2. Биологические особенности кукурузы и характеристика районированных сортов
2.1 Ботаническая характеристика
Кукуруза – однолетнее растение из семейства мятликовых. Растет только в культурном виде.
Зерно прорастает одним корешком. Всходы светло-зеленые, крупные. Корневая система мочковатая, мощная, сильно разветвленная. Основную массу ее составляют узловые корни, располагающиеся ярусами на глубине от 30-60 см до 150-250 см. С их помощью растение использует влагу и питательные вещества из нижележащих слоев.
В фазе трех-четырех листьев начинает образовываться их первый ярус, в фазе пяти-шести – второй ярус, семи-восьми – третий и так далее. Одновременно с появлением каждой пары листьев появляется новый ярус узловых корней. У раннеспелых гибридов их бывает пять-семь, среднеспелых – семь-восемь, у позднеспелых - девять-десять.
На черноземных почвах узловые корни достигают глубины 2-4 метра и распространяются в стороны до 150 см. Степень развития корневой системы зависит от гибрида (сорта), почвенно-климатических условий, влажности, применения удобрений, обработки почвы, агротехнического возделывания и других условий. Развитие корневой системы во многом обуславливает уровень урожая.
Из нижних наземных узлов часто образуются воздушные корни, которые играют роль опоры. Формирование этих корней часто начинаются при появлении самых верхних листьев или при выбрасывании метелки.
Стебель кукурузы прямой, заполненный сердцевиной, достигает в высоту чаще всего 200-270 см., иногда от 80-90 см до 5-6 м. Нередко образуются боковые побеги (пасынки) из 2-3 надземных узлов стебля. Число междоузлий от 8-10 до 20-25. По окончании цветения метелки рост стебля в высоту прекращается.
Листья в количестве от 8 до 30 на одном растении, имеют широкие пластинки, реснитчатые по краям, с коротким прозрачным язычком. Чем более позднеспелый гибрид (сорт), тем большее количество листьев образуется на стебле. Усики чаще всего отсутствуют. Число надземных узлов стебля равно числу листьев.
Число листьев главного стебля – хороший показатель скороспелости или позднеспелости того или иного гибрида кукурузы. Скороспелые, вызревающие на зерно, имеют 9-11 листьев, самые позднеспелые, которые у нас не вызревают, - 25 и более листьев. На основании этого показателя можно предварительно установить, в каких районах можно возделывать тот или иной сорт или гибрид на зерно.
Кукуруза – однодомное, раздельнополое растение, с соцветиями двух родов. Одни соцветия – мужские в виде метелки – расположены на верхушке стебля с мужскими цветками, другие – женские в виде многорядного початка, состоящего из женских цветков.
Початки – это видоизмененные соцветия, располагаются в пазухах листьев (за исключением самых верхних). Фазы цветения и плодоношения достигают обычно 1-3 початков. Из них наиболее развитым бывает верхний. Початок укрыт листовыми обертками, которые состоят из нескольких слоев видоизмененных листьев, у которых развиты только влагалища, а листовые пластинки редуцировании или отсутствуют. Он имеет толстый стержень, заполненный сердцевиной. В ячейках стержня вертикальными рядами располагаются колоски с женскими цветками (от 200 до 800-900). Женские колоски двухцветковые, но развивают обычно только по одному плодному цветку.
На початке обычно четное число продольных рядов цветков, а затем зерен (8-16, чаще 12-14). У отдельных гибридов бывает до 30 рядов зерен. В початке от 500-1000 зерен. Количество рядов и семян отличается по гибридам. Нижние початки зацветают позже и по размерам уступают верхним.
Мужское соцветие – метелка находится на верхушке стебля и продуцирует до 20-30 млн. пыльцевых зерен. Метелка зацветает через 35 дней после выхода ее из пазухи верхнего листа. Тычинок три. Цветение начинается со средней части главной оси и распространяется вверх и книзу. Каждая веточка также зацветает со своей середины. Метелка начинает цвести на 2-3 дня раньше початка.
Кукуруза – растение ветроопыляемое, с резко выраженной избирательностью при оплодотворении. Наибольший эффект получается при опылении смесью пыльцы разных зерен растений кукурузы.
Наиболее благоприятная для опыления теплая, влажная, с легким ветерком погода. При дождливой погоде пыльца смывается. В засушливых условиях разрыв между цветением метелки и початка нередко составляет 6-7 дней и более. При этом нарушается оплодотворение, наблюдается череззерница, снижается урожай. Возможны случаи зацветания початков по окончании цветения мужских соцветий. В результате совсем не образуется зерна.
Большое значение имеет толщина початков и их стержней. Початки, имеющие 8-14 зерен и тонкие стержни, быстрее созревают и высыхают, чем 18-24 рядные початки.
Время от появления всходов до цветения зависит от гибрида, температуры, света, условий питания растений. Этот период может составлять 50-60 дней.
Зерновка представляет собой односемянной плод. В зависимости от группы и гибрида зерновки имеют различную окраску: белую, кремовую, желтую, оранжевую, красную. Это сортовой признак. Однако у отдельных гибридов могут встречаться все оттенки указанных цветов вплоть до черного.
Зерна располагаются в початках вертикальными рядами . Число этих рядов составляет 8-24 (чаще 10-16). Зародыш достигает 10-12% веса зерна. В нем 30-35% жира. Консистенция и окраска зерна может быть разнообразной. Это зависит от цвета оболочки, алейронового слоя и эндосперма. Форма зерна помимо сортовых особенностей, обуславливается также плотностью расположения рядов.
Выход зерна колеблется от 70 до 88% веса початка, в зависимости от сорта и условий произрастания. Масса 1000 зерен у мелкосемянных гибридов - 100-150 г, крупносемянных – 300-400г. Эндосперм зерна состоит из частей разного строения и химического состава. В нем различают мучнистый и роговидный слой. В мучнистом слое преобладает крахмал, в роговидном – много белковых веществ.
Соотношение частей урожая кукурузы в сухой надземной массе примерно такое: листья – 30%, стебли – 25%, стержни – 10%, зерно – 35% от веса всего растения.
Кукуруза классифицируется по пленчатости, внешнему и внутреннему строению зерна делится на 8 подвидов (или групп):
Кукуруза лопающаяся. Зерно мелкое или с заостренной верхушкой, богато белками (10-14,5%). Эндосперм почти сплошь стекловидный. Содержание крахмала в зерне составляет – 62-72%.
Кукуруза крахмалистая. Зерно гладкое, округлое. Эндосперм зерновки мучнистый, рыхлый. Крахмала содержится 71-83%, белка – 7-12%. Эндосперм плохо защищен тонким роговидным слоем, легко впитывает влагу и быстро поражается болезнями и вредителями.
Кукуруза зубовидная. Зерно крупное, сплющенное, на верхушке образует вмятину. Роговидный эндосперм развит только на боковых сторонах зерна. Содержание крахмала – 68-76%, белков – 8-14%. Зубовидная кукуруза представлена более поздними формами. Имеет широкое распространение в культуре. Растение мощное , с грубыми стеблями, дающими мало пасынков. Початки крупные удлиненные.
Кукуруза кремнистая. Зерно округлое. Эндосперм стекловидный, лишь в центральной части мучнистый. Содержание крахмала 65-83%, белков 8-15%. Широко распространена в культуре. К этому подвиду относятся много скороспелых сортов с мелкими початками и мелким зерном. Стебли образуют много боковых побегов (пасынков).
Кукуруза сахарная. Зерно морщинистое, почти полностью заполненное прозрачным роговидным эндоспермом. Содержит много декстрина и протеина. Содержание крахмала около 30%, сахара и полисахаридов до 30%, белка – около 13%, жира – 8%.Чаще к этому подвиду относят овощные скороспелые сорта. Используются они в консервном производстве. Растение характеризуются многостебельностью.
Кукуруза восковидная. Эндосперм восковидный. Наружная часть его по твердости не уступает эндосперму лопающейся кукурузы. Считают, что восковидная кукуруза происходит из восточной Азии.
Кукуруза крахмалисто-сахарная. Нижняя часть зерна имеет мучнистый эндосперм, а верхняя, как у сахарной кукурузы, с характерной мощностью. Распространена в Южной Америке.
Кукуруза пленчатая. Колосковые чешуи в зрелом початке сильно развиты, зерно целиком заключено в них. Иногда имеются даже ости. Это редкий вид нигде не возделывается
Внутри каждого подвида различают разновидности, выделяемые по окраске зерна и стержня початка.
2.2 Биологические особенности роста и развития кукурузы
Кукуруза – требовательная культура к условиям роста и развития. Зерно ее начинает прорастать при температуре почвы 8-10оС. Для набухания требуется около 44% воды от веса зерна. Потребность ее в тепле определяется нижним пределом температуры, при котором начинается рост, и суммарным количеством тепла, необходимого для завершения каждого этапа развития.
Всходы появляются при температуре не ниже 10-12 оС. Прирост биологической массы прекращается при среднесуточной температуре не ниже 10 оС. При температуре ниже 12 оС кукуруза приостанавливает рост и желтеет. В этих условиях повышается восприимчивость к болезням, растягивается период вегетации. Оптимальной температурой для роста и развития во второй половине вегетации (от цветения до созревания) считается 22-23 оС.
При температуре выше 30 оС и относительной влажности 25-30 оС нарушается процесс цветения и оплодотворения. В этих условиях обезвоживается пыльца, подсыхают нити початков, в результате женские цветки полностью не оплодотворяются, что приводит к череззернице и снижению урожайности.
В сухую жаркую погоду наблюдается повышение испарения влаги растениями, корневая система в это время не успевает подавать ее надземной части растения и кукуруза страдает от засухи.
Гибриды кукурузы по длине вегетационного периода принято классифицировать на следующие группы: очень раннеспелые, раннеспелые, среднеспелые, среднепоздние, позднеспелые, очень позднеспелые.
Кукуруза чувствительна к заморозкам, хотя заморозки до 2-3 оС всходы переносят удовлетворительно. Повреждение и частичная гибель растений в фазе цветения наступает при температуре воздуха -1 -2 оС, а во время созревания -2 -3 оС. Культура легче переносит весенние заморозки, чем осенние. Если заморозками повреждается около 25% листовой поверхности, надземные части быстро восстанавливаются и в дальнейшем функционируют нормально. При 50% повреждении листовой поверхности растения практически погибают.
При первых небольших заморозках осенью (-2 -03 оС) листья подмораживаются и кормовые качества зеленой массы резко снижаются (уменьшается количество каротина). Однако для початков в фазе восковой спелости зерна такие заморозки не опасны. Это одно из важных преимуществ зерновых сортов.
В течении первых 25-30 дней кукуруза растет медленно, и сорные растения особенно угнетают ее. Поэтому очень важно растения содержать в чистоте от сорняков. Нельзя опаздывать с применением почвенных гербицидов и первой культивацией. Темп роста растений в высоту является важнейших морфобиологических признаков, по которым можно судить о реакции растений на изменение условий их произрастания. В первые 15 дней после появления всходов среднесуточный прирост составляет 1,2-2,4 см., в последующие две недели он заметно уменьшится, что связано с формированием узловых корней. В дальнейшем посевы растут интенсивнее и достигают максимума, как правило, за 7-10 дней до выбрасывания метелки. Наибольший среднесуточный прирост в благоприятные годы в этот период составляет 6-7 см.
