Особливості росту і розвитку рослини кукурудзи
Розвиток рослини кукурудзи починається з проростання зернівки. Спочатку внаслідок набухання зернівки зникає борозенка на черевці, після чого в повздовжньому напрямку лопається оболонка і з’являється первинний корінець та зародкова брунька, вкриті відповідно кореневою і бруньковою піхвами. Первинний корінець спрямовується донизу, а брунька — вертикально вгору. Приблизно на третю–четверту добу після проростання на середнєпідсім’ядольному коліні, яке лежить між первинним корінцем і брунькою, з’являються зачатки придаткових корінців. Пізніше із зародкової бруньки розвиваються листочки, які виходять на поверхню у вигляді шильця — згорнуті в трубочку і вкриті колеоптилем, що має потужний тургор і пробиває ґрунт (рис. 1)
Швидкість проростання залежить від сукупності чинників: температури ґрунту, вологості і доступу кисню. В умовах України тривалість періоду від сівби до появи сходів може коливатися від 6 до 25 діб (у середньому 10–12 діб).
Основний чинник, який визначає швидкість проростання, — температура ґрунту в 10–сантиметровому шарі. Для більшості гібридів нижня межа температури, за якої починаються ростові процеси (тобто можливе проростання), становить +8...10 °С. При середньодобовій температурі ґрунту близько +13 °С сходи з’являються через 20 діб після посіву, при +15 °С — через 10 діб, а при +19 °С — через 6–7. Досвід показує, що оптимально кукурудзу слід починати сіяти при настанні середньодобової температури +13 °С. За швидкого наростання тепла це зумовлює появу сходів уже через 11–12 діб.
Щодо вологості ґрунту, то сходи кукурудзи потребують невеликої її кількості: як правило, в усіх зонах вирощування буває достатньо того запасу вологи, який є у ґрунті при сівбі, та опадів у цей період. До того ж кукурудза добре витримує глибоке закладання насіння в ґрунт, що дозволяє розміщувати його у зволоженому прошарку. Достатньою для проростання кукурудзи є відносна вологість ґрунту 50 %. Якщо ж у суху спекотну весну поверхневий шар ґрунту швидко пересихає, сходи з’являються поступово (частина після випадання дощів) і розвиваються нерівномірно, спричиняючи ярусність посіву.
В останні роки у Степу та східній частині Лісостепу спостерігається тенденція до зниження запасів вологи у ґрунті на період сівби та отримання сходів кукурудзи.
Тому при посіві кукурудзи особливу увагу слід приділяти технологіям вологозбереження обробітку ґрунту.
У разі поєднання оптимальної температури і вологості найкоротший проміжок часу від сівби до появи сходів кукурудзи становить 4 доби. Від початку сходів до фази повних сходів минає в середньому 5–7 діб, за особливо сприятливих умов — 1 доба. У цей час визначається такий елемент продуктивності, як густота стояння рослин.
Паралельно з розвитком кореневої системи розвивається листя, стебло та генеративні органи (чоловічі і жіночі суцвіття)
Фаза розвитку від 3–го до 8–го листка характеризується невисокою температурою навколишнього середовища і повним переходом молодої рослини на автотрофне (самостійне) живлення внаслідок росту і заглиблення кореневої системи. Тому листя в цей період росте повільніше, кожен наступний листок з’являється через 3–6 діб після попереднього. Фаза утворення 3–5–го листка дуже важлива у формуванні генеративних органів: у цей період відбувається диференціація конуса наростання волоті, а також закладається та диференціюється конус наростання майбутнього жіночого суцвіття (качана).
Листя від 8–го до 11–го формується в кращих умовах: за вищої температури, за досить розвиненої кореневої системи. На цей час корені проростають на глибину понад 60 см і охоплюють простір радіусом близько 40–60 см. Тому розгортання 8–11–го листків відбувається швидко, з проміжками в 1–2 дні. Цей період визначається як початок стеблування — формування вузлів і міжвузлів. Триває закладання майбутнього урожаю — формування генеративних органів (утворення колосових лопатей чоловічого суцвіття, витягування і неглибока сегментація основи жіночого суцвіття), але ростуть вони в цей час дуже повільно, волоть за розмірами не перевищує 1 см. У період від 3–5–го листка до початку стеблування визначаються такі елементи продуктивності, як загальна кількість листя і коефіцієнт кущіння.
Загалом у першій половині вегетації кукурудза досить ощадливо витрачає ґрунтову вологу, від появи сходів до утворення 15 листків використовується 7–8 % загального споживання. Брак вологи у період від появи 7–го листка до викидання волотей мало впливає на урожай, але при довшій тривалості посухи (наприклад, від сходів до викидання волотей) він може знизитися на чверть. Надалі приріст вегетативної маси починає різко збільшуватися, що підвищує вимоги до вологозабезпечення рослин. Якщо у фазі виходу в трубку (11–13–й листок) вологи недостатньо, то ріст рослин і формування початків гальмується, а продуктивність буде нижчою.
Наступна фаза розвитку (викидання волотей) може тривати від 7 до 12 діб. У цей період завершується формування пилку, витягуються всі членики суцвіть і триває органогенез жіночих суцвіть. За сприятливих погодних умов через 5–7 діб після виходу волоті з розтрубу верхнього листка вона зацвітає.
Продуктивність роботи листкового апарату досягає максимуму з початком цвітіння, і ріст рослини у висоту припиняється. До цього моменту інтенсивність росту і швидкість проходження окремих фенофаз дуже залежать від таких чинників, як сума активних температур, кількість опадів до періоду цвітіння чоловічих суцвіть, тривалість світлового дня, густота посіву та ін. У період сходи — викидання волотей оптимальною для росту і розвитку кукурудзи є середньодобова температура +20...23 °С. Зниження температури нижче +14 °С, різкі перепади денних і нічних температур у цей період порушують розвиток кореневої системи і утворення хлорофілу, а отже, негативно впливають на енергію росту, асиміляційні процеси, розтягують тривалість вегетації. Показником сприятливості умов вирощування культури є темпи приросту рослин у висоту. У перші 15 діб після появи сходів середньодобовий приріст за оптимальних умов коливається у межах 1,2–2,4 см, у наступні 1–2 тижні дещо знижується, а далі знову поступово зростає, досягаючи максимуму (5–7, іноді 12–15 см) за 7–10 діб до викидання волотей.
З цього моменту (за 10–14 діб до викидання волотей) до молочної стиглості зерна протягом 30 діб триває критичний для кукурудзи період у плані вологозабезпечення. Велика потреба у волозі пов’язана з інтенсивним накопиченням сухих речовин, цвітінням, заплідненням і початком утворення зернівок. Від фази 15 листків до середини молочної стиглості рослина кукурудзи використовує 69–73 % від загального споживання вологи. Брак вологи у цей період, особливо у поєднанні з повітряною посухою, спричиняє в’янення рослин, передчасне підсихання листя, зниження активності фотосинтезу, порушення процесів запліднення і формування зерна, а отже, зниження урожаю. У дослідах при в’яненні рослин протягом 1–2 діб урожай знижувався на 22 %, протягом 6–8 діб — на 50 %. Оптимально, якщо в цей 30–денний період випадає 100–125 мм опадів за температури +22...23 °С. При температурі понад +24 °С рослини кукурудзи випаровують води більше, ніж поглинають, що негативно впливає на урожайність.
Цвітіння волоті починається з верхньої гілочки і поступово поширюється на нижні. У період цвітіння тичинкові нитки видовжуються, пиляки виходять за межі квітки, пилкові мішечки лускаються, пилок із них висипається і розноситься вітром. Пилок кукурудзи містить близько 60 % води і при підсиханні швидко втрачає життєздатність. Навіть за найсприятливіших з погляду вологи і тепла умов він уже за 1,5 доби стає майже повністю непридатним для запліднення. За менш сприятливих умов життєздатність пилка зберігається 6–10 годин, а при температурі понад +35 °С та вологості нижче 30 % втрачається за годину. Зазвичай волоть зацвітає на 2–3 дні раніше за жіноче суцвіття (качан)
Розвиток жіночих квіток на одній і тій самій рослині відстає від чоловічих, що забезпечує перехресне запилення. При цвітінні качана стовпчики виходять з обгортки назовні у вигляді соковитих шовковистих ниток. Їхні приймочки на цей час уже готові прийняти пилок і за сприятливих умов зберігають цю здатність протягом 1,5–2 тижнів.
Період між цвітінням волотей і появою ниток качана у нормі не повинен перевищувати 2–5 діб. Це забезпечує оптимальне запліднення і є дуже важливою умовою формування продуктивності кукурудзи. Тривалість цього періоду залежить як від погодних умов, так і від рівня агротехніки. За умов посухи, при температурі понад +30 °С, порушуються процеси запліднення: до 7 і більше діб збільшується часовий проміжок між цвітінням волотей і качанів, зневоднюється і втрачає життєздатність пилок, передчасно всихають нитки качанів, що стає причиною череззерниці та зниження урожаю. Нерівномірність посіву за розвитком рослин також знижує ефективність запилення.
Найсприятливіша для запилення тепла, волога, з легким вітром погода. Під час дощу пилок змивається, у спекотну й суху погоду швидко втрачає життєздатність. Запліднення починається з моменту потрапляння пилку на приймочки чи волоски ниток, за умов теплої сухої погоди вже через годину пилок починає проростати, а через 20–30 годин досягає зав’язі. Нитки після цього всихають і відмирають. За етапами органогенезу цей період характеризується формуванням зародка і зернівки, початком молочної стиглості. Залежно від умов вегетації складається певна озерненість качанів.
Далі настає період наливу і достигання зерна. Проходження його визначається генотиповими особливостями гібрида та умовами вегетації, хоча слід зазначити, що тривалість другого періоду вегетації кукурудзи (від цвітіння до повної стиглості) набагато менше залежить від погодних умов, ніж тривалість першого періоду (від сходів до цвітіння волоті). У період формування, наливу і дозрівання зерна кукурудза потребує менше вологи. До того ж вона досить добре використовує опади у другій половині літа, коли для багатьох інших культур вони вже не мають сенсу. Проте брак вологи у фазі молочної стиглості призводить до передчасного припинення наливу: верхівки качанів або залишаються неозерненими, або на них формується дрібне зерно. Оптимально вимоги рослин у цей період забезпечуються за 70–80 % вологомісткості шару ґрунту, у якому розміщуються корені. Оптимум температури у фазах молочної — повної стиглості кукурудзи становить +22...20 °С. Низька температура близько +1...3 °С у фазах дозрівання спричиняє пошкодження і часткову загибель рослин.
Молочна стиглість досягається найраніше через 20–25 діб після запилення (у скоростиглих гібридів) і характеризується вмістом у зерні «молочної рідини» та пожовтінням нижнього листя. У цій фазі триває процес накопичення поживних речовин у зернівках, що визначає надалі їхню масу. Вміст води в насінні у період молочної стиглості становить 25–55 %. У цей період кукурудза досягає найбільшого приросту зеленої маси, однак вміст сухих речовин у зерні на цей час становить тільки 3/4 від майбутнього урожаю.
Збільшення сухої ваги зерна кукурудзи триває до ранньої воскової стиглості, яка настає через 35 діб після запліднення. Вміст зернівок набирає консистенції м’якого сиру, вміст води — 35–40 %. Рослини швидко жовтіють. Схожість насіння на цей час досить висока, але швидко втрачається.
У період пізньої воскової стиглості (найчастіше через 40 діб після запилення) вміст зернівки вже твердий, але ще ріжеться, як віск. Надходження пластичних речовин у зернівку припиняється, вміст вологи у зерні знижується до 17–25 %. Вважається, що на цей час закінчується налив і починається фаза дозрівання, під час якої поживні речовини переходять у запасні. У кінці воскової — на початку повної стиглості насіння досягає максимуму сухої маси. Вся рослина жовта. Схожість насіння після підсушування стає нормальною.
При повній стиглості зерно стає твердим, набирає характерної для нього форми і забарвлення. У найбільш скоростиглих гібридів залежно від рівня літніх температур повна стиглість настає за 50–55 діб.
За тривалістю проходження фаз розвитку лінії та гібриди кукурудзи поділяють на 7 основних груп стиглості:
- дуже ранньостиглі — 70–80 діб від появи сходів до повної стиглості зерна (ФАО 110–149);
- ранньостиглі — 81–90 діб від появи сходів до повної стиглості зерна (ФАО 150–199);
- середньоранні — 91–100 діб від появи сходів до повної стиглості зерна (ФАО 200–299);
- середньостиглі — 101–110 діб від появи сходів до повної стиглості зерна (ФАО 300–399);
- середньопізні — 111–120 діб від появи сходів до повної стиглості зерна (ФАО 400–499);
- пізньостиглі — 121–130 діб від появи сходів до повної стиглості зерна (ФАО 500–599);
- дуже пізні — 131–140 діб від появи сходів до повної стиглості зерна (ФАО 600–699).
Отже, вибираючи гібриди кукурудзи для вирощування в певній місцевості, слід враховувати їхній біологічний потенціал та ґрунтово-кліматичні умови регіону. В Україні розрізняють три зони кукурудзосіяння — Степ, Лісостеп і Полісся. Характеристику агрокліматичних умов вирощування кукурудзи на зерно в цих зонах наведено в таблиці 1.
Таблиця 1. Агрокліматичні умови зон вирощування кукурудзи на зерно в Україні
Зона | Тривалість безморозного періоду, діб | Сума активних температур, °С | Сума ефективних температур, °С | Річна сума опадів, мм |
Степ | 165–185 | 2800–3500 | 1110–1400 | 350–500 |
Лісостеп | 150–170 | 2300–2700 | 800–1100 | 500–600 |
Полісся | 150–165 | 2140–2600 | 700–900 | 540–620 |
