Mỗi ngày, có hơn 2 tỷ ly cà phê được tiêu thụ trên toàn thế giới. Các nước đang phát triển sản xuất khoảng 90% hạt cà phê được sử dụng để tạo ra tất cả loại cà phê lattes, espressos và mochas. Điều đó làm cho cà phê trở thành một nguồn thu nhập và sinh kế quan trọng cho hàng triệu người trên toàn thế giới.

Hạt cà phê của giống Catigua đang trong năm cho sản lượng cao. Catigua là một trong những giống cà phê được trồng phổ biến nhất ở Brazil. Ảnh: César Elias Botelho.
 

Nhưng năng suất cà phê thường trồi sụt. Những năm năng suất cao thường được theo sau bởi những năm năng suất thấp và ngược lại. Kiểu năng suất cao thấp xen kẽ này được gọi là “hiệu ứng năng suất trồi sụt xảy ra cứ mỗi hai năm một lần” (biennial effect).
 

Indalécio Cunha Vieira Júnior, nhà nghiên cứu tại Đại học Lavras, Brazil nói “Điều đó giống như sự phục hồi về mặt sinh lý của cây”. “Cây cà phê cần phải phát triển giai đoạn sinh dưỡng trong vòng một năm để tạo ra sản lượng tốt vào năm sau”.
 

Hiệu ứng năng suất trồi sụt xảy ra mỗi hai năm một lần khiến các nhà chọn tạo giống cà phê gặp khó khăn khi so sánh năng suất từ các giống cà phê khác nhau. Nếu không có các biện pháp đo đếm chính xác về năng suất, các nhà chọn tạo giống không thể biết giống cà phê nào sẽ hữu ích nhất cho người trồng cà phê.
 

Trong một nghiên cứu mới, Cunha và các đồng nghiệp đã phác thảo mô hình tính toán khắc phục hiệu ứng năng suất trồi sụt xảy ra mỗi hai năm một lần trong sản xuất cà phê. Mô hình này làm giảm sai số thí nghiệm. Nó cũng làm tăng tính hữu ích của dữ liệu thu được từ các thử nghiệm ngoài đồng. Đổi lại, mô hình này tác động trực tiếp đến chất lượng của các giống cà phê được cung cấp cho nông dân.
 

Cunha nói “Cuối cùng, những phát hiện của chúng tôi có thể tiết kiệm được một nửa chi phí và thời gian để phóng thích ra giống cà phê mới vào sản xuất”.

Mô hình mới này cũng có thể giúp nông dân cải thiện năng suất cà phê. Cunha nói “Mô hình này tạo ra dữ liệu về sự phát triển trong hai năm ở cấp độ của từng cây cà phê”. Sử dụng thông tin từ mô hình, người nông dân có thể điều chỉnh các giải pháp canh tác cho từng cây. Quản lý có hiệu quả các điều kiện trồng trọt tác động trực tiếp đến chất lượng và sản lượng thu hoạch.

Nghiên cứu cũng mang lại một số kết quả bất ngờ. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hiệu ứng năng suất trồi sụt xảy ra mỗi hai năm một lần trong canh tác cà phê không theo mô hình dễ hiểu như đã nghĩ trước đây.
 

Cunha nói “Nhiều nhà nghiên cứu giả định rằng tất cả các cây cà phê trong vùng sẽ có các kiểu năng suất tương tự nhau”. Tuy vậy, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một vài cây cà phê có thể có năng suất khá ổn định trong nhiều năm. Các cây cà phê khác có thể có năng suất cao trong hai năm và giảm năng suất trong năm thứ ba.

Cunha nói “Những phát hiện này sẽ thay đổi cách thức lý giải các các thí nghiệm chọn tạo giống cà phê”. Mô hình mới cũng cho phép các nhà nghiên cứu xác định lý do tại sao các cây cà phê riêng lẻ có thể có năng suất cao hoặc thấp qua mỗi năm. Một số cây cà phê có năng suất cao có thể thuộc các giống năng suất cao. Tuy nhiên, các cây của các giống năng suất cao có thể tạo ra năng suất thấp trong những năm phục hồi.

Ông Cunha nói “Mô hình của chúng tôi cho phép chúng tôi nghiên cứu sâu hơn về hiệu ứng hai năm một lần”. “Điều này có thể cho phép chúng tôi khuyến cáo các giống có năng suất cao nhất cho nông dân với độ chính xác cao hơn và chi phí thấp hơn.

Hạt của giống cà phê “Arasay” sẵn sàng cho thu hoạch. Ảnh: César Elias Botelho.

Cunha và các đồng nghiệp đã sử dụng mô phỏng máy tính để đánh giá tính hiệu quả mô hình của họ. Cunha nói “Việc mô phỏng cho phép chúng tôi khẳng định những phát hiện của chúng tôi dựa trên dữ liệu thực tế”.

Nó cũng giúp các nhà nghiên cứu kiểm tra các điều kiện mô hình hoạt động tốt và khi nó gặp những khó khăn.
 

Cunha nói, “các kết quả mô phỏng cho thấy mô hình có thể xác định một cách hiệu quả các giai đoạn của hiệu ứng năng suất trồi sụt hai năm một lần của các cây cà phê riêng lẻ”. Mô hình mới này đã được chứng minh có cải tiến so với các mô hình cũ.

Cunha hiện đang cố gắng kết hợp nhiều thông tin di truyền hơn vào mô hình hiện tại. Điều này sẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu kiểm soát di truyền của hiệu ứng năng suất trồi sụt hai năm một lần. Hiểu biết cơ sở di truyền của hiệu ứng năng suất trồi sụt hai năm một lần có thể rất hữu ích. Ví dụ, nó có thể cho phép các nhà chọn tạo giống xác định các giống cà phê có năng suất đồng đều hơn qua nhiều năm.
 

Cà phê không phải là cây trồng duy nhất biểu hiện hiệu ứng năng suất trồi sụt hai năm một lần. Chẳng hạn cây táo cũng thể hiện hiệu ứng năng suất trồi sụt hai năm một lần. Những phát hiện từ công trình này cũng có thể áp dụng cho các giống cây trồng khác có hiệu ứng năng suất trồi sụt như vậy.

Nguyễn Tiến Hải theo Agronomy.