Технология возделывания кукурузы. Требования к элементам питания Осадки в критические фазы развития растений кукурузы
Библиографическое описание: Болдырев Е. С., Куцева И. К. Наблюдение за вегетацией злакового растения на примере кукурузы // Юный ученый. 2017. №2. С. 127-128..06.2019).
Кукуруза сахарная, также маис (лат. Zea mays L.) - однолетнее травянистое культурное растение семейства Злаки. Существует предположение, что кукуруза - самое древнее хлебное растение в мире . Родиной кукурузы считают Центральную и Южную Америку. Индейцам Боливии, Перу и Мексики она заменяет хлеб и является для них основным источником питания. В конце XV века Христофор Колумб завез зерна кукурузы в Испанию, где местное население стало выращивать кукурузу как диковинное растение. Однако ее возделывание доставляло земледельцам немало хлопот, так как она оказалась очень требовательной к качеству почвы, и жителям деревень приходилось со временем искать более плодородные земли. Однако вскоре это растение получило широкое распространение сначала в Европе, а затем и в Азии. Кукуруза - самая урожайная культура, занимающая по площади посевов в мировом земледелии второе место после пшеницы .
Цель: наблюдение за вегетацией и плодоношением кукурузы в условиях Среднего Поволжья.
Практическая часть
1 июня - начало эксперимента. В Самарской области в первой декаде июня вероятны возвратные заморозки и понижение температуры. Это может погубить проростки кукурузы, являющейся теплолюбивым растением. Поэтому мы решили выращивать кукурузу рассадным способом, пока не минует угроза заморозков.
Семена кукурузы (10 штук) посеяли в горшки для рассады, полили теплой водой и накрыли пленкой. Этот прием позволяет не замачивать семена перед посевом . Горшки с семенами поставили на балкон в солнечное место. 6 июня - из почвы появились первые проростки: растущий стебелек был покрыт прозрачными чехликами (колеоптиле), предохраняющими его от повреждений. После появления проростков пленку с горшков сняли, чтобы предотвратить появление плесени. 18 июня высота стебля кукурузы составила около 7 см, на каждом проростке сформировалось по два листа. Появление у проростков сразу настоящих листьев, а не семядольных говорит о том, что у семян кукурузы подземное прорастание . Лист кукурузы простой, жилкование дуговое, верхняя часть листа опущенная.
29 июня молодые растения были пересажены в открытый грунт. Высота надземной части - 23 см, количество листьев - 4–5. Началась стадия кущения: почка, лежащая у основания первого листа, увеличилась в размерах, отодвинула лист и сформировала первый боковой побег.
Рост кукурузы вставочный, то есть происходит за счет деления клеток в междоузлиях. Сначала растет первое междоузлие. Интенсивный рост мы наблюдали в течение 5–7 дней, через 10 дней он приостановился. Начался рост второго, а затем и третьего междоузлия. Рост и кущение продолжались до образования на растении цветков.
7 июля началось цветение кукурузы. Кукуруза - растение однодомное. На верхушке - метелка из мужских (тычиночных) цветков. А в пазухах листьев - соцветия (початки) из женских - пестичных цветков. Цветение продолжалось в течение трех недель. Кукуруза - ветроопыляемое растение. Во время цветения мы встряхивали мужские соцветия, чтобы пыльца попала на женские цветки.
7 августа сформировались женские плоды - початки с зерновками. Определили зрелость початков по цвету кукурузных рылец. Урожай можно собирать, когда они становятся коричневыми и начинают подсыхать. Кстати, отвар из кукурузных рылец можно использовать в лечебных целях.
Таким образом, мы проследили за основными фазами вегетации кукурузы:
- Всходы;
- Появление 3–5 пары листьев;
- Начало стеблевания;
- Кущение - образование боковых побегов;
- Выход в трубку - развитие стебля в длину до появления соцветий в бутоне;
- Колошение и выметывание - выход колоса из влагалища верхнего листа;
- Цветение метелки и выбрасывание нити початков;
- Созревание зерновок.
Выводы
- Период вегетации у кукурузы (от момента прорастания до образования и созревания плодов) в нашем эксперименте продолжался 96 дней. Таким образом, поздний посев семян (в начале июня, а не в мае) не помешал получению полноценного урожая этой теплолюбивой культуры в условиях Самарской области.
- На растении образовалось по 2–3 початка, созревание которых произошло через месяц после цветения.
- Кукуруза обладает хорошей всхожестью семян (80 %) при выращивании рассадным способом.
- В условиях выращивания на даче оказалась неприхотливым растением:.
- Предпочтительное место посадки - южная сторона (выбор солнечного места). На даче мы посадили рассаду кукурузы в тенистое место, поэтому плоды созревали дольше, чем описано в литературных источниках.
Литература:
- Букасов С. М. Возделываемые растения Мексики, Гватемалы и Колумбии. - Л.: Ин-т растениеводства ВАСХНИЛ, 1930.
- Куцева И. К. Методические рекомендации к выполнению учебно-исследовательских заданий по ботанике для учащихся 5–6 классов Университета Наяновой. - Ульяновск: Вектор - С, 2007.
- Основы селекции и семеноводства гибридной кукурузы / под ред. Б. П. Соколова. М.: Колос, 1968.
1. Начало и полное появление всходов .
В этот период медленно развивается надземная масса, но усиленно развивается корневая система, потребление питательных веществ невысокое, сказывается стрессовое воздействие гербицидов на молодое растение.
Всходы кукурузы.
Критические периоды в формировании высокого урожая - фаза 2-3 листьев, когда происходит дифференциация зачаточного стебля, и фаза 6-7 листьев, когда определяется размер початка.
2. Начало и полное появление метелок .
Период интенсивного роста. В этот период при благоприятных условиях прирост надземной массы может составлять 10-12 см в сутки. Формирование метелки происходит у раннеспелых в фазу 4-7 листьев, среднеспелых - 5-8 и среднепоздних - 7-11 листьев.
Полное появление метелок кукурузы.
3. Начало и полное цветение початков (появление нитей) .
Формирование початка происходит у раннеспелых в фазу 7-11, среднеспелых - 8-12 и среднепоздних - 11-16 листьев. Засуха, переувлажнение почвы, недостаток минерального питания в период цветения ухудшают оплодотворение, снижают озернённость початков, тем самым определяют будущий урожай.
Полное цветение
После цветения рост кукурузы в высоту прекращается.
4. Молочное состояние зерна.
В этот период отмечается максимальное количество биомассы у растений -растения накапливают до 75% органической массы.
5. Молочно-восковое состояние зерна .
6. Восковая спелость.
В конце восковой спелости отмечается максимальное количество сухого вещества.
7. Полная спелость.
Кукуруза - теплолюбивое растение, семена прорастают при прогревании почвы в слое 0–10 см до +10°С. Рост вегетативной массы происходит при среднесуточной температуре воздуха выше +10°С.
У кукурузы различают следующие наиболее значимые фазы формирования растения: всходы, пятый лист, седьмой-восьмой листья (период интенсивного роста), выметывание метелки, цветение метелки и початка, полная спелость.
Всходы появляются на 7–15 день после посева, в зависимости от температурного режима и влажности почвы.
По достижении стадии 5–6 листьев , обычно рост надземной части кукурузы приостанавливается. Это связывают с интенсивным развитием корневой системы.
Корневая система у кукурузы мочковатая, состоит из нескольких ярусов. Зерно прорастает одним зародышевым корешком, от которого ответвляются боковые зародышевые корни, составляющие первый ярус корневой системы. Из первого узла подземной части стебля образуются первичные корни (второй ярус корневой системы). Из других подземных узлов стебля образуются узловые корни (третий ярус корневой системы). Из надземных узлов, находящихся у поверхности почвы, образуются опорные (воздушные) корни, которые, углубляясь в почву, обеспечивают устойчивость растений. При окучивании растений воздушные корни образуют дополнительную мочковатую систему, принимающую участие в питании.
Основная масса корней расположена на глубине 30–60 см, часть корней проникает на глубину 150–200 см. При недостатке влаги в верхнем слое в начале вегетации корни распространяются вглубь, при обильном увлажнении верхнего слоя корни ветвятся у поверхности почвы. Растения с корневой системой, расположенной близко к поверхности почвы, хуже переносят недостаток влаги во время цветения, чем растения с корневой системой, проникающей глубоко.
После появления 8-го листа начинается интенсивный рост растения. За сутки он может достигать 5–6 сантиметров. В это время возможно образование боковых побегов - пасынков. Причины образования их следующие: низкая температура на ранних этапах вегетации; разреженный посев; большое количество азотных удобрений. По данным экспериментов, проводимых компанией «Сингента» никакой зависимости между наличием пасынков и снижением урожайности отмечено не было. Обычно на конечных стадиях вегетации пасынки отмирают. Изотопный анализ показал, что углерод, находившийся в боковых побегах, обнаруживался в зерне, что дало основание считать пасынки дополнительным запасным источником для формирования урожая зерна.
Критическим периодом в вегетации кукурузы считается 10 дней до цветения , цветение и 20 дней после цветения . Этот период наиболее значимый для формирования урожая зерна.
Кукуруза - перекрестноопыляемое, однодомное, раздельнополое растение, имеющее мужское соцветие (метелку) и женское соцветие (початок). В процессе цветения метелки происходит формирование пыльцы (пыльцевых зерен) в пыльниках метелки и их выброс. Время цветения метелки различное у разных гибридов, образцов и составляет, в зависимости от погодных условий от нескольких часов до 7–9 дней. Цветение початка видно по наличию тычиночных нитей - рылец. Сначала из обертки початка показыватся тычиночные нити от основания, последними - верхушки початка. При благоприятных условиях цветение метелки, как правило, начинается одновременно или на 2–3 дня раньше появления рылец початка.
Условия внешней среды во время цветения сильно влияют на формирование початка. При дефиците влаги, недостаточном питании, сильной засоренности сорняками развитие початка отстает от развития метелки. Разрыв между цветением метелки и початка может увеличиваться на 3–4 дня. Явление, когда происходит задержка между цветением мужских и женских цветков называется протандрия. В результате этого явления часть женских цветков не опыляется пыльцой и не образует зерен. Такие початки имеют меньше зерен в ряду и в початке в целом, также наблюдается череззерница. Высокая температура и низкая влажность воздуха снижают жизнеспособность пыльцы и также отрицательно отражаются на опылении и озерненности початков. При температуре воздуха днем выше +30°С и относительной влажности менее 30% нарушаются нормальные процессы цветения и опыления: подсыхают нити початка, в результате пыльцевые зерна, попадающие на них не имеют возможность прорасти и погибают, в следствие чего женские цветки оплодотворяются не все.
После оплодотворения происходит налив зерна . Различают молочную, молочно-восковую, и восковую стадию спелости. В эти периоды происходит накапливание запасаных веществ в зерне. Они представлены сначала в виде сахаридов, которые в дальнейшем в результате реакций полимеризации преобразуются в олиго-, а далее в полисахариды (крахмал).
Важным этапом, завершающим вегетационный период является появление черной точки . Она отчетливо видна на основании зерновки. Появление ее означает окончание налива зерна. При этом, в зависимости от спелости гибрида, влажность зерна составляет 36–42%.
Кукуруза, родина которой экваториальные области Нового Света, является растением короткого дня. Цветение и оплодотворение происходят более интенсивно в условиях короткого дня и при коротковолновом спектре света. Длина вегетационного периода определяется, прежде всего, генетическими особенностями гибридов и сортов. Каждый гибрид для достижения полной спелости зерна требует определенной суммы эффективных температур. Для получения максимального урожая зерна должны использоваться гибриды той группы, потребности которой в тепле и свете соответствуют таковым в зоне возделывания.
Морфологические особенности. Кукуруза (Zea mays L.) — однолетнее растение семейства Мятликовые, однодомное, раздельнополое, перекрестноопыляющееся.
Корневая система мочковатая, сильноразветвленная, проникает на глубину до 2,5 м.
По площади питания мочковатая корневая система полностью формируется при образовании 6-8 листьев, а максимальной глубины корни достигают в фазе выметывания метелки. Кроме подземных узлов нижние узлы над поверхностью почвы образуют воздушные, или опорные, корни.
Стебель кукурузы диаметром 2-6 см, хорошо облиственный, прямостоячий, округлый, гладкий. Высота растений колеблется от 50 см до 5 м. Стебель состоит из заполненных сердцевиной междоузлий, разделенных утолщенными стеблевыми узлами; до 5 сближенных междоузлий находятся в почве. Каждый узел обернут влагалищем листа. Число узлов и листьев — устойчивый сортовой признак. Кукуруза — одностебельный злак.
Листья кукурузы крупные, линейные, цельные, параллельно-неровные, сверху опушенные, в чередующемся порядке расположены по двум противоположным сторонам стебля. Они состоят из листовой пластинки и влагалища, имеют язычок. Число листьев колеблется от 6 до 48 (скороспелые сорта и гибриды имеют меньше листьев, чем позднеспелые). Максимальной величины площадь листьев достигает в конце цветения.
Растения кукурузы имеют соцветия двух типов: мужское — метелка и женское — початок. Благодаря этой морфологической особенности у кукурузы широко используется эффект гетерозиса, так как получение гибридов достаточно технологично.
Метелка состоит из центральной оси (продолжение верхнего междоузлия) и боковых осей. Колоски метелки двухцветковые, с тремя пыльниками в каждом цветке. Каждый пыльник дает до 2500 пыльцевых зерен, а вся метелка — до 15-20 млн.
Мужское соцветие – метелка
Початки — видоизмененные боковые побеги — располагаются в пазухах листьев, имеют укороченные междоузлия и видоизмененные листья, образующие обертку.
Женское соцветие – початок
Число полноценных початков на растении может быть различным. У современных гибридов, как правило, только один початок получает полноценное развитие. Початок состоит из оси соцветия (стержня), на котором рядами размещаются колоски с женскими цветками. В каждом колоске закладывается по два цветка, из которых развивается только верхний, нижний редуцируется. Число продольных рядов в початке колеблется от 8 до 20. Во время цветения у каждого женского цветка формируется пестик с крупной завязью и длинным (до 40 см) тонким столбиком, который выходит за пределы обертки.
Опыляется кукуруза ветром. Оплодотворение и образование полноценных початков зависит от внешних условий, прежде всего от температуры и влажности воздуха. Для опыления благоприятна теплая, влажная погода, с легким ветром. При дождливой погоде пыльца смывается, а чрезмерная сухость убивает ее. Неблагоприятные условия ведут к образованию череззерницы. Так как в пределах одного растения пыльца обычно созревает на 2-4 дня раньше, чем появляются пестики, но в большинстве случаев (около 95%) происходит перекрестное опыление.
Плод — зерновка, обычно голая. Масса 1000 зерновок у мелкозерных сортов 100-150 г, у крупнозерных – 300-400 г. В зависимости от группы и сорта (гибрида) зерновки кукурузы имеют различную окраску — белую, кремовую, желтую, оранжевую, красную.
Окраска зерновки
В початке в зависимости от сорта и условий выращивания образуется от 200 до 1000 зерен, в среднем хорошо озерненный початок имеет 500-600 зерен.
Зерно состоит из оболочки (около 6%), эндосперма (около 84%) и зародыша (около 10% массы зерна). В эндосперме различают мучнистую (крахмалистую) и роговидную (белковую) части.
Фазы роста и развития кукурузы. У кукурузы выделяют следующие фазы роста и развития, длительность которых зависит от сортовых особенностей, погодных условий и агротехники:
1.начало и полное появление всходов. В этот период медленно развивается надземная масса, но усиленно развивается корневая система, потребление питательных веществ невысокое, сказывается стрессовое воздействие гербицидов на молодое растение.
Всходы кукурузы
Критические периоды в формировании высокого урожая — фаза 2-3 листьев, когда происходит дифференциация зачаточного стебля, и фаза 6-7 листьев, когда определяется размер початка.
2. начало и полное появление метелок. Период интенсивного роста. В этот период при благоприятных условиях прирост надземной массы может составлять 10-12 см в сутки. Формирование метелки происходит у раннеспелых в фазу 4-7 листьев, среднеспелых — 5-8 и среднепоздних — 7-11 листьев.
Полное появление метелок кукурузы
3. начало и полное цветение початков (появление нитей). Формирование початка происходит у раннеспелых в фазу 7-11, среднеспелых — 8-12 и среднепоздних — 11-16 листьев. Засуха, переувлажнение почвы, недостаток минерального питания в период цветения ухудшают оплодотворение, снижают озернённость початков, тем
Полное цветение
После цветения рост кукурузы в высоту прекращается.
4. молочное состояние зерна . В этот период отмечается максимальное количество биомассы у растений -растения накапливают до 75% органической массы.
5. молочно-восковое состояние зерна .
6. восковая спелость. В конце восковой спелости отмечается максимальное количество сухого вещества.
7. полная спелость.
Систематика. Кукуруза по форме и строению зерна делится на девять подвидов, каждый из которых различается и по другим морфо-биологическим признакам растений:
Лопающаяся кукуруза (мелкосеменная) — everta Sturt. (син. microsperma Korn) — это первая окультуренная форма кукурузы, известная в диком состоянии. В настоящее время возделывается редко, главным образом в США и Мексике.
Лопающаяся кукуруза
Имеет высокую кустистость и многопочатковость. Початки небольшие, с мелкими зерновками, имеющими различную окраску и округлые или заостренные верхушки. Крахмала в зернах – 62-72%, белка – 10-14%.Эндосперм твердый, почти полностью роговидный, только в центре зерновки есть тонкая мучнистая прослойка. При нагревании он прорывает оболочку и вырывается наружу в виде рыхлой мучнистой массы. На этой особенности основано приготовление хлопьев и поп-кукурузы.
Зубовидная кукуруза — indentata Sturt. (син. dentiformis Korn) — является мексиканской расой доколумбовой эпохи. Возделывают во многих странах, но в основном в США и в Северной Мексике (более 70% площади).
Зубовидная кукуруза
Растения высокорослые, некустящиеся, с одним, редко 2 крупными початками, поздне- и среднеспелые, высокоурожайные. Зерновки чаще белые или желтые, крупные, удлиненно-призматической формы с вдавленной верхушкой. Крахмала в зерне – 68-76%, белка – 8-10%, жира – около 5%. Эндосперм на боковых сторонах зерновок роговидный, а в центре и на верхушке мучнистый. Отличается высокой урожайностью, величиной початка и хорошим качеством зерна, устойчивостью к полеганию.
Кремнистая кукуруза — indurata Sturt. (син. vulgaris Korn) — наиболее северная мексиканская раса. Подвид отличается хорошим начальным ростом, скороспелостью, холодостойкостью, устойчивостью зерна к повреждению насекомыми.
Растения сравнительно невысокие, с 1-2 початками на стебле (кущение отсутствует). Зерновки несколько меньшего размера, более округлые и разнообразные по окраске, обладают лучшим качеством белка и крахмала. Эндосперм почти полностью роговидный и лишь в центральной части мучнистый. Крахмала в зерне – 65-83%, белка – 8-18%, жира – до 5%. Ценное сырье для производства муки и крупы.
Крахмалистая кукуруза — amilacea (Sturt.) Montang — была окультурена в XI-XIII вв. на территории Перу. Возделывается в кукурузном поясе США (12% от всей площади), Южной Америке и ограниченно в сухих тропиках Африки и Азии. Растения невысокие, образуют от 1 до 3 однопочатковых побегов. Початки и зерновки чаще крупные, окраска зерновок разная, форма сдавленная, с округлой верхушкой. Крахмала в зерне – 72-83%, белка – 7-12%, жира – 5%. Эндосперм исключительно мучнистый, мягкий. Зерно содержит более 80% крахмала, благодаря чему особенно ценится в крахмало-паточной промышленности.
Сахарная кукуруза — saccharata Sturt. Возникла как мутант зубовидной и кремнистой кукурузы. Белка в зерне – 18-20%, углеводов – до 64%, из них половина приходится на долю декстрина, жира – 8-9%.
Сахарная кукуруза
Эндосперм сахарной кукурузы содержит незначительную часть крахмала, но зато в нем много водорастворимых полисахаров — декстрина. При высыхании и созревании зерно приобретает морщинистую форму по всей поверхности, что объясняется присутствием декстрина, который уменьшается в объеме при подсыхании. Выращивается она для использования в пищу в отварном виде (свежеубранная), консервированном и замороженном.
Крахмалисто-сахарная кукуруза. Имеет удлиненное гвоздеобразное зерно. Нижняя его часть на две трети содержит мучнистый эндосперм, а верхняя — эндосперм сахарной кукурузы. Сорта этого подвида распространены только в странах Южной Америки.
Пленчатая кукуруза . Зерно заключено в пленку, образующуюся из колосовых чешуй.
Пленчатая кукуруза
Этот подвид кукурузы в посевах не встречается, но входит в состав коллекций ботанических садов и научно-исследовательских учреждений.
Полузубовидная кукуруза. Зерно по форме и консистенции занимает промежуточное положение между зубовидной и кремнистой кукурузой.
Восковидная кукуруза. Зерно по внешнему виду сходно с зерном кремнистой кукурузы, но отличается от него матовостью поверхности и двухслойностью эндосперма. Периферическая часть эндосперма напоминает воск, отсюда и название кукурузы — восковидная.
Биологические особенности. Вегетационный период — от 90 до 200 дней. Появление всходов через 10-12 суток после посева.
Температура. Теплолюбивое растение. Семена прорастают при температуре около 10°С. Оптимальная температура появления всходов 15-18°С. Всходы способны переносить заморозки до -5-6°С, после которых новые листья отрастают в течение недели. Дневная температура 22-25°С и ночная 18°С наиболее благоприятна для выращивания кукурузы. Осенние заморозки (-3°С) губительны. Кукуруза особенно нуждается в тепле от посева до выметывания метелок. Во время цветения высокая температура, сухость почвы и низкая влажность воздуха могут нанести большой ущерб урожаю, так как при температуре выше 32°С при относительной влажности воздуха ниже 30% пыльца быстро высыхает, теряет оплодотворяющую способность, в результате получается череззерница. Сумма активных температур, необходимая для созревания скороспелых сортов и гибридов, составляет 2100-2400°С, среднеспелых и позднеспелых – 2600-30000С.
Влага. Оптимальным для кукурузы считается 450-600 мм осадков за сезон вегетации. Наибольшее количество воды расходует в течение месячного периода, начинающегося за 10-12 суток до выбрасывания метёлок. За это время накапливает до 80% сухого вещества.
Больше всего кукуруза потребляет влаги в течение 10 дней до выметывания и в 20 дней после выметывания метелки. Для создания 1 кг сухого вещества кукуруза расходует около 300 кг воды (значительно меньше, чем пшеница н овес), однако потребляет ее гораздо больше, чем другие культуры, так как резко превосходит их по урожаю сухого вещества с гектара посева. Кукуруза очень отзывчива на содержание влаги в почве в начале налива зерна.
На переувлажненных почвах кукуруза растет и развивается плохо. Оптимальная влажность почвы 70-80%. Транспирационный коэффициент 250-400.
Нехватка воды на любой стадии развития растения кукурузы может привести к снижению урожайности. Самые существенные потери урожая вызывают засуха и высокие температуры во время опыления.
Доступ растений кукурузы к воде может быть улучшен путем оптимального внесения удобрений для ускорения роста корней, выбора оптимальной густоты стояния растений и защитой от сорняков и вредителей. При засухе листья приобретают серо-зеленый цвет и сворачиваются в трубочку почти до размеров карандаша.
Свет. Светолюбивая культура. Она требует хорошего освещения в течение дня и не переносит затемнения, особенно в течение 30-40 дней от появления всходов. Поэтому чрезмерная загущенность посевов или засоренность неблагоприятно отражается на ее росте и развитии, растения вытягиваются, становятся более слабыми. Своевременное уничтожение сорняков является важнейшим агротехнических приемов повышения урожая этой культуры.
Особенности севооборота. С агротехнической точки зрения севооборот для кукурузы, как и для других культур, важен для восстановления плодородия почвы, повышения содержания в ней органических веществ, улучшения физических, химических и биологических особенностей почвы. С экономической точки зрения севооборот позволяет планово использовать земли и получать более высокие урожаи и прибыль за счет уменьшения использования средств защиты растений, удобрений. В то же время возможно возделывание кукурузы на зерно по кукурузе в течение нескольких лет без снижения урожайности при условии внесения полного комплекса удобрений и эффективной борьбы с сорняками.
Включение этой культуры в севооборот благоприятно отражается не только на самой кукурузе, но и на других культурах. Кукуруза сама является прекрасным предшественником для многих яровых и озимых культур. В районах с недостаточным и неустойчивым увлажнением, а также в засушливых местностях она хороший предшественник для яровой пшеницы. Так, в севообороте с сахарной свеклой кукуруза играет фитосанитарную роль, способствуя уменьшению поражаемости свекловичными нематодами. Кукуруза как предшественник оставляет после себя чистое от сорняков поле.
Лучшими предшественниками для самой кукурузы являются озимая пшеница, зернобобовые, картофель и занятой пар, удовлетворительные — яровые зерновые, кукуруза на силос, сахарная свекла. При условии правильного выбора системы удобрения и обработки почвы, кукурузу можно высевать как монокультуру.
Оптимальная реакция почвенного раствора близка к нейтральной рН 6,5-7,5. На почвах с рН ниже 5,6 урожайность существенно снижается, а при рН 4,0 растения кукурузы просто не имеют шансов выжить.
Требования кукурузы к почве. Кукуруза отличается большой требовательностью к почве, поэтому лучше всего отводить под нее плодородные участки. Эта культура хорошо растет и развивается на почвах, богатых органическими веществами с хорошей водо- и воздухопроницаемостью. Лучшими для нее считаются легко- и среднесуглинистые почвы. Пригодны для нее почвы пойм, торфянистые почвы осушенных болот, но не переносит кукуруза кислых почв с близким залеганием грунтовых вод, а также сильно уплотненных или заболоченных. Трудно вырастить эту культуру на тяжелых глинистых, трудно прогреваемых почвах.
Гибриды. Немаловажную роль в производстве кукурузы играет правильный подбор гибридов.
При этом необходимо учитывать следующие их показатели: группу спелости, направление хозяйственного использования зерна и силоса, урожайность и кормовые качества, устойчивость к экстремальным погодным условиям (заморозки, засуха и т.д.), к полеганию в конечном периоде вегетации и при достижении фазы полной спелости, к болезням и вредителям. Целесообразно устраивать экспериментальные демонстрационные посевы новых гибридов в хозяйствах с целью изучения и выбора наиболее продуктивных гибридов кукурузы для производственных посевов.
Обработка почвы. Стабильные и высокие урожаи зерна кукурузы можно получать только при условии качественной и своевременной обработки почвы, в результате чего:
— создаются условия для накопления запаса влаги в почве;
— улучшается воздушно-тепловой и водный режим почвы;
— активируются питательные вещества и полезные микроорганизмы в почве;
— осуществляется подавление развития сорняков, болезней, вредителей;
— в рыхлом слое создаются условия для развития мощной корневой системы растения;
— почва доводится до состояния, необходимого для посева.
Обработку почвы под кукурузу начинают в зависимости от предшественника. После уборки зерновых предшественников в конце лета проводят лущения стерни в один или два следа.
Последующая обработка почвы зависит от количества и видового состава сорняков: всходы однолетних сорняков уничтожают последующими лущениями, а при массовом засорении многолетними корнеотпрысковыми сорняками (осотом, молочаем, вьюнком, бодяком и др.) используют химические методы борьбы. Применяют гербициды сплошного действия. Глубокую отвальную вспашку на глубину 25-30 см необходимо проводить в сентябре — октябре сразу после внесения навоза и удобрений.
Целью предпосевной обработки почвы является обеспечение рыхлого, в достаточной мере влажного и теплого поверхностного слоя почвы, позволяющего провести качественный посев и обеспечить быстрое и дружное прорастание семян. Кроме того, подготовка почвы активирует жизнеспособность микроорганизмов и уничтожает всходы сорняков. Предпосевную обработку проводят на глубину заделки семян (4-6 см).
Удобрения. Кукуруза требовательна к уровню плодородия почвы, в связи с этим под нее целесообразно вносить органические удобрения в норме не менее 40 т/га. Жидкий навоз целесообразно вносить весной перед посевом при немедленной заделке на глубину 10 см.
В ранней фазе развития кукурузы важно поддерживать обеспечение питательными веществами в поверхностных слоях почвы, т.е. там, где находятся корни молодых растений, с использованием удобрений в легко усваиваемой форме. На более поздних фазах периода вегетации кукуруза может усвоить питательные вещества из более глубоких слоев почвы. Больше всего питательных веществ кукуруза требует в период от выбрасывания метелок и рылец и до 3-4-х недель после цветения.
Растению на протяжении всего периода вегетации необходим азот, фосфор и калий. При недостатке азота растения бывают низкорослыми, листья — мелкими, бледно-зеленой и желтовато-зеленой окраски. Критические периоды в потреблении азота — цветение и образование зерна. Если растению недостает азота в критическую фазу развития, початки остаются небольшими в размере, вершина початка не заполнена зерном, содержание белка в зерне — низкое.
Симптомы N-дефицита в старых листьях кукурузы (Zea mays) в поле
Азотные удобрения
вносят в один прием под предпосевную культивацию (на тяжелых почвах) и дробно (на песчаных и супесчаных почвах): первый раз до посева, второй раз — через 35-40 дней после посева (период образования 5-8-го листа и появления метелки) в виде подкормок.
Фосфор также необходим кукурузе в течение всего периода вегетации, он усваивается растением до самого созревания зерна. Холодная погода усиливает признаки фосфорного голодания.
Р-дефицит на кукурузе (Zea mays) в фазу цветения;
справа: без Р-дефицита (0,26% P) и Р-дефицит (0,09% P)
Листья приобретают интенсивную фиолетово-пурпурную окраску, которая исчезает, когда растения достигают фазы 6-го листа, или высоты 60-70 см. Из-за нехватки фосфора в период вегетации початки остаются недоразвитыми, часто уродливой формы, с мелким зерном и искривленными рядами.
Фосфорные удобрения вносят под вспашку. На почвах с низкой и средней обеспеченностью фосфором при посеве вносят фосфорные удобрения в рядки.
Период самого интенсивного потребления калия наблюдается в первые 6 недель роста. За счет хорошего обеспечения калием повышается устойчивость к полеганию, стеблевой гнили, пузырчатой головне.
При недостатке калия листья кажутся непропорционально длинными по отношению к высоте растений, края нижних листьев сначала бледнеют, а затем становятся коричневыми, верхушки и края листьев высыхают, как от ожога, и отмирают.
Симптомы К-дефицита на взрослых листьях кукурузы (Zea mays) в фазу цветения
Початки образуются щуплые, с плохо выполненным мелким зерном, верхушка початка заострена, с плохим наполнением или вообще без завязи.
Калийные удобрения, как и фосфорные, внося с осени под вспашку.
Количество удобрений (NPK), необходимое для формирования урожая, зависит от условий возделывания и планируемого урожая и рассчитывается исходя из выноса питательных веществ из почвы продукцией урожая. Так, 10 т зеленой массы кукурузы при 30% сухого вещества выносит: N – 35 кг; P2O5 – 15 кг, K2O – 40 кг, CaO – 18 кг, а 1 т зерна кукурузы при 86% сухого вещества выносит: N – 20 кг; P2O5 – 7 кг, K2O – 10 кг, CaO – 6 кг.
В связи с этим необходимо внести удобрения в норме по действующему веществу из расчета N120-180P60-90K70-120. Удобрение вносить лучше всего в три приема, под основную обработку 60-70%, под предпосевную культивацию 20-30% и 10% в виде подкормки одновременно с междурядной обработкой.
Для увеличения производства качественной сельскохозяйственной продукции наряду с основными удобрениями важное значение имеют микроудобрения, содержащие микроэлементы, такие как магний, цинк, марганец, молибден, медь, бор.
Микроэлементы необходимы растениям в очень небольших количествах — их содержание составляет тысячные и десятитысячные доли процента массы растений. Однако каждый из них выполняет строго определенные функции в обмене веществ, питании растений и не может быть заменен другим элементом.
При выращивании сельскохозяйственных культур на почвах с недостаточным содержанием доступных форм микроэлементов снижается урожай и ухудшается качество продукции. Микроудобрения обеспечивают рост урожаев в среднем на 10-12% и улучшают качество продукции. Недостаток или избыток отдельных микроэлементов в растениеводческой продукции и кормах может вызывать заболевания человека и сельскохозяйственных животных.
В условиях интенсификации сельского хозяйства рост урожаев сопровождается увеличением выноса всех питательных элементов, в том числе микроэлементов. В процессе вегетации кукуруза поглощает из расчета на 1 га: марганца — 800 г, цинка — 350-400 г, бора — 70 г, меди — 50-60 г. Это повышает потребность в отдельных микроудобрениях на почвах не только с недостаточным, но и с умеренным содержанием соответствующих микроэлементов в доступной растениям форме. Потребность культуры в отдельных микроэлементах на разных почвах неодинакова. Хорошо окультуренные систематически удобряемые навозом почвы обычно содержат высокое количество подвижных форм микроэлементов и, поэтому на них не так остро стоит вопрос о внесении микроудобрений. При недостатке в почвах доступных форм бора, марганца, меди, молибдена, а в определенных условиях также кобальта, цинка, йода, ванадия и других микроэлементов наблюдаются специфические физиологические заболевания культуры, и она дает низкий урожай плохого качества.
Симптомы Mg- и Р-дефицитов кукурузы (Zea mays) на песчаной почве
Симптомы Mg- и Р-дефицитов кукурузы (Zea mays) на песчаной почве
Более высокая эффективность применения микроудобрений наблюдается, как правило, при хорошей обеспеченности растений основными элементами питания — азотом, фосфором и калием. В то же время применение необходимых микроэлементов значительно повышает действие азотных, фосфорных и калийных удобрений.
Ненужное или избыточное применение микроудобрений может привести к накоплению микроэлементов в почвах и сельскохозяйственной продукции, вызвать негативные экологические последствия. С этих позиций наиболее экономичными и экологически безопасными способами применения микроэлементов являются предпосевная обработка семян и некорневые подкормки.
ООО «Брестагроинторг» предлагает такие органоминеральные удобрения, как Райкат Старт, Аминокат, Микрокат Микс, Микрокат Цинк, Микрокат Цинк-Бор, Микрокат Цинк-Марганец, которые в своем составе содержат необходимые микроэлементы, аминокислоты, физиологически активные вещества в доступной для растений форме для сбалансированного питания кукурузы.
Стимулировать всхожесть и энергию прорастания, обеспечить развитие мощной корневой системы в начальные фазы развития растений способно удобрение Райкат Старт, которое увеличивает сопротивляемость растений к болезням и благотворно влияет на все растение в целом. Райкат Старт содержит макро- (азот, фосфор, калий), микроэлементы (железо, цинк, бор), свободные аминокислоты, полисахариды и цитокинины.
Применяется при обработке семян 250-300 мл/тонну семян на 10 л воды, а также при некорневой подкормке 250-500 мл/га.
Повысить иммунный статус растений улучшить сопротивляемость кукурузы к неблагоприятным погодным условиям, сократить время пребывания растений в стрессовом состоянии от применения гербицидов позволит внесение Аминоката 10%-го или 30%-го, состоящих из азота, фосфора, калия и аминокислот. Применяются в качестве некорневой подкормки 100-450 мл/га.
Следует отметить, что в состав каждого из этих препаратов входят и другие аминокислоты (всего 21), которые играют важную роль в физиологии растений и принимают участие в синтезе протеина. Применение Аминоката возможно в сочетании со средствами защиты и листовыми подкормками, что приводит к увеличению коэффициента использования удобрений и сокращению продолжительности стресса от применения пестицидов. Способствуя увеличению урожайности кукурузы.
В течение вегетации кукурузы эффективно использование микроудобрения Микрокат для листовых подкормок, содержащие макро-, микроэлементы, органические вещества и аминокислоты. Для кукурузы следует применять следующие микроудобрения: Микрокат Микс (содержит азот, магний, бор, цинк, железо, марганец, аминокислоты), Микрокат Цинк (цинк, азот, аминокислоты), Микрокат Цинк-Бор (цинк, бор, аминокислоты), Микрокат Цинк-Марганец (марганец, цинк, азот, аминокислоты). Применяются в качестве некорневой подкормки 100-500 мл/га.
Идеальным удобрением для листовых подкормок является Солюкат, содержащий кроме азота, фосфора и калия полный комплекс водорастворимых хелатированных микроэлементов (магний, сера, бор, железо, марганец, цинк, медь, молибден), подобранных в соответствии с потребностями культуры.
Кукуруза (Zeamais L. , число хромосом 2n = 20) ботанически относится к семейству мятликовых (Poaceae или Graminea ), подсемейству Andropogonodeae , трибусу Maydeae (Zeeae) , роду Zea . Внутри вида раньше различали следующие разновидности, например
Но сегодня такое систематическое подразделение считается необоснованным ни генетически, ни морфологически.
Мочковатая корневая система распространяется в диаметре около 1 м вокруг стебля, причем часть се развивается близко к поверхности почвы, другая проникает на глубину 2,5-3 м. Полностью развитая по площади питания мочковатая корневая система формируется только в фазе 6-8 листьев, максимальной глубины корни достигают только в стадии выметывания. Неглубокое распределение корней в почве создает большую опасность их повреждения при работе пропашных агрегатов. Корневая система развивается у молодых растений медленно, поэтому растения кукурузы поздно используют полное земляное пространство, как вглубь, так и в междурядьях (рис. 2), чем объясняется трудное усвоение питательных веществ, особенно фосфора, молодыми растениями, что следует учесть при удобрении кукурузы. Длина стеблей растений кукурузы колеблется от 0,5 до 1 м, а их диаметр от 1 до 5 см. Части стебля кукурузы показаны на рисунке 3. Количество узлов на стебле бывает различное. На основании междоузлий вырастают початки, из которых у современных гибридов, как правило, только один достигает полного развития. Под землей могут отрастать боковые или пазушные побеги, образование которых у современных гибридов при нормальных условиях развития подавляется. Одностебельность и относительно медленный рост в начале развития являются причинами того, что ряды кукурузных посевов поздно смыкаются: только к фазе 5-6 листьев и при высоте растений около 60 см. Сердцевина стебля, в которой находятся сосудистые пучки, содержит до образования зерен 8-12% сахара.
Листья кукурузы состоят из листовой пластинки, листового влагалища и лигулы (листового язычка). Количество листьев колеблется в зависимости от группы спелости гибрида. Их бывает от 6-8 у раннеспелых до 48 у позднеспелых сортов. Как правило, насчитывается 8-16 листьев. От положения листьев на растении зависит взаимное затемнение и интенсивность фотосинтеза. Так как початок снабжается, прежде всего, ассимилятами от листа, которые находятся непосредственно под ним, очень важно, чтобы происходила полная инсоляция его поверхности. В этих целях селекционерами созданы «гелиотропные» формы кукурузы (рис. 4).
Растение кукурузы однодомно, но раздельнополо, т.е. перекрестноопыляющиеся мужские и женские соцветия находятся на одном и том же растении. Мужские двухцветковые колоски образуют на верхушке стебля соцветие типа метелки, а женские колоски с двумя цветками, из которых один редуцирован и не фертилен, образуют початки. В метелках образуется 4-10 млн зерен пыльцы (рис. 5).
Из завязи каждого женского цветка выходит длинная (40-50 см) нить рыльца, которая всей своей поверхностью принимает пыльцу. Нити рыльца всех цветков (300-1000) образуют кисть, которая во время цветения выходит из оберток. Опыление проводится ветром. Так как пыльца растения обычно выпускается на 2-4 дня раньше (протантическое цветение), чем появляются кисти нитей рыльца, происходит, как правило перекрестное опыление (95%). Оплодотворение у кукурузы двойное. Длительность выделения пыльцы у отдельного растения 5-7 дней, а отдельное зерно пыльцы живет около 2 дней. На поле период выпускания пыльцы продолжается около двух недель, т.к. не все растения находятся в одной и той же фазе развития.
Оплодотворение происходит после того, как пыльца проросла на нитях рыльца, а пыльцевая трубка достигла завязи. При делении клеток через 4-10 часов образуется зародыш и эндосперм, начинается образование и рост зерен. С началом оплодотворения нити рыльца принимают бурую окраску и отмирают. Успех оплодотворения и образование полноценных початков зависит от следующих факторов:
- качество пыльцы, т.е. ее способность к оплодотворению,
- качество яйцеклетки и нитей рыльца, т.е. емкость оплодотворения,
- внешние условия, прежде всего температура и влажность воздуха.
Так как зрелая пыльца кукурузы в противоположность другим не в состоянии образовывать протеины, защищающие ее от высоких температур (так называемые HSP/Heat Shock Proteins - протеины), высокая температура и низкая относительная влажность воздуха в период цветения отрицательно влияют на оплодотворение.
Отрицательное воздействие высоких температур на оплодотворение наблюдается в период до 24 часов после выпускания пыльцы. Это воздействие тем выше, чем ниже относительная влажность воздуха. Температуры выше 40°С губительно действуют на пыльцу. Взаимосвязь между оплодотворением, температурой и относительной влажностью воздуха показана на рисунке 6.
Рис. №6. Зависимость успеха оплодотворения у кукурузы от температуры и относительной влажности воздуха
Нарушение нормального развития яйцеклетки происходит в первую очередь из-за недостатка влаги и питательных веществ, прежде всего ассимилятов. Чем гуще посевы, тем сильнее действуют стрессовые факторы. В таких условиях обычно в верхней части початка не образуются зерна.
При образовании и росте зерен различают четыре фазы.
1. Латентная или lag-фаза.
В эту фазу все оплодотворенные яйцеклетки представляют зерна, в которых еще не накопился крахмал. Эта фаза, когда образуются зародыш и эндосперм, длится около 20 дней. В этот период образуются не только все части зародыша, но и, вследствие интенсивного клеточного деления, гранулы в эндосперме, накапливающие крахмал. Количество гранул, в которых накапливаются запасные вещества, в большой мере зависит от температуры в латентной фазе: если они ниже 15°С, то количество гранул на 70% меньше, чем при оптимальных температурах (25-30°С). Имеются генетически обусловленные различия в длительности латентной фазы. Чем короче эта фаза, тем продолжительнее фаза налива зерна.
I и II - продольные разрезы зерна зубовидной кукурузы (а-семенная оболочка, перикарп, б - алейроновый слои, в - мучнистое тело, эндосперм, г - шитовка, д - влагалище зародыша, колеоптиль, е - закладка зародышевого стебля и листьев, ж - закладка зародышевого корня, з - влагалище зародышевого корня, колеориза, и - слой отрывания);
III - разрез через мучнистое тело и оболочку (а - семенная оболочка, перикарп, б - алейроновый слой в - краевые, г - внутренние клетки эндосперма);
IV - формы зерен кукурузы (а - мелкосеменная; б - кремнистая, в - кремнисто-зубовидная, г - зубовидная, д - крахмалистая, е - восковая, ж - сахарная, з - крахмалисто-сахарная);
1 - крахмал мучнистой консистенции, 2 - крахмал роковидной консистенции, 3 - эритродекстрин, 4 - амилодекстрин.
2. Фаза эксиотенциального роста или log-фаза. Продолжительность этой фазы очень небольшая, обычно 2-4 дня. Зерна переходят в фазу налива. В этой фазе наблюдаются физиологические различия между зернами в основании початка и в его верхней части. Некоторые авторы не выделяют эту фазу из фазы налива.
3. Фаза налива зерен. В этой фазе происходит, в зависимости от агроклиматических условий, более или менее быстрое накопление крахмала в гранулах эндосперма. Налив обычно заканчивается, когда накоплено около 90% сухой массы от массы зрелого зерна. Эта фаза может продолжаться от 40 до 50 дней.
4. Фаза сушки и созревания. В этой фазе зерно теряет влагу. При достижении 40%-ной влажности зерна, обычно, на месте его крепления к стержню початка появляется «черная точка» (black layer). Она показывает что налив питательных веществ закончен, зерно достигло физиологическом спелости. Масса тысячи зерен (МТЗ) уже не растет. Отдача влаги до фазы физиологической спелости является активным физиологическим процессом и требует энергии материнского растения. Дальнейшая отдача влаги происходит пассивно и не требует энергии от растения.
При прохладных осенних условиях активная отдача влаги способствует созреванию зерна и доля сухой массы при физиологическом созревании становится выше. При теплых осенних условиях преобладает пассивная отдача влаги. Имеются данные, показывающие, что у гибридов с повышенной устойчивостью к низким температурам или с низким порогом температуры роста активная отдача влаги более выражена.
Зерна находятся на початках в попарно расположенных рядах по 25-30 на стержне и образуют вместе початок, который окутывается обертками. Диаметр стержня и его доля в сухой массе початка сильно колеблются в зависимости от сорта. Спелое зерно кукурузы состоит из трех основных частей: семенной кожуры - перикарпа (≈6%), эндосперма (≈84%) и зародыша (≈10%). По форме зерна различаются следующие группы: зубовидная (dent), кремнистая (flint), мелкосеменная (pop), сахарная (sweet), крахмалистая (flour), восковидная (waxy) и пленчатая (pod). Современные сорта кукурузы - это преимущественно гибриды зубовидной и кремнистой форм. Кремнистые формы во всем мире имеют основное значение. Форма зерна зависит в основном от состояния энедосперма, т.е. распределения роговидной и мучнистой консистенции (рис. 7). Размер зерен колеблется по формам, от 2,8 мм у мелкосеменной кукурузы до 25 мм у крахмалистой. Соответственно отличается и масса тысячи зерен (от 50 до 1200 г).
Кукуруза проходит разные стадии роста и развития (рис. 8), причем можно различать, как у всех зерновых, системный рост, в процессе которого закладываются, дифференцируются и редуцируются органы урожайности, и рост продукта, в процессе которого производятся и накапливаются запасные вещества, т.е. продукты уборки.
Характеристика отдельных стадий роста и развития растений дана в приложении 1. После оплодотворения рост растений кукурузы заключается, в основном, в накоплении сухой массы (СМ) в зернах (рис. 10). Только на стадиях молочной и восковой спелости (73-85 ВВСН) образуется до 85% СМ зерна. Максимальное содержание СМ всего растения 30-35% (оптимальный момент уборки кукурузы на силос). Оно снижается к моменту полной спелости до 15-20%. Максимальная урожайность зерна достигается при содержании в нем 60-64% СМ (физиологическая спелость). В этой стадии образуется черный слой (black layer) на месте прикрепления зерна к стержню.
Рис. №8. Рост и развитие растений кукурузы и рост содержания сухой массы
Так как растение кукурузы в целом и отдельные компоненты урожайности в ходе роста и развития подвергаются многочисленным влияниям конкуренции внутри и между растениями и отрицательных факторов окружающей среды то реализуется только более или менее небольшая часть от исходной потенциальной урожайности. Размер снижения колеблется в зависимости от местности, года и сорта, а также от агротехнических мероприятии. В таблице 1 приводится примерный расчет сокращения урожайности в ходе развития кукурузы.
Рис. №9. Образование СМ в целом растении кукурузы и его органах
При неблагоприятных внешних условиях (температурный, водный, световой или питательный стресс) сокращается число и масса зерен начиная с верхушки початка.
Для получения высокого урожая важно достигать также типичного для каждого сорта соотношения между зерном и соломой: индекс урожая. Индекс урожая у кукурузы на силос достигает 1, в то время как у кукурузы на зерно он колеблется в пределах от 0,38 до 0,42.
Кукуруза очень продуктивное растение. Она за короткое время производит больше органической массы, чем другие культурные растения (табл. 2). Коэффициент размножения у кукурузы в 10 раз выше, чем у других зерновых. Из одного семенного зерна вырастает 400-600 зерен, у других же зерновых только 40-50 зерен.
| Фазы развития | Развитие компонентов урожайности зерен | Потенциал урожайности и урожайность зерна, ц/га |
| Закладка стеблестоя | ||
| Посев | Густота посева, число всхожих семян/м² | 10 |
| Всходы | Полевая всхожесть, % | 100 |
| Густота стояния, число растений/м² | 10 | |
| Системный рост | ||
| Закладка и дифференцирован ие органов урожайности до выхода в трубку | Число боковых почек, которые потенциально могут образовывать початки | 3 |
| Закладка зерен в доминирующей закладке початка | 450 | |
| в закладке початка второго порядка | 400 | |
| в закладке початка 3-го порядка | 350 | |
| Закладка зерен/растение | 1200 | |
| Число потенц. зерен/м² | 12000 | |
| Потенц. масса 1000 зерен, г | 250 | |
| 300 | ||
| Потенц. урожайность зерен/га, ц | 300 | |
| Сокращение и стабилизация органов урожайности от начала выхода в трубку до цветения | Сокращение числа початков на растение, которое в состоянии давать урожай, шт. | 1 |
| Потенц. число зерен, м² | 4500 | |
| Потенц. масса 1000 зерен, г | 250 | |
| Потенц. урожайность зерен/растение, г | 112,5 | |
| Потенц. урожайность зерен/га. ц | 112,5 | |
| Сокращение числа зерен в початке до, % | 85 | |
| Потенц. урожайность/га, ц | 95,6 | |
| Рост продукта | ||
| Производство и налив запасных веществ после цветения до полной спелости | Неполный налив зерен Масса 1000 зерен, г | 235 |
| Образованный урожай, растение, г | 89,9 | |
| Образованный урожай/га, ц | 89,9 | |
| Потери зерна при уборке и до нее | Потери зерна в результате облома початков до уборки и во время нее, % | 3 |
| Потери зерна/га, ц | 2,7 | |
| Убранный урожай/га, ц | 87,2 | |
Высокая продуктивность кукурузы обусловлена тем, что ассимиляция углекислого газа происходит, как и у других тропических растений по очень эффективному циклу С-4 (рис. 10). Фотосинтетическая производительность (нетто-ассимиляция углекислого газа) на единицу листовой поверхности и на единицу времени в 2-3 раза выше, чем у сельскохозяйственных культур из умеренной климатической зоны, у которых ассимиляция углекислого газа проходит по циклу С-3.
Рис. №10. Схема ассимиляции углекислого газа в хлоропластах растений кукурузы (цикл С-4)
Венцевидное положение клеток, содержащих хлорофилл, вокруг сосудистых пучков (рис. 11) позволяет растениям кукурузы и при уменьшенной транспирации, когда листья закрывают устьица, продолжать ассимиляцию за счет углекислого газа, выделяемого при световом дыхании. Погодные условия сильно влияют на интенсивность фотосинтеза кукурузы. Например, если пшеница и кукуруза при температуре 15°С имеют примерно одинаковую производительность ассимиляции, то при 30°С и сильной инсоляции у кукурузы она в 4 раза выше, чем у пшеницы. При температуре ниже 12°С интенсивность фотосинтеза у кукурузы сильно снижается.
Рис. №11. Схема строения листа растения с ассимиляцией СO 2 по двум типам
| Год | Дата посева, апрель | Дата уборки, сентябрь | Вегетационный период, суток | ц СМ/га | кг СМ/сутки |
| 1985 | 19 | 20 | 154 | 138 | 90 |
| 1986 | 27 | 22 | 148 | 140 | 95 |
| 1987 | 21 | 22 | 154 | 136 | 88 |
| 1988 | 19 | 8 | 142 | 139 | 98 |
| 1989 | 17 | 11 | 147 | 100 | 68 |
| 1990 | 19 | 11 | 145 | 133 | 92 |
| 1991 | 19 | 18 | 152 | 144 | 95 |
| 1992 | 21 | 15 | 147 | 117 | 80 |
| 1993 | 22 | 15 | 146 | 188 | 129 |
| 1994 | 18 | 14 | 151 | 102 | 68 |
| 1995 | 24 | 7 | 136 | 174 | 128 |
| 1996 | 23 | 19 | 149 | 175 | 117 |
| 1997 | 21 | 8 | 140 | 198 | 141 |
| среднее | 21 | 13 | 146 | 145 | 99 |
Другой положительный признак кукурузы в качестве растения типа С4 это ее очень низкий коэффициент транспирации (табл. 3).
Кукуруза относится к светолюбивым растениям. Интенсивность ассимиляции СО 2 , в большой степени зависит от интенсивности освещения. Затемнение листьев снижает ее. Поэтому положение листьев на растении и площадь питания имеют большое значение. Оптимальный индекс листовой поверхности (листовая поверхность/площадь почвы) для кукурузы на силос составляет 3,0-6,0, для кукурузы на зерно 3,0-4,0.
Кукуруза-растение короткого дня, она быстрее всего переходит в генеративную фазу развития при продолжительности светового дня в 8-9 часов. При продолжительности светового дня свыше 12-14 часов вегетативная фаза и весь вегетационный период удлиняются. Поэтому гибриды для северных регионов выращивание кукурузы должны быть генетически приспособлены к условиям длинного дня.
Один и тот же сорт образует в северных районах большее число междоузлий и листьев, чем в южных.
