Биологические, морфологические и технологические особенности возделывания кукурузы

Введение

Кукуруза (Zea mays), крупный однолетний злак трибы маисовых (Maydeae), зерновки которого образуются вособых соцветиях - початках. Во всем мире под кукурузу занято примерно 132 млн. га посевных площадей, ежегодный урожай зерна этой важнейшей сельскохозяйственной культуры составляет более 450 млн. т,уступая менее чем на 10% лишь урожаю пшеницы.

Кукуруза, распространенная культура мирового сельского хозяйства. Кукуруза – самый окультуренный из всех злаков. Родина кукурузы – Америка.

Кукуруза относится к культурам, обладающим высокой урожайностью. Выращиванием кукурузы занимаются во всем мире. Кукуруза растет при высоких температурах, плохо переносит заморозки. Кукуруза отлично переносит засуху, особенно впервые фазы вегетации, но при не достатке влаги снижается урожайность культуры. Основными целями современной селекции кукурузы, является повышение урожайности культуры, ее устойчивости к болезням и вредителям, приспособленность к климатическим, почвенным особенностям. Селекционные работы позволяют получить сорта с повышенным выходом зеленой массы, которую используют на силос.

I Морфологические особенности кукурузы

Кукуруза - это однолетнее растение, из семейства мятликовые. У кукурузы мощная корневая система. Корневая система многоярусная, сильно разветвленная, на рыхлых почвах проникает на глубину до 3 метров. Корневая система кукурузы распространяется в радиусе более 1 метра. У корневой системы кукурузы есть особенность, это наличие воздушных полостей, которые показывают о повышенной чувствительности корней к кислороду.

Зерно кукурузы прорастает от одного зародышевого корешка. На подземных узлах стебля появляются узловые корни, при наличии 3-4 листьев. Максимального развития корневая система кукурузы достигает во время фазы восковой спелости. Благоприятному развитию корневой системы способствует влажность ( 70 -80% ) и плотность почвы (1.1 – 1,3 г/см3).

У кукурузы стебель достигает толщины 2-7 см. Стебель кукурузы прямостоячий, округлый, гладкий, имеет много листьев. В высоту кукуруза достигает 60 см. – 6 метров. Стебель кукурузы состоит из заполненных сердцевиной междоузлий, которые разделены стеблевыми узлами. Фотосинтетическая деятельность стебля, играет большую роль в формировании урожая зерна. Листья кукурузы крупные, сверху опускаются в чередующемся порядке. Листья расположены по двум сторонам стебля и плотно его облегают. В среднем число листьев кукурузы составляет 8 – 45 шт. Наиболее урожайными считаются стебли с узкими листьями, которые отходят под острым углом к стеблю. В листьях кукурузы содержится намного больше питательных веществ, чем в стебле. Листья кукурузы рекомендуется использовать на силос и зеленый корм. На каждом соцветии кукурузы находится два типа соцветий( мужское – метелка, женское – початки). У каждой метелки есть центральная ось и боковые оси. Колоски метелки двухцветковые, на каждой ветке по три пыльника. На развитой метелке насчитывается 1000 – 1200 колосков .Каждый пыльник дает до 2500 пыльцевых зерен, а от всей метелке можно получить до 15-20 млн. зерен.

II Биологические особенности кукурузы

Вегетационный период - от 90 до 200 дней. Появление всходов через 10-12 суток после посева.

Стебель кукурузы - узловатая соломина высотой 0,5-6 м и диаметром 1,5-3,5 см. У основания каждогомеждоузлия находятся почки, дающие боковые побеги, на конце которых могут развиваться початки. Внаружной части соломины рассеяны волокнисто-сосудистые проводящие пучки, а внутри она заполненагубчатой сердцевиной. Растение закреплено в почве мочковатыми и опорными корнями, поглощающимипитательные вещества и воду. Первичный (зародышевый) корешок питает зародыш кукурузы во времяпрорастания семени. Лист состоит из пластинки, влагалища и похожего на воротник язычка. Пластинкастановится тоньше в направлении от центральной жилки к краям и сужается от основания к верхушке. Еекрая обхватывают стебель, образуя два ушка. На поперечном срезе листа можно видеть верхний и нижнийоднослойный эпидермис, а между ними - пять или шесть слоев мезофилла, пронизанных волокнисто-сосудистыми пучками, которые состоят из опорных и проводящих клеток.

Вверхнем эпидермисе рассеяныкрупные тонкостенные пузыревидные клетки. Когда количество испаряемой листом воды превышаетпоступление воды в лист, эти клетки сжимаются, заставляя лист скручиваться, что уменьшает поверхностьиспарения. Когда водоснабжение нормализуется, они снова набухают, и лист восстанавливает свою плоскуюформу. Кукуруза - однодомный вид, т.е. мужские и женские цветки образуются на одном и том же растении.Мужские цветки собраны в метелку на верхушке стебля; в метелке пять и более веточек, каждая из которыхнесет сотни мелких колосков с тычинками репродуктивными структурами, рассеивающими пыльцу из т.н.пыльников. 

Женские цветки собраны в колосовидные соцветия початки на концах боковых побегов,выходящих из пазух листьев. Каждый початок окружен листьями обвертки, из которой сверху свешиваютсядлинные полые столбики пестиков, называемые в совокупности "шелком". Эти столбики ведут к завязямцветков, полупогруженным в мясистую вегетативную ось соцветия. Пыльцевые зерна, попадая на "шелк",прорастают, образуя пыльцевую трубку, которая достигает завязи. Там происходит оплодотворение, и завязьразвивается в плод зерновку, или кукурузное зерно. Сорта кукурузы различаются по числу рядов зерен впочатке, по размерам и форме зерен. Широко варьирует и окраска зерен, но у большинства коммерческихлиний кукурузы они желтые или белые.

Температура. Теплолюбивое растение. Семена прорастают при температуре около 10°С. Оптимальная температура появления всходов 15-18°С. Всходы способны переносить заморозки до -5-6°С, после которых новые листья отрастают в течение недели. Дневная температура 22-25°С и ночная 18°С наиболее благоприятна для выращивания кукурузы. Осенние заморозки (-3°С) губительны. Кукуруза особенно нуждается в тепле от посева до выметывания метелок. Во время цветения высокая температура, сухость почвы и низкая влажность воздуха могут нанести большой ущерб урожаю, так как при температуре выше 32°С при относительной влажности воздуха ниже 30% пыльца быстро высыхает, теряет оплодотворяющую способность, в результате получается череззерница. Сумма активных температур, необходимая для созревания скороспелых сортов и гибридов, составляет 2100-2400°С, среднеспелых и позднеспелых – 2600-30000С.

Влага. Оптимальным для кукурузы считается 450-600 мм осадков за сезон вегетации. Наибольшее количество воды расходует в течение месячного периода, начинающегося за 10-12 суток до выбрасывания метёлок. За это время накапливает до 80% сухого вещества.

Больше всего кукуруза потребляет влаги в течение 10 дней до выметывания и в 20 дней после выметывания метелки. Для создания 1 кг сухого вещества кукуруза расходует около 300 кг воды (значительно меньше, чем пшеница н овес), однако потребляет ее гораздо больше, чем другие культуры, так как резко превосходит их по урожаю сухого вещества с гектара посева. Кукуруза очень отзывчива на содержание влаги в почве в начале налива зерна.

На переувлажненных почвах кукуруза растет и развивается плохо. Оптимальная влажность почвы 70-80%. Транспирационный коэффициент 250-400.

Нехватка воды на любой стадии развития растения кукурузы может привести к снижению урожайности. Самые существенные потери урожая вызывают засуха и высокие температуры во время опыления.

Доступ растений кукурузы к воде может быть улучшен путем оптимального внесения удобрений для ускорения роста корней, выбора оптимальной густоты стояния растений и защитой от сорняков и вредителей. При засухе листья приобретают серо-зеленый цвет и сворачиваются в трубочку почти до размеров карандаша.

Свет. Светолюбивая культура. Она требует хорошего освещения в течение дня и не переносит затемнения, особенно в течение 30-40 дней от появления всходов. Поэтому чрезмерная загущенность посевов или засоренность неблагоприятно отражается на ее росте и развитии, растения вытягиваются, становятся более слабыми. Своевременное уничтожение сорняков является важнейшим агротехнических приемов повышения урожая этой культуры.

III.Систематические особенности кукурузы

Кукуруза по форме и строению зерна делится на девять подвидов, каждый из которых различается и по другим морфо-биологическим признакам растений:

Лопающаяся кукуруза (мелкосеменная) (everta Sturt) - это первая окультуренная форма кукурузы, известная в диком состоянии. В настоящее время возделывается редко, главным образом в США и Мексике.

Имеет высокую кустистость и многопочатковость. Початки небольшие, с мелкими зерновками, имеющими различную окраску и округлые или заостренные верхушки. Крахмала в зернах – 62-72%, белка – 10-14%.Эндосперм твердый, почти полностью роговидный, только в центре зерновки есть тонкая мучнистая прослойка. При нагревании он прорывает оболочку и вырывается наружу в виде рыхлой мучнистой массы. На этой особенности основано приготовление хлопьев и поп-кукурузы.

Зубовидная кукуруза (indentata Sturt) - является мексиканской расой доколумбовой эпохи. Возделывают во многих странах, но в основном в США и в Северной Мексике (более 70% площади).

Растения высокорослые, некустящиеся, с одним, редко 2 крупными початками, поздне- и среднеспелые, высокоурожайные. Зерновки чаще белые или желтые, крупные, удлиненно-призматической формы с вдавленной верхушкой. Крахмала в зерне – 68-76%, белка – 8-10%, жира – около 5%. Эндосперм на боковых сторонах зерновок роговидный, а в центре и на верхушке мучнистый. Отличается высокой урожайностью, величиной початка и хорошим качеством зерна, устойчивостью к полеганию.

Кремнистая кукуруза (indurata Sturt)- наиболее северная мексиканская раса. Подвид отличается хорошим начальным ростом, скороспелостью, холодостойкостью, устойчивостью зерна к повреждению насекомыми.

Растения сравнительно невысокие, с 1-2 початками на стебле (кущение отсутствует). Зерновки несколько меньшего размера, более округлые и разнообразные по окраске, обладают лучшим качеством белка и крахмала.

Эндосперм почти полностью роговидный и лишь в центральной части мучнистый. Крахмала в зерне – 65-83%, белка – 8-18%, жира – до 5%. Ценное сырье для производства муки и крупы.

Крахмалистая кукуруза (amilacea (Sturt.) Montang) - была окультурена в XI-XIII вв. на территории Перу. Возделывается в кукурузном поясе США (12% от всей площади), Южной Америке и ограниченно в сухих тропиках Африки и Азии. Растения невысокие, образуют от 1 до 3 однопочатковых побегов. Початки и зерновки чаще крупные, окраска зерновок разная, форма сдавленная, с округлой верхушкой. Крахмала в зерне – 72-83%, белка – 7-12%, жира – 5%. Эндосперм исключительно мучнистый, мягкий. Зерно содержит более 80% крахмала, благодаря чему особенно ценится в крахмало-паточной промышленности.

Сахарная кукуруза (saccharata Sturt). Возникла как мутант зубовидной и кремнистой кукурузы. Белка в зерне – 18-20%, углеводов – до 64%, из них половина приходится на долю декстрина, жира – 8-9%.

Эндосперм сахарной кукурузы содержит незначительную часть крахмала, но зато в нем много водорастворимых полисахаров - декстрина. При высыхании и созревании зерно приобретает морщинистую форму по всей поверхности, что объясняется присутствием декстрина, который уменьшается в объеме при подсыхании. Выращивается она для использования в пищу в отварном виде (свежеубранная), консервированном и замороженном.

Крахмалисто-сахарная кукуруза. Имеет удлиненное гвоздеобразное зерно. Нижняя его часть на две трети содержит мучнистый эндосперм, а верхняя - эндосперм сахарной кукурузы. Сорта этого подвида распространены только в странах Южной Америки.

Пленчатая кукуруза. Зерно заключено в пленку, образующуюся из колосовых чешуй.

Этот подвид кукурузы в посевах не встречается, но входит в состав коллекций ботанических садов и научно-исследовательских учреждений.

Полузубовидная кукуруза. Зерно по форме и консистенции занимает промежуточное положение между зубовидной и кремнистой кукурузой.

Восковидная кукуруза. Зерно по внешнему виду сходно с зерном кремнистой кукурузы, но отличается от него матовостью поверхности и двухслойностью эндосперма. Периферическая часть эндосперма напоминает воск, отсюда и название кукурузы - восковидная.

IV ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУКУРУЗЫ

Место в севообороте. У кукурузы нет особых требований к предшественнику. Культуру в условиях нашей республики не поражают 
болезни и вредители других культурных растений (за исключением фузариоза). 
 Включение этой культуры в севооборот благоприятно отражается не только на самой кукурузе, но и на других культурах. Так, 
в севообороте с сахарной свеклой кукуруза играет фитосанитарную роль, способствуя уменьшению поражаемости свекловичными нематодами.  Кукуруза как предшественник оставляет после 
себя чистое от сорняков поле. Лучшие предшественники кукурузы — озимые и яровые зерновые, пропашные культуры.

Бобовые  и зернобобовые культуры также могут быть хорошими предшественниками, но кукуруза слабее отзывается на положительное 
действие бобовых.

Кукурузу выращивают как монокультуру на прифермских участках для снижения затрат по транспортировке больших объемов зеленной массы и органических удобрений.

Удобрение. Кукуруза требовательна к уровню плодородия 
почвы, в связи с этим под нее целесообразно вносить органические удобрения в норме не менее 40 т/га. Осенью под вспашку вносят минеральные фосфорно-калийные удобрения.

Азотные удобрения вносят под предпосевную культивацию и в 
виде подкормок при междурядных обработках. При недостатке 
азота растения бывают низкорослыми, листья — мелкими, бледно-зеленой и желтовато-зеленой окраски.

 Оптимальное содержание  веществ в зависимости от зоны:  
азота в листьях (до цветения) 3...4 % на абсолютно сухое вещество.

Подкормки проводят в период образования 5...8-го 
листа и появления метелки, удобрения вносят в междурядья культиватором.

Острую потребность в фосфоре кукуруза испытывает в начальные фазы развития. На почвах с низкой и средней обеспеченностью фосфором при посеве вносят фосфорные удобрения в рядки.

При его недостатке рост и развитие растений задерживаются, листья приобретают интенсивную фиолетово-пурпурную окраску.

Признаки фосфорного голодания могут проявляться из-за недостатка тепла в начале вегетации даже при достаточном наличии 
фосфора в почве.

На некоторых почвах кукуруза испытывает недостаток в микроэлементах, таких как магний, цинк, марганец, молибден, медь, 
бор. Поэтому рекомендуется при обработке семян кукурузы с 
пленкообразующими веществами добавлять к протравителям микроэлементы с учетом данных почвенного обследования.

Обработка почвы. Основная обработка почвы под кукурузу обычная. Осенью проводят послеуборочную мелкую обработку, на сильнозасоренных полях обработку могут повторять два или три раза, но не 
позже чем за 15 дней до начала зяблевой вспашки. На дерново- 
подзолистых, малогумусовых черноземах, серых лесных и других 
почвах с ограниченным плодородным слоем вспашку выполняют 
на всю глубину пахотного слоя. На полнопрофильных почвах па 
шут на глубину до 30 см.

Весенняя обработка почвы под кукурузу включает раннее боронование зяби для закрытия влаги, одну-две культивации с выравниванием почвы и прикатывание. Заделку почвенных гербицидов проводят необходимо проводить без разрыва во времени.

Посев. Кукурузу высевают откалиброванными, протравленными против вредителей и болезней семенами районированных 
сортов и гибридов. Посев проводят сеялкой СУПН – 8 и др.

Способ посева кукурузы в нашей области - широкорядный. 
Схема посева может меняться в зависимости от влагообеспеченности зоны и цели возделывания.

При выращивании на зерно  используют схемы 70 х 30 ; 70 х 35.

Оптимальная густота растений перед уборкой зависит от зоны выращивания группы спелости сорта или гибрида и может значительно изменяться. При возделывании в сухих районах она может составлять 
25...30 тыс. , во влагообеспеченных — 60...70, а при орошении — 
75...80 тыс. растений на 1 га. При возделывании культуры на силос и 
зеленый корм схема посева может меняться в сторону уменьшения 
ширины междурядий и расстояния между растениями, а густота по 
севов находится в пределах 70... 120 тыс. растений на 1 га. Для получения дружных всходов посев кукурузы начинают после прогревания 
почвы до 10 °С. Глубина заделки семян зависит от типа почв и наличия влаги в верхнем слое почвы и колеблется от 4 до 10 см.

Уход за посевами. При сильном уплотнении почвы и 
засорении однолетними двудольными сорняками необходимо 
проводить довсходовое и послевсходовое боронование. Эти операции проводят нетяжелыми зубовыми боронами в пассивном положении зуба при малой скорости движения агрегата поперек посева.

Довсходовое боронование проводят только на тех полях, где 
глубина заделки семян составляет не менее 5 см.

Послевсходовое боронование начинают при появлении 2-го 
листа, а заканчивают после появления 5-го листа. Эту операцию 
лучше проводить в солнечную погоду в середине дня, когда тургор 
культурных растений падает, а «белые ниточки» проростков сорняков быстро высыхают. 
 Для уничтожения сорняков и рыхления почвы в междурядьях, а 
также для присыпания сорняков в защитных зонах пропашные 
культиваторы оборудуют различными рабочими органами. Междурядные обработки начинают с фазы 3 листьев и проводят до 
смыкания рядков (или отрастания кукурузы выше клиренса культиватора), совмещая их с ленточным внесением гербицидов в рядки и подкормками азотными удобрениями.

При использовании технологии выращивания кукурузы, исключающей механические способы борьбы с сорняками, применяют гербициды избирательного действия.

Опрыскивание растений проводят при наличии 3...5 листьев. 
При выращивании кукурузы, близком к монокультуре, возникает необходимость защиты растений от вредителей во время вегетации. Так, во многих районах кукурузосеяния большой вред наносит стеблевой мотылек, повреждающий стебли, початки и метелки кукурузы.

Технолгически бороться с ним достаточно сложно, так как к моменту массового выхода гусениц культура уже достаточно высоко выросла.  
В мире за последние годы получены и используются трансгенные гибриды кукурузы, не повреждаемые вредными насекомыми.

Уборка урожая. Кукурузу на зерно  в наших условиях убирают комбайнами в початках и в зерне. Уборку в початках начинают при влажности зерна 40 % с немедленной досушкой активным вентилированием и последующим обмолотом в удобное для агронома время в стационарных 
условиях. 
 Уборку в зерне с одновременным обмолотом начинают при 
влажности зерна 28 %. При таком способе для сушки зерна используют очистительно-сушильные комплексы. Одновременно с уборкой зерновой 
части при обоих способах остальную часть растений измельчают 
и загружают в транспортное средство. Эту биомассу используют 
на кормовые цели. Высота среза при уборке кукурузы на зерно 
по возможности должна быть минимальной, это облегчает под 
готовку поля под следующую культуру в севообороте и является 
частью интегрированного метода защиты от вредителей и болезней. 
 Кукурузу, выращиваемую на силос, убирают кормоуборочными 
комбайнами. Качество силоса напрямую зависит от срока уборки. 
Максимального сбора питательных веществ при оптимальной пригодности к силосованию достигает тогда, когда накопление крахмала в зерне закончено, т. е. при восковой спелости, и и растение содержит 28…35% сухого вещества. При ранней уборке снижается не только урожайность, но и качество, а при поздней уборке увеличивается вероятность повреждения растений осенними заморозками, что также приводит к потере питательности корма.

Важное значение при уборке кукурузы на силос имеет степень 
измельчения зеленой массы. Без достаточного измельчения трудно создать анаэробные условия при закладке силоса на хранение, 
кроме того, снижается переваримость корма. Длина частиц зеленых растений не должна превышать 2 см. При уборке на силос кукурузы с зерном в фазе восковой и твердой спелостях необходимо добиться 
такой степени измельчения, чтобы в заготавливаемой массе не 
было целых зерен, которые не способны переваривать животные.

Обязательные условия заготовки качественного силоса — быстрое заполнение хранилища, тщательное разравнивание и трамбовка, герметическое укрытие измельченной массы. Продолжительность загрузки траншеи не должна превышать 3...4 дней, если ее 
заполняют одновременно по всей длине, и 6...8 дней, если заполняют наклонно расположенными слоями и ежедневно укрывают 
полиэтиленовой пленкой с уплотняющим материалом. Применение концентратов дает возможность увеличить допустимую продолжительность загрузки хранилища до 12 дней.

V Выращивание гибридных семян.

Известно, что гибридные растения урожайнее чистосортных на 20 – 25 %. Выращивать гибридные семена кукурузы можно в каждом хозяйстве Приморья. В качестве материнского растения здесь могут служить районированные сорта, а в качестве отцовских – Приморская жёлтая кремнистая. При посеве два ряда материнской формы чередуются с одним рядом отцовской. Районированные сорта кукурузы нередко кустятся и образуют боковые побеги с вполне сформированными метёлками. В этом случае пыльцой материнского растения могут опылятся свои же початки, ухудшая качество гибридных семян. Поэтому на участках гибридизации на материнских растениях до начала цветения два – три раза обрывают пасынки и ежедневно в течении 10 – 15 дней – метёлки, а также проводят сортовую прополку растений самоопылённых линией материнской и отцовской формы, нетипичные и малоурожайные.

Можно также выращивать гибриды кукурузы на стерильной основе. Для этой цели используются формы кукурузы с цитоплазматической мужской стерильностью. В этом случае не требуется обрывать метёлки на женских растениях и обеспечивается более полная гибридизация

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 Кукуруза является основной кормовой культурой. При прогрессивной технологии она дает богатый урожай.

 Кукуруза отзывчива  на удобрения. Лучшие предшественники - озимые хлеба, зернобобовые культура, яровая пшеница, а так же сама  кукуруза. В полевых севооборотах  ее целесообразно размещать третьей  – четвертой культурой после  пара.

Для того, чтобы повысить полевую всхожесть семян, охранить их от травмирования, болезней и вредителей, а так же осуществить посев в более ранние сроки, необходимо подвергнуть семена инкрустации. Поступающий в хозяйства области обычно протравлен препаратом ТМТД, который защищает его от возбудителей корневой гнили, пузырчатой головни и других болезней и вредителей.

         Повысить содержание протеина в кукурузе можно за счет внесения азотных удобрений в почву и внекорневой подкормки, обогащения мочевиной в период силосования и посева кукурузы в смеси с бобовыми культурами.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Посыпанов Г.С. Растениеводство [Текст] // В.Е. Долгодворов, Б.Х. Жеруков и др.; Под ред. Г.С. Посыпанова. - М.: Колос, 2006.-612с.
2. Ганиев М.М., Недорезков В.Д. Химические средства защиты растений [Текст] / 2-е издание, перераб. и доп. СПб.: Издательство «Лань», 2013. – 400 с.
3. Государственный каталог пестицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации на текущий год. Госхимкомиссия. [Текст] // М. 2013.- 379с.
4. Гужов Ю.Л. Селекция и семеноводство полевых культур. [Текст] / Ю.Л. Гужов, А. Фукс, П. Паличек // - М.: Мир, 2003. - 536с.
5. Агроклиматические условия РБ (за 2002-2005 гг.) [Электронный ресурс]. – Уфа. Башкирское территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
6. Материалы лекционных и лабораторно-практических занятий.
7. Кадиков Р.К. Характеристика реестровых сортов сельскохозяйственных культур, рекомендованных к возделыванию в Башкортостане на 2007 год /Учебно методическое пособие/Составители: Кадиков. Р. К., Иммакова Г. Х.-Уфа, 2007.