1.2. Биологические особенности кукурузы.
Кукуруза (Zea mays L.) относится к семейству злаковых (Gramineae или Роасеае), имеет много разновидностей, которые по высоте растений, длительности роста и развития, формам зерен сильно отличается.[25]
Рисунок 1,
Строение растения кукурузы.
1 - метелка, 2 – лист, 3 - рыльца, 4 - початок, 5 - листовая обертка початка, 6 - нижний неразвившийся початок, 7-9 - корневая система. [5]
Корневая система кукурузы - мочковатая. При прорастании зерен сначала образуется первичный зародышевый корешок, потом 3...5 вторичных зародышевых корней. Позже образуются на глубине 2...5 см из первого узла у начала стебля 45...250 мочковатых или придаточных корней. Связь между зерном и первым узлом, из которого отрастают корни, составляют мезокотиль (1 междоузлия). При слишком глубоком посеве и заплывающей почве он не в состоянии поднять колеоптилу на поверхность почвы. Типичен в таких случаях топоровидный закрученный проросток, который дальше не растет. Из первых узлов стебля над поверхностью почвы прорастают воздушные или опорные корни.
Мочковатая корневая система распространяется в диаметре около 1 м вокруг стебля, причем часть её развивается близко к поверхности почвы, другая проникает на глубину 2,5 м. Неглубокое распределение корней в почве создает большую опасность их повреждения при уходе пропашными агрегатами. Длина стеблей растений кукурузы колеблется от 0,5 до 7 м, а диаметр их - от 1 до 0,5 см. Количество узлов на стебле бывает различное.
На основании междоузлий отрастают початки, из которых у современных гибридов, как правило, только один достигает полного развития. Под землей могут отрастать боковые или пазушные побеги. Сердцевина стебля, в которой находятся сосудистые пучки, содержит до образования зерен 8...12% сахара. [25]
Листья кукурузы состоят из листовой пластинки, листового влагалища и лигулы (листового язычка). Количество листьев колеблется в зависимости от группы спелости гибрида. Их бывает от 6...8, у раннеспелых, до 48 - у позднеспелых. Как правило, бывает 8…16 листьев. От положения листьев на растении зависит взаимное затемнение и интенсивность фотосинтеза. Так как початок снабжается, прежде всего, ассимилянтами от листа, который находится непосредственно под ним, очень важно, чтобы происходила полная инсоляция его поверхности. В этих целях селекционерами созданы «гелиотропные» формы кукурузы.
Растение кукурузы однодомно, но раздельнополо, т.е. перекрестноопыляющееся, мужские и женские соцветия находятся на одном и том, же растении.
Рисунок 2. Соцветия кукурузы:
1 – мужское (метелка и колосок); 2 – женское [5]
Мужские двухцветковые колоски образуют на верхушке стебля соцветие типа метелки, а женские колоски с двумя цветками, из которых один редуцирован и не фертилен, - початки. В метелках образуются 4... 10 млн. зерен. От завязи каждого женского цветка выходит длинная (40…50 см) нить рыльца, которая принимает всей поверхностью пыльцу. Нити рыльца всех цветков (300…1000) образуют кисть, которая во время цветения выходит из оберток. Опыление проводится ветром. Так как пыльца растений обычно выпускается на 2…4 дня раньше, чем появляются кисти нитей рыльца, как правило, происходит перекрестное опыление (95%). Оплодотворение у кукурузы двойное.
Зерна находятся на початках в попарно расположенных рядах по 25...50 на стержне и образуют вместе початок, который окутывается обертками. Диаметр стержня и доля его в СМ початка сильно колеблется в зависимости от сорта. Спелое зерно кукурузы состоит из трех основных частей: из семенной кожуры - перикарпа (6%), эндосперма (84%) и зародыша (10%). По форме зерна различаются следующие группы: зубовидная (dent), кремнистая (flint), мелкосеменная (pop), сахарная (sweet), крахмалистая (flour), восковидная (waxy) и пленчатая (pod). Современные сорта кукурузы - это преимущественно гибриды зубовидной и кремнистой формы. Кремнистые формы во всем мире имеют основное значение. Форма зерна зависит в основном от состояния эндосперма, т.е. распределения роговидной и мучнистой консистенции. Размеры зерен у отдельных форм разные (2,8мм у мелкосеменной кукурузы до 25мм у крахмалистой). Соответственно колеблется и масса 1 тыс. зерен от 50 до 1200г. [25]
Выделяют следующие фазы роста и развития кукурузы: начало и полное появление всходов, начало и полное появление метелок, начало и полное цветение початков (появление нитей), молочное, молочно-восковое состояние зерна, восковая спелость, полная спелость. Длительность межфазных периодов определяется сортовыми особенностями, погодными условиями и агротехникой. [9]
В начальный период, до образования первого надземного стеблевого узла, кукуруза растет очень медленно. Затем темпы роста постепенно увеличиваются, достигая максимума перед выметыванием. В это время приросты растений при благоприятных условиях составляют 10-12 см/сут. После цветения рост их в высоту прекращается. Критические периоды в формировании высокого урожая - фаза 2-3 листьев, когда происходит дифференциация зачаточного стебля, и фаза 6-7 листьев, когда определяется размер початка. Наиболее важные фазы в развитии кукурузы следующие: 1) формирование метелки, которое происходит у скороспелых, среднеспелых и позднеспелых сортов в фазе 4-7-го листа, 5-8-го листа и 7-11-го листа; 2) формирование початка, которое происходит у указанных сортов соответственно в фазе 7-11-го листа, 8-12-го листа и 11-16-го листа. За 10 дней до выметывания и спустя 20 дней после окончания цветения растения накапливают до 75% органической массы. Засуха, переувлажнение почвы, недостаток минерального питания в период цветения и оплодотворения ухудшают оплодотворение, снижают озерненность початков. Максимальное количество сырой массы у растений отмечается в фазе молочного состояния; сухого вещества - в конце восковой спелости. Для формирования высокого урожая зерна посевов кукурузы должны сформировать листовую поверхность около 40-50 тыс. м2/га, для зеленой массы - 60-70 тыс. м2/га и более.
Продолжительность периода вегетации у кукурузы колеблется от 75 до 180 дней и более. Отмечена тесная зависимость между длиной периода вегетации и числом листьев на растении (коэффициент корреляции 0,82-0,99), а также между длиной периода вегетации и урожаем зерна 0,70).
По ЕС стадии развития кукурузы (Код ВВСН) различают девять Макростадий:
Макростадия 0: Прорастание
00: Сухое семя
01: Начало набухания семян
03: Конец набухания семян
05: Зародышевый корешок вышел из семени
06: Зародышевый корешок растянут; видны придаточные корни
07: Колеоптиль вышел из семени
09: Всходы: колеоптель пробивает поверхность земли
Макростадия 1: Развитие листьев (главный побег)
10: 1-ый лист вышел из колеоптиля
11: 1-ый лист распустился
12: 2-ой лист распустился
13: 3-ий лист распустился
1...: Продолжающееся до ... .
19: 9-ый лист и более листьев распустилось
Макростадия 2:
Макростадия 3: Вытягивание стебля (главный побег); трубкование
30: Начало вытягивания стебля
31: Виден первый стеблевой узел
32: Виден второй стеблевой узел
33: Виден третий стеблевой узел
3...: Продолжается до ... .
39: Видны 9-ый и больше стеблевых узлов
Макростадия 4:
Макростадия 5: Образование закладок цветков, выбрасывание метелок
51: Начало выбрасывания метелок; метелка хорошо заметна внутри верхних листьев
53: Виден кончик метелки
55: Середина выбрасывания метелок; метелка полностью растянута; свободна от покрывающих листьев; средние веточки метелок распустились
59: Конец выбрасывания метелок; нижние веточки метелок полностью распустились
Макростадия 6: Цветение
61: Мужское соцветие: начало цветения; средние веточки метелок в своей средней части цветут. Женские соцветия: кончик закладки початка выходит из влагалища
63: Мужское соцветие: рассеивание пыльцы начинается. Женское соцветие: видны кончики нитей рыльца
65: Мужское соцветие: полной цветения; верхние и нижние веточки метелок цветут. Женские соцветия: нити рыльца полностью выбрались
67: Мужское соцветие: конец цветения. Женское соцветие: нити рыльца начинают засыхать
69: Конец цветения
Макростадия 7: Развитие плода
71: Начало образования зерна: зерна узнаваемы, содержание водянистое, около 16% СМ в зерне
73: Ранняя молочная спелость
75: Молочная спелость: зерна в средней части початка беловато-желтые; содержание молочное; около 40% СМ в зерне
79: Достигнут видо- или сортоспецифический размер зерен Макростадия 8: Созревание семян
83: Ранняя восковая спелость: зерна восковые, содержание СМ в зерне около 45%.
85: Восковая (силосная) спелость: зерна желтоватые или желтые (в зависимости от сорта); восковая консистенция; около 55% СМ в зерне
87: Физиологическая спелость: черное пятно или черный слой на месте прикрепления зерна к стержню; около 60% СМ в зерне
89: Полная спелость зерна: зерна твёрдые блестящие; около 65% СМ в зерне
Макростадия 9: Отмирание
97: Отмершие растения
99: Продукты уборки (зерна). [25]
Рисунок 3. Стадии развития кукурузы.
