– Địa điểm: huyện Chư Prông, huyện Ia Grai, và huyện Chư Păh tỉnh Gia Lai

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ thuật tưới TKN đến hiệu quả sử dụng nước tưới.

Độ ẩm đất là chỉ tiêu quan trọng để xác định lượng nước tưới có đủ để đáp ứng cho nhu cầu sinh trưởng của cây hay không. Để xác định ảnh hưởng của lượng nước tưới đến độ ẩm đất, chúng tôi tiến hành đo độ độ ẩm đất ở các tầng phân bố rễ chính trước và sau tưới 1 ngày và kết quả trung bình được trình bày ở bảng 1.

Bảng 1: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới nước tiết kiệm đến ẩm độ đất trước và sau tưới

CT	Tưới đợt 1		Tưới đợt 3
	Trước tưới	Sau tưới	Trước tưới	Sau tưới
1	27,73ab	37,03a	28,08ab	37,18a
2	27,95a	32,03b	28,53a	35,35b
3	27,84ab	31,76b	28,14ab	35,19b
4	27,00b	31,65b	27,90b	33,63c
LSD	0.94	1.20	0.62	1.00

Kết quả ở bảng 1 cho thấy, thời điểm chọn tưới lần đầu ở các công thức là phù hợp khi độ ẩm tầng đất mặt ở gần ngưỡng độ ẩm cây héo là 26%. Độ ẩm trước khi tưới ở các công thức là tương đương nhau. Độ ẩm sau khi tưới ở các công thức có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa đối chứng và tưới tiết kiệm. Tuy nhiên, sự chênh lệch này không lớn và độ ẩm ở các tầng đất trong các công thức tưới tiết kiệm vẫn giữ ở mức tối ưu cho cho sinh trưởng và phát triển của cây cà phê. Độ ẩm sau tưới ở các lần tưới sau có xu hướng cao hơn lần tưới đầu. Điều này là hợp lý khi độ ẩm trước tưới là cao hơn và đất có khả năng dẫn ẩm tốt hơn so với lần tưới đầu.

Bảng 2: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới nước tiết kiệm đến tỷ lệ nở hoa và năng suất cà phê

CT	Tỷ lệ hoa nở		Năng suất
	2012	2013	2012	2013
1	86,30a	87,63a	2753,33a	2733,30a
2	85,50a	87,17a	2723,33a	2750,70a
3	80,87ab	83,07ab	2696,67a	2702,00a
4	75,97b	77,47b	2650,00a	2632,00a
LSD	6.67	6.28	221.25	421.89

Hình ảnh: Cà phê nở hoa sau khi tưới 7 ngày công thức tưới 384 lít/gốc.

Sau khi thu hoạch, cây cà phê cần có một thời gian khô hạn, khi hoa đã được phân hóa và đã đạt đến độ già nếu được tưới thì sẽ nở hoa. Đối với cây cà phê vối, một cây trồng thụ phấn chéo bắt buộc, thì việc điều khiển cây ra hoa tập trung có ý nghĩa rất quan trọng đến việc thụ phấn và hình thành năng suất. Sự ra hoa tập trung là điều kiện thuận lợi cho quá trình thụ phấn. Để xem xét với các mức được tưới như trong thí nghiệm thì tỷ lệ nở hoa và ảnh hưởng của chúng đến năng suất như thế nào, chúng tôi đã tiến hành theo dõi các chỉ tiêu trên và kết quả được thể hiện ở bảng 2. Kết quả cho thấy các công thức đều có tỷ lệ nở hoa khá cao, trên 75%. Các công thức tưới nước tiết kiệm đến 20% lượng nước có tỷ lệ thấp hơn nhưng sự khác biệt này không có ý nghĩa về mặt thống kê. Tuy nhiên, xét về mặt năng suất, các công thức tưới không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. Đặc biệt, công thức sử dụng hệ thống TNTK cùng lượng nước với đối chứng có xu hướng cao hơn. Điều này khẳng định hiệu quả tốt hơn khi sử dụng phương thức TNTK.

3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ thuật TNTK đến hiệu quả sử dụng phân bón.

Trong suốt quá trình ra hoa đậu quả thì hiện tượng rụng quả non là điều không tránh khỏi trong giai đoạn từ ra hoa đến giai đoạn quả già và chín. Thường quả non rụng rất nhiều do tác động bởi nhiều yếu tố, một trong những nguyên nhân ảnh hưởng mạnh đến sự rụng quả là lượng phân bón và kỹ thuật bón phân. Việc quả rụng trong giai đoạn tăng kích thước chủ yếu là liên quan đến quá trình khủng hoảng dinh dưỡng của cây. Vì vậy ở giai đoạn này rất cần dinh dưỡng để nuôi quả, đồng thời nuôi lá, cành đang tái sinh trưởng. Nếu thiếu dinh dưỡng, cây sẽ tự  điều chỉnh sinh trưởng và phát dục bằng cách rụng bớt quả. Vì thế giảm tỷ lệ rụng quả là một biện pháp làm tăng năng suất. Một trong những chỉ tiêu đánh giá ảnh hưởng của phân bón đến sự phát triển của quả cũng như năng suất là tỷ lệ rụng quả. Kết quả trung bình trong hai năm 2012 và 2013 ở bảng 3.

Bảng 3: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới nước tiết kiệm đến tỷ lệ rụng quả

CT	Tháng 4	Tháng 6	Tháng 8	Tháng 10
1	3,40a	13,70a	40,55a	48,34a
2	3,03a	13,63a	39,23a	47,84a
3	3,03a	13,86a	40,65a	48,04a
LSD	0.72	1.23	4.00	2.46

 

Kết quả cho thấy tỷ lệ rụng quả tích lũy đến tháng 10 là gần 50%. Tuy nhiên, tỷ lệ ở các công thức bón phân không cho thấy sự khác biệt nhau. Ngay cả ở mức tiết kiệm 20% lượng phân bón và sử dụng kỹ thuật bón phân qua nước, tỷ lệ rụng quả không bị ảnh hưởng so với các phương thức và lượng bón truyền thống. Điều này khẳng định việc bón phân qua nước làm tăng hiệu quả sử dụng phân bón của cây cà phê. Ngoài ra, theo các nghiên cứu nước ngoài, khi bón phân hòa tan qua nước và bón thành nhiều đợt, ngoài việc nâng cao hiệu quả sử dụng phân thì việc thất thoát phân bón do bay hơi và trực di cũng sẽ được giảm thiểu. Do đó, khi bón phân qua nước với lượng ít hơn thì vẫn bảo đảm năng suất của cây trồng. Kết quả ở bảng 4 cho thấy năng suất của công thức giảm 20% lượng phân bón có xu hướng giảm nhẹ ở năm 2013 nhưng việc giảm này không có ý nghĩa về mặt thống kê so với các công thức bón phân truyền thống.

Bảng 3: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới nước tiết kiệm đến năng suất cà phê

CT	NS 2012	NS 2013
1	2631,00a	2774,33a
2	2676,33a	2739,00a
3	2672,33a	2534,00a
LSD	163.65	294.34

3.3. Xây dựng mô hình TNTK và BPQN cho cây cà phê

Bảng 5: Hiệu quả kinh tế mô hình TNTK kết hợp BPQN (giảm 20% lượng nước + 20% lượng phân so với đối chứng)

Mô hình	Năng suất (kg nhân/ha)	Tổng chi (triệu đ/ha)	Tổng thu (triệu đ/ha)	Thu nhập (triệu đ/ha)	Chênh lệch (triệu đ/ha)
2012					14,030
1. Ia Grai	2543	27,428	96,520	69,092
Đối chứng 1	2554	35,628	96,900	61,272	7,820
2. Chư Prông	3500	27,455	133,000	105,544
Đối chứng 2	3400	38,328	129,200	90,872	14,672
3. Chư Păh	1700	27,428	64,600	37,172
Đối chứng 2	1400	35,628	53,200	17,572	19,600
2013					17,690
1. Ia Grai	2650	27,588	90,100	62,512
Đối chứng 1	2590	35,628	88,060	52,432	10,080
2. Chư Prông	3800	27,738	129,200	101,462
Đối chứng 2	3600	38,608	122,400	83,792	17,670
3. Chư Păh	2100	27,588	71,400	43,812
Đối chứng 2	1600	35,908	54,400	18,492	25,320

Ghi chú: Giá cà phê trung bình 2012: 38.000 VND/kg, 2013: 34.000 VND; Công lao động: 150.000 VND; Phân bón theo giá thị trường.

Để đánh giá tổng thể kỹ thuật TNTK và BPQN và làm tiền đề cho việc nhân rộng ra sản xuất thì việc xây dựng các mô hình trình diễn và đánh giá hiệu quả kinh tế của các mô hình đó là vô cùng cần thiết. Ngoài lượng phân bón tiết kiệm được, các mô hình áp dụng kỹ thuật này cho phép tiết kiệm công lao động tưới nước cũng như bón phân. Ngoài ra, trong trường hợp mùa khô kéo dài, lượng nước tiết kiệm 20% cũng có thể là giải pháp cho một lần tưới thêm cho cây cà phê. Số liệu ở bảng 5 cho thấy: năng suất cà phê ở cả 2 vụ có xu hướng cao hơn so với đối chứng. Chênh lệch về hiệu quả kinh tế trung bình năm cho cả 03 mô hình trong 2 năm là gần 16 triệu đồng đối với 1 ha. Theo ước tính thì hiệu quả của TNTK và BPQN sẽ càng ngày càng tăng lên khi cây cà phê, với tính hướng dưỡng và hướng thủy, tạo được lớp rễ hoạt động mới trên bề mặt, ở ngay vùng nước tưới và phân bón.

4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

4.1. Kết luận

– Kỹ thuật TNTK và BPQN cho thấy có nhiều ưu điểm so với phương thức tưới nước và bón phân truyền thống: giảm lượng nước tưới, tăng hiệu quả sử dụng phân bón, giảm công lao động tưới nước và bón phân.

– Ở mức tiết kiệm 20% lượng nước tưới và 20% lượng phân bón sử dụng hệ thống mới, các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển không có sự khác biệt so với đối chứng.

– Ngoài các hiệu quả về môi trường như tiết kiệm nước tưới, hạn chế ô nhiễm môi trường do thất thoát phân bón. Các kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy các mô hình sử dụng kỹ thuật TNTK và BPQN có hiệu quả kinh tế hơn khoảng 16 triệu đồng so với đối chứng.

4.2. Đề nghị

– Tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu và thời gian dài hơn để có cơ sở giảm hơn nữa lượng nước tưới và phân bón cho cà phê.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Coste, R., 1968, Le caféier, Volume 14 of Techniques agricoles et productions tropicales, Maisonneuve et La rose, Paris, 310p.
2. Damatta. F.M et al., 2007, Ecophysiolosy of coffee growth and production, Brasilian Journal of Plant Physiology, 19(4), pp 485-510.
3. Lê Ngọc Báu, 1999, Quản lý tưới nước cho cà phê vối vào giai đoạn kinh doanh, Kết quả nghiên cứu khoa học, Viện khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp Tây Nguyên.
4. Nguyễn Đăng Minh Chánh và Dave D’Haeze, 2003, Nghiên cứu lượng nước tưới cho cà phê, Kết quả nghiên cứu khoa học, Viện khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp Tây Nguyên.
5. Trương Hồng và cộng sự, 2012, Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật tổng hợp tiết kiệm chi phí đầu vào đối với cà phê ở Tây Nguyên, Báo cáo tổng kết, Đăk Lăk, 173p.
6. Wintgens, J.,N (Eds), 2004, Coffee: growth, processing, sustainable production, Wiley VCH, Weinheim, 975p.