Кукуруза: требования к температуре и влаге

Будучи по происхождению теплолюбивой культурой, кукуруза для нормального роста и развития требует больше тепла в период вегетации, чем другие зерновые культуры, возделываемые в Европе, особенно в Северной и Центральной. В то же время благодаря современным гибридам с коротким периодом вегетации и меньшими требованиями к температуре эта культура возделывается на силос и зерно на всей Европейской территории.

Кукуруза относится к культурам короткого дня, в то время как в Центральной и Северной Европе день длинный. Впрочем, современные гибриды в значительной степени толерантны к длине дня, что позволяет их возделывать на зерно. Так как продолжительность дня определяется сезоном года и весной она ещё короткая, то основным условием возделывания кукурузы на зерно является ранний сев — 2-3 декада апреля (в условиях Польши). Конкретный срок сева выбирают по температуре почвы. Оптимальная температура на глубине сева должна превышать +10°C, хотя современные гибриды менее требовательны к теплу и могут высеваться при температуре почвы +6-8°C. В то же время, при слишком ранних сроках сева при температуре почвы ниже +6°C всходы появятся позже и будут менее дружными.

Слишком низкая температура почвы затрудняет усвоение некоторых питательных веществ, особенно фосфора. Предотвратить это нежелательное явление поможет внесение стартового удобрения (локально).

Следует помнить, что современные гибриды кукурузы различаются по степени восприимчивости к низким температурам в период сева и всходов. Самыми толерантными с этой точки зрения являются гибриды с кремнистым типом зерна (flint), в отличие от гибридов с зубовидным зерном (dent). Кратковременные почвенные заморозки затормаживают рост растений и развитие листьев кукурузы. Однако это не приводит к угнетению растений при условии, что точка роста расположена ниже уровня почвы, что определяется глубиной сева. Оптимальная температура в процессе дальнейшей вегетации кукурузы, при которой растения интенсивно накапливают сухое вещество, составляет +18-20°C (табл. 1). Слишком высокая температура (выше +25°C) в период цветения и опыления, особенно на фоне низкой влажности воздуха, нежелательна, так как провоцирует распад пыльцы на пути к пестичным цветкам. В результате наблюдается неполная озерненность початков. После цветения и завязывания початков вплоть до момента дозревания температурные требования кукурузы снижаются. В это время солнечная и сухая погода улучшает созревание и одновременно облегчает уборку.

Таблица 1. Температурные требования кукурузы в разные фазы развития, °C (Michalski, 2009)

Урожаеобразующую роль температуры рассматривают как сумму тепла, необходимого для реализации полного жизненного цикла растений, а также учитывают пороговые значения температуры в критические фазы развития кукурузы. Каждый гибрид согласно своей группы спелости (ФАО) для реализации полного жизненного цикла требует определенной суммы эффективных температур (СЭТ). Биологически важные предельные значения температуры приняты в диапазоне от +6°C до +10°C.

В таблице 2 приведены СЭТ в период вегетации кукурузы с учетом температурного порога 10°C. На период генеративного и вегетативного роста приходится около 50% всей суммы тепла, что указывает на высокую чувствительность кукурузы к температуре в ранние фазы вегетации.

Таблица 2. Группы спелости гибридов кукурузы и суммы эффективных температур в Польше (Górski 2004)

Кукуруза относится к светолюбивым растениям, поэтому для правильного роста и развития требует хорошей освещенности всего растения. В отличие от других зерновых культур, растения кукурузы при соответствующей густоте стояния ассимиляционная активность всех листьев продолжается практически до конца вегетации (лучше всего — гибриды stay-green).

Значительный продуктивный потенциал кукурузы, особенно при высоких температурах — это результат специфической ассимиляции углерода по типу фотосинтеза C4, который проходит в 2-3 раза интенсивнее, чем фотосинтез по типу C3, присущий большинству полевых культур, в том числе зерновым. Благодаря этому кукуруза лучше и эффективнее использует в процессе фотосинтеза СО2 из воздуха.

В последние годы возникла необходимость адаптации фотосинтетического аппарата растений к тем условиям, которые стали преобладать в период вегетации кукурузы – высокая температура и дефицит осадков. В итоге возросла интенсивность излучения (освещенность посевов) и продуктивность фотосинтеза. С учетом более высоких требований кукурузы к освещенности по сравнению с растениями C3-типа, ей необходим точный высев в широкорядных посевах. Следует помнить, что интенсивное солнечное излучение влияет на потенциал урожайности кукурузы, преимущественно ранних стадиях развития. Чем раньше оно воздействует на растения, тем сильнее влияет на урожай. Благодаря этому кукуруза обладает высоким потенциалом урожайности (табл. 3).

Несмотря на низкий уровень транспирации (368 дм3/кг СВ) и развитой, глубоко проникающей корневой системе, кукуруза требовательна к влаге. Растения образуют большое количество сухого вещества на единицу площади, что требует значительного объема воды. Чтобы произвести 5-6 тонн зерна и 10-13 тонн зеленой массы на 1 га, кукуруза потребляет 2,6-3,4 млн литров воды, то есть гораздо больше, чем остальные зерновые культуры. В зависимости от стадии развития потребность кукурузы в воде меняется. В соответствии с этим выделяют 3 основных периода:

1. От стадии 6-го листа растения начинают активно усваивать воду. С этого момента преобладает модель экспоненциального роста потребления воды вплоть до стадии выбрасывания метелки, когда потребность в воде достигает максимального значения.
2. Период стабилизации потребления воды на уровне около 10 мм осадков в сутки начинается от стадии выбрасывания метелки до начала образования зерна (водянистая консистенция).
3. Медленное снижение потребности в воде вплоть до фазы физиологической спелости (черной точки на месте прикрепления зерна к стержню).

Водный стресс от фазы ВВСН 18 до стадии выбрасывания метелки на протяжении 20 дней приводит к потере 50% максимально возможного урожая. Осадки около 450-550 мм в год с благоприятным распределением влаги в период вегетации в полной мере обеспечивают потребность кукурузы в воде.

Таблица 3. Сравнение основных факторов метаболизма типов C3 и C4 (Jones 1992)

Таблица 4. Влияние засухи в критические фазы развития на потери урожая (McWilliams 2005)

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2017 г., №7).