Ботанические и биологические особенности кукурузы

Кукуруза (Zeamays L.) — однолетнее растение из семейства злаковых. Корневая система мощная, мочковатая, многоярусная; отдельные корни могут проникать на глубину 1,5—3 м. Основная масса корней (60%) расположена в пахотном горизонте, распространяясь в стороны до 1 м.

В корневой системе кукурузы различают зародышевые, придаточные и опорные корни. Зерновка кукурузы прорастает одним зародышевым корешком, который, быстро углубляясь в почву, хорошо ветвится. Эти корни образуют первый ярус. Второй ярус корней образуется из колеоптильного узла. Обычно они не ветвятся и растут вертикально вниз. Третий ярус, играющий большую роль в жизнедеятельности растений, развивается из трех — пяти сближенных узлов стебля, расположенных у поверхности почвы. Эти корни растут вначале горизонтально, затем вертикально, достигая значительной глубины. Опорные (воздушные) корни формируются из надземных узлов стебля, расположенных у поверхности почвы и несколько выше ее. Они не только предохраняют растения от полегания, но и выполняют функцию питания, так как могут образовывать боковые корни и корневые волоски.

Стебель высотой от 60 см до 5 м, толщиной 2—7 см состоит из 4—9 подземных и 5—30 надземных узлов и междоузлий. Стебель прямостоячий, округлый, гладкий, в отличие от других злаков заполнен паренхимной тканью. Он способен к ветвлению, формируя удлиненные побеги — пасынки, достигающие иногда высоты, близкой к высоте главного побега.

Листья крупные, линейные, с нижней стороны голые, с верхней опушенные. Лист имеет небольшой язычок, у некоторых сортов образуются ушки. Облиственность высокая, число листьев колеблется от 8 до 45, общая листовая поверхность одного растения от 0,3 до 1,5 м².

Кукуруза — растение однодомное, но раздельнополое. На каждом растении образуются два типа соцветий: мужское — метелка, женское — початок. Метелка состоит из центральной и боковых осей. Колоски метелки двуцветковые, цветки состоят из двух цветочных пленок и трех тычинок. Початок покрыт оберткой.

Колоски на початках, так же как и в метелке, располагаются попарно, образуя продольные ряды вдоль стержня початка. Колоски початков двуцветковые, развивается только один цветок, второй очень рано атрофируется. Пестик имеет длинное двухлопастное рыльце, длинный столбик и крупную округлую завязь. Опыляется кукуруза ветром.

Плод — крупная зерновка белой, кремовой, желтой, оранжевой, красной, темно-вишневой окраски. В зависимости от консистенции зерна все разнообразие кукурузы делят на следующие подвиды: зубовидная, кремнистая, крахмалистая, сахарная, лопающаяся, восковидная и пленчатая. Масса 1000 семян у мелкосемянных сортов 100—150 г, у крупносемянных 300—400 г.

Кукуруза — культура теплолюбивая. Для прохождения всего цикла развития скороспелым сортам и гибридам требуется температура 1800—2000°С, средне — и позднеспелым — 2500—3100°С. Потребность в тепле в различные периоды роста и развития неодинакова. Прорастание семян и появление всходов происходят при прогревании почвы до температуры 10—12°С. Оптимальная температура почвы для роста корней кукурузы 24°С, для роста надземных органов на первых этапах развития 20°С, на более поздних около 28°С; формирование репродуктивных органов наилучшим образом происходит при температуре почвы 28—32°С.

По отношению кукурузы к водному режиму ее считают мезофильным растением. Растения кукурузы по-разному требовательны к влаге в зависимости от периода роста и развития. При прорастании семена поглощают 40—50% воды от воздушно-сухой массы. За период от всходов до образования пятнадцати листьев растения потребляют 7—8% от общего расхода воды за вегетацию, от образования пятнадцати листьев до середины молочной спелости — 69—73%, от середины молочной до полной спелости зерна — 20—22%. Критическим периодом в отношении влаги является период формирования репродуктивных органов. Наиболее благоприятной для роста и развития растений является влажность почвы 70—75% ПВ. Рост растений прекращается при понижении почвенной влаги до 9,5%. Культура отличается экономным расходованием влаги. Транспирационный коэффициент ее равен 280—350.

Кукуруза — светолюбивое растение короткого дня. Для нормального роста и развития требуется продолжительность дня 12—14 ч. При более продолжительном дне вегетационный период удлиняется.

Высокие урожаи кукуруза дает на черноземных, темно-каштановых, темно-серых суглинистых и супесчаных почвах и почвах речных пойм. Она предъявляет повышенные требования к аэрации почв. На тяжелых, легко уплотняющихся почвах корневая система развивается только в пахотном горизонте, плотный подпахотный горизонт препятствует росту корней в глубину.

В настоящее время для возделывания на зерно районировано 111 гибридов и сортов кукурузы. Среди сортов наиболее широко возделываются Одесская, Воронежская, Стерлинг; среди гибридов — Днепровский 247МВ, ВИР 42МВ, ВИР 156ТВ, Буковинский 3ТВ, Жеребковский 86МВ, Днепровский 56ТВ, Краснодарский 303ТВ.

Родиной кукурузы считают нагорья Мексики и Перу, откуда она распространилась к берегам Атлантики и на острова Карибского моря. С XVII века известна в России, но только со второй половины XIX века находит разнообразное применение.

Кукуруза очень требовательна к температурному и световому режиму и умеренно требовательна к обеспечению влагой. Это теплолюбивое растение: семена большинства районированных гибридов прорастают при температуре почвы 10 °С, наиболее холодостойких форм — при 7—8 °С, но при этом удлиняется период сев — всходы. При оптимальной влажности верхнего слоя почвы и среднеустойчивой температуре воздуха 18—20 °С всходы кукурузы появляются через 8—10 дней, при 14—15 °С период сев — всходы может продолжаться до 20 дней, а при снижении температуры воздуха до 10—13 °С — длится около месяца. Это необходимо учитывать при индустриальной технологии возделывания культуры, так как значительное удлинение периода сев — всходы ведет к снижению полевой всхожести семян, густоты и равномерности стояния растений на площади.

Оптимальной в период интенсивного роста кукурузы (перед выбрасыванием метелок) является температура воздуха 20—24 °С при хорошем увлажнении почвы. Резкое снижение интенсивности роста наблюдается при 14—15 °С, а при 10 °С рост прекращается, при температуре выше 30 °С темпы роста кукурузы замедляются. После появления метелок и нитей на початках температура 25 °С и выше неблагоприятно сказывается на цветении и оплодотворении растений, возможна череззерница.

Всходы кукурузы повреждаются заморозками (минус 2—3°С), но в фазе 2—3 листьев переносят температуры до минус 5—6°С, хотя надземная часть растений может повреждаться или полностью отмирать. В фазе 2—3 листьев точка роста еще находится в почве, и растения способны отрастать, нормально вегетировать, хотя это ведет к некоторому снижению урожайности.

Кукуруза очень чувствительна к осенним заморозкам. Зеленые листья ее повреждаются при температуре, близкой к нулю, а стебли и початки — при минус 2,5—3 °С. Поэтому там, где наступают ранние заморозки, например, в Полесье УССР, рекомендуется высевать исключительно раннеспелые гибриды.

Кукуруза — засухоустойчивая культура. В ранние фазы развития растения могут длительное время пребывать в состоянии увядания, сохраняя при этом способность восстанавливать нормальную жизнедеятельность после осадков. В сравнении с другими культурами экономно расходует воду на образование единицы сухого вещества. Транспирационный коэффициент кукурузы, по данным разных авторов, составляет 180—350. Это значительно меньше, чем потребляют зерновые культуры первой группы — пшеница, ячмень, овес, рожь. Она имеет хорошо развитую разветвленную мочковатую корневую систему, которая глубоко проникает в почву и использует запасы влаги из нижних горизонтов. Корневая система кукурузы обладает большой сосущей силой и поглощает воду в 3—6 раз быстрее, чем корневая система ячменя, овса или пшеницы. Она способна поглощать воду при более низкой влажности почвы по сравнению с корневой системой многих других растений.

Кукуруза формирует большой урожай надземной и подземной массы, расходуя на это большое количество воды. Считают, что одно растение кукурузы средних размеров за вегетационный период испаряет около 200 кг воды. При густоте посевов 50 000 растений на 1 га расходуется около 10 000 т/га воды.

Экономичность использования воды растениями кукурузы в значительной степени определяется минеральным питанием и уровнем плодородия почвы.

Влияние условий минерального питания на транспирационный коэффициент кукурузы

Всходы кукурузы растут медленно и потребляют мало воды. После появления 8—9-го листа, а особенно метелки, она интенсивно растет и быстро наращивает массу. В этот период потребность ее в воде достигает максимума (критический период, — от начала цветения до начала молочной спелости). Он равен приблизительно 30 дням (10 дней до начала цветения, 10 дней цветения и 10 дней после цветения). Особенно необходима вода кукурузе в период цветения. Осадки в конце июня и в июле наиболее эффективны для повышения урожайности зерна кукурузы. Таким образом, важнейшим условием успешного выращивания этой культуры является достаточное обеспечение ее влагой в период от посева до созревания.

Кукуруза — светолюбивое растение. Даже небольшое затенение приводит к уменьшению листовой поверхности растений, замедлению наступления фенологических фаз, ослаблению поглощения элементов питания и снижению урожайности. В загущенных посевах растения тонкие, с бледно-желтой окраской, многие из них образуют очень мелкие початки или не образуют их вовсе, вследствие чего резко снижается урожайность зерна.

Оптимальный световой режим для растений создается при равномерном размещении их на площади, нормальной густоте посевов в зависимости от биологических особенностей гибридов, борьбе с сорняками (особенно в начале роста).

Кукуруза довольно требовательна к почвам, но при правильной обработке и удобрении высокие урожаи можно получать почти на всех почвах. Лучшими являются почвы с хорошей водоудерживающей способностью и водопроницаемостью, глубоким пахотным горизонтом, способствующим развитию мощной корневой системы. Наиболее высокие урожаи кукуруза дает на темно-каштановых почвах и почвах речных пойм с близкой к нейтральной пли слабощелочной реакцией (pH 6—7,5). Хорошо произрастает кукуруза на осушенных и окультуренных торфяниках. Неблагоприятные для нее кислые (pH 5), склонные к заболачиванию, сильно заплывающие (холодные) и засоленные почвы.