17-07-2019

Выращивание кукурузы: Биология кукурузы

Кукуруза (Zeamais L., число хромосом 2n = 20) ботанически относится к семейству мятликовых (Poaceaeили Graminea), подсемейству Andropogonodeae, трибусу Maydeae (Zeeae), роду Zea.

Corn1

Corn2

Мочковатая корневая система распространяется в диаметре около 1 м вокруг стебля, причем часть ее 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 (рисунок №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.

Corn3

Corn4

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 (рисунок №4).

Corn5

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 (рисунок №5).

Corn6

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. её 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.

Corn7

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.

Различают четыре фазы образования и роста зерен:

Corn9

При прохладных осенних условиях активная отдача влаги способствует созреванию зерна и доля СМ 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.

Так как растение кукурузы в целом и отдельные компоненты урожайности в ходе роста и развития подвергаются многочисленным влияниям конкуренции внутри и между растениями и воздействию 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 гибрида, а также от агротехнических мероприятий. В таблице №1 приводится примерный расчет снижения потенциальной урожайности в ходе развития кукурузы.

При неблагоприятных внешних условиях (температурный, водный, световой или питательный стресс) сокращаются число и масса зерен начиная с верхушки початка.

Таблица №1. Образование урожая в стеблестое кукурузы
(приблизительные расчеты)

table

table1

table2

Для получения высокого урожая важно достигать также типичного для каждого сорта соотношения между зерном и соломой: индекса урожаяИндекс урожая для кукурузы на силос достигает 1, в то время как для кукурузы на зерно он колеблется в пределах от 0,38 до 0,42.

Кукуруза — очень продуктивное растение. За короткое время она производит больше органической массы, чем другие культурные растения. Коэффициент размножения у кукурузы в десять раз выше, чем у других зерновых. Из одного семенного зерна вырастает 400-600 зерен, у других же зерновых — только 40-50 зерен.

Положительная особенность кукурузы — низкий коэффициент транспирации 179-368 л воды/кг СМ (для сравнения у подсолнечника 500-569).

Кукуруза относится к светолюбивым растениям. Затенение листьев снижает ассимиляцию СО2, 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 свыше 14 часов вегетативная стадия и весь вегетационный период удлиняется. Поэтому для северных регионов гибриды кукурузы должны быть генетически приспособлены к условиям длинного дня.