Ở vùng trồng cà phê truyền thống, quả chín kéo dài trong khoảng thời gian khoảng 6 tháng. Thu hoạch quả chín bằng tay là yêu cầu để duy trì chất lượng cao (Beaumont and Fukunaga 1958). Chi phí thu hoạch bằng tay đã chỉ ra rằng hiệu quả thu hoạch bằng máy sẽ là yêu cầu tất yếu cho sự thành công lâu dài của ngành công nghiệp cà phê rộng lớn này. Thử nghiệm với máy thu hoạch cà phê chè cho thấy sự chọn lọc kém giữa các loại quả chín, quả chưa chín và quả quá chín trên cùng một cây. Vì vậy, cải tiến nghề làm vườn và kiểu gen giúp nở hoa cà phê đồng bộ sẽ dễ dàng thu hoạch bằng máy đạt hiệu quả hoặc giảm công thu hái bằng tay.

Những nghiên cứu tại các vùng sản xuất cà phê khác như  Ấn Độ (Gopal and Vasudeva 1972), Kenya (Browning et al. 1975), Zimbabwe (Clowes and Allison 1974) và Nam Mỹ (Alvim 1960, Federico and Maestri 1970, Barros et al.1978) đã kết luận rằng sự kéo dài thời gian thu hoạch cà phê có liên quan đến một kiểu ngủ nghỉ của hoa. Có rất ít thông tin công bố về trạng thái ngủ nghỉ sinh lý ở nụ hoa cà phê. Trong nhiều môi trường, nụ hoa cà phê phát triển trong khoảng thời gian 2 tháng tính từ khi hình thành và sau đó trở nên ngủ nghỉ (Wormer and Gituanja 1970, Cannel1 197 1, Gopal and Vasudeva 1972, Barros et al. 1978), nụ hoa có thể vẫn còn trong trạng thái ngủ nghỉ hàng tuần hoặc hàng tháng (Mes 1957, Browning 1973a, 1973b, Alvim 1986). Nở hoa thường gắn liền với một chu kỳ khô hạn sau tưới hoặc mưa (Porteres 1946, Alvim 1960, Rees 1964, Clowes and Allison 1974, Oper et al. 1976, Paes de Camargo 1985), điều đó đã được Magalhaes và Angelocci (1976) đề xuất sử dụng nước tưới để phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của nụ hoa cà phê chè.

Nhóm các nhà khoa học người Mỹ (Carlos H. Crisosto, David A. Grantz, F.C. Meinzer, 1992) đã thực hiện các thí nghiệm trong nhà kính và ngoài thực địa trên cây cà phê chè để đánh giá ảnh hưởng của quá trình gây hạn đến khả năng nở hoa trên cây cà phê và cho kết quả cụ thể như sau:

* Trong nhà kính:

Để đánh giá giá trị thế năng nước lá giảm kích thích quá trình nở hoa cà phê, các nhà khoa học đã làm thí nghiệm trên cây cà phê chè 24 tháng tuổi được gieo trồng từ hạt trong chậu 19 lít, cắt chế độ tưới nước bình thường cho đến khi đo thế năng nước của lá giảm xuống đến giá trị - 0,5 đến – 2,8 MPa trong 4 đến 12 ngày. Sau đó tưới nước trở lại 2 lần/ngày. Kết quả cho thấy, những cây được tưới nước đầy đủ không ra hoa trong suốt thời gian thí nghiệm cũng như 4 tháng tiếp theo. Sự nở hoa được kích thích chỉ trên những cây mà thế năng nước lá bị giảm trong miền từ -0,8 đến -2,8 MPa bằng cách không tưới để gây hạn, sau đó tưới trở lại. Trên những cây này, quan sát số hoa đạt từ 15 – 23 hoa trên mỗi đốt cành. Những cây bị gây hạn nhưng không tưới trở lại không ra hoa mặc dù khả năng ra hoa vẫn khả thi, 9 - 12 ngày là khoảng thời gian yêu cầu được tưới trở lại sau khi gây hạn để nụ hoa phát triển và nở.

Đánh giá tần suất tưới nước kích thích nở hoa cà phê, các nhà khoa học thực hiện thí nghiệm trên cây cà phê 18 tháng tuổi, thực hiện 3 chế độ tưới nước khác nhau trong 120 ngày (Tưới 2 lần/ngày, tưới 2 lần/tuần và tưới 1 lần/tuần) bằng hệ thống tưới nhỏ giọt tự động. Để thuận lợi cho phép đo vật hậu, nụ cà phê được phân loại trong 7 giai đoạn riêng biệt của sự phát triển (Crisosto và Grantz, 1990) như sau: 1 = dưỡng nụ, 2 = màu xanh lá cây, 3 = cụm màu xanh ôm chặt, 4 = cụm trắng hình thành, 5 = xuất hiện hình nến trắng, 6 = nở hoa, và 7 = quả nhỏ.

Kết quả thí nghiệm cho thấy, những cây cà phê được tưới nước 2 lần/ngày nụ hoa được tích lũy nhưng không tiếp tục phát triển để nở. Trong trường hợp này nụ hoa phát triển đến giai đoạn 4 (hình thành cụm trắng), số lượng đạt 10 nụ/đốt cành, nhưng sau đó bị ngăn cản. Nếu không có một giai đoạn thiếu nước để kích thích ra hoa, những nụ ngủ sẽ trở lên già yếu và bị giảm số lượng. Không một nụ nào ở những cây được tưới đầy đủ chuyển sang giai đoạn 5 (Giai đoạn hình nến trắng).

Những cây được tưới 1 lần/ tuần đã quan sát thấy hoa nở sau hai chu kỳ tưới. Điều này cho thấy một chu kỳ thiếu nước đơn thuần sau đó tưới trở lại là đủ để kích thích ra hoa. Số lượng nụ hoa chuyển sang giai đoạn 5 đạt 15 nụ hoa/đốt cành. Trong các cây tưới 2 lần/ tuần, quan sát thấy cây nở hoa sau 3 - 4 chu kỳ tưới. Số lượng nụ hoa chuyển sang giai đoạn 5 đạt 17 nụ hoa/đốt cành.  Như vậy, sự thiếu hụt nước nghiêm trọng của những cây được tưới nước 1 lần/ tuần không kích thích ra hoa nhiều hơn những cây được tưới nước 2 lần/ tuần.

Để tìm ra tín hiệu dẫn truyền kích thích sự phát triển của nụ hoa qua các giai đoạn, các nhà khoa học tiếp tục thí nghiệm sử dụng cây cà phê ghép áp 24 tháng tuổi, có cả 2 hệ thống rễ. Thiết kế 4 công thức theo khối ngẫu nhiên, bao gồm: (1) Cả 2 hệ thống rễ được tưới, (2) Cả 2 hệ thống rễ bị khô hạn, (3) Hệ thống rễ chính được tưới đầy đủ và gây hạn cho hệ thống rễ còn lại, (4) hệ thống rễ chính bị gây hạn, hệ thống rễ còn lại được tưới đầy đủ. Kết quả, những cây trong đó cả hai hệ thống rễ được tưới cho thế năng nước lá không giảm và quan sát cây không có hoa. Những cây mà cả hai hệ thống rễ bị gây hạn thể hiện giá trị của cả sự giảm thế nước lá trước bình minh và buổi trưa xuống dưới ngưỡng xác định -0,8 MPa. Khi tưới nước trở lại hoa nở rất nhiều, đạt 21 hoa/đốt cành.

Ở những cây chỉ có một hệ thống rễ bị gây hạn và hệ thống còn lại được tưới đầy đủ, thế năng nước lá giảm cả lúc trước bình minh và buổi trưa, và sự kích thích nở hoa đã được quan sát thấy, số hoa đạt từ 18 – 22 hoa/đốt. Do đó tín hiệu thiếu nước đã được dẫn truyền độc lập với tình trạng thế năng nước lá và tín hiệu xuất hiện phụ thuộc vào quá trình vận chuyển vật liệu thông tin tình trạng nước ở phần khô nhất của hệ thống rễ.

* Ngoài thực địa:

Nhóm các nhà khoa học đã tiến hành thí nghiệm trên cây cà phê 18 tháng tuổi, áp dụng tưới nhỏ giọt 12 giờ hàng tuần. Kết quả thu được cũng tương tự như kết quả thí nghiệm trong nhà kính. Ở các cây được tưới đầy đủ và những cây bị khô hạn không được tưới thì nụ hoa phát triển không vượt qua giai đoạn 4. Chỉ có một số nụ hoa (50 nụ/cành) trải qua giai đoạn 4 và bước sang giai đoạn 6 để nở hoa trong điều kiện có mưa nhẹ rải rác.

Ảnh: Vườn cà phê

Thí nghiệm gây hạn và tưới trở lại kích thích nở hoa với sự khác biệt có ý nghĩa giữa cây thí nghiệm và cây đối chứng. Hầu hết tất cả các nụ hoa ở giai đoạn 4 phát triển sang các giai đoạn tiếp theo để nở hoa. Điều này làm giảm số lượng nụ ở giai đoạn 4 gần bằng không và thiết lập sự nở hoa đồng bộ gần như hoàn toàn tại thời điểm này (240 hoa/cành).

Như vậy, dưới cả hai điều kiện nhà kính và thực địa, một khoảng thời gian thiếu nước sau đó tưới nước trở lại đã kích thích nở hoa ở cà phê, bằng cách giải phóng nụ hoa khỏi trạng thái ngủ nghỉ ở giai đoạn 4 và phát triển theo hướng tiền khai hoa. Dưới điều kiện tưới liên tục hoặc tình trạng thiếu nước liên tục, không quan sát thấy nở hoa. Thiếu nước nghiêm trọng là không cần thiết để thúc đẩy hoa nở.  Khi sự tích tụ các chồi ở giai đoạn 4 trùng với mùa khô, nở hoa sẽ xảy ra sau những cơn mưa lớn đầu tiên hoặc được tưới nước.

Theo số liệu khí tượng quan trắc tại trạm khí tượng Sơn La, hàng năm lượng mưa tập trung từ tháng 4 đến tháng 9 dương lịch. Từ tháng 10 đến tháng 12 lượng mưa giảm dần. Từ tháng 1 đến tháng 3 năm sau lượng mưa rất thấp, đặc biệt trong tháng 2 có những năm gần như khô hạn, không mưa, lượng mưa chỉ đạt 1,2mm/tháng (năm 2012) hoặc 1,6 mm/tháng (năm 2015). Đây là khoảng thời gian thuận lợi cho cây cà phê phân hóa mầm hoa qua các giai đoạn.

Bảng số liệu lượng mưa tại Sơn La từ năm 2010 đến năm 2016

Nguồn: Trạm khí tượng Sơn La – Thành phố Sơn La

Để phá vỡ trạng thái ngủ nghỉ của nụ hoa, nụ hoa phát triển từ giai đoạn 4 sang giai đoạn 5 và kích thích hoa cà phê nở đồng loạt, yêu cầu phải có những trận mưa lớn để đất đủ ẩm thì mới thúc đẩy quá trình nở hoa đồng loạt xảy ra. Thực tế điều kiện khí hậu thời tiết tại Sơn La, trong khoảng thời gian tháng 1 đến tháng 3 hàng năm, mặc dù có mưa nhưng lượng mưa trong các năm ở thời gian này là quá nhỏ, chỉ đạt từ 0,1 mm – 35,6 mm (2015). Mặt khác, mưa rải rác, số ngày mưa ít (3 – 7 ngày). Vì không đủ nước để thúc đẩy quá trình nở hoa đồng loạt nên hoa cà phê đã nở rải rác, có 5 – 6 đợt nở hoa tương ứng với 5 – 6 đợt thu quả. Điều này gây tốn công thu hái và làm giảm chất lượng cà phê nhân khi các lứa thu hái bị lẫn quả xanh.

Ứng dụng công nghệ tưới nhỏ giọt trong thâm canh cà phê chè Sơn La, với công suất tưới 7m³ nước/giờ, tưới 4 giờ/ngày, 1 lần/tuần, thì hoàn toàn có thể áp dụng điều khiển hoa cà phê nở theo ý muốn của nông hộ. Điều này rất quan trọng, không chỉ giúp nông dân dễ chăm sóc, thu hái khi quả chín tập trung mà còn đảm bảo chất lượng cà phê nhân, tăng giá trị sản phẩm, giữ vững thương hiệu cà phê Sơn La trên thị trường trong nước và quốc tế.

Phòng Thông tin KH&CN - Trung tâm Thông tin và Thống Kê KH&CN