Урожай кукурузы зависит от управления критическими фазами роста

Вода: критическое окно в 30 дней

Кукуруза относится к мезофитам по водному режиму. На каждый миллиметр воды растения производят около 20 кг зерна на гектаре. Однако для высоких урожаев культура потребляет большое количество влаги. Уровень урожая зависит от запасов влаги в почве к началу посева и от осадков во время вегетации, особенно в период от выметывания до формирования зерна, который занимает около 30 дней и является критическим. В это время урожай определяют осадки, а не запасы влаги в почве.

Потребность в воде низкая в начале роста: 30–40 м³/га в сутки. Для прорастания зерновке нужно 37–44 % воды от её массы. Перелом наступает с фазы 7–8 листьев. Потребление резко растет и достигает пика — до 80–100 м³/га в сутки за 10–14 дней до выметывания.

Когда кукурузе в период её самой высокой потребности во влаге не хватает воды, особенно если при этом стоит ещё и сухая жаркая погода, растения начинают вянуть, фотосинтез ослабевает, листья отмирают раньше времени, а процессы оплодотворения и формирования зерна нарушаются. Потери урожая могут быть очень серьёзными: если во время опыления листья увядают на 1-2 дня, зерна становится меньше на 22 %, а если стресс затягивается на 6-8 дней, урожай падает уже наполовину.

Даже за две-три недели до появления метёлки недостаток воды способен снизить конечный урожай сухого вещества на 25 %. Пыльца кукурузы почти на две трети состоит из воды и легко высыхает. Когда температура поднимается выше 30–35 градусов, а влажность воздуха падает примерно до 30 %, пыльца высыхает уже через один-два часа после того, как пыльники лопнули.

В результате початки получаются плохо выполненными, с череззерницей, хотя это отчасти может компенсироваться тем, что оставшиеся зёрна вырастают крупнее и тяжелее. У зерновой кукурузы засуха во время цветения сильно бьёт по урожаю зерна, зато масса стеблей может даже увеличиться: сахара, которые в норме идут в початок, остаются в стебле.

Температура: сколько тепла нужно кукурузе

Роль температуры для развития этой культуры хорошо изучена: сумма активных температур (выше 10 °C) за период вегетации варьирует от 1800 до 3000 °C в зависимости от скороспелости биотипа.

Повышенные требования кукурузы к теплу проявляются уже на стадии прорастания семян: культуре необходима температура не менее 8 °C, оптимум — 12–15 °C. Критической точкой для проростков станет минус 2–3 °C. Часто такая низкая температура приводит к их гибели. Биохимия кукурузного зерна такова, что гидролиз жиров идет медленнее, чем углеводов, и требует больше тепла, воды и кислорода. В холодной переувлажненной почве семена набухают, но не прорастают.

Жизненный цикл кукурузы — это сложный процесс, в котором переплетаются старение растения и образование новых органов. У кукурузы параллельно идут два процесса органогенеза — главного побега и бокового, то есть метелки и початка. Каждый этап требует определённой суммы эффективных температур. Величина этой суммы уменьшается со скороспелостью сорта. Чем более скороспелый гибрид, тем меньше тепла требуется на каждый этап. У позднеспелых сортов на один этап органогенеза метелки уходит 100-200°C, у раннеспелых — 40-60 °C.

Для вегетации оптимальна дневная температура 22–25 °C, ночная — 16–18 °C. Нижний предел для вегетативных органов — 10–11 °C, для репродуктивных органов и цветения — 12–15 °C. Осенью процессы накопления сухой массы заканчиваются при температурах ниже -2 °С. Осенние заморозки вызывают отмирание растений в течение суток независимо от сортовых особенностей.

Анатомия продуктивности: строение листа и С4-фотосинтез кукурузы

Кукуруза относится к растениям с C4-типом фотосинтеза. Благодаря особому контролю транспирации она может создавать внутри листьев благоприятный микроклимат для фотосинтеза. В итоге кукуруза способна поглощать углекислый газ и нормально расти даже в условиях высоких температур, при этом почти не увеличивая расход влаги на испарение.

Высокая интенсивность фотосинтеза напрямую связана с особенностями строения листа кукурузы, который называют корончатым, или кранц-типом. Именно это строение позволяет кукурузе эффективно усваивать углекислый газ и быстро передавать продукты фотосинтеза в транспортную систему сосудов листа и всего растения.

Лист кукурузы имеет большую площадь, это помогает лучше использовать солнечный свет и углекислоту. Чтобы ограничить потери влаги с большой поверхности, в эпидермисе листовых пластинок одного растения кукурузы образуется от 100 до 200 миллионов устьиц.

Оптимальный индекс листовой поверхности для зерновой кукурузы — 3,0–4,0. При затенении фотосинтез падает. Но аппарат растения способен перенастраиваться под новую интенсивность света. Это защищает мембраны хлоропластов от повреждений при ярком свете в сочетании с неблагоприятными факторами среды (низкой температурой, засухой).

Кукуруза — растение короткого дня. Быстрее всего она переходит к генеративной фазе при 8–9 часах освещения. Поэтому оптимальное окно развития — с 8 до 17 часов. При удлинении светового дня культура активнее растет, но реакция зависит от генотипа. Один и тот же гибрид на севере сформирует больше листьев и междоузлий, чем на юге. Большинство гибридов негативно реагируют на красный спектр, который преобладает в сумерках.

Корневая система, почва и питание

Корни кукурузы мочковатые и многоярусные. Основная масса расположена в слое 30–60 см, но на черноземных почвах мелкие корни уходят на глубину до 2 метров и более. В радиусе корни распространяются до 1 метра.

По площади питания полностью мочковатая корневая система формируется к фазе 6–8 листьев. Максимальной глубины корни достигают к фазе выметывания. Холодная весна заставляет вторичные и узловые корни расти горизонтально. Но как только почва прогреется до 10–12 °C, корневая система начинает интенсивно проникать на глубину 40 см и более.

Требования к типу почвы у кукурузы умеренные, а вот к уровню агротехники — высокие. Лучшие почвы для этой культуры считаются средние по гранулометрическому составу и богатые органикой. Предпочтительная реакция pH 6,0–7,5. На слабокислых (pH 5,5–6,0) урожаи еще приемлемы, но при pH ниже 4,5 кукуруза не растет.

Корневая система кукурузы устроена так, что растение быстро и в больших количествах поглощает питательные вещества. Поэтому кукурузе нужно много этих веществ в высокой концентрации. Это также напрямую связано с тем, что её фотосинтез работает по эффективному С4-типу.

При выращивании одной тонны зерна в среднем кукуруза потребляет: азот — 24,6 кг, фосфор — 9,9 кг, калий — 25,5 кг. Максимум азота культуре важно получить в генеративную фазу, когда формируются початки и наливается зерно; фосфора — в молочно-восковую спелость и калия — за 10–12 дней до выметывания.

Цветение и опыление: раздельнополость как стратегия

В отличие от других зерновых злаков, у кукурузы есть два типа соцветий: мужское (метелка) и женское (початок). Метелка несёт до 2-2,5 тысяч цветков и производит до 20 миллионов пыльцевых зёрен. Початок зацветает на два-три дня позже, поэтому в 95% случаев происходит перекрёстное опыление ветром.

Такая разница во времени созревания мужских и женских соцветий приносит кукурузе двойную пользу. Во-первых, она поддерживает гетерозис — то есть «гибридную силу», когда потомство получается крупнее и урожайнее своих родителей. Во-вторых, помогает регулировать энергетический баланс растения: кукуруза не тратит все силы сразу, а сначала направляет ресурсы на производство пыльцы, а затем, когда метелки отцветают, на развитие и питание початков.

Как число листьев управляет скороспелостью кукурузы

Высокая продуктивность кукурузы напрямую зависит от целого ряда внешних признаков растения, таких как общая высота, количество початков на одном растении, кустистость и степень облиственности. Особую роль среди этих признаков играет число листьев на главном стебле: оно определяет скороспелость и тесно связано с общей площадью листьев, которая улавливает солнечный свет.

Скороспелые сорта, которые образуют 11–12 листьев, накапливают за период от третьего листа до выметывания сумму эффективных температур, равную 270–300 °C. Позднеспелые сорта, образующие 19–21 лист, — 510–570 °C. При сравнительно сходных условиях длительность всех этапов органогенеза больше у позднеспелых гибридов по сравнению с раннеспелыми.

Когда речь идёт о силосной кукурузе для регионов с рискованным земледелием, важно ориентироваться не только на максимальную урожайность, но и на стабильность гибридов в реальных полевых условиях. Конкретнее — как гибрид переносит прохладную весну, летнюю засуху и успевает ли созревать до наступления холодов.

Игорь Харламов, менеджер по продукту силосная кукуруза компании "Лимагрен", отмечает: "Наши наиболее устойчивые к холоду раннеспелые гибриды относятся к кремнисто-зубовидному типу. Например, ЛГ 30179 с ФАО 170: раннее цветение помогает ему избегать стресса в середине вегетации, а высокая холодостойкость позволяет проводить ранний посев. Или ЛГ 30215 с ФАО 200 — ранний гибрид комбинированного использования для силоса и зерна высокого качества. Он отличается быстрым стартом, ранним развитием, хорошо адаптируется к сезонным стрессовым условиям и обеспечивает стабильный урожай даже при изменении климата. Оба гибрида — надёжный выбор для тех, кто ценит предсказуемый результат".

Для того, чтобы кукуруза хорошо росла и давала урожай в конкретном регионе, ей нужно много света, подходящая температура, а также тщательный отбор гибридов по скороспелости и устойчивости к разным неблагоприятным условиям.

Но даже лучший гибрид не покажет своих возможностей, если его главные этапы роста придутся на засуху или холода. Поэтому специалисты советуют внимательно разбираться в этапах органогенеза кукурузы — знать последовательные стадии закладки и формирования всех органов растения, от корней до початков.

Важно следить за так называемыми критическими окнами — это короткие, но ключевые промежутки времени, когда кукуруза особенно чувствительна к нехватке воды или тепла. И главное, не допускать сбоев в самый ответственный период — от вымётывания метёлок до налива зерна, потому что именно в это время решается, каким будет конечный урожай.