Биологические особенности и требования к условиям произрастания

Кукуруза относится к семейству злаковых, имеет много разновидностей, отличающихся по высоте растений, длительности роста и развития, формам зерен. Это растение однодомное, раздельнополое, перекрестноопыляющееся.

Корневая система кукурузы - мочковатая, мощная, в основном расположена в слое почвы 0-60 см.

Стебель растений прямой, мясистый, состоит из отдельных междоузлий, его высота в зоне Беларуси составляет 1,5-3,5 м. В период формирования мужских и женских соцветий при благоприятных погодных условиях суточный прирост растений достигает 15 см.

Листья - широколентовидные, сверху опушенные. Расположены поочередно - каждому надземному междоузлию соответствует один лист. По количеству листьев на главном стебле различают сорта кукурузы: высокоскороспелые имеют 8-11, скороспелые - 14-18, позднеспелые - 23-25 листьев.

В пазухах листьев на 5-8-м надземных узлах образуется 1-4 женских соцветий (початков). У современных гибридов, как правило, только один достигает полного развития. Мужское соцветие (метелка) образуется на продолжении верхнего междоузлия. Пыльца мужских соцветий обычно выпускается на 2-4 дня раньше, чем появляются кисти нитей рыльца женских соцветий.

Плод у кукурузы - зерновка, масса 1000 семян в зависимости от сорта колеблется в пределах 180-500, в среднем 250-300 г; початок имеет 350-650 зерен.

В течение вегетационного периода, длительность которого составляет 75-180 сут (в Беларуси 120-140 сут), растения кукурузы проходят ряд стадий роста и развития (рис. 2.1). Они требуют различных гидротермических условий, освещенности, режима питания и др. Наиболее важные стадии - формирование метелки - фаза 4-7 листьев и формирование початка - фаза 7-11 листьев.

Требования к теплу. Родина кукурузы Мексика имеет жаркий и влажный климат, поэтому кукуруза - относительно теплолюбивая культура. Необходимая температура для ее роста и развития - от +12 до +25 °C; дневная - от +22 до +25°С, а оптимальная ночная температура составляет +18 °C. Семена начинают прорастать при температуре около +10 °C. При более высоких температурах семена прорастают быстрее и всходы появляются на 5-10-й день после посева.

В период всходы - выбрасывание метелки наиболее благоприятна для растений среднесуточная температура +20...+23 °C. Интенсивность их роста резко снижается при +14...+15 °C, а при +10 °C прекращается. До появления гене-

О 10 го 22 30 50 60 70

Прора- | 2 5 4 Выгягивание Выбрасывание цветение

станке стебля метелок

Листья

60 82

Молочновосковая спелость

85 69

Желтая полная спелость

Всходы Ювенильное развитие

Рост листьев и стеблей

Опыление и оплодотворение

Рост зерен

Созревание

Рис. 2.1. Рост и развитие растений кукурузы и рост содержания сухого вещества (СВ) [118]: 1 — всего растения; 2 - в листостсблсстос; 3 - в початках

ративных органов повышение температуры до +25 °C не вредит росту и развитию кукурузы. Со времени цветения метелок и появления нитей на початках температура +25 °C и выше неблагоприятна, а при температуре свыше +30 °C нарушаются цветение и оплодотворение: сокращается период жизнеспособности пыльцы, подсыхают нити початков. Оптимальная температура для роста и развития культуры во второй половине вегетации (до созревания) -+22...+23 °C.

Весенние заморозки до минус 3-2 °C являются критическими, но не вредят кукурузе, если не повреждается точка роста. Осенние заморозки ниже -4 °C вызывают отмирание растений и снижение питательности корма. Колебания урожайности кукурузы по отдельным годам больше зависят от суммы температур, чем от влаги. Высокую потребность кукурузы в тепле следует учитывать при выборе сроков сева и уборки и подбора для каждой зоны посева различных групп спелости гибридов. Каждой группе спелости соответствует определенная сумма эффективных (более +10 °C среднесуточной) температур, необходимая для достижения той или иной фазы спелости зерна (табл. 2.1.) [24, 42, 43].

Сеять кукурузу необходимо при прогревании почвы в зоне расположения семян до +8...+10 °C, а убирать на силос - до наступления заморозков. Максимальная продуктивность и накопление питательных веществ достигается при ее уборке в стадии восковой спелости зерна (сухая масса около 30 %).

Таблица 2.1. Тепловой режим гибридов различных групп спелости (по данным Н. Ф. Надточаева [42])

Требования к влаге. Кукуруза - засухоустойчивое растение, хорошо переносит атмосферную засуху В период всходов и выхода в трубку потребляет очень мало влаги. Для нормального роста и развития требует несколько ниже оптимальной влажности почвы, чем у других культур - 60-70 % от полной влагоемкости. Критический период потребности в воде приходится на период интенсивного роста (10 дней до выбрасывания метелок - середина молочной спелости зерна). В это время (около 30 сут) расходуется до 70 % воды, необходимой для формирования урожайности. При недостатке влаги в этот период резко сокращается урожайность, в то же время избыточное увлажнение задерживает рост и развитие растений.

Кукуруза - светолюбивое растение короткого дня. Требует интенсивного солнечного освещения, особенно в молодом возрасте. Чрезмерное загущение посевов, сильная облиственность растений, которое может быть при избыточном азотном питании, приводит к снижению эффективности опыления и урожая початков. Оптимальный индекс листовой поверхности (листовая поверх-ность/площадь почвы) для кукурузы, выращиваемой на силос, составляет 4-6, а на зерно - 3-4. В условиях производства и экспериментальных исследований на антропогенно-преобразованных торфяных почвах оптимальная площадь листьев, обеспечивающая формирование урожайности сухой массы 18-22 и зерна около 10 т/га, составляла 42-45 тыс. м²/га.

Требования к почвам. Кукуруза является одной из культур, наиболее требовательных к условиям произрастания и минерального питания. При возделывании этой культуры на дерново-подзолистых почвах необходимо подбирать воздухопроницаемые, с глубоким гумусовым горизонтом, хороню обеспеченные питательными веществами в доступных формах, слабокислые или с нейтральной реакцией (pH 5,5-7,0) участки. Лучшими почвами для нее являются легко- и среднесуглинистые и супесчаные, подстилаемые мореной. Непригодны для возделывания кукурузы глинистые и переувлажненные почвы [5, 24, 42, 43, 52].

Требования к пищевому режиму. В связи с особенностями роста и развития (см. рис. 2.1) кукуруза предъявляет и особые требования к обеспечению питательными веществами (рис. 2.2). В первый месяц вегетации до 4-5 листьев кукуруза растет медленно, в этот период идет формирование корневой системы.

Посев и про- 2.. 3-й

ра станке

Ю 13-й лист

Восковая спелость

Рис. 2.2. Динамика потребления кукурузой питательных веществ по фазам развития [42, ПО]

лист

Потребность в питательных веществах низкая. Начиная с фазы 7-9 листьев потребность кукурузы в элементах питания резко возрастает, а в период выбрасывания метелок - молочно-восковой спелости зерна (3-4 недели после цветения) потребление питательных веществ достигает максимума и составляет 80 % от общего выноса. По данным Д. Шпаара и др. [24], при возделывании кукурузы на дерново-подзолистых почвах на силос вынос элементов питания в расчете на I т (при содержании 30 % СВ) составляет: N - 3,5; Р,О₅ - 1,5; К₉О - 4,0 и СаО - 1,8 кг, а при содержании 25 % CB:N - 3,2; Р_?О₅ - 1,2; К₂О -

4,2. При возделывании на зерно на 1т зерна (при содержании 86 % СВ) вынос элементов питания составляет: N - 20; Р_?О₅ - 7; К₉О - 10 и СаО - 6 кг.

Общую потребность в элементах минерального питания устанавливают поданным их выноса с планируемой урожайностью. Потребность в удобрениях зависит от содержания в почве доступных для растений элементов питания, темпов роста и развития, потенциальной способности сорта или гибрида поглощать и использовать питательные вещества, а также от величины ожидаемой урожайности. Недостаток в минеральном питании вегетирующих растений кукурузы можно определить с помощью визуальной диагностики. Этот метод основан на том, что у растений кукурузы проявляются внешние признаки недостатка или избытка того или иного элемента питания. Чаще всего обнаруживаются признаки голодания, вызванные недостатком азота, фосфора и калия, реже магния и других элементов.

Недостаток азота. У растений кукурузы, хорошо обеспеченных азотом, листья имеют темно-зеленый цвет. Избыточное азотное питание задерживает образование початков и приводит к повышенному накоплению нитратов в продукции. При недостатке азота рост растений замедляется, растения отстают в развитии, листья мелкие бледно-зеленой или желто-зеленой окраски, формируется низкая урожайность. Пожелтение начинается с кончиков нижних листьев, затем распространяется вдоль главной жилки листа, по краям которого вначале еще сохраняется зеленая окраска, затем желтеет весь лист. В дальнейшем нижние листья начинают усыхать, как от ожога. Следует отметить, что пожелтение листьев и их усыхание наблюдается и при засушливой погоде, но в этом случае страдают в первую очередь молодые верхние листья. Затяжное азотное голодание приводит к образованию мелких изогнутых початков. Недостаток азотного питания в начале вегетации растений можно компенсировать внесением его в подкормки в более поздние сроки.

Недостаток фосфора. В фосфоре особенно острую потребность кукуруза испытывает в начальные фазы развития. При недостатке фосфора происходит задержка в росте растений кукурузы, листья приобретают фиолетово-пурпурную окраску. При сильном недостатке фосфора эта окраска переходит и на черешки. Особенно резко могут проявиться признаки фосфорной недостаточности в ранний период роста, когда запасы фосфора, имеющиеся в семенах, уже использованы, а корневая система еще очень слабо развита. В этом случае, если азота в почве достаточно, листья молодых растений приобретают темнозеленую окраску с краевым фиолетово-пурпурным оттенком. Эти же признаки могут проявиться и при затяжных весенних холодах. Второй критический период в фосфорном питании кукурузы приходится на фазу цветения, когда хорошая обеспеченность фосфором бывает крайне необходима для формирования генеративных органов. При затяжном фосфорном голодании образуются недоразвитые искривленные початки. Недостаток фосфора в начале вегетации нельзя компенсировать внесением его в более поздние сроки. Фосфорные удобрения применяют под основную обработку почвы и в рядки при посеве.

Недостаток калия. Молодые растения, страдающие от недостатка калия, отличаются замедленным ростом, укороченным стеблем, затем листья становятся желтовато-зелеными сначала по краям при зеленой середине, потом желтыми; верхушки и края листьев начинают засыхать, как от ожога. «Краевой ожог» листьев - весьма характерный признак калийной недостаточности кукурузы, который может наблюдаться и у молодых, и у старых растений (желтая окраска с ржавыми пятнами на верхушке и по краям листьев). Початки при калийном голодании образуются щуплые, с плохо выполненным зерном. Растения на бедной калием почве неустойчивы к полеганию. Признаки калийного голодания сходны с признаками азотного, ио при недостатке азота пожелтение начинается с нижних листьев, распространяясь от их верхушек и от центральной жилки листа. При недостатке калия, наоборот, поражаются края листьев («краевой ожог»), а в центре листа сохраняется зеленый цвет, сначала так же, как и при недостатке азота, поражаются нижние листья.

Недостаток магния. Признаками магниевого голодания у кукурузы является появление около жилок старых листьев продольных светло-желтых полос, которые затем белеют и становятся более четко выраженными (полосатые листья).

Недостаток цинка. Кукуруза относится к культурам, очень чувствительным к недостатку цинка. При цинковой недостаточности всходы кукурузы имеют светлую белесовато-зеленую окраску, известную как болезнь под названием «белые ростки». Между жилками молодых растений образуются светлые желтоватые полосы, жилки при этом остаются зелеными. Рост молодых растений замедлен, междоузлия укорочены и сужены. По мере роста растений признаки недостатка цинка сглаживаются, но початки образуются мелкие, плохо развитые. Хлороз кукурузы, связанный с недостатком цинка, может проявляться не только при его низком содержании в почве, но и при повышенном содержании фосфора, который является его антагонистом, а также на карбонатных почвах.

Отмечая несомненные достоинства кукурузы как культуры, продукция которой имеет разностороннее использование (более низкая требовательность к почвам и предшественникам, хороший предшественник для других культур, эффективное использование органических удобрений, процесс возделывания полностью можно механизировать, высокая кормовая ценность продуктов из кукурузы, высокая экономическая эффективность при соответствующей урожайности), нельзя не отметить и существенные экологические проблемы, которые могут возникнуть при ее выращивании, особенно на почвах торфяных комплексов. Кукуруза относительно поздно высевается с широкими междурядьями и низкой густотой стояния, поздно наступает смыкание рядов и почва прикрыта листьями только 4-5 месяцев в году, с чем связана значительная опасность развития ветровой эрозии. Возделывание кукурузы приводит к усилению минерализации и обеднению почвы органическим веществом, снижению плодородия почв, а удаленность объектов мелиорации не обеспечивает эффективное применение органических удобрений. Следует также отметить распространение сорной растительности, интенсивное использование гербицидов, загрязнение грунтовых вод нитратами и гербицидами. В связи с этим разрабатываемые агротехнические приемы возделывания кукурузы на антропогенно-преобразованных торфяных почвах должны учитывать эти особенности культуры и обеспечивать снижение негативного воздействия на почву и окружающую среду.