2.4 Поздние яровые культуры Кукуруза (Zea mays)

Народнохозяйственное значение

Кукуруза — одна из основных культур современного мирового земледелия. Это культура разностороннего использования и высокой урожайности. На продовольствие в странах мира используют около 20 % зерна кукурузы, на технические цели — 15—20 % и примерно 2/3 — на корм.

Кукуруза — это кормовая культура. Зерно и початки кукурузы — ценные концентрированные корма, зеленая масса и силос — сочные корма, солома и стержни початков в измельченном виде — хорошие грубые корма. В 1 кг кукурузного зерна в среднем содержится 1,31 корм. ед. и 78 г переваримого протеина; в 1 кг кукурузы в початках — соответственно 1,12 и 46; в силосе — 0,20 и 14; кукурузе на зеленый корм — 0,19 и 14; в смеси кукурузы с соей на зеленый корм — 0,20 и 19; соломе кукурузы — 0,38 корм. ед. и 14 г переваримого протеина. Зеленая масса кукурузы содержит много сахара, хорошо силосуется, ее охотно поедают животные.

Недостаток кормов из кукурузы — малое содержание и биологическая неполноценность белков. В кукурузном силосе на 1 корм. ед. приходится лишь 70 г протеина (необходимо 100 г), причем в нем очень мало лизина, триптофана, метионина и других незаменимых аминокислот, однако протеин зерна кукурузы богат малоценным в кормовом отношении белком — зеином. Важное значение, поэтому имеют совместные посевы кукурузы с бобовыми (соя, люпин, бобы и др.) культурами на зеленый корм и силос.

На продовольствие в мире потребляют около 20...25 % валового сбора зерна кукурузы. В зерне кукурузы содержатся углеводы (65—70%), белок (9-12%), жир (4—8 %), минеральные соли и витамины. Из него получают муку, крупу, хлопья, консервы (сахарная кукуруза), крахмал, спирт, пестичные столбики применяют в медицине.

Из зерна получают муку, крупу, крахмал, крупу, кукурузные хлопья, воздушную кукурузу, сироп, пиво, этиловый спирт, декстрин, глюкозу, сахар, патоку, сиропы, масло, витамин Е, аскорбиновую и глутаминовую кислоты и др. Популярна отварная и консервированная недозрелая кукуруза. Кукурузную муку используют в кондитерском производстве, добавляют к пшеничной или ржаной муке для выпечки хлеба. Из зародышей кукурузы, отделяемых перед помолом зерна, делают масло, используемое в пищу и для получения витамина Е. Из стеблей, листьев и початков вырабатывают бумагу, целлюлозу, смолы, линолеум, вискозу, активированный уголь, искусственную пробку, клей, пластмассу, анестезирующие средства и др. Пестичные нити — желчегонное лекарственное средство.

Как пропашная культура кукуруза — хороший предшественник в севообороте, она способствует освобождению полей от сорняков, почти не имеет общих с зерновыми культурами вредителей и болезней. При уборке на зерно она — хороший предшественник зерновых культур, а при возделывании на зеленый корм — прекрасная парозанимающая культура. Кукуруза получила большое распространение в поукосных, пожнивных и повторных посевах. Используют ее и как кулисное растение. Она меньше других хлебов поражается градом, хорошо использует осадки второй половины лета, не осыпается.

Родина кукурузы — Центральная и Южная Америка, где ее возделывают более 5 тыс. лет. После открытия Америки в XV в. кукурузу завезли в Европу, затем — в Индию, Китай и др. В Россию она попала в XVII в. через Турцию и Иран.

Площадь посева кукурузы в мире составляет 140,1 млн га (ФАО, 1996). Большая часть посевов этой культуры находится в США, выращивают кукурузу в Бразилии, Мексике, Аргентине, Индии, Китае. В Европе ее возделывают в Румынии, Болгарии, Франции, Венгрии и др.

Рис. 56 Кукуруза: 1,2 — растения в фазах всходов и цветения

Основные посевы на зерно сосредоточены в Ставропольском и Краснодарском краях, в Центрально-Черноземной зоне и Поволжье. На силос и зеленый корм эту культуру выращивают также в Нечерноземной зоне, Сибири и на Дальнем Востоке.

Кукуруза — одна из самых высокоурожайных зерновых культур—4,12 т/га в среднем в мире (ФАО, 1996). В нашей стране средняя урожайность кукурузы за 1992—1996гг. составила 2,37т зерна с 1 га. Передовые хозяйства получают 4...5, а при орошении — 6...8 т/га.

Ботаническое описание

Кукуруза (рис. 56) — однолетнее растение семейства мятликовых, однодомное, раздельнополое, перекрестноопыляющееся. В диком состоянии не найдена.

Корневая система мощная, мочковатая, многоярусная, сильноразветвленная, способная на почвах с рыхлым сложением подпахотных горизонтов проникать на глубину до 3 м. Распространяется в радиусе более 1 м. Анатомическая особенность строения корневой системы кукурузы — наличие воздушных полостей, свидетельствующих о повышенной чувствительности корней к кислороду. До 60 % их располагается в пахотном слое почвы.

Корневая система имеет зародышевые, эпикотильные и узловые корни (из сближенных 3..5 подземных узлов стебля). Зерно кукурузы прорастает одним зародышевым корешком. Узловые корни появляются на подземных узлах стебля при образовании на растении 3—4 листьев. В фазе выметывания из ближайших к поверхности почвы стеблевых узлов возникают воздушные (опорные) корни (рис. 57). Они препятствуют полеганию растений, а при влажной погоде и окучивании укореняются. Максимального развития корневая система достигает в фазе восковой спелости.

Рис. Воздушные корни кукурузы

Развитию ее способствуют благоприятная влажность (70—80 % НВ), оптимальная плотность почвы (1,1—1,3 г/см³), хорошая обеспеченность растений доступными питательными веществами (особенно фосфором в начальный период).

Стебель кукурузы — выполненная соломина, хорошо облиствен, прямостоячий, округлый, гладкий. Высота стебля 1,5...2,5 (до 4...6) м, толщина 2...7 см. Между высотой стебля и скороспелостью выявлена отрицательная корреляция. Стебель состоит из 8…20 заполненных сердцевиной надземных междоузлий, разделенных утолщенными стеблевыми узлами; 3—5 до 9 подземных сближенных междоузлий, длина возрастает снизу вверх и самое длинное заканчивается мужским соцветием, кроме 4—6 верхних имеют по всей длине выемку, где закладываются женские соцветия. Каждый узел охватывает влагалище листа. Число узлов и, следовательно, листьев — устойчивый сортовой признак. Стебель способен к ветвлению, развивает боковые побеги — пасынки.

Листья кукурузы крупные, длинные, линейно-ланцетные, цельнокрайные, параллельно-нервные, сверху опушенные, снизу гладкие, шириной до 12 см и более, расположены по двум противоположным сторонам стебля в чередующемся порядке. Влагалища листьев плотно облегают междоузлия стебля, внутри его образуется полость, в которой размещается стебель, оканчивавшийся соцветием. Язычок крупный, охватывает стебель и закрывает щель между ним и влагалищем, препятствует испарению влаги из пространства между стеблем и влагалищем, защищает растущее междоузлие от проникновения и заражения грибками.

Число листьев от 8 до 45. У распространенных в нашей стране сортов от 13 до 24 листьев. Скороспелые сорта имеют меньше листьев, чем позднеспелые. Растения с узкими листьями, отходящими под острым углом к стеблю, более урожайны, так как мало затеняют друг друга. Благодаря желобовидной форме и косовертикальному расположению листьев растения используют даже незначительные осадки и росу, стекающие по листьям и стеблю к корням. Это свойство повышает эффект от удобрений при гнездовом или рядковом их внесении.

Общая поверхность листьев растения в зависимости от сорта и агротехники 0,3—1,5м². Максимальной величины площадь листьев достигает в конце цветения. Обилие устьиц на листьях (на одном растении 100—200 млн) обеспечивает благоприятные условия для газообмена растений. Листья кукурузы содержат больше питательных веществ, чем стебель, при использовании на силос и зеленый корм более высокая облиственность растений — положительный признак.

Соцветия (рис. 58, 59). На каждом растении кукурузы два типа соцветий: мужское — метелка и женское — початок.

Мужское соцветие (метелка) состоит из центрального стержня (продолжение верхнего междоузлия) и боковых разветвлений, на которых попарно расположены двухцветковые колоски с удлиненной и укороченной колосковой осью, а поэтому один сидячий, а другой на ножке (рис. 58). Метелки имеют разный размер, степень разветвленности, цветочки могут занимать разное положение по отношению к оси метелки. Развитая метелка имеет 1000—1200 колосков, т. е. 2,0—2,5 тыс. цветков. Каждый пыльник дает до 2500 пыльцевых зерен, а вся метелка — до 15—20 млн.


Рис. 58 Мужское соцветие кукурузы (метелка)	Рис. 59 Женское соцветие (початок)

Женские соцветия початки (рис. 59) - видоизмененные боковые побеги, располагаются в пазухах листьев на верхушке боковых побегов с укороченными междоузлиями и видоизмененными листьями, образующими обертку. Число полноценных початков на растении различно. Больше початков имеют крахмалистая, сахарная и лопающаяся позднеспелая кукуруза, кремнистая и зубовидная — в основном по одному, реже по два хозяйственных початка.

Осью початка является стержень (при созревании зерна составляет пределах 18—25% массы початка), имеющий различную форму (от цилиндрической до конусовидной), толщину и плотность, может ветвится, что ведет к образованию ветвистого или разветвленного початка (рис. 60). Вдоль стержня продольными рядами располагаются попарно колоски, имеющие у основания три некрупные колосовые и две цветковые (короткая тонкая наружная и внутренняя), две крупные лодикулы (функционального значения не имеют). В колосках закладываются два цветка, состоящие каждый из пестика (в основании развитые пыльниковые мешки) и трех редуцированных тычинок, Сидячий и гладкий пестик имеет округлую завязь, длинный столбик двулопастные рыльца. Пестичные столбики и рыльца (нити) от вершины к основанию початка удлиняются (верхние достигают до 50 см длиной). Рыльца имеют разную окраску (бело-зеленая, розовая, красная, лиловая, синяя). После оплодотворения рыльца усыхают и приобретают буро-коричневый цвет.

Рис. 60. Схематический продольный разрез через початок кукурузы: 1 – почки; 2 – початок; 3 – обертка; 4 – лист; 5 – столбики пестиков

В колосках початка закладываются по два цветка, но один рано атрофируется (оба цветка редко развиваются), а поэтому в них по одному цветку. В связи с попарным расположением колосков и формированием в них по одному цветку число продольных рядов и рядов всегда четное, в основном число зерен кратно 4, 8 и т. д. до 32 (если их число 6, 10, 15, 19, то тогда теряется прямолинейность).

Цветок. Мужские цветки состоят из трех тычинок, рудиментарного пестика и двух лодикул (рис. 61). Женский цветок имеет крупный пестик, прозрачные (белые или красные) цветковые пленки и кожистые колосковые чешуи. Пестик с крупной завязью и очень длинным нитевидным столбиком. Во время цветения пестичные нити выходят наружу - за пределы обертки.

Рис. Мужской цветок кукурузы:

(пара мужских колосков у кукурузы)

1 – колосковые чешуи; 2 – цветковые чешуи; 3 – тычинки

Опыляется кукуруза ветром. Периоды цветения метелки и початков на одном растении не совпадают (метелка зацветает на 3—8 дней раньше, что обеспечивает перекрестное опыление). Для опыления благоприятна теплая, влажная, с легким ветром погода. При дождливой погоде пыльца смывается, а чрезмерная сухость убивает ее. Неблагоприятные условия ведут к образованию череззерницы.

Плод —зерновка, обычно голая, крупная, округлая, гранистая, иногда вверху заостренная. В зависимости от группы и сорта (гибрида) зерновки кукурузы имеют различную окраску — белую, кремовую, желтую, оранжевую, красную, фиолетовую, темно-вишневую и др. Масса 1000 семян у мелкосемянных сортов 100—150 г, у крупносемянных — 300—400 г. У зерновки различают, нижнюю и верхнюю часть, толщину 3,0—8, 0 мм ширину 5,0—11,0 мм и длину 5,0—14,0мм. В початке в зависимости от сорта и условий выращивания образуется от 200 до 1000 зерен. В среднем хорошо озерненный початок имеет 500—600 зерен. Масса 1000 зерен 100...400 г.

Зерновка состоит из оболочки (сросшиеся плодовая и семенная, _;часто семенная частично иди полностью редуцируется, в ней содержится пигмент), эндосперма и зародыша. Эндосперм занимает значительную часть зерновки, морфология разнообразная и является систематическим признаком. В эндосперме различают мучнистую и роговидную части. Зародыш крупный, расположен сбоку у основания, несколько вдается в эндосперм, в нем различают щиток (выпуклой стороной обращен к эндосперму, а вогнутая охватывает корешок и почечку). Почечка погружена в щиток, имеет конус нарастания и 5—7 зачаточных, покрытых колеоптиле листочков; зародышевые корешки имеют более развитый главный и менее — два боковых.

Содержание