Canh tác 05: Vai trò của đất trong sản xuất cà phê | PrimeCoffee

Các chất dinh dưỡng ngoài những gì cây trồng nhận được từ không khí và nước (carbon, oxy và hydro) được thu nhận qua đất. Đất và các chất dinh dưỡng của nó có thể đặc trưng theo vùng, thay đổi theo địa chất địa phương và vật liệu gốc. Vì vậy, tùy thuộc vào vị trí của một đồn điền trên thế giới, việc quản lý đất sẽ khác nhau. Trên thực tế, nó có thể là một ngành khoa học cụ thể cho từng vùng vi mô, rất chính xác và một số nhà nông học khuyên bạn nên phân tích đất cũng như các mô lá nhiều lần trong năm để đảm bảo quản lý chất dinh dưỡng chính xác.

Một trong những khía cạnh quan trọng nhất đối với kết cấu & hương vị của hạt cà phê là loại đất được sử dụng để trồng cây cà phê. Ảnh: Maren Barbee

Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO) phân loại đất thành 30 loại (FAO soil groups). Trong số này, họ đề cập cụ thể, “Dystric và Humic Nitosols là những loại đất tốt nhất để trồng cà phê tốt nhất, mặc dù phải bón phân”.

FAO, 1985

Cà phê arabica có thể thích nghi với các loại đất có nguồn gốc từ các nguyên liệu gốc khác nhau và được báo cáo là phát triển tốt trên đất thịt sâu, hơi chua, thoát nước tốt, màu mỡ có nguồn gốc núi lửa hoặc đá ong với hàm lượng mùn hợp lý (Pursegldve, 1968). Trong khi đó, cà phê Robusta không quá đặc biệt về yêu cầu như cà phê arabica và cho thấy khả năng thích nghi rộng hơn. Cà phê Robusta có thể được trồng trên cát đỏ, đất sét hoặc đất thịt nặng ở Uganda (Wrigley, 1988). Cà phê Liberica cũng có thể được trồng trên nhiều loại đất khác nhau, từ than bùn đến đất sét và trên đất nghèo hơn.

Bản đồ đất nông nghiệp khu vực Đông Phi tỷ lệ 1: 5.000.000 | Ảnh: Phóng to

Trong môi trường sống tự nhiên – tại các khu rừng nhiệt đới nguyên sinh trên của Ethiopia, cà phê Arabica xuất hiện ở nhiều tầng của hệ sinh thái rừng và do đó nó là cây ưa bóng. Từ thời xa xưa, nó đã được trồng trong các khu rừng nhiệt đới trên núi ẩm ướt ở tây nam Ethiopia (Coste, 1992; Wintgens, 2004). Với khả năng thích nghi của nó, cà phê phát triển trong môi trường sinh thái rộng lớn và không có những yêu cầu đặc biệt về đất. Trên thực tế, nó sinh trưởng tốt trên đất sét-silic của đá granit cũng như trên đất có nguồn gốc núi lửa hoặc thậm chí trên đất phù sa (Wrigley, 1988; Mesfin, 1998). Việc ngập úng sẽ làm giảm năng suất đáng kể và làm chết cây cà phê nếu kéo dài. Do đó, kết cấu và độ sâu của đất là những yếu tố cực kỳ quan trọng đối cho sự phát triển của cây cà phê.

Đất của vùng cao nguyên Ethiopia – nơi khởi sinh của cây cà phê thường xuyên giữ được hơn 50% nước trong thành phần của chúng.

BaristaHustle

Một số loại đất trồng cà phê

Diện tích cà phê trên thế giới khoảng 10 triệu ha, tập trung chủ yếu ở Châu Mỹ, Châu Phi và Châu Á. Đất trồng cà phê bao gồm nhiều nguồn gốc địa chất khác nhau. Cà phê có thể trồng trên đất phát triển trên đá gneiss, đá granit, đá bazan, đá phiến; đất có nguồn gốc tro núi lửa; đất trầm tích v.v … Tuy nhiên để đảm bảo cho cây cà phê sinh trưởng và phát triển tốt, chu kỳ khai thác dài thì độ sâu tầng đất phải đảm bảo > 70 cm, độ xốp khoảng 55 – 60%, thoát nước tốt (Hiệp hội cà phê BMT, 2021).

Theo Tổ chức Nông Lương Liên Hiệp Quốc dựa trên bản đồ loại đất của thế giới (xem chi tiết tại: FAO/UNESCO Soil Map of the World) cho thấy rằng phần lớn các loại đất vùng cao ở Ethiopia – nguồn gốc của “terroir cà phê” – là Nitosols. Ở Châu Phi Nitosols xuất hiện dưới rừng hoặc xavan trên địa hình chia cắt với khí hậu nhiệt đới ẩm. Giai đoạn phong hóa của Nitosols làm cho chúng màu mỡ hơn Ferralsols (tức đất đỏ vàng, hay đất bazan ở Việt Nam).

Cây cà phê của Việt Nam chủ yếu được nuôi dưỡng bởi đất Ferralsols & Acrisols – những loại được xem là kém màu mỡ hơn so với Nitosols, thậm chí còn cần tác động cải tạo cao)

Nitisol (Nitosols)

Nitisols, một trong 30 nhóm đất trong hệ thống phân loại của Tổ chức Nông lương (FAO) . Chiếm 1,6% tổng diện tích đất liền trên Trái đất. Nitosols chủ yếu được tìm thấy ở miền đông châu Phi – trên độ cao lớn, ven biển Ấn Độ, Trung Mỹ và các đảo nhiệt đới (Cuba, Java và Philippines). Chúng có lẽ là loại đất màu mỡ vốn có nhất trong các loại đất nhiệt đới vì hàm lượng dinh dưỡng cao và cấu trúc thấm sâu. Nitosols được xác định về mặt kỹ thuật bởi sự tích tụ đáng kể của đất sét (30% trở lên theo khối lượng và kéo dài tới 150 cm bên dưới bề mặt) và bởi một cấu trúc kết khối. Oxit sắt và hàm lượng nước cao được cho là đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra cấu trúc của đất.

Đất Nitosols | Ảnh: Sciencedirect

Nitosols có tiềm năng rất tốt cho nông nghiệp. Về mặt vật lý, chúng tơi xốp, thoát nước tốt, có cấu trúc ổn định và khả năng trữ nước cao. Dễ dàng chịu tác động nông nghiệp, thậm chí ngay sau khi có mưa hoặc trong mùa khô, đất có thể được chuẩn bị mà không gặp khó khăn lớn (FAO).

Bản đồ đất nông nghiệp khu vực Đông Nam Á tỷ lệ 1: 5.000.000 | Ảnh: Phóng to

Các loại đất quan trọng khác của Ethiopia (đồng thời được tìm thấy tại Việt Nam) phù hợp cho sự phát triển của cây cà phê bao gồm đất Ferralsols, Acrisols và Arenosols được phát triển rất rộng rãi và có xu hướng bị phong hóa và tạo sỏi. Những loại đất này thường có tính chua đến rất chua và chúng có một lượng đáng kể chất hữu cơ được hình thành từ sự phân hủy của xác lá ở những khu vực được bao phủ bởi rừng (FAO).

Đất trồng cà phê Việt Nam chủ yếu thuộc nhóm đất đỏ, vàng (đất Ferralsols, hay đất đỏ bazan) chiếm tỷ lệ trên 86%; đất xám (đất Acrisols) và đất khác chiếm tỷ lệ khoảng 14%. Riêng ở Tây Nguyên, Tây Bắc, Bắc Miền Trung, Đông Nam Bộ diện tích cà phê trồng trên nhóm đất đỏ vàng với tỷ lệ từ 90,5 – 99,7%. Diện tích cà phê ở Kon Tum chủ yếu trồng trên loại đất xám phát triển trên đá mẹ gnai với tỷ lệ khoảng 87,5%.

Ferralsols – Đất đỏ bazan

Đất đỏ bazan là tư liệu sản xuất đặc biệt của nông – lâm nghiệp, là một nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của mỗi quốc gia và từng khu vực. Đất trồng cà phê Việt Nam chủ yếu thuộc nhóm đất đỏ vàng chiếm tỷ lệ trên 86%; đất xám và đất khác chiếm tỷ lệ khoảng 14%. Riêng ở Tây Nguyên, Tây Bắc, Bắc Miền Trung, Đông Nam Bộ diện tích cà phê trồng trên nhóm đất đỏ vàng với tỷ lệ từ 90,5 – 99,7%.

Ferralsols, Nhóm đất đỏ vàng hay còn gọi là nhóm đất Feralit trong phân loại của FAO là đất phong hóa màu đỏ và vàng có màu sắc là kết quả của sự tích tụ các oxit kim loại, đặc biệt là sắt và nhôm (vì vậy chúng có tên là đất đỏ). Ferralsols được hình thành trên các vật liệu cũ về mặt địa chất ở vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, với thảm thực vật rừng nhiệt đới phát triển trong trạng thái tự nhiên. Do các oxit kim loại còn sót lại và sự rửa trôi các chất dinh dưỡng khoáng, chúng có độ phì nhiêu thấp và cần bổ sung thêm vôi và phân cho mục đích nông nghiệp. Các loại cây trồng như cọ dầu, cao su hoặc cà phê là thích hợp (sau khi rừng nguyên sinh bị phá). Ferralsols chỉ chiếm dưới 6% bề mặt lục địa trên Trái đất, phân bố trên diện hẹp ở Tây Nguyên Việt Nam (FAO).

Đất đỏ vàngFerralsols | Ảnh: Researchgate

Nhóm đất đỏ vàng nhìn chung thích hợp cho việc trồng các loại cây công nghiệp dài ngày, trong đó có cà phê. Đất nâu đỏ bazan là loại đất thuộc nhóm đất đỏ vàng phân bố chủ yếu ở các tỉnh Tây Nguyên có đặc tính lý hóa học rất phù hợp cho cây cà phê sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao. Tuy nhiên, trải qua nhiều quá trình sử dụng khác nhau và tác động của tự nhiên đã dẫn đến tình trạng hoang hoá và thoái hoá nghiêm trọng.

Nhóm đất bazan đỏ (Ferralsols) nhìn chung thích hợp cho việc trồng các loại cây công nghiệp dài ngày, trong đó có cà phê. Đất bazan tại nước ta phân bố chủ yếu ở các tỉnh Tây Nguyên có đặc tính lý hóa học rất phù hợp cho cây cà phê sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao. So với đất bazan, đất xám dành (hay đất Acrisols, là một trong 30 nhóm đất trong hệ thống phân loại của Tổ chức Nông lương (FAO)) cho canh tác cà phê Việt Nam có thành phần nước, không khí và hữu cơ thấp hơn nên tính chất vật lý nước không thật sự thuận lợi cho canh tác cà phê. Vì vậy, để đẩm bảo cho cà phê đạt năng suất cao, ổn định cần tăng cường áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm cải thiện khả năng giữ nước, độ thoáng khí của đất.

Hiện nay cà phê trồng trên loại đất xám đất vẫn có thể đạt năng suất tương đương với đất nâu đỏ bazan (4 – 5 tấn nhân/ha) do nông dân áp dụng các tiến bộ kỹ thuật mới trong canh tác, đặc biệt là giải pháp ép xanh hàng năm.

Hiệp hội cà phê BMT, 2021

• Ép xanh cho cà phê hàng năm là giải pháp bón hữu cơ, góp phần cải thiện độ phì nhiêu, điển hình là bón phân hữu cơ sinh học và vỏ cà phê đã ủ hoai mục.

Andosol – Đất núi lửa

Cà phê có thể được trồng trên nhiều loại đất nhưng loại lý tưởng là đất đỏ núi lửa màu mỡ hoặc đất thịt pha cát sâu. Để cây cà phê phát triển, điều quan trọng là đất phải thoát nước tốt, không quá nhiều đất sét nặng hoặc đất cát nặng. Một số loại cà phê nổi tiếng và lâu đời nhất được trồng trên sườn núi lửa hoặc trong đất núi lửa, còn được gọi là Andosols, một trong 30 nhóm đất trong hệ thống phân loại của Tổ chức Nông lương (FAO). Andosol được định nghĩa là đất có nguồn gốc tro núi lửa. Mặc dù những loại đất này tồn tại ở tất cả các vùng khí hậu, nhưng chúng chỉ chiếm ít hơn 0,75% diện tích đất lục địa không cực trên Trái đất. Có mặt cùng với phân bố địa lý của núi lửa, chúng được tìm thấy dọc theo ‘Vành đai lửa Thái Bình Dương (Ring of Fire)’, trong Thung lũng Rift của Châu Phi, và trong các vùng núi lửa của các nước Địa Trung Hải.

Do tuổi đất hầu như khá trẻ, nên Andosol điển hình rất màu mỡ. Chúng vẫn giữ được nhiều yếu tố có trong quá trình hình thành đá, chúng không bị cướp bóc qua hàng trăm năm nông nghiệp, và chưa trải qua quá trình rửa trôi sâu rộng và tương đối không bị phong hóa. Do đó, đất Andosol có hàm lượng vật chất hữu cơ cao, luôn sẵn có nhiều cation cơ bản như Mg, Ca hoặc K (có thể dễ dàng bị loại bỏ) và chứa tỷ lệ cao của các vật liệu thủy tinh và keo vô định hình, chẳng hạn như allophane, imogolite và ferrihydrite. Vì vậy, ngoài cà phê đất Andosol thích hợp cho việc thâm canh nhiều loại cây nông nghiệp nói chung, bao gồm các loại cây ăn quả, ngô, trà, cà phê và thuốc lá. v.v..

Đất Andosol | Ảnh: Researchgate

Yêu cầu chất lượng đất

Cà phê phát triển tốt trong điều kiện đặc tính vật lý và hóa học nhất định của đất (Willson, 1985). Trong số các đặc tính vật lý, cấu trúc đất cho phép thoát nước tốt là yêu cầu quan trọng nhất vì ngập úng làm giảm năng suất đáng kể và thậm chí dẫn đến chết cây cà phê nếu chúng ở đủ lâu trong điều kiện ngập úng.

Nhìn chung, đất sét nặng không thích hợp cho việc trồng cà phê vì chúng có khả năng thoát nước kém, do đó việc xâm nhập và sinh trưởng của rễ khó hoặc không thể. Dung tích nước và độ sâu là hai đặc tính khác cần được xem xét khi lập kế hoạch canh tác cà phê. Khả năng chứa nước cao giúp duy trì sự thoát hơi nước trong mùa khô vì nó cung cấp đủ nước sẵn có trong khi tầng đất sâu cho phép rễ phát triển bằng cách cung cấp một khối lượng đất lớn hơn chứa nhiều nước và chất dinh dưỡng xung quanh cây cà phê.

Ở các một số khu vực như Papua New Guinea, cà phê được trồng thành công ở nơi có lượng mưa lớn, mùa khô ngắn và mây phủ thường xuyên trên nền đất sét chỉ sâu 15 đến 20 cm trên lớp đất sét nặng không bị rễ cà phê xâm nhập,

Willson, Năm 1985

Các đặc tính quan trọng nhất (về mặt hóa học) của đất đối với sự phát triển và năng suất của cây cà phê là độ pH (độ chua / kiềm) và lượng chất dinh dưỡng có sẵn cho cây trồng. Nhiều báo cáo khác nhau đã chỉ ra rằng cà phê nên được trồng trên nền đất có độ pH từ kỳ chua (pH dưới 4,0) đến hơi kiềm (pH lên đến 8,0). Tuy nhiên, không phải thái cực nào cũng hoàn toàn phù hợp, đất hơi chua vẫn được ủng hộ trong nhiều nghiên cứu hơn.

Kết cấu đất (lý tính)

Yêu cầu quan trọng nhất đối với đất trồng cà phê là phải thoát nước tốt. Đất ngập úng sẽ làm giảm đáng kể năng suất cà phê và có thể làm cây bị chết nếu ngập úng kéo dài. Đất trồng cà phê phải có tầng sâu tối thiểu là 70 cm. Tầng đất càng sâu thì bộ rễ càng phát triển mạnh, ăn sâu xuống đất để hút nước và chất dinh dưỡng để nuôi cây. Một số loại đất như đất đỏ, bộ rễ có thể ăn sâu đến 3m (Hiệp hội cà phê BMT, 2021). Ngược lại nếu tầng đất quá mỏng, bộ rễ cây cà phê không có khả năng ăn sâu nên cây chịu hạn kém hơn. Tầng đất mặt sâu, tơi xốp, thoát nước tốt là các yếu tố quan trọng bậc nhất tạo điều kiện cho cây cà phê phát triển tốt.

Tầng đất mặt sâu, tơi xốp, thoát nước tốt là các yếu tố quan trọng bậc nhất tạo điều kiện cho cây cà phê phát triển tốt | Ảnh: Maren Barbee

Trong cuốn Cây cà phê Việt Nam (2021), TS. Hoàng Thanh Tiệm cho biết: Bộ rễ cà phê rất háo khí, cần nhiều oxy nên những loại đất sét nặng, kém thoát nước không phù hợp để trồng cà phê. Ngược lại, các loại đất cát nhẹ, thoát nước quá nhanh, khả năng giữ ẩm kém cũng không thuận lợi cho cà phê sinh trưởng và phát triển.

Yêu cầu về hóa tính

Trong Sổ tay Cà phê Robusta của Cơ quan phát triển cà phê Uganda (Uganda hiện là nước sản xuất lớn thứ 4 thế giới) đã đề cập: “Cà phê vối có thể phát triển trên nhiều loại đất khác nhau. Nhưng để bộ rễ phát triển tốt nhất và cho năng suất cao, cần phải có đất màu mỡ, thoáng khí, thoát nước tự do, hơi chua, sâu với hàm lượng mùn hợp lý và độ sâu tối thiểu 1 – 1,5m ở nơi ẩm ướt và 3m ở vùng khô hơn. Loại đất lý tưởng là đất đỏ núi lửa hoặc đất thịt pha cát có cấu trúc và kết cấu tốt và giàu chất hữu cơ không ngập úng. Tránh đất sét nặng hoặc đất thoát nước kém để có năng suất tốt. Ngoài ra, đất chỉ nên hơi chua, với độ pH từ 5.5 – 6.5. Mức độ pH dưới 5.5 sẽ hạn chế năng suất cây trồng và ở mức độ này, phải bón vôi đầy đủ để điều chỉnh mức độ pH trở lại phạm vi thích hợp”.

Hàm lượng chất hữu cơ trong đất là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ phì đất. Đối với đất đồi, hàm lượng hữu cơ cao thường kèm theo đất tơi xốp và có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cao. Yêu cầu đất để trồng cà phê phải có hàm lượng hữu cơ trên 3%. Nếu đất có hàm lượng hữu cơ quá thấp, trước khi trồng cà phê phải có biện pháp cải tạo đất bằng các loại cây phân xanh, đậu đỗ v.v… hoặc phải đầu tư nhiều phân chuồng lúc trồng mới để đảm bảo cho cây sinh trưởng tốt.

Độ phì nhiêu của đất ở các khu vực có rừng nguyên sinh có thể hỗ trợ cho việc trồng trọt trên diện rộng trong vài năm mà không cần bổ sung phân bón. Vì vậy, các loại đất hoang hóa ban đầu cho phép trồng rộng rãi nhiều loại cây lương thực và cây công nghiệp bao gồm cả cà phê, cao su, sắn, ngô,.. Tuy nhiên, Sau hai đến năm vụ canh tác, lượng dinh dưỡng giảm đến mức nông dân buộc phải bỏ ruộng để trồng mới. Kết quả là nạn phá rừng, vốn đã trên diện rộng, vẫn đang gia tăng do áp lực về dân số.

Cây cà phê thích đất chua với pH từ 5.5 – 6.5 độ (theo FAO). Khi độ pH giảm xuống dưới 5, các chất dinh dưỡng quan trọng như nitơ sẽ rất ít để cho cây hấp thụ. Ảnh: Maren Barbee

Đất trồng cà phê Việt Nam hiện tại thuộc loại rất chua (pH từ 4,32 – 4,43) chiếm 63% tổng số mẫu phân tích

Nguồn: WASI, 2013, 2014

• Độ pH của đất là thuật ngữ được sử dụng để biểu thị số lượng cation hydro (H) và nhôm (Al) ) trong đất. Khi mức hydro hoặc nhôm trở nên quá cao (đất trở nên quá chua) khả năng trao đổi cation tích điện âm của đất sẽ bị “tắc nghẽn” và các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng bị đẩy ra ngoài. Theo thời gian, đất sẽ trở nên chua hơn do canxi và magie bị đào thải ra ngoài, đồng thời với việc hydro được thêm vào đất thông qua sự phân hủy tàn dư thực vật hoặc do quá trình nitrat hóa amoni xảy ra khi bón phân urê. Để giải quyết vấn đề này, người ta sẽ bón vôi vào để trung hòa lượng axit hay còn gọi là điều hòa pH trong đất.

Sinh học đất

Hoạt động của vi sinh vật tăng lên khi nhiệt độ tăng, khi có nhiều cacbon hữu cơ làm nguồn thức ăn và khi độ pH của đất gần trung tính hơn (pH khoảng 7). Hoạt động của vi sinh vật rất quan trọng vì vi sinh vật giải phóng nitơ và các chất dinh dưỡng khác để cây trồng hấp thụ. Mặt khác, sự sẵn có của các chất dinh dưỡng phụ thuộc vào độ hòa tan của đất. Trong môi trường axit, khả năng hòa tan của các chất dinh dưỡng thiết yếu như phosphate, sắt, mangan và nhôm bị giảm (Pavan và Chaves, 1996 & Edison Martins Paulo I ; Enes Furlani Jr. 2010).

Tổ chức Nông Lương Liên hợp quốc (FAO) đề cập đến tầm quan trọng của điều này trong định nghĩa của họ về loại đất lý tưởng cho cà phê: “Cà phê có thể được trồng trên nhiều loại đất khác nhau, nhưng lý tưởng nhất là đất đỏ núi lửa màu mỡ hoặc đất cát sâu, đất mùn. Đất có màu nâu vàng, nhiều phù sa ít được ưa chuộng hơn. Tránh đất sét nặng hoặc đất thoát nước kém.” Tổ chức FAO cũng khuyến cáo nông dân tránh trồng ở phần ba dưới cùng của đồi dốc vì những khu vực này dễ bị úng nước hơn.

Các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong đất và xác lá. Trong đất khô, vi sinh vật này không hoạt động. Ảnh: Maren Barbee

Các loại cây như cà phê yêu cầu đất thoát nước tốt, không bị úng, hay nói đơn giản là thoáng khí. Đất như vậy được mô tả là “hiếu khí” (aerobic). Ngược với điều kiện “kỵ khí” (anaerobic) Đất có kết cấu nặng (đất sét), nén chặt, ẩm ướt hoặc ngập nước có xu hướng kỵ khí vì chúng có ít không khí oxy hơn để thực hiện các phản ứng oxy hóa. Hệ vi khuẩn kỵ khí của đất cũng là nguyên nhân gây ra các bệnh lây truyền qua đất trên diện rộng.

Cuối cùng, trong bối cảnh mà những thách thức do mất rừng, thoái hóa đất và suy giảm chất lượng đất cùng với các tác động có thể xảy ra của biến đổi khí hậu đối với tính bền vững của môi trường và nguồn gen cà phê là không thể đảo ngược. Hiểu biết về điều kiện đất đai là điều cấp thiết để thiết kế và thực hiện các phương án quản lý phù hợp trong việc cải thiện độ phì nhiêu của đất và phát huy tài nguyên rừng tự nhiên thông qua các cơ chế khuyến khích & thực hành sản xuất nông nghiệp bền vững.

Bài viết này nhằm mục đích nghiên cứu và cung cấp các khái niệm cơ bản, không đại diện cho quan điểm của tác giả. Để ứng dụng vào thực tiễn sản xuất bạn nên dựa vào các phân tích nông học chuyên sâu để tìm được phương án xử lý phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng tại địa phương.

Canh tác toàn tập là một chuyên mục đặc biệt từ PrimeCoffee, nhằm cung cấp một góc nhìn tổng quan về những yếu tố bạn có thể và/hoặc không thể kiểm soát, cũng như cách thực hiện những kiểm soát có thể để tạo ra một vụ mùa bền vững và một cốc cà phê ngon.