Гибриды кукурузы Stay Green — зеленая революция

Вот уже несколько лет при выборе гибридов кукурузы мы встречаем гибриды типа Stay Green, у которых созревание зерна происходит при зеленом стебле (фото). Продление фотосинтетической активности растения является сегодня одним из наиболее эффективных способов повышения продуктивности кукурузы. Такие гибриды можно использовать как на зерно, так и на зеленую массу.

Для кукурузы очень важна сила начального роста растений. Она непосредственно отвечает за первоначальное развитие, повышая одновременно устойчивость гибридов к весенним холодам. Быстрый начальный рост ускоряет развитие растений и ускоряет созревание гибрида. Наши исследования показывают, что гибриды типа Stay Green характеризуются более сильным начальным ростом, что отражается на сухом веществе отдельных растений и их урожае в фазе 5-6-ти листьев (табл. 1). Причиной неполной реализации потенциала урожайности кукурузы является недостаток воды. Поэтому гибриды, которые весной растут быстрее, способны достаточно развить корневую систему, что позволяет им выдерживать засушливые периоды.

Таблица 1. Скорость начального роста, фаза 5-6 листьев (Szulc и др., 2008)

Накопление азота в растении во многом зависит от концентрации элемента в почвенной среде. Как правило чем больше азота в слое расположения корневой системы, тем выше его накопление в биомассе растения. Однако следует помнить о том, что слишком высокие концентрации азота в почвенной среде, особенно в виде аммонийной соли или мочевины, неблагоприятно отражаются на росте кукурузы в начальные периоды вегетации. Это заметно по слабым всходам и худшему прорастанию семян. Степень негативного влияния обусловлена условиями окружающей среды. Большое значение здесь имеет рН почвы и обеспеченность питательными элементами. В исследованиях, проведенных на кафедре агрономии Университета естественных наук, гибриды Stay Green характеризовались большей толерантностью к повышенной концентрации аммонийного азота в почве по сравнению с традиционными гибридами (рис. 1).

Подбор азотного удобрения при возделывании кукурузы не менее важен, чем его доза. В первую очередь, следует учитывать динамику усвоения азота. Кукуруза до цветения усваивает около 85% всего азота, который она аккумулирует до конца вегетации. Второе важное наблюдение касается фазы налива зерна. В этот период развития кукурузы скорость аккумуляции азота в зерновках нарастает вместе с созреванием растения. Классическая модель усвоения (аккумуляции) азота кукурузой основана на том, что растения усваивают 85-100% N в фазу роста вегетативной массы. В фазу же генеративного роста (налива зерна) начинается процесс ремобилизации органических соединений азота из запасов, накопленных в вегетативной массе, и лишь немного усваивается из почвенных запасов.

Наши исследования показали, что этот процесс характерен для традиционных гибридов. Индекс ремобилизации (перемещения) азота для таких гибридов был положительным. Это значит, что в фазе налива зерна традиционные гибриды азот использовали из запасов, накопленных в период вегетативного роста. В то же время гибриды Stay Green вели себя по отношению к азоту диаметрально противоположно. У них индекс ремобилизации N был отрицательным. Это говорит о том, что главным источником накопления азота в период генеративного роста были почвенные запасы (рис. 2). Такая особенность гибридов Stay Green должна об- уславливать иную систему внесения удобрений — использование исключительно медленнодействующих форм, например, мочевины или сульфата аммония (рис. 3). Недостаток в почве азота в период дозревания кукурузы Stay Green может стать классическим примером лимитирующего звена в «Бочке Либиха». Согласно «закону минимума», потенциал продуктивности кукурузы не будет реализовать при дефиците даже одного минерального компонента. А высвобождение азота из медленнодействующих удобрений как раз соответствует динамике потребностей гибридов Stay Green в этом макроэлементе.

Благодаря такой особенности усвоения азота, осенью после уборки гибридов Stay Green в почве остается меньше минерального азота (Nmin) по сравнению с традиционными гибридами (табл. 2). Минеральный азот, остающийся в почве после уборки растений, представляет собой потенциальную угрозу для окружающей среды. Нитратный азот может вымываться и подвергаться процессам редукции до окиси азота. Аммонийный азот, в свою очередь, менее подвижен и, если не подвергнется нитрификации, потери будут меньше. Идеально, если бы почва после уборки культуры вообще не содержала нитратного азота. Но это, конечно, невозможно. Находясь в чрезмерном количестве в почве, азот в зимний период перемещается в грунтовые воды, приводя к их эвтрофикации (насыщению биогенными элементами).

Таблица 2. Содержание Nmin в почве после уборки кукурузы (Szulc, 2013)

Гибриды кукурузы с эффектом Stay Green более пригодны для менее плодородных, слабых почв, с меньшей влагоемкостью, где засуха является частым явлением. В то же время такие гибриды больше подвержены преждевременному подсыханию растений. Относительно высокая устойчивость этих гибридов обусловлена более развитой корневой системой. Так как в период генеративного развития решающую роль играет почвенный азот, растения должны иметь более развитую и лучше сформированную корневую систему. А это, в свою очередь, влияет и на урожай. При этом гибриды Stay Green имеют более высокую устойчивость к фузариозным болезням (табл. 3), прессия которых усиливается в стрессовых условиях.

Опыты показали, что при внесении медленнодействующих удобрений (сульфат аммония и мочевина) преимущество гибридов Stay Green над традиционными гибридами было более выражено, чем при использовании других форм азотных удобрений (аммиачной селитры, известково-аммиачной селитры, смеси селитры и мочевины в равных долях), а также без внесения азота.

Таблица 3. Сравнение восприимчивости гибридов разного типа к болезням и вредителям

Эффект Stay Green при возделывании на зерно определяет хорошую выполненность зерна и его естественное вызревание. Такие гибриды эффективнее перемещают в початок питательные элементы, накопленные в вегетативных органах (ремобилизация). Кроме того, зерно раньше достигает физиологической зрелости и быстро отдает влагу до уровня ниже 30%.

Профессор Михальски с кафедры агрономии Университета естественных наук (Познань) предложил индекс урожайности [IP] (урожай зерна, ц/га + 2 x содержание сухого вещества в зерне, %) для совместного определения урожаеобразующей способности и срока созревания. Согласно этому индексу, для возделывания на зерно лучше подходят гибриды типа Stay Green (табл. 4).

Таблица 4. Урожайность, влажность зерна и индекс IP (Szulc и др., 2008)

Гибриды Stay Green более пластичны к сроку уборки на силос. Долго зеленые стебель и листья позволяют их хорошо измельчить и утрамбовать при закладке на силос. Под конец вегетации растение, ассимилируя углеводы, повышает содержание сахаров, которые являются питательной средой для бактерий, вырабатывающих в процессе силосования консервирующую молочную кислоту. Повышенное содержание сахаров в растениях защищает их одновременно и от осенних заморозков. Физиологически дозрелое зерно содержит качественный крахмал, а его высокое содержание определяет уровень сухого вещества во всем силосе в пределах 33-38%. Крахмал физиологически дозревшего зерна не закисляет среду рубца, как это происходит при кормлении животных зерновыми или зерном кукурузы, собранным в ранние фазы зрелости.

Наилучший срок уборки кукурузы на силос — содержание сухого вещества на уровне минимум 35%. У гибридов Stay Green, кроме высокой скорости накопления CВ в отдельных органах, среднее содержание CВ всего растения в целом является хорошим показателем изменений, происходящих в период силосования.

Следует знать, что:

Гибриды Stay Green по сравнению с традиционными гибридами:

1. Обладают более активной динамикой начального роста.
2. Более толерантны к высоким дозам азота.
3. Меньше восприимчивы к инфекционным факторам.
4. Имеют повышенную устойчивость к грибам рода Fusarium ssp.
5. Лучше отзываются на азотные удобрения медленного действия, в соответствии с динамикой потребности в азоте (например, мочевина, сульфат аммония).
6. Более урожайны при возделывании на зерно. 
7. Более пластичны к срокам уборки на силос (сырье для силоса характеризуется лучшими показателями).
8. Меньше оставляют Nmin в почве после уборки (меньшая эвтрофикация среды).

1. Szulc P., Bocianowski J., Rybus-Zając M., 2012. Accumulation of N, P, K and Mg nutrient elements and nutrient remobilization indices in the biomass of two contrasting maize (Zea mays L.) hybrids. Fres. Envi. Bulletin. Vol.21, № 8: 2062-2071.
2. Szulc P. 2013. Effects of soil supplementation with urea and magnesium on nitrogen uptake, and utilisation by two different forms of maize (Zea mays L.) differing in senescence rates.Polish J. of. Environ. Stud. Vol. 22, № 1: 239-248.
3. Szulc P., Bocianowski J., Rybus-Zając M., 2013. Influence of soil supplementation with nitrogen and magnesium on the size of assimilation area of maize cultivars (Zea mays L.) differing in genetic profile. EJPAU, 16(2) #01.
4. Szulc P., 2013. Porażenie chorobami roślin dwóch typów odmian mieszańcowych kukurydzy w zależności od formy nawozu azotowego. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin. 53 (1): 146-149. [Infections of two types of maize hybrid cultivars depending on a form of nitrogen fertilizer].
5. Szulc P., Skrzypczak W., Waligóra H., 2008. Improvement of the effectiveness of maize (Zea mays L.) fertilization with nitrogen by the application of magnesium. Part I. Grain yield and its structure. Acta Scientiarum Polonorum, Agricultura. 7 (4): 125-135.
6. Szulc P., Bocianowski J. 2012. The effect of soil supplementation with different forms of nitrogen fertiliser on modification of generative yield in two different types of maize (Zea mays L.) hybrids. Polish Journal of Agronomy 11: 52-64.
7. Szulc P., 2011. Różnica w stopniu porażenia roślin przez choroby dwóch typów odmian kukurydzy w zależności od poziomu zasobności gleby w azot. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin. 51 (2): 810-813. [Infection degree of diseases two maize cultivars depending on nitrogen availability in the soil].

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2013 г., № 13).