Кукуруза — одна из основных культур современного мирового земледелия. Это культура разносто­роннего использования и высокой урожайности. На продовольствие в странах мира используется около 20% зерна кукурузы, на технические цели—15—20% и примерно две трети—на корм.

В зерне содержатся углеводы (65—70%), белок (9—12%), жир (4—8%), минеральные соли и витамины. Из зерна получают муку, кру­пу, хлопья, консервы (сахарная кукуруза), крахмал, этиловый спирт, декстрин, пиво, глюкозу, сахар, патоку, сиропы, мед, масло, витамин Е, аскорбиновую и глутаминовую кислоты. Пестичные столбики применяют в медицине. Из стеблей, листьев и початков вырабатывают бума­гу, линолеум, вискозу, активированный уголь, искусственную пробку, пластмассу, анестезирующие средства и др.

Зерно кукурузы — прекрасный корм. В 1 кг зерна содержится 1,34 кормовой единицы и 78 г переваримого протеина. Это ценный ком­понент комбикормов. Однако протеин зерна кукурузы беден незаме­нимыми аминокислотами—лизином и триптофаном—и богат мало­ценным в кормовом отношении белком—зеином.

Кукурузу используют на зеленый корм, который богат каротином. В корм идут и остающиеся после уборки на зерно сухие листья, стеб­ли и стержни початков кукурузы. В 100 кг кукурузной соломы содер­жится 37 кормовых единиц, а в 100 кг размолотых стержней — 35.

Как пропашная культура кукуруза — хороший предшественник с севообороте, способствует освобождению полей от сорняков, почти не имеет общих с зерновыми культурами вредителей и болезней. При уборке на зерно она — хороший предшественник зерновых культур, а при возделывании на зеленый корм — прекрасная паро-занимающая культура. Кукуруза получила большое распространение в подкосных, пожнивных и повторных посевах. Используют ее и как кулисное рас­тение.

Кукуруза — древнейшее культурное растение, родина ее — Центральная и Южная Америка, зона тропиков и суб­тропиков. Об этом свидетельствуют археологические находки пыльцы, метелок, зерна и початков примитивных форм кукурузы, а также ре­зультаты генетических и цитоэмбриологических исследований. Еще в доколумбовую эпоху кукуруза была главной продовольственной куль­турой аборигенов, проживающих в этих районах.

Сообщение о новом растении было сделано Колумбом вскоре по­сле открытия им Америки. Первые образцы кукурузы попали в Евро­пу в самом конце XV в. Первоначально ее возделывали как редкое декоративное растение. Вскоре во Франции, в Италии, Португалии куку­руза была признана ценной продовольственной, а затем кормовой куль­турой. В XVI в. она быстро распространилась в районах, где природ­ные условия были благоприятны для ее возделывания, попала в Се­верную Африку, Индию, Китай. В России кукуруза стала известна в XVII в.

Сейчас кукуруза — высокоокультуренное растение, неспособное к произрастанию без помощи человека. Семена кукурузы могут попасть в почву только с помощью человека, так как зерно практически не осыпается, початки обламываются редко, стебель достаточно прочный.

Кукурузу выращивают во всем мире — от тропических широт до Скандинавских стран. В миро­вом земледелии площадь ее возделывания на зерно занимает 129,3 млн. га.

Кукуруза—высокоурожайная зерновая культура. Средняя ее уро­жайность на зерно в 1980—1982 гг. составила 27,7 ц/га. В наиболее благоприятных по климатическим условиям районах—на Украине, Се­верном Кавказе, в Грузии, Азербайджане и республиках Средней Азии—при хорошей агротехнике колхозы и совхозы выращивают 50 ц/га и более сухого зерна, в условиях полива—80—100 ц/га, а си­лосной массы—800—1000 ц/га.

Особенности морфологии.

Кукуруза - однолетнее растение семейст­ва Мятликовые. Однодомное, раздельнополое, перекрестноопыляюще­еся. В диком состоянии не найдено.

Корневая система мощная, мочковатая, многоярусная, силь­норазветвленная, способная на почвах с рыхлым сложением подпахот­ных горизонтов проникать на глубину до 3 м. Распространяется в ра­диусе более 1 м. Анатомическая особенность строения корневой системы кукурузы - наличие воздушных полостей, свидетельствующие о повышенной чувствительности корней к наличию кислорода.

Зерно кукурузы прорастает одним зародышевым корешком. Узло­вые корни появляются на подземных узлах стебля при образовании на растении 3-4 листьев. В фазе выметывания из ближайших к поверх­ности почвы стеблевых уз­лов возникают воздушные (опорные) корни. Они пре­пятствуют полеганию рас­тений, а при влажной пого­де и окучивании укореняют­ся. Максимального разви­тия корневая система до­стигает в фазу восковой спелости. Развитию ее спо­собствуют благоприятная влажность (70-80% наи­меньшей влагоемкости) и оптимальная плотность поч­вы (1,1-1,3 г/см³), хоро­шая обеспеченность расте­ний доступными питатель­ными веществами (особен­но фосфором в начальный период).

Рис. 4.2.1. Строение растения куку­рузы.

1 - метелка, 2 - лист; 3 - рыльца, 4 - початок, 5 - листовая обертка по­чатка, 6 - нижний неразвившийся по­чаток, 7-9 - корневая система.

Стебель кукурузы толщиной от 2 до 7 см, хорошо облиствен, прямостоячий, округлый, гладкий. Высота растений колеблется от 60 см до 6 м. Между высотой стебля и скороспелостью выявлена отри­цательная корреляция. Стебель состоит из заполненных сердцевиной междоузлии, разделенных утолщенными стеблевыми узлами; 3-5 сбли­женных междоузлии находятся в почве. Каждый узел охватывает вла­галище листа (рис. 4.2.1.). Число узлов и, следовательно, листьев - устой­чивый сортовой признак. Стебель способен к ветвлению, развивая бо­ковые побеги-пасынки. Большое значение в формировании урожая зерна имеет фотосинтетическая деятельность стебля. В опытах при покрытии стебля светонепроницаемой бумагой урожай зерна сни­жался на 30%, при покрытии оберток початков-на 14%.

Листья кукурузы крупные, линейные, цельнокрайные, парал­лельно-нервные, сверху опушенные, в чередующемся порядке располо­жены по двум противоположным сторонам стебля. Влагалища листьев плотно облегают стебель. Число их от 8 до 45. У распространенных в нашей стране сортов образуется от 13 до 24 листьев. Скороспелые сор­та имеют меньше листьев, чем позднеспелые. Растения с узкими ли­стьями, отходящими под острым углом к стеблю, более урожайны, так как мало затеняют друг друга. Благодаря желобовидной форме и косовергикальному расположению листьев растения используют даже не­значительные осадки и росу, стекающие по листьям и стеблю к кор­ням. Это свойство повышает эффект от удобрений при гнездовом или рядковом их внесении.

Общая поверхность листьев растения в зависимости от сорта и агротехники 0,3-1,5 м². Максимальной величины площадь листьев до­стигает в конце цветения. Обилие устьиц на листьях (на одном расте­нии 100-200 млн.) обеспечивает благоприятные условия для газооб­мена растений. Листья кукурузы содержат больше питательных ве­ществ, чем стебель, при использовании на силос и зеленый корм бо­лее высокая облиственность растений - положительный признак.

Соцветия (рис. 4.2.2.). На каждом растении кукурузы имеется два типа соцветий: мужское-метелка и женское - початки. Метелка состоит из центральной оси (продолжение верхнего междоузлия) и боковых осей. Колоски метелки двухцветковые, с тре­мя пыльниками в каждом цветке. Развитая метелка имеет 1000- 1200 колосков, то есть 2-2,5 тыс. цветков. Каждый пыльник дает до 2500 пыльцевых зерен, а вся метелка-до 15-20 млн.

Рис. 4.2.2. Соцветия кукурузы:

1 - мужское (метелка и колосок); 2 - женское.

Початки (видоизмененные боковые побеги) располагаются в пазу­хах листьев на верхушке боковых побегов с укороченными междоузлиями и видоизмененными листьями, образующими обертку. Число полноценных початков на растении может быть различно. Больше по­чатков имеет крахмалистая, сахарная и лопающаяся позднеспелая кукуруза, кремнистая и зубовидная в основном по одному, реже по два хозяйственных початка.

Початок состоит из оси соцветия (стержень), на котором попарно размещаются рядами колоски с женскими цветками. В каждом колоске закладываются по два цветка, из которых развивается только верх­ний, нижний атрофируется. Число продольных рядов цветков (зерен) в початке от 8 до 16. У некоторых сортов число рядов зерен достига­ет 30. Пестик с крупной завязью и очень длинным столбиком. Во вре­мя цветения пестики выходят за пределы обертки.

Опыляется кукуруза ветром. Период цветения метелки и почат­ков на одном растении не совпадает (метелка зацветает на 3-8 дней раньше, что обеспечивает перекрестное опыление). Благоприятна для опыления теплая, влажная, с легким ветром погода. При дождливой погоде пыльца смывается, а чрезмерная сухость убивает ее. Неблаго­приятные условия ведут к образованию череззерницы.

Плод-зерновка, обычно голая, крупная. Масса 1000 семян у мел­косеменных сортов 100-150 г, у крупносеменных-300-400 г. В за­висимости от группы и сорта (гибрида) зерновки кукурузы имеют раз­личную окраску-белую, кремовую, желтую, оранжевую, красную и др. 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, эндосперма и зародыша. В эндосперме различают мучнистую и роговидную части.

В общей сухой надземной массе растения кукурузы на долю ли­стьев, стебля, метелки, стержня с ножкой и обертки в среднем при­ходится 55-60%, на долю зерна-40-45, а в общей массе зерна и стержня на долю стержня-15-18%.

Мужское соцветие занимает очень небольшое место в общей над­земной массе - 1-1,5%. Эти соотношения изменяются у разных сортов под действием факторов внешней среды и приемов агротехники. Под влиянием многовекового и разностороннего воздействия человека (се­лекция, агротехника, расселение) возникло огромное разнообразие форм кукурузы.

Особенности биологии.

Требования к температуре. Кукуруза - теплолюбивое растение. Семена прорастают при темпе­ратуре 8-10 °С, всходы появляются при 10-12 °С. По данным В. И. Степанова и И. С. Шатилова (1959), биологический минимум появления жизнеспособных всходов наблюдается у кремнистых сортов при 10-11°С, у зубовидных - при 11-12 °С. Чрезмерно ранний по­сев в холодную переувлажненную почву приводит к гибели семян и изреживанию всходов. Наиболее благоприятная температура для рос­та растений 25-30 °С, что выше, чем у зерновых колосовых культур. Максимальная температура, при которой прекращается рост, 45-47 "С. Пыльца кукурузы содержит около 60% воды и обладает слабой водоудерживающей способностью. При температуре выше 30-35 °С и от­носительной влажности воздуха около 30% она быстро, в течение 1-2 ч после растрескивания пыльников, высыхает, теряя способность прорастать. Это ведет к плохой выполненности початков.

Заморозки в 2-3°С повреждают всходы, а осенью - листья. Ку­куруза лучше переносит весенние заморозки, чем осенние. Повреж­денные всходы способны в течение недели отрасти. Скороспелые сорта более северного происхождения лучше переносят понижение темпера­туры и заморозки, чем южные позднеспелые сорта и гибриды куку­рузы. Осенью погибшие от мороза растения можно сушить на сено или силосовать. Делать это надо сразу после заморозков, так как мерзлые растения очень быстро загнивают. Заморозок в 3°С приво­дит к потере всхожести недозрелого влажного зерна.

В Нечерноземной зоне наблюдается тесная зависимость между су­точной продуктивностью листьев и дневной температурой воздуха (ко­эффициент корреляции 4-0,8), то есть чем выше температура, тем выше продуктивность работы листьев. Для кукурузы биологически ак­тивной температурой считается температура выше 10 °С, ниже которой процессы роста и развития растений практически приостанавливаются. Сумма биологически активных температур, необходимая для созре­вания скороспелых сортов, составляет 1800-2000°С, среднеспелых и позднеспелых сортов-2300-2600 °С. Среднеспелые и позднеспелые гибриды различаются между собой по сумме температур, необходимых для достижения фазы выметывания, и требуют практически одинаковой суммы температур для прохождения последующих фаз.

Требования к влаге. По требовательности к влаге кукуруза относится к мезофитам. На образование 1 ц сухого вещества она расходует от 174 до 406 ц воды, то есть меньше, чем овес и ячмень. Однако при высоких урожаях растения потребляют большое количество влаги. Кукуруза хорошо использует осадки второй половины лета и частично осени. Растения накапливают большую ор­ганическую массу даже в довольно засушливых районах, чему способ­ствует также хорошее развитие корневой системы.

В начальные фазы развития среднесуточный расход воды на по­севах кукурузы составляет 30-40 м/га, а в период от выметывания до молочного состояния зерна-80-100 м/га. При богарной культу­ре в засушливых районах она дает хороший урожай в годы, когда за июнь - август выпадает не менее 200 мм осадков, а при хороших ве­сенних запасах влаги в почве-не менее 100 мм с явным преобла­данием их в июле, когда происходит цветение.

По данным кафедры растениеводства Кубанского СХИ, расход во­ды на создание 1 ц зерна кукурузы в условиях центральной зоны Краснодарского края составляет 6-9,2 мм, или 60-90 т, в зависимости от условий увлажнения, применяемой агротехники. В южных засушли­вых районах отмечается тесная положительная зависимость между продуктивностью работы листьев и осадками и слабая положительная или даже отрицательная зависимость между работой листьев и высо­кой температурой (Володарский, 1975).

Кукуруза относительно хорошо переносит засуху до фазы выхода в трубку. Недостаток же влаги за 10 дней до выметывания и спустя 20 дней после выметывания (критический период) резко снижает уро­жай. В критический период формируется пыльца и начинается фор­мирование семян. Обильное водоснабжение растений в начале вегета­ции, нерегулярные или недостаточные поливы в последующий период, когда потребность растений в воде возрастает, значительно снижают урожай зерна кукурузы.

Растения кукурузы переносят временный недостаток воды в почве и пониженную относительную влажность воздуха. Однако длительное привядание листьев угнетает ростовые процессы и нарушает обра­зование репродуктивных органов. Оптимальные условия увлажнения складываются, когда влажность в корнеобитаемом слое почвы поддер­живается поливами на уровне не ниже 75-80% наименьшей влагоемкости. Под влиянием орошения увеличиваются активная поглощаю­щая поверхность корневой системы, поглощение корнями воды и пита­тельных веществ, продуктивность фотосинтеза, снижается непродук­тивное дыхание, повышаются оводненность и водоудерживающая спо­собность листьев. Кукуруза плохо переносит переувлажнение почвы, резко снижая урожай зерна. Из-за недостатка кислорода в переув­лажненной почве замедляется поступление в корни фосфора, в ре­зультате снижается содержание общего, органического и нуклеинового фосфора, нарушаются процессы фосфорилирования, энергетические процессы в корнях и белковый обмен.

Требования к свету. Кукуруза - светолюбивое растение ко­роткого дня. Быстрее всего зацветает при 8-9-часовом дне. При про­должительности дня свыше 12-14 ч период вегетации удлиняется. Кукуруза требует интенсивного солнечного освещения, особенно в мо­лодом возрасте. Чрезмерное загущение посевов, засоренность их при­водит к снижению урожая початков. В опытах кафедры растениевод­ства ТСХА в посевах с густотой стояния 63 тыс/га растений освещенность листьев среднего яруса составляла 53% и нижнего-29% от освещенности верхних листьев, а при загущении до 150 тыс/га рас­тений соответственно 23 и 10%. Чистая продуктивность фотосинтеза при этом снижалась на 15-30%.

Требования к почве. Высокие урожаи кукуруза дает на чистых, рыхлых, воздухопроницаемых почвах с глубоким гумусовым слоем, обеспеченных питательными веществами и влагой, с рН 5,5-7.

Это черноземные, темно-каштановые, темно-серые суглинистые и супес­чаные, а также пойменные почвы. Высокие урожаи кукурузы на си­лос при хорошей агротехнике можно получать и на дерново-подзоли­стых, осушенных торфяно-болотных почвах Нечерноземной зоны. Поч­вы, склонные к заболачиванию, сильно засоленные, а также с повы­шенной кислотностью (рН ниже 5) непригодны для возделывания этой культуры.

При прорастании семена кукурузы нуждаются в хорошей аэра­ции, так как крупные зародыши их поглощают много кислорода. Высо­кие урожаи обеспечиваются при содержании кислорода в почвенном воздухе не менее 18-20%. При содержании кислорода около 10% рост корней замедляется, а при 5% прекращается. При этом наруша­ется поглощение воды и элементов питания из почвы, обмен веществ в корнях и в надземной части растений.

Требования к питанию. Поглощение основных элементов питания идет по одновершинной кривой и соответствует ходу накопле­ния сухого вещества.

Азот имеет особенно большое значение на ранних этапах роста растений. При его недостатке задерживаются рост и развитие растений. Максимальное поступление азота наблюдается в течение 2-3 нед. пе­ред выметыванием. Потребление азота растениями прекращается по­сле начала молочной спелости зерна.

Фосфор особенно необходим в начале роста растений, когда за­кладываются будущие соцветия (фаза 4-6 листьев). Недостаток его в это время ведет к недоразвитию початков, формируются неправиль­ные ряды зерен. Достаточное обеспечение растений фосфором стиму­лирует развитие корневой системы, повышает засухоустойчивость, уско­ряет образование початков и созревание урожая. Фосфор поглощается растениями в меньших количествах, поступает в них медленнее и рав­номернее, чем калий и азот. Максимальное потребление его кукуру­зой приходится на период формирования зерна и продолжается почти до его созревания.

При недостатке калия замедляется передвижение углеводов, сни­жается синтетическая деятельность листьев, ослабляется корневая си­стема и понижается устойчивость кукурузы к полеганию. Калий на­чинает интенсивно поступать в растение с первых дней появления всходов. К началу выметывания растения поглощают до 90% калия, вскоре после окончания цветения поступление его в растение прекра­щается (точнее, стабилизируется). Со времени молочной спелости зер­на содержание калия в тканях растения снижается в результате вымывания этого элемента осадками и экзоосмоса через корневую си­стему в почву.

По данным К. П. Афендулова и А. И. Лантуховой (1978), с на­чалом формирования зерна накопление сухого вещества в стеблях, а в фазе молочно-восковой спелости зерна и в листьях прекращается и происходит усиленное перемещение питательных веществ из вегета­тивных органов в репродуктивные. При этом на налив зерна из дру­гих органов растения используется до 59% азота, 36% фосфора и 82% калия. Остальное количество азота, фосфора, а в отдельных случаях и калия поступает в зерно благодаря продолжающемуся потреблению этих элементов из почвы. На дерново-подзолистых и серых лесных почвах, на выщелоченных и оподзоленных черноземах кукуруза преж­де всего отзывается на азотные удобрения; фосфорные-наиболее эф­фективны на типичных и обыкновенных черноземах. Калийным удоб­рениям особое внимание следует уделять при выращивании кукурузы на супесчаных, торфяных и пойменных почвах, а также в случае, ког­да в севообороте ей предшествует свекла, картофель, травы, выно­сящие из почвы много калия,

Особенности роста и развития. Выделяют следующие фазы роста и развития кукурузы: начало и полное появление всходов, начало и полное появление метелок, начало и полное цветение початков (появ­ление нитей), молочное, молочно-восковое состояние зерна, восковая спелость, полная спелость. Длительность межфазных периодов опре­деляется сортовыми особенностями, погодными условиями и агротех­никой.

В начальный период, до образования первого надземного стебле­вого узла, кукуруза растет очень медленно. Затем темпы роста посте­пенно увеличиваются, достигая максимума перед выметыванием. В это время приросты растений при благоприятных условиях составляют 10-12 см/сут. После цветения рост их в высоту прекращается. Кри­тические периоды в формировании высокого урожая - фаза 2-3 ли­стьев, когда происходит дифференциация зачаточного стебля, и фаза 6-7 листьев, когда определяется размер початка. Наиболее важные фазы в развитии кукурузы следующие:

1) формирование метелки, ко­торое происходит у скороспелых, среднеспелых и позднеспелых сор­тов соответственно в фазе 4-7-го листа, 5-8-го и 7-11-го листа;

2) формирование початка, которое происходит у указанных сортов со­ответственно в фазе 7-11-го листа, 8-12-го и 11-16-го листа. За 10 дней до выметывания и спустя 20 дней после окончания цветения растения накапливают до 75% органической массы. Засуха, переув­лажнение почвы, недостаток минерального питания в период цвете­ния и оплодотворения ухудшают оплодотворение, снижают озернелость початков. Максимальное количество сырой массы у растений отмечается в фазе молочного состояния; сухого вещества - в конце вос­ковой спелости. Для формирования высокого урожая зерна посевы кукурузы должны сформировать листовую поверхность около 40- 50 тыс. м/га, для зеленой массы - 60-70 тыс. м/га и более.

Продолжительность периода вегетации у кукурузы колеблется от 75 до 180 дней и более. Отмечена тесная зависимость между длиной периода вегетации и числом листьев на растении (коэффициент кор­реляции 0,82-0,99), а также между длиной периода вегетации и уро­жаем зерна (0,70) (Володарский, 1975).

По длине периода вегетации у кукурузы выделяют следующие группы растений: раннеспелые с продолжительностью от всходов до полного созревания зерна 80-90 дней (листьев на главном стебле 10-12); среднераннеспелые-90-100 дней (12-14 листьев); средне­спелые-100-115 дней (14-16 листьев); среднепозднеспелые- 115-130 дней (16-18 листьев); позднеспелые-130-150 дней (18-20 листьев), очень позднеспелые-более 150 дней (более 20 ли­стьев).

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Исходные данные.

Культура: кукуруза на зерно

Гибрид: 4КГ-280М

Планируемая урожайность: 75 ц/га

Район выращивания: почвы Лесостепной зоны Краснопольского района Сумской области

Преобладающие почвы: черноземы, типичные, мощные, малогумусные, которые характеризуются следующими показателями:

- мощность гумусового слоя     120-130 см.

- рН почвы                                  6,0-7,2

- содержание гумуса                              3,5-5,5%

       почвы высокоплодородные, пригодны для выращивания всех сельскохозяйственных культур, в т.ч. и кукурузы на зерно.

Бал плодородия почв: 75, каждый балл почвы обеспечивает прибавку урожая 0,4 ц/га.

Рекомендуемая доза внесения удобрений под культуру: 30 тн./га органических удобрений, азота - 120 кг. действующего вещества /га, фосфора - 90 кг. действующего вещества /га, калия - 110 кг. действующего вещества/га. Всего минеральных удобрений - 320 кг. действующего вещества/га.

Каждая тонна органических удобрений окупается прибавкой урожая 0,3 ц/га зерна. Окупаемость 1 кг. действующего вещества минеральных удобрений составляет 5,2 к./га зерна.