Кукуруза

Кукуруза – одна из наиболее распространенных и в то же время агроэкологически адресных зерновых культур. Большая часть посевов зерновой кукурузы и основное ее производство (80 %) в России сосредоточены на Северном Кавказе. В более северных регионах (Центральном, Центрально–Черноземном, Поволжье и др.) кукурузу выращивают преимущественно на силос и зеленый корм. Однако в последние годы созданы раннеспелые гибриды кукурузы, обеспечивающие ее гарантированное вызревание в более высоких широтах, что позволяет увеличить и в этих регионах производство зерна кукурузы.

Различные гибриды кукурузы могут достигать периода молочно–восковой спелости даже в температурных условиях, благоприятных для вызревания яровых зерновых культур. За счет селекции амплитуда потребности этой культуры в сумме температур значительно снизилась. Именно это обстоятельство и обеспечило «осеверение» кукурузы.

Лучшие районы возделывания кукурузы на зерно в условиях России находятся в наиболее обеспеченной теплом зоне — на территории Северного Кавказа.

Территории возможного возделывания кукурузы на силос и зеленый корм в условиях Российской Федерации значительно шире, поскольку необходимая для этого сумма эффективных температур меньше 800^оС. Поэтому в эти зоны попадают северные районы степной, лесостепной и нечерноземной зон.

Кукуруза – однолетнее растение, относится к семейству мятликовых. Стебель состоит из отдельных междоузлий, разделенных стеблевыми узлами. Число узлов и число листьев – устойчивый признак, мало изменяющийся от условий и агротехники. Растения раннеспелых гибридов имеют 10–12, среднеранних – 12–14, среднеспелых – 14–16, среднепоздних – 16–18, позднеспелых – 18–20 листьев.

Корневая система мочковатая, сильно разветвленная. Основная масса корней сосредоточена на глубине 30–60 см. Кроме подземных корней, кукуруза образует воздушные поверхностные корни, которые развиваются из ближайших к поверхности почвы стеблевых узлов. Эти корни выполняют в основном опорные функции, но при благоприятных условиях способны укореняться и давать дополнительную мочковатую систему, что наблюдается при влажной почве и окучивании.

Кукуруза – однодомное, раздельнополое растение, то есть на одном растении находятся мужское соцветие – метелка и женское – початок. На початке, как правило, четное количество продольных рядов цветков, а следовательно, и зерен. При благоприятных условиях метелка зацветает через 5–7 дней после выхода ее из раструба верхнего листа. Это на 2–3 дня раньше початка. В засушливых условиях разрыв между цветением метелки и початка увеличивается до 6–7 дней и более, нарушается оплодотворение, появляется череззерница, что приводит к снижению урожайности. Зерновка представляет собой односемянный плод.

В сухой надземной массе растения кукурузы доля зерна составляет 40–45%, стебля, листьев, метелок, стержня и обертки початка – 55–60%. В общей массе початка без обертки на долю стержня приходится 15–18%.

Для разработки адаптивной технологии возделывания кукурузы и сортовой агротехники очень важно знать особенности формирования репродуктивных (метелка, початок) и вегетативных (листья, стебель, корень) органов растений.

1. Прорастание:

• температура прорастания +8^o–10^oС;
• наличие капиллярной воды;
• время прорастания + всходы: при оптимальных условиях около одной недели, при неоптимальных условиях до 3 недель. Требуется предварительно протравить семена от болезней и вредителей;
• формирование первичного зародышевого корешка и последующих 3–4 зародышевых корешков;
• появление первых придаточных корней.

2. Ювенильное развитие (2–5 листа):

• появление стеблевых узлов и листьев;
• образование побегов кущения (из–за светового избытка, избыточного количества питательных веществ, повреждения основного побега, например мухой шведской);
• закладка боковых побегов и будущих початков;
• конус нарастания находится под или над поверхностью почвы;
• особая восприимчивость к низким температурам, возможны нарушения закладок початков;
• низкая способность усвоения питательных веществ.

3. Вытягивание стебля (массовый рост), трубкование:

• растягивание междоузлий (начиная с нижней части);
• рост воздушных корней;
• фаза наибольшего употребления питательных веществ и воды;
• рост общей массы за счет накопления ассимилянтов в стебле;
• дифференцирование генеративных органов;
• достигается максимальный индекс листовой поверхности (около 20% стебель, около 3% обертки початка, около 77% листья);
• завершение фазы вытягивания стебля с появлением мужского и женского соцветия.

4. Цветение:

• появление мужского соцветия на несколько дней раньше женского соцветия;
• рост нитей рыльца около 10 дней;
• максимальное количество фертильных соцветий / початков;
• под действием высоких температур возможны стерилизация пыльцы и уничтожение женских половых клеток, либо нитей рыльца, с последующим формированием початков, обнаруживающих череззерницу.

5. Налив зерна:

• редукционная фаза: прекращение развития зерен из–за экологических воздействий, начиная с верхушки початка (адаптация генетического потенциала к местным условиям);
• наполнение зерен за счет:
  • переноса углеводов из стебля около 50% в зерно,
  • новой ассимиляции около 50%;
• прибавление сухой массы (СМ) зерна около 100–150 кг/га/день;
• молочная спелость начинается в середине початка, цвет початка бело–желтоватый (около 25% сухой массы в зерне);
• восковая спелость (около 45% сухого вещества) характеризуется желтовато–белым цветом.

6. Созревание:

• физиологическая спелость (около 50% сухого вещества): черный слой у основания зерен, завершение ассимиляции усвоения, продолжение отдачи влаги;
• уборочная спелость: зерна с внешней стороны и на стержнях початка твердые (60% сухого вещества).

Требование к влаге.

Кукуруза относится к сравнительно засухоустойчивым культурам, уступая только сорго, суданке и просу. Она экономно расходует влагу из почвы на образование органической массы, это можно судить по коэффициенту транспирации. Чтобы получить 1,0 кг сухой массы необходимо для:

Корневая система кукурузы обладает большой сосущей силой и поглощает воду в 3–6 раз быстрее, чем корневая система ячменя, овса или пшеницы. Но в течение вегетации растения кукурузы используют влагу неравномерно. Наибольшую потребность во влаге кукуруза испытывает в период за 10 дней до выбрасывания метелки и в последующие 20 дней. Этот период называют критическим. Недостаток влаги в почве в период максимального водопотребления, особенно в сочетании с воздушной засухой, приводит к увяданию растений, снижению активности фотосинтеза, преждевременному подсыханию листьев, нарушению оплодотворения и формирования зерна. При увядании растений в течение 1–2 дней во время цветения урожай снижается на 20%, 6–8 дней – на 50%. Недостаток влаги в фазе молочной спелости часто является причиной преждевременного прекращения налива зерна, формирования мелкого зерна в верхней части початка и, как правило, снижения урожайности.

Кукуруза дает хорошие результаты в годы, когда за июнь – август выпадает не менее 200 мм осадков, и при хороших запасах влаги в почве (не менее 100 мм) — с преобладанием осадков в период цветения культуры. Наивысшая потребность в воде у кукурузы в июле – августе, желательно 100 мм осадков в месяц. Высокоурожайные гибриды используют от 406 до 635 мм влаги.

Во время вегетации даже непродолжительная засуха может нанести серьезный ущерб урожаю, если она совпадает с критическим периодом развития растения (от цветения початка до наполнения зерна). При ограниченных запасах влаги в почве листья кукурузы становятся светло–зеленые, жесткие и узкие. В условиях хорошего водоснабжения они приобретают глянцевито–зеленую окраску, становятся широкими. Вместе с тем кукуруза плохо реагирует на переувлажнение почвы, резко снижая урожай зерна и зеленой массы. Из–за недостатка кислорода замедляется поступление в корни фосфора, нарушаются процессы фосфорилирования и белковый обмен.

Требование к теплу и свету.

Кукуруза – теплолюбивое растение. Ее потребность в тепле определяется нижним пределом температуры, при котором начинается рост, и суммарным количеством тепла, необходимого для завершения каждого этапа развития. По обобщенным данным, семена большинства гибридов кукурузы прорастают при температуре почвы +8–10^оС. Всходы появляются при температуре не ниже +10–12^оС. Прирост биологической массы прекращается при среднесуточной температуре ниже +10^оС. Холодные ночи (ниже +14^оС) и резкое колебание дневных и ночных температур сильно уменьшают энергию роста и растягивают период вегетации. Наиболее благоприятны для роста и развития растений в период всходы – выбрасывание метелки среднесуточные температуры +20–23^оС.

Если они ниже +15^оС, листья молодых всходов приобретают желтую окраску, корневая система развивается очень медленно, период вегетации удлиняется, растения легко поражаются болезнями. Оптимальной температурой для роста и развития во второй половине вегетации (от цветения до созревания) считается +22–23^оС.

По данным ученых, снижение температуры в июне на 3–4^оС от нормы может привести к значительному уменьшению урожайности, а аномально высокие температуры в августе более опасны, чем в июле.

При температуре выше +30^оС и относительной влажности воздуха менее 30% нарушается процесс цветения и оплодотворения. Обезвоживается пыльца, подсыхают нити початков, в результате женские цветки полностью не оплодотворяются, что приводит к череззернице. Для гибридов различных групп спелости требуется определенное число дней с суммой эффективных температур.

Таблица 1. Классификация гибридов по ФАО и числу дней вегетационного периода (ВНИИ кукурузы)

В зависимости от теплообеспеченности кукурузу в Российской Федерации возделывают на зерно полной спелости, початки с зерном восковой, молочно–восковой спелости и на силос.

Кукуруза чувствительна к заморозкам. Непродолжительные заморозки (2–3^оС) повреждают всходы, но они могут в течение недели восстанавливаться. Повреждение и частичная гибель растений в фазе цветения наступают при температуре воздуха -1–2^оС, а во время созревания 2–3^оС. Температура минус 4^оС в течение 1 ч убивает всходы, а заморозки -3^оС вызывают потерю всхожести влажного зерна. Кукуруза легче переносит весенние заморозки, чем осенние. Если заморозками повреждается около 25% листовой поверхности, надземные части быстро восстанавливаются и в дальнейшем функционируют нормально. При повреждении свыше 50% листовой поверхности растения практически не восстанавливаются. Осенние заморозки снижают качество зерна кукурузы только в том случае, если зерно относительно незрелое, тогда как при влажности зерна менее 35% заморозки обычно не приносят ущерба урожаю.

Кукуруза – светолюбивая культура. Она требует менее продолжительного, чем другие зерновые, но интенсивного освещения и относится к культурам короткого дня. Для получения высоких урожаев кукурузы требуется продолжительность светового дня не менее 14 ч 30 мин. Кукуруза реагирует на удлинение светового дня усиленным ростом в зависимости от генотипа и географического местоположения. В высоких широтах, несмотря на низкую интенсивность радиации, рост урожайности кукурузы обеспечивается в основном за счет большей продолжительности светового дня и в меньшей степени из–за более низких ночных температур.

Требование к почве.

Кукуруза растет на различных типах почв, но наибольшие урожаи дает на глубоких суглинистых и супесчаных с хорошей водоудерживающей способностью и водопроницаемостью. Оптимальная реакция почвенного раствора близка к нейтральной. Почвы с повышенной кислотностью (рН ниже 5,5), склонные к заболачиванию, а также сильнозасоленные непригодны для возделывания культуры.

В процессе прорастания семена кукурузы нуждаются в хорошей аэрации, так как их крупные зародыши поглощают много кислорода. Нельзя допускать как излишнего уплотнения корнеобитаемого слоя, так и слишком рыхлого его состояния. Оптимальная для кукурузы плотность почвы должна находиться в пределах 1,1–1,3 г/см³.

Гибриды кукурузы разделяются по группам спелости на основе числа ФАО, однако в разных странах по–разному, в зависимости от климатических условий страны.

Таблица 2. Влияние климатических условий на разделение кукурузы по группам спелости на основе ФАО