systema-zemlerobstva-no-till

кліматичних умов конкретних регіонів. Таким чином, кукурудза вирощувалась у найпримітивніших і продовжує вирощуватись в найсучасніших системах землеробства на всій земній кулі, як одна з основних зернових культур людства. Основою цього є велика різноманітність цього виду, його морфо і біологічна пластичність та значні досягнення селекційної роботи з даним видом.

Таблиця 4.6. Виробництво зерна кукурудзи в світі, тис. тон

Джерело: PSD Online, USDA (Департамент сільського господарства США)

При порівнянні даних наведених в таблиці 4.6 з даними поширення системи землеробства No till відмічається, що країни, де найбільше поширена система землеробства No till виробляють і найбільше зерна кукурудзи. Це свідчить, що дану культуру можна і доцільно вирощувати за новою системою землеробства.

Потреба в зерні кукурудзи постійно зростає і її закупівельна ціна не знижується, а росте, тому що кукурудза розглядається сьогодні і як одне з поновлювальних джерел палива. Причина подорожчання криється в тому, що кукурудза йде на виготовлення етанолу, попит на який суттєво виріс в останні роки у зв'язку з ростом цін на нафту.

4.3.1Особливості морфології

Кукурудза, маїс (Zea mays), належить до однорічних трав'янистих рослин родини тонконогових. За морфологією і внутрішньою будовою зерна діляться на 9 ботанічних груп. В культурі найпоширеніші

261

кремениста (Z. m. imdurata), зубоподібна (Z. m. indentata),

напівзубоподібна (Z. m. semidentata), інші групи менш поширені. До них належать —кукурудза, що лопається (Z. m. everta), цукрова (Z. m. saccharata), крохмалиста, або борошниста (Z. m. amylacea), крохмалисто цукрова (Z. m. amyleosaccharata), восковидна (Z. m. ceratina) — вони займають обмежені площі. Плівчаста (Z. m. tunicata) — у виробничих посівах взагалі не вирощується.

Зубоподібна кукурудза – найпоширеніший підвид, порівняно новий у культурі. Зерно велике, подовжено призматичне, із вм'ятиною на верхівці, за формою нагадує кінський зуб. Ендосперм на бічних сторонах зернівок склоподібний, у центрі зерна й на верхівці – борошнистий. Крохмалю в зерні 68 76%, білку 8 10%, жиру близько 5%. Сорти й гібриди, що відносяться до цього підвиду, порівняно пізньостиглі.

Кремениста кукурудза – по походженню один з найбільш прадавніх підвидів, має найширший ареал на Земній кулі. Відрізняється холодостійкістю, не вилягає, стійка до хвороб і менш вимоглива до умов вирощування. Цей підвид має як винятково пізньостиглі, так і гранично скоростиглі форми. Зерно округле, здавлене, гладке, блискуче. Ендосперм склоподібний і лише в скляній частині зернівки борошнистий. Крохмалю в зерні 65 83%, білку 8 18%, жиру до 5%. Коштовна сировина для виробництва борошна, з якого готують мамалигу, хлібні вироби й крупи.

Для кукурудзи характерна потужна, мичкувата, багатоярусна, сильно розгалужена коренева система, яка здатна проникати в ґрунт на глибину до 3 м. Поширюється в радіусі більше ніж 1 метр. Анатомічною особливістю будови кореневої системи кукурудзи є наявність повітряних порожнин, що свідчить про підвищену чутливість кореневої системи до наявності кисню.

Протягом вегетації роль коренів різних ярусів у забезпеченні водою надземної частини рослини постійно змінюється. На перших етапах вегетації в забезпеченні надземної маси водою перше місце належить зародковому й первинному корінцям. Потім усе більшу роль починає відігравати вузлове коріння, причому послідовно першого, другого і наступних ярусів. Так, якщо у фазі цвітіння основна роль належить вузловому корінню першого ярусу, то у фазі молочної стиглості зерна найбільше значення набуває коріння третього ярусу.

262

Інакше кажучи, молоде коріння, що формується, має невисоку водопоглинаючу здатність. Потім ця здатність зростає по мірі розвитку коріння, досягає максимуму і незабаром, у міру старіння, роль коріння даного ярусу, починає знижуватися, а головна роль у поглинанні води переходить до більш молодого коріння. Таким чином, характер будови і залягання кореневої системи кукурудзи в ґрунті сприяє продуктивному використанню води. Будова кореневої системи свідчить, що для даного виду більш прийнятними будуть рихлі не ущільнені ґрунти.

У кукурудзи прямостояче, добре облиствлене, округле, гладеньке стебло, висотою від 0,6 до 6 м і товщиною біля основи від 2 до 7см. Стебло складається із заповнених серцевиною міжвузлів, розділених потовщеними стебловими вузлами. Перші 3 5 зближених міжвузлів знаходяться у ґрунті. Кожний надземний вузол охоплює піхва листка. Число вузлів, а отже і листків – стійка сортова ознака. Стебло здатне до галуження, утворюючи бічні пагони пасинки. Зазвичай господарського значення вони не мають, качан на них не формується.

Фотосинтетична діяльність стебла має велике значення у формуванні врожаю зерна. У дослідах при покритті стебла світлонепроникним папером урожай зерна знижувався на 30%, а при покритті обгорток качанів – лише на 14%. Висота рослин мінлива ознака, вона в значній мірі залежить від скоростиглості. Між цими показниками виявлена негативна кореляція – чим вища рослина тим більший період її вегетації. Значна висота рослин свідчить про високу конкурентну здатність цієї рослини протистояти бур’янам у другий період вегетації.

Листки кукурудзи великі (до 10 см шириною і до 1 м довжиною), лінійні, цільнокраї, з паралельним жилкуванням, зверху опушені, з піхвою, що щільно облягає стебло. Розміщені на стеблі почергово. Кількість листків на рослині – від 8 до 45. У розповсюджених у нашій країні гібридів найчастіше формується від 12 до 24 листків. Скоростиглі гібриди мають менше листків, ніж пізньостиглі. Рослини з вузькими листками, що відходять під гострим кутом до стебла, більш урожайні, тому що мало затіняють один одного. Це дозволяє формувати в посіві більшу продуктивну площу листового апарату, ніж при горизонтальному розміщенні листків за рахунок збільшення густоти стояння рослин на одиниці площі.

Завдяки жолобовидній формі і косовертикальному розміщенню листки рослини використовують навіть незначні опади і росу, що стікають

263

по них і стеблу до коріння. Ця морфологічна властивість підвищує ефект від добрив при рядковому їх внесенні. Загальна поверхня листя на одній рослині залежно від гібриду і технології складає від 0,3 до 1,5м2. Максимальної величини площа листового апарату досягає наприкінці фази цвітіння.

Достатня кількість продихів (на одній рослині 100 200 млн.) забезпечує сприятливі умови для газообміну в рослині. Листя кукурудзи містить більше поживних речовин, ніж стебло, тому при використанні на силос і зелений корм більш висока облиствленість рослин є позитивною ознакою. Велика площа листків у поєднанні із значною висотою рослин забезпечує перехоплення сонячної енергії у бур’янів, а відповідно їх суттєве енергетичне пригнічення. Ця здатність проявляється після формування рослинами листової поверхні з індексом 2,5 3,0.

На кожній рослині кукурудзи є два типи суцвіть: чоловіче – волоть і жіноче – качан. Волоть складається із центральної осі (продовження верхнього міжвузля) і бічних вісей. Розвинена волоть має 1000 1200 колосків, тобто 2 2,5 тис. квіток. Кожний пильовик дає до 2500 пилкових зерен, а вся волоть до 15 20 млн. шт. Качани (видозмінені бічні пагони) розташовуються в пазухах листків на верхівці бічних пагонів із укороченими міжвузлями і видозміненими листками, що утворюють обгортку. Число повноцінних качанів на рослині може бути різне. Більше качанів має крохмалиста, цукрова пізньостигла, кукурудза, що лопається. Кремениста і зубоподібна форма має в основному по одному, рідше по два господарські значимих качани.

Качан складається з осі суцвіття (стрижень), на якому попарно розміщуються рядами колоски з жіночими квітками. У кожному колоску закладаються по дві квітки, з яких розвивається тільки верхня, а нижня атрофується. Число поздовжніх рядів квіток (зерен) у качані від 8 до 16. У деяких гібридів число рядів зерен досягає 30. Маточка з великою зав'яззю і дуже довгим стовпчиком. Під час цвітіння маточки виходять за межі обгортки.

Запилюється кукурудза вітром. Період цвітіння волоті і качанів на одній рослині не збігається (волоть зацвітає на 3 8 днів раніше, що забезпечує перехресне запилення). Сприятлива для запилення – тепла, волога, з легким вітром погода. При дощовій погоді пилок змивається, а при надмірній сухості повітря і високій його температурі він гине. При таких умовах часто спостерігається череззерниця.

264

Період запліднення надзвичайно важливий для кукурудзи, час його настання (щоб уникнути його збігання з періодом максимальної температури повітря, характерної для даного регіону) регулюється лише підбором відповідних гібридів та часом сівби.

Плід у кукурудзи велика зернівка, зазвичай гола. Маса 1000 чі насінин у дрібнонасінних гібридів 100 150 г, у крупнонасінних – 300 400 г. Залежно від групи і гібриду зернівки кукурудзи мають різне забарвлення: біле, кремове, жовте, жовтогаряче, червоне та ін. На качані залежно від гібриду і умов вирощування формується від 200 до 1000 зерен. У середньому добре озернений качан має 500 600 зерен.

Форма зернівок кукурудзи досить своєрідна: вони не витягнуті, як у пшениці, жита і багатьох інших культурних злаків, а кубічні або округлі, щільно притиснуті один до одного і розташовані на стрижні качана вертикальними рядами.

У загальній сухій надземній масі рослини кукурудзи на частку листків, стебла, волоті, стрижня з ніжкою і обгортки в середньому припадає 55 60%, на частку зерна – 40 45%. В загальній масі зерна і стрижня частка стрижня складає 15 18%.

4.3.2Екологічні вимоги

Вимоги до температури. Кукурудза – теплолюбна рослина. Її насіння проростає при температурі 8 10°С, сходи з'являються при 10 12 °С. За даними И.С. Шатилова, А.Ф.Чудновского (1980), біологічний мінімум появи життєздатних сходів спостерігається у кременистих гібридів при 10 11°С, у зубоподібних – при 11 12°С. Надмірно рання сівба у холодний перезволожений ґрунт може призвести до загибелі насіння і зрідження сходів. Найбільш сприятлива температура для росту рослин 25 30°С, що вище, ніж у зернових колосових культур. Максимальна температура, при якій припиняється ріст 45 470С. Пилок кукурудзи містить близько 60% води і має слабку водоутрумуючу здатність. При температурі вище 30°С й відносній вологості повітря близько 30% він швидко, протягом 1 2 годин після розтріскування пиляків, висихає, втрачаючи здатність проростати.

Заморозок в 2 3°С ушкоджує сходи, а восени – листя. Кукурудза краще переносить весняні заморозки, ніж осінні. Ушкоджені сходи здатні протягом тижня відрости. Скоростиглі гібриди більш північного походження краще переносять зниження температури і заморозки, ніж

265

південні пізньостиглі гібриди кукурудзи. Восени, загиблі від морозу рослини можна сушити на сіно або силосувати. Робити це треба відразу після заморозку, тому що мерзлі рослини дуже швидко загнивають. Приморозок в 3°С призводить до втрати схожості недостиглого вологого зерна. Сухе зерно не пошкоджується морозом.

Для кукурудзи біологічно активною температурою вважається температура вище 10°С, нижче якої процеси росту і розвитку рослин практично припиняються. Сума біологічно активних температур, необхідна для дозрівання скоростиглих гібридів, становить 1800 2000°С, середньостиглих і пізньостиглих – 2300 2600°С. Середньостиглі й пізньостиглі гібриди різняться між собою сумою температур, необхідних для досягнення фази викидання волоті, але вимагають практично однакової суми температур для проходження наступних фаз.

Таким чином, зниження швидкості прогрівання ґрунту весною при відсутності механічного його обробітку може затримати час посіву кукурудзи, її ріст і розвиток. Період вегетації подовжується. Це зумовлює необхідність застосування певних заходів в системі землеробства No till для уникнення даного ризику при вирощуванні кукурудзи, особливо її гібридів з високим ФАО.

Вимоги до вологи. За вимогливістю до вологи кукурудза відноситься до мезофітів. На утворення 1 ц сухої речовини вона витрачає від 174 до 406 ц води, тобто менше, ніж овес і ячмінь. Однак при високих урожаях рослини споживають загалом велику кількість вологи.

Кукурудза відрізняється ощадливою витратою ґрунтової вологи на створення органічної маси. Транспіраційний коефіцієнт її приблизно 280 350, тоді як у ярої пшениці 400 500, у ячменю 280 400, у вівса 340 500. Слід зазначити, що величина транспіраційного коефіцієнта помітно коливається залежно від особливостей гібрида, місця його вирощування і технології. Протягом вегетаційного періоду кукурудза створює велику органічну масу і тому витрачає загалом багато води. У період інтенсивного росту одна доросла рослина кукурудзи випаровує протягом доби 2 4л води.

Кукурудза, будучи пізньостиглою культурою, використовує опади не тільки весни і першої половини літа, а й другої його половини, почасти навіть осені, що в результаті і дозволяє їй накопичувати велику органічну масу навіть у посушливих районах.

266

При достатній вологості ґрунту (60 70% НВ) у кукурудзи швидше проходить період від появи сходів до викидання волоті і цвітіння качанів, зате більш повільно іде формування і налив зерна. У цьому випадку формується високий урожай. В умовах недостатнього водопостачання вповільнюється ріст, помітно затримується період до цвітіння, але прискорюється формування і дозрівання зерна. При таких умовах урожай помітно знижується.

Як відмічено вище, роль коріння різних ярусів у забезпеченні водою надземної частини рослини постійно змінюється протягом вегетації. На перших етапах вегетації в забезпеченні надземної маси водою перше місце належить зародковому і первинному корінню. Потім усе більшу роль починає відігравати вузлове коріння, причому послідовно першого, другого і наступних ярусів. Так, якщо у фазі цвітіння основна роль належить вузловому корінню першого ярусу, то у фазі молочної стиглості зерна найбільше значення набуває коріння третього ярусу.

У початкові фази розвитку середньодобова витрата води на посівах кукурудзи становить 30 40 м3/га, а в період від викидання волоті до молочної стиглості зерна – 80 100 м3/га. При богарній культурі в посушливих регіонах вона дає гарний урожай при гарних весняних запасах вологи в ґрунті (не менш 100 мм) у роки, коли за червень серпень випадає не менш 200 мм опадів, із явною перевагою їх у липні, коли відбувається цвітіння.

За даними кафедри рослинництва Кубанського СГІ, загальні витрата води на створення 1 центнера зерна кукурудзи в умовах центральної зони Краснодарського краю становлять 6 9,2 мм, або 60 90 т, залежно від умов зволоження та застосовуваної технології. У південних посушливих районах відзначається тісна позитивна залежність між продуктивністю роботи листового апарата і опадами, але слабка позитивна або навіть негативна залежність між роботою листя і температурою (Володарский, 1975).

Кукурудза відносно добре переносить посуху до фази виходу в трубку. Нестача ж вологи за 10 днів до викидання волоті та протягом 20 днів після цього (критичний період) різко негативно впливає на рівень урожаю. У критичний період формується пилок і починає формуватися насіння. При ґрунтовій посусі пригнічується ріст коренів, вони слабко галузяться, чергові яруси вузлового коріння з'являються із запізненням,

267

порушується гармонійність у формуванні надземної і підземної частин рослин.

Кукурудза погано переносить перезволоження ґрунту, різко знижуючи врожай зерна. Через нестачу кисню в перезволоженому ґрунті уповільнюється поглинання корінням фосфору. Внаслідок цього порушуються процеси фосфорилювання, енергетичні процеси в корені і білковий обмін.

Таким чином, підвищення інфільтрації та зменшення випаровування вологи в період вегетації, які характерні для технології No till, є позитивними факторами для отримання високого урожаю даної культури в системі землеробства No till.

Вимоги до світла. Кукурудза – світлолюбива рослина короткого дня. Швидше всього зацвітає при 8 9 годинному дні. При тривалості дня понад 12 14 годин період вегетації подовжується. Кукурудза вимагає інтенсивного сонячного освітлення, особливо у молодому віці. Надмірне загущення посівів, або їх висока засміченість призводить до зниження врожаю качанів. Оптимальним для неї є напрямок рядків посіву з заходу на схід.

Вимоги до ґрунту. Високі врожаї кукурудза дає на чистих, пухких, повітропроникних ґрунтах із глибоким гумусовим шаром, добре забезпечених поживними речовинами і вологою. Такі властивості мають середні за механічним складом багаті на органічну речовину ґрунти. Найбільш сприятливі це чорноземні, темно каштанові, темно сірі суглинисті і супіщані, а також заплавні ґрунти.

При проростанні насіння кукурудза потребує гарної аерації, тому що великі їх зародки поглинають багато кисню. Високі врожаї можна отримати при вмісті кисню в ґрунтовому повітрі не менш 18 20%. При вмісті ж кисню близько 10% ріст коріння уповільнюється, а при 5% припиняється. При цьому порушується поглинання води і елементів живлення із ґрунту, обмін речовин у коренях і в надземній частині рослин.

Нейтральна або близька до нейтральної (рН 5,5 7,0) кислотність ґрунтового розчину оптимальна для кукурудзи, тому ґрунти сильно засолені, а також з підвищеною кислотністю (рН нижче 5) непридатні для вирощування цієї культури. Кукурудза досить чутлива до підвищеної концентрації ґрунтового розчину особливо в посушливі роки, коли концентрація ґрунтового розчину часто значно підвищується.

268

Шкідлива дія засолення проявляється у тому, що висока концентрація ґрунтового розчину затримує набрякання насіння, його проростання і ріст коренів та проростків, а також вона призводить до зміни розчинності і доступності рослинам окремих елементів живлення. Під впливом солей, які надходять у рослину пригнічуються процеси синтезу, у тому числі фотосинтез і синтез білків, підвищується осматичний тиск у клітинах, що в результаті пригнічує ріст рослин. Утруднюється надходження у рослини води.

На кислих ґрунтах помітно зростає токсичність алюмінію і заліза по відношенню не тільки до кореня, але й до ґрунтових мікроорганізмів. У результаті створюються несприятливі умови для нормального живлення рослин і обміну речовин, що ведуть до значного зниження продуктивності рослин.

Таким чином, ґрунти, які підходять для застосування системи землеробства No till одночасно за сукупністю властивостей є оптимальними для кукурудзи.

Вимоги до поживних речовин. Створюючи велику органічну масу, кукурудза виносить із ґрунту багато мінеральних поживних елементів. При врожаї сухої надземної маси 150 ц з одного гектара відчужується 150 160 кг азоту, 45 50 кг фосфору, 125 130 кг калію. Поглинання основних елементів живлення іде по одновершинній кривій і відповідає ходу нагромадження сухої речовини. Більшу частину поживних речовин кукурудза споживає у другій половині літа.

Азот має особливо велике значення на ранніх етапах росту рослин. При його нестачі затримуються ріст і розвиток. Азот поглинається рослинами на початку вегетації досить інтенсивно, хоча і не так швидко, як калій. Максимальне поглинання азоту спостерігається протягом 2 3 тижнів перед викиданням волоті. Споживання азоту рослинами припиняється після початку молочної стиглості зерна.

Маючи важливе біологічне значення, найчастіше цей елемент виявляється в мінімумі і тому нерідко в першу чергу лімітує врожай. При нестачі цього елементу рослини мають світло зелене або жовто зелене забарвлення, уповільнюється утворення хлорофілу, знижується інтенсивність фотосинтезу і білкового обміну. Нестача азоту частіше відзначається при вирощуванні кукурудзи на бідних ґрунтах, після поганих попередників і при внесенні малих доз азотних добрив, а також у випадку перезволоження або надмірного ущільнення ґрунту. При

269

внесенні азотних добрив знижується відносний урожай стебел і помітно збільшується питомий урожай качанів.

Фосфор поглинається рослинами в значно меншій кількості, ніж калій і азот. Фосфор особливо необхідний на початку росту рослин, коли закладаються майбутні суцвіття (фаза 4 6 листків). Нестача його в цей час веде до недорозвинення качанів, формування неправильних рядів зерен. Одночасно достатнє забезпечення рослин фосфором стимулює розвиток кореневої системи, підвищує посухостійкість, прискорює формування качанів і дозрівання врожаю.

У рослину кукурудзи фосфор надходить повільніше і рівномірніше, ніж інші поживні елементи особливо в період від сходів до початку цвітіння. Потім рослини поглинають його з ґрунту до кінця вегетації більш високими темпами. Максимальне споживання фосфору кукурудзою припадає на період формування зерна і триває майже до його дозрівання.

При нестачі фосфору молоді рослини кукурудзи повільно ростуть і мають темно зелене забарвлення. Пізніше рослини також повільно ростуть, хоча видимих ознак нестачі фосфору можна не спостерігати. При внесенні фосфорних добрив після тривалого фосфорного голодування він поглинається рослинами дуже швидко, що може привести до глибокого розладу обміну речовин і зниження врожаю. Надлишкове ж фосфорне живлення затримує ростові процеси, прискорює розвиток і трохи знижує врожай вегетативної маси і зерна.

З початком формування зерна нагромадження сухої речовини в стеблах, а у фазі молочно воскової стиглості зерна і у листовому апараті припиняється і відбувається посилене переміщення поживних речовин з вегетативних органів у репродуктивні. При цьому на формування зерна з інших органів рослини використовується до 59% азоту, 36% фосфору і 82% калію. Решта азоту, фосфору, а в окремих випадках і калію надходить у зерно завдяки тривалому споживанню цих елементів із ґрунту. Треба мати на увазі, що надходження азоту і фосфору в зерно, як правило, іде не безпосередньо від кореня у зерно, а по шляху ґрунт коріння стебло листки стебло качан зерно.

Калій. Рослини кукурудзи поглинають поживні речовини з різною інтенсивністю вже на найбільш ранніх етапах вегетації. Так, у фазі проростання насіння формування проростків із ґрунту найбільш швидко поглинається калій. Його вміст у проростках збільшується в 8 10 разів – з

270