Биологические особенности кукурузы, основные требования к теплу, влаге, свету и почве. Продолжительность периода вегетации. Гидротермические условия черноземной зоны. Потенциальная и действительная урожайность товарной продукции по влагообеспеченности.
В 100кг силоса, приготовленного из кукурузы в фазе молочно-восковой спелости, содержится около 21 корм. ед. и до 1800 г сырого белка. Площадь посева кукурузы на зерно и корм в нашей стране составляет 21,9 млн га. Поврежденные заморозками листья желтеют и частично отмирают, но точки роста сохраняют жизнеспособность, и с наступлением тепла растения быстро возобновляют рост. Среднеранние и среднеспелые гибриды кукурузы за вегетацию расходуют 3500 - 4500 м3/га воды (включая и ту, которая испаряется почвой), поэтому все элементы технологии выращивания должны быть направлены на максимальное пополнение влаги в почве и рациональное ее использование. Кукуруза лучше всего растет и развивается на рыхлых, воздухопроницаемых, чистых от сорняков почвах с глубоким гумусовым горизонтом, хорошо обеспеченных питательными веществами в доступных формах, слабокислых или с нейтральной реакцией (РН 6 - 7).
Введение
Кукуруза - одна из основных культур современного мирового земледелия. По площади посева она занимает второе место в мире (после пшеницы). Это растение характеризуется разносторонним использованием и высокой урожайностью. На продовольствие используют около 20 % зерна кукурузы, на технические цели - около 15 % и примерно 2/3 на корм.
В зерне содержатся углеводы (65 -70 %), белок (9 - 12 %), жир (4 - 8 %), минеральные соли и витамины. Из зерна получают муку, крупу, хлопья, консервы, крахмал, этиловый спирт, декстрин, пиво, глюкозу, сахар, патоку, сироп, масло, витамин Е, аскорбиновую и глутаминовую кислоты. Пестичные столбики используют в медицине. Из стеблей, листьев и стержней початков вырабатывают бумагу, линолеум, вискозу, активированный уголь, искусственную пробку, пластмассу, анестезирующие средства и многое другое.
Зерно кукурузы - прекрасный корм. В 1 кг зерна содержится 1,34 корм, ед. и 78 г переваримого белка. Это ценный компонент комбикормов. Однако белок зерна кукурузы беден незаменимыми аминокислотами (лизином и триптофаном) и богат малоценным в кормовом отношении белком - зеином.
Кукуруза занимает первое место среди силосных культур. Силос имеет хорошую переваримость и обладает диетическими свойствами. В 100кг силоса, приготовленного из кукурузы в фазе молочно-восковой спелости, содержится около 21 корм. ед. и до 1800 г сырого белка. Кукурузу используют на зеленый корм, который богат каротином. На корм идут оставшиеся после уборки на зерно сухие листья, стебли и стержни початков. В 100 кг кукурузной соломы содержится 37, а в 100 кг размолотых стержней - 35 корм. ед.
Кукуруза - высокоурожайная культура. По урожайности зерна она превосходит другие зерновые культуры, уступая только орошаемому рису. В Синиловском совхозе Приморского края механизированное звено С. П. Епифанцева в 1962 г. получило с каждого из 70 гектаров по 63 ц зерна. Многие же передовики получают урожай по 30-40 ц/га. На Дальнем Востоке кукуруза дает высокие урожаи силосной массы. В Амурской области звеньевой В. Ф. Деркач из колхоза "Красная звезда" Советского района в 1961 г. получил по 700 Ц./га зеленой массы кукурузы, звено братьев Коротченко из совхоза "Пограничный" Константиновского района в 1959 г. собрало по 900 ц/га зеленой массы на площади 280 гектаров, а на отдельных участках урожай достигал 1200 ц/га. В 1962 г. бригада Им Фу Сири из совхоза "Ударный" Сахалинской области собрала по 720 ц/га зеленой массы. Средний урожай зеленой массы кукурузы в Приамурье. Приморье и на Сахалине - 150-200 ц/га.
Как пропашная культура кукуруза - хороший предшественник в севообороте, способствует освобождению полей от сорняков, почти не имеет общих с другими культурами вредителей и болезней. При возделывании на зерно она является хорошим предшественником зерновых культур, а при возделывании на зеленый корм - прекрасной парозанимающей культурой. Кукуруза получила большое распространение в поукосных, пожнивных и повторных посевах.
В условиях Дальнего Востока возделывание кукурузы возможно только на зеленый корм и силос.
Площадь посева кукурузы на зерно и корм в нашей стране составляет 21,9 млн га. Задача состоит в том, чтобы увеличить производство зерна на имеющейся площади и получать в среднем 4 - 5 т зерна с 1 га. Этому будет способствовать переход на интенсивную технологию возделывания данной культуры.
1. Биологические особенности кукурузы кукуруза влагообеспеченность урожайность
1.1 Требования к теплу
Кукуруза - теплолюбивое растение. Семена ее начинают прорастать при 8 - 9°С. Всходы появляются на 17 - 20-й день, когда среднесуточная температура составляет 12 - 14°С; если она повышается до 18 - 19°С, всходы получают на 8 - 9-й день.
Всходы кукурузы переносят небольшие заморозки (до -2 -3°С). Поврежденные заморозками листья желтеют и частично отмирают, но точки роста сохраняют жизнеспособность, и с наступлением тепла растения быстро возобновляют рост. Это объясняется большим запасом питательных веществ в семени, который растение использует на протяжении длительного периода. В конце вегетации при снижении температуры до -2°С растения гибнут.
Повышение температуры в пределах оптимальных норм (25 - 30°С) ускоряет развитие, особенно в начале вегетации, и способствует повышению урожая. Жаркая погода в период цветения отрицательно влияет на оплодотворение и развитие завязи. Однако при достаточной влажности почвы высокие температуры не причиняют значительного вреда посевам кукурузы.
В фазах всходы - выбрасывание метелки для растений наиболее благоприятна среднесуточная температура 20 -23°С. Интенсивность роста резко снижается при 14 - 15°С, а при 10°С рост прекращается. До появления генеративных органов повышение температуры до 25°С не вредит росту и развитию кукурузы. Со временем цветения и появления нитей на початках температура 25°С и более неблагоприятна, а свыше 30°С нарушает цветение и оплодотворение: сокращается период жизнеспособности пыльцы, подсыхают нити початков. Оптимальная температура для роста и развития культуры от цветения до созревания 22 - 23°С.
Сумма активных температур, необходимая для созревания скороспелых сортов, составляет 2100 - 2400°С, среднеспелых и позднеспелых сортов - 2600 - 3000°С.
1.2 Требования к влаге
Кукуруза - засухоустойчивое растение, но в районах недостаточного увлажнения при обеспечении растений водой она может дать урожай в 2 - 3 раза выше, чем на богаре.
Коэффициент водопотребления кукурузы невысок - 300 - 400. Среднеранние и среднеспелые гибриды кукурузы за вегетацию расходуют 3500 - 4500 м3/га воды (включая и ту, которая испаряется почвой), поэтому все элементы технологии выращивания должны быть направлены на максимальное пополнение влаги в почве и рациональное ее использование.
Для набухания зерна кукурузы необходимо около 44 % воды от массы зерна. При возделывании кукурузы на зерно максимум водопотребления приходится на 30-дневный период - за 10 - 12 суток до выметывания метелки и до середины фазы цветения. Его называют критическим. Однако кукуруза очень чувствительна к влаге и в период налива зерна.
Оптимальная влажность почвы в период вегетации несколько ниже, чем у других культур - 60 - 70 % почвенной влажности. Кукуруза плохо переносит переувлажнение почвы. Изза недостатка кислорода в почве замедляется поступление фосфора, нарушаются процессы фосфорилирования и азотный обмен в растениях.
1.3 Требования к свету
Кукуруза - светолюбивое растение короткого дня. При длительности дня 12 - 14 ч ее вегетационный период увеличивается. Кукуруза плохо переносит затенение - в загущенных посевах развитие растений задерживается и початки не образуются. Чрезмерное загущение посевов приводит к снижению массы початков и урожая зерна, но при выращивании на силос урожай зеленой массы повышается.
1.4 Требования к почве
В отличие от многих культур кукуруза не очень требовательна к плодородию почвы, тем не менее она очень отзывчива на его повышение, на внесение удобрений. Наилучшие почвы для кукурузы - богатые азотом черноземные, темно-каштановые, темно-серые. По механическому составу - средне- и легкосуглинистые, подходят и супесчаные. Кукуруза лучше всего растет и развивается на рыхлых, воздухопроницаемых, чистых от сорняков почвах с глубоким гумусовым горизонтом, хорошо обеспеченных питательными веществами в доступных формах, слабокислых или с нейтральной реакцией (РН 6 - 7). Почвы с повышенной кислотностью, а также склонные к заболачиванию и засолению, для нее непригодны. Важнейший прием улучшения таких почв - внесение в повышенных нормах органических удобрений, улучшающих водный, питательный режимы и механические свойства. При этом улучшается обмен воздуха, постоянно обеспечивается повышенное содержание углекислого газа в зоне ассимиляционного аппарата растений, кислорода в почве. Это важно, так как в период прорастания семена, а позже и корневая система потребляют из воздуха не менее 18 - 20 % кислорода от общей потребности растения. Когда содержание кислорода в почвенном воздухе меньше 5 %, рост корней прекращается.
Кукуруза требовательна к элементам питания. Калий обеспечивает водоудерживающую способность коллоидов клеток, улучшает обмен веществ, повышает жизнеспособность растений. При недостатке его замедляется рост, растения приобретают темно-зеленую окраску, затем верхушка и края их желтеют и засыхают. При калийном голодании корневая система слабо развивается, у растений снижается устойчивость к полеганию.
В начале вегетации кукуруза интенсивно поглощает калий, его содержание в проростках повышается в сравнении с содержанием в зерне в 8 - 10 раз. Энергичное поглощение калия достигает максимума за 10 - 12 суток до выметывания метелки, а потом очень быстро уменьшается. После окончания цветения поступление калия в растение прекращается.
Недостаточное количество азота в почве отрицательно влияет на развитие корневой системы, в результате уменьшается поступление других элементов питания в растение, ухудшается работа ассимиляционного аппарата. Нарушение жизненных процессов вследствие азотного голодания вызывает пожелтение листьев, преждевременное их отмирание, что отрицательно влияет на продуктивность растений и качество зерна.
В начале вегетации кукуруза потребляет азот достаточно интенсивно, почти так же, как и калий. На единицу сухого вещества растения содержат в 2 - 3 раза больше азота в фазе 5 - 7 листьев, чем в фазах молочной и молочно-восковой спелости.
Фосфор необходим в течении всей вегетации и поступает в растение до полного созревания зерна. Под его влиянием сокращается период роста листьев, ускоряется проникновение корней в нижние слои почвы, что особенно важно при возделывании кукурузы в условиях Приморского края (т.к. здесь климат с неустойчивым увлажнением). Недостаток фосфора в почве задерживает рост и развитие цветков и зерен в початках кукурузы. При недостатке фосфора листья становятся темно-зелеными с фиолетово-красным или лиловым оттенком и постепенно отмирают.
1.5 Вегетационный период
У кукурузы выделяют следующие фазы роста и развития: 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. В начальный период, до образования надземного стеблевого узла, кукуруза растет очень медленно. В это время усиленно развивается корневая система. Затем темпы роста постепенно увеличиваются, достигая максимума перед выметыванием. В этот период приросты растения при благоприятных условиях составляют 10 - 12 см в сутки. После цветения рост в высоту прекращается. Критические периоды в формировании урожая - фаза 2 - 3 листьев, когда происходит дифференциация зачаточного стебля, и фаза 6 - 7 листьев, когда определяется размер початка. В развитии кукурузы наиболее важны две фазы: формирование метелки, которое происходит у скороспелых, среднеспелых и позднеспелых сортов соответственно в фазе 4 - 7, 5 - 8 и 7 - 11-го листа; формирование початка, которое происходит соответственно в фазе 7 - 11, 8 - 12 и 11 - 16 листа. За короткий период (за 10 дней до выметывания и спустя 20 дней после окончания цветения метелки) растения накапливают до 75 % органической массы. Засуха, переувлажнение почвы, недостаток минерального питания в период цветения и оплодотворения 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 посевы кукурузы должны образовывать листовую поверхность площадью около 40 - 50 тыс. м2/га, а для урожая зеленой массы - 60 - 70 тыс. м2/га и более.
Продолжительность периода вегетации у кукурузы 75 - 180 дней и более. По длине периода вегетации выделяют 6 групп: раннеспелая - 80 - 90 дней, сумма активных температур 2100°С среднераннеспелая - 90 - 100 дней, 2200°С среднеспелая - 100 - 115 дней, 2400°С среднепозднеспелая - 115 - 130 дней, 2600°С позднеспелая - 130 - 150 дней, 2800°С очень позднеспелая - > 150 дней, > 3000°С
2. Черноземы лесостепной и степной зон
Черноземные почвы расположены южнее зоны серых лесных почв и простираются широкой полосой по линии Кишинев - Харьков - Саратов - Куйбышев - Кустанай - Барнаул и далее, отдельными пятнами уходя в Забайкалье. Площадь, занятая черноземами, около 191 млн. га, или 8,6 % всей площади почв в СССР.
Климат зоны развития черноземов изменяется от умеренно теплого и влажного на западе до умеренно холодного и сухого на востоке. Средняя годовая температура воздуха с запада на восток колеблется от 10 до 0°С. На западе продолжительность вегетационного периода составляет 140 - 180 дней, на востоке - ЮО - 140 дней. Годовое количество осадков на европейской части равно 500 мм, на востоке - 300 мм. Основная часть осадков выпадает во второй половине теплого периода. Интенсивное испарение влаги и недостаточное количество осадков обусловливают неглубокое (до 150 - 300 см) промачивание почвы.
Рельеф зоны характеризуется плавной сменой равнинных форм слабоволнистыми, с хорошо развитой сетью оврагов, балок и речных долин.
Почвообразующие породы этой зоны в основном карбонатные. Они представлены преимущественно лессами, лессовидными суглинками и глинами. Мелкозернистость большинства почвообразующих пород способствует интенсивному проявлению водной и ветровой эрозии.
Растительность лесостепной зоны характеризуется чередованием лесных участков с луговыми степями. В луговых степях произрастают различные виды злаковых, бобовых трав и другое разнотравье. Растительность степной зоны представлена разнотравно - ковыльными и типчаково - ковыльными сообществами.
Ведущим процессом почвообразования при формировании черноземов является гумусоаккумулятивный процесс, способствующий развитию мощного гумусного горизонта, накоплению элементов питания растений и оструктуриванию профиля.
Естественная растительность черноземных степей характеризуется значительным ежегодным опадом растительной массы (100 - 200 ц на 1 га). При этом около 40 - 60 % опада составляют корни растений.
Гидротермические условия черноземной зоны благоприятствуют процессам гумификации и аккумуляции гумуса в верхних горизонтах почвы. Разложение растительных остатков протекает при достаточном поступлении кислорода и увлажнении, исключающем вымывание продуктов разложения. Наиболее интенсивно процесс гумификации развивается весной и ранним летом, когда в почвах складываются благоприятные температурные условия и условия увлажнения.
Богатство растительных остатков белковым азотом и кальцием, нейтральная среда и периодическое высушивание обусловливают направленность процесса гумификации по типу образования преимущественно гуминовых кислот, насыщения их кальцием и закрепления гуматов кальция в почве.
В почвенном профиле черноземов выделяют следующие горизонты: А0 - степной войлок мощностью до 3 - 5 см; на пахотных землях отсутствует;
А - гумусовый, равномерной темно - серой или черной окраски, зернистой или мелкокомковатой структуры, высокой водопрочности, рыхлого сложения, мощностью 30 - 60 см;
АВ - переходный гумусовый, содержание перегнояпостепенно уменьшается с глубиной, окраска серая и темно - серая с буровато - палевым оттенком, корней растений мало, структуракомковатая. Границагоризонта на глубине 80 - 120 см; В - переходный к материнской породе, неоднороден изза потеков перегноя в форме буро - черных языков, структура крупнокомковатая или ореховато - призматическая, отмечается скопление карбонатов; С - материнская порода. Таким образом, черноземы характеризуются мощным почвенным профилем, глубоко растянутым гумусовым слоем, водопрочной зернистой или мелкокомковатой структурой, слабой дифференциацией почвенной толщи, наличием множества ходов роющих животных, а также карбонатно - иллювиального горизонта, который залегает ниже гумусового слоя.
Черноземы обладают лучшими среди всех почв физическими свойствами. Зернистая и зернисто - комковатая структура верхних горизонтов обусловливает хорошую воздухо - и водопроницаемость почв, так как пористость их достигает 55 - 60 %, хотя у нижних горизонтов она понижается до 40 - 50 % В зависимости от условий образования тип черноземных почв подразделяют на пять подтипов: оподзоленный, выщелоченный, типичный, обыкновенный и южный.
Оподзоленные и выщелоченные черноземы сформировались в лесостепной зоне под лугово - степной растительностью. Главными отличительными чертами оподзоленных черноземов являются: наличие кремнеземистой присыпки, несколько осветленный гумусовый слой и его слабокислая реакция. Выщелоченные черноземы кремнеземистой присыпки не имеют, но в них карбонаты вынесены за пределы горизонта В.
Типичные черноземы образовались под ковыльно - разнотравными степями. Они обладают наилучшими свойствами и имеют характерное строение профиля, присущее для почв черноземного типа.
Обыкновенные и южные черноземы развиваются в условиях более засушливого климата под степной типчаково - ковыльной растительностью. Имеютменьший по мощности, чем у типичных черноземов, гумусовый горизонт. Скопление карбонатов отмечается непосредственно под гумусовым слоем в виде белоглазки. Обладают слабощелочной реакцией и некоторыми признаками солонцеватости.
Профиль черноземов обыкновенных очень теплых, периодически промерзающих
Распространены в северной части степной зоны. Сформировались под разнотравно-типчаково-ковыльной растительностью. В настоящее время почвы почти повсеместно распаханы. Целинные степи сохранились лишь в заповедниках (Аскания-Нова). Почвообразование ведется на лессах и лессовидных суглинках, на бурых и красно-бурых тяжелых суглинках и частично на элювии коренных пород.
Профиль почв имеет следующее морфологическое строение: А - гумусовый горизонт мощностью 30-40 см, темно-серый или черный, зернистой или комковато-зернистой структуры;
АВ - гумусовый горизонт (до глубины 40-120 см), темно-серый с бурым оттенком, с темными гумусовыми затеками, комковатой и комковато-призматической структуры; в нижней части этого горизонта наблюдается вскипание.
Преобладающая мощность гумусовых горизонтов - 40-80 см. Нижняя граница гумусового горизонта может быть потечно-языковатой, резко-языковатой, карманистой, или переход может быть плавным в виде постепенного ослабления гумусовой окряски;
Вк - иллювиально-карбонатный горизонт буровато-палевого цвета, призматической структуры; выделения карбонатов в виде псевдомицелия и белоглазки, но могут быть в виде общей мучнистой пропитки и отдельных пятен; максимум карбонатов сосредоточен в подгоризонте выделения карбонатов в форме белоглазки;
(ВСК)СК - карбонатная материнская порода палевого цвета.
В профиле почв много кротовин. Выделения гипса могут появляться на глубине 200-300 см.
Содержание гумуса достигает 6-9%, при легком механическом составе - 4-5%, в крайних западных и восточных ареалах распространения черноземов обыкновенных - 3-6 %. Падение гумуса вниз по профилю плавное. В составе гумуса гуминовые кислоты преобладают над фульвокислотами (отношение Сг : Сф=2). Реакция почв нейтральная (PH 7,0-7,5). Емкость поглощения высокая (35-55 мг-экв на 100 г почвы).
В составе поглощенных оснований кальций значительно преобладает над магнием. Валовой состав почв характеризуется однообразием, содержание ила распределено по профилю почв равномерно.
Несмотря на высокое естественное плодородие почв, черноземы обыкновенные бедны подвижными формами фосфора. Почвы обладают оптимальным водно-воздушным режимом, хорошо оструктурены, структура водопрочная. Почвы широко используются в сельском хозяйстве. Основой получения устойчивых урожаев является совместное внесение органических и минеральных удобрений, снегозадержание, ранневесеннее боронование, бороздование и щелевание полей, борьба с эрозией почв
