Особенности формирования урожая зерна у кукурузы

Кукуруза обладает самым высоким потенциалом урожайности среди всех зерновых культур. Чтобы осознанно управлять кукурузным посевом и влиять на урожайность зерна, необходимо знать, как это растение формирует генеративный урожай и каковы его отдельные составляющие (компоненты урожая). Мы также должны знать, как влиять на урожайность зерна на последующих стадиях развития кукурузы. С одной стороны, этот вопрос достаточно прост, а с другой стороны, требует профессиональных знаний и навыков управления посевами кукурузы.

Количество зерен в початке равно произведению количества зерен в ряду и количества рядов в початке. Количество початков на единицу площади у однопочатковых гибридов рассчитывается перед севом кукурузы, при планировании густоты посева. Формирование других компонентов урожая, таких как количество зерен в початке и масса 1000 зерен, определяется обеспеченностью растения водой и азотом в течение всего вегетационного периода, а также факторами, влияющими на их эффективность.

Формирование основного компонента урожая зерна – початка – начинается с фазы трех листьев и продолжается до стадии пятого листа. В этот период закладывается количество листьев и початков с зачатками колосков. Потенциально на растении кукурузы может развиться до 8 початков одновременно. Количество початков, которые будут формироваться, зависит от генотипа (сорта), наличия воды и питательных веществ, в основном азота. Обычно только 1-2 верхних початка становятся доминирующими и развиваются дальше.

Кукуруза очень чувствительна к дефициту питательных веществ, особенно на ранних стадиях роста. Недостаточное питание кукурузы азотом в начальный период вегетации нарушает процессы формирования листьев, початков и элементов структуры початка. Это приводит к необратимому снижению количества початков и завязавшихся зерен даже до 30%. Вот почему так важно, чтобы в это время растения кукурузы получали достаточное количество азота и имели быстрый и сильный начальный рост.

Вы можете задаться вопросом, какой способ защиты выбрать, чтобы, с одной стороны, посев был чистым от сорняков, а с другой стороны, чтобы растения кукурузы получали оптимальное питание. Как правило, поле должно быть чистым от сорняков с момента появления всходов, что говорит в пользу гербицидов почвенного действия. Однако в этом случае возникает риск второй волны сорняков, а значит, потребуются корректирующие обработки и дополнительные затраты. Гербициды листового действия дешевле (прим. ред. – в Польше). У нас также есть возможность «жонглировать» дозами в зависимости от видового состава сорняков на поле.

Результаты исследований однозначно свидетельствуют о том, что при использовании гербицидов почвенного действия формирование отдельных компонентов урожая кукурузы протекает лучше по сравнению с обработкой вегетирующих сорняков (табл. 1). Особенно опасно появление лебеды в посевах кукурузы, так как этот сорняк интенсивно поглощает воду и питательные вещества, в основном азот.

При возделывании кукурузы в больших масштабах практикуется рядковое внесение удобрений, в основном для малоподвижных элементов, таких как фосфор. Это улучшает обеспеченность фосфором молодых растений, ускоряет их вегетацию и положительно влияет на урожайность зерна. Стартовое внесение удобрений также позволяет снизить дозы фосфора за счет лучшего использования в год внесения и снижает скорость его связывания в почвах с низким содержанием Р. Кроме того, при таком способе внесения фосфор помещается в более глубокий и влажный слой почвы, что улучшает его усвоение.

Способ борьбы с сорняками также оказывает большое влияние на эффективность этого метода внесения удобрений в почву. Как показывают исследования, «почвенники» сильнее влияют на эффективность рядкового внесения NP по сравнению с внекорневым применением гербицида (табл. 2).

Урожайность зерна кукурузы также во многом определяется обеспеченностью водой. Дефицит влаги в растении ограничивает поступление ассимилятов из листьев, которые в виде крахмала накапливаются уже на ранней стадии развития зерновки, что приводит к отмиранию завязи и отторжению молодых зерен. Вода играет важную роль в образовании крахмальных соединений во время развития зерна. Дефицит воды также влияет на трансформацию азота в почве.

Количество зерен в початке закладывается во время цветения женских цветков, при этом основную роль в формировании этой составляющей урожая играют условия, которые складываются непосредственно перед цветением. Как водный стресс, так и дефицит питательных веществ в растении удлиняют период между полным оплодотворением и цветением женских цветков. Если этот период слишком затягивается, пыльца высыпается из мужских цветков прежде, чем ее смогут принять женские цветки. Количество зёрен в початке, вероятно, уменьшится из-за увеличения неоплодотворенных одиночных цветков. Развитие зерен может быть остановлено и после оплодотворения, если водный стресс настолько сильный, что наступает резкое ограничение поступления ассимилятов к развивающимся зернам.

Последним элементом структуры урожая зерна является масса тысячи зерен, которая формируется от цветения вплоть до физиологической зрелости зерна. После завершения цветения кукуруза начинает накапливать в зерне крахмал, и процесс заканчивается, когда у основания зернышка образуется черное пятно. В период налива зерна скорость поступления ассимилятов к зерновкам после цветения женских цветков определяет их конечную массу.

Если условия вегетации ухудшаются сразу после закладки зерен, кукуруза оптимизирует снабжение ассимилятами ранее заложенных зерен, а средний вес зерен снижается. Возникновение в этот период засухи или высоких температур ускоряет достижение полной зрелости зерна, сокращая тем самым период накопления в нем крахмала. Результатом является меньшая масса 1000 зерен, что оказывает большое влияние на урожайность.

Стоит помнить, что гибриды кукурузы типа Stay-green дольше остаются зелеными, и поэтому у них дольше длится процесс фотосинтеза и продуцирование ассимилятов, что удлиняет период созревания зерна. Поэтому такие гибриды характеризуются высокой урожайностью.

Исследования, проведенные на кафедре агрономии Университета естественных наук в Познани, показывают, что абсолютная скорость накопления азота, фосфора, калия и магния в зерне кукурузы в период 144 дней от даты посева была выше для гибрида Stay-green по сравнению с традиционным гибридом (рис. 1). На 158-й день от даты сева накопление азота в зерне у обоих изучаемых гибридов было ниже, но сохранялось. Некоторые виды и даже сорта сельскохозяйственных культур накапливают азот до конца вегетационного периода. Такие растения в фазе размножения используют два источника азота: ремобилизованный из вегетативных органов и усвоенный из почвы.

Такой способ накопления азота в зерне называется непрерывной моделью, которая в настоящее время представлена измененными в процессе селекции гибридами кукурузы Stay-green. В случае абсолютной скорости накопления фосфора через 158 дней от даты посева гибрид Stay-green также накапливал этот макроэлемент в зерне, в то время как традиционный гибрид характеризовался отрицательным значением данного показателя. Это свидетельствует о том, что и накопление фосфора в биомассе зерна хорошо описывается непрерывной моделью для этого гибрида.

Калий и магний у обоих испытуемых гибридов в срок 158 дней от даты посева уже не накапливались в генеративном урожае (зерне). Следовательно, аккумуляция калия и магния в зерне кукурузы, независимо от типа гибрида кукурузы, прерывается примерно за 2 недели до достижения зерном полной зрелости (рис.).

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство».