СПЕКА ТА ПОСУХА ПРОТИ КУКУРУДЗИ

Олександр Гончаров, науковий співробітник з агрономії ТОВ «Агросфера LTD»

Кукурудза походить із тропіків, тому відмінно почувається в діапазоні температур від 25 до 33°С. А от за підвищення температури повітря понад 35°С ріст кукурудзи призупиняється. Втім, культура може витримати нетривале підвищення температури до 44°С. Але, як-то кажуть, це «не додає їй здоров’я» та відчутно зменшує врожай.

Запас вологи є надійною «страховкою» для рослин, особливо за наявності добре розвиненої кореневої системи. Але не завжди.

Високі температури викликають скручування листя кукурудзи, тож вона знижує втрати вологи завдяки скороченню площі листка. Це не лише зменшує транспірацію, а й фотосинтез. Тому кожен день вегетації в подібному стані призводить до втрат щонайменше 1% врожаю.

Температура від 33 до 37°С упродовж 2–3 діб впливає на врожайність несуттєво. Але на четвертий день із температурою вище 33°С урожай зменшується на 1%. На п’ятий день втрати становлять 2%, на шостий – більше 4%.

Від безпосереднього впливу сухого гарячого повітря на генеративні органи не рятує навіть достатній запас вологи в ґрунті. Суховій протягом 3–4-х днів у фазі цвітіння або початку наливання зерна може знизити врожай на 40–50%.

КРИТИЧНІ ФАЗИ

Рослини мають значний потенціал, який реалізується не більше ніж як на 50%. Наприклад, потенційна кількість качанів на рослині кукурудзи – від 6 до 10, а фактично формується 1–2. Максимально можлива кількість рядів зерен на качані – 20, але фактична не перевищує 14–16. Під час дослідження під мікроскопом зародків качанів на стадії V18 можна виявити, що потенційна кількість зерен у ряду від 50 до 60.

Якщо помножити потенційну кількість рядів зерен на теоретично можливу кількість зерен у ряду, то кількість зерен у качані має бути від 600–1000. Але насправді на качані формується від 300 до 500 зерен. Умови навколишнього середовища впливають також на розмір та масу насіння.

Причина такого контрасту між «планом» та «фактом» – негативний вплив навколишнього середовища і недосконалість технології вирощування.

Компоненти структури врожаю рослини «корегують» протягом вегетаційного періоду. Вирішальне значення мають сприятливі (або несприятливі) умови у критичні періоди розвитку кукурудзи.

Помірна нетривала посуха на ранніх етапах вегетації мало впливає на врожайність кукурудзи. Посуха в фазі V6–V12 негативно впливає на кількість рядів зерен та кількість рядів зерен у качані. Стрес у цей період упродовж 4–5 днів може знизити врожайність на 5–10%.

Посуха під час викидання волоті може зменшити врожайність на 10–25%.

Кількість зерен у качані остаточно визначається в період запилення. Посуха від появи стовпчиків качана до закінчення запилення може знищити врожай повністю.

Єдиний компонент урожаю, який змінюється після запилення – це розмір/маса насіння. Протягом 7–10 днів після запилення починається формування насіння. При цьому визначається потенційна кількість клітин ендосперму, що можуть накопичувати крохмаль. Що більше таких клітин, то вищий уміст крохмалю може мати зернівка.

Вуглеводи надходять у зерно до утворення «чорної точки» (R6). Тому посуха в період від R2 до R6 зменшує масу зерен.

Найчутливішим до спеки є період вегетації між появою стовпчиків качана та молочної стиглості зерна. Чотири дні сильного теплового стресу в цей період призводять до втрат 40–50% урожаю.

Дефіцит вологи в ґрунті та/або висока температура сухого повітря на різних стадіях розвитку кукурудзи відрізняється «мішенню» стресу та його наслідками.

Критичними періодами є запилення та початок формування насіння. Але не варто недооцінювати можливі наслідки нестачі вологи в інші фази розвитку. До того ж наслідки стресів, пережитих кукурудзою, підсумовуються. Кілька нетривалих посушливих періодів, які співпали з чутливими фазами розвитку кукурудзи, можуть завдати не менше шкоди, ніж одна «сувора» посуха на початку або в середині вегетації.

НЕВДАЛЕ ЗАПИЛЕННЯ, ПРОВАЛЬНЕ ЗАПЛIДНЕННЯ

Чоловічі та жіночі квітки кукурудзи розділені зазвичай значною відстанню, а пилок та стовпчики качана чутливі до спеки й посухи. Остання сповільнює появу стовпчиків і вкорочує їхню довжину. При цьому порушується синхронізація між появою стовпчиків качана та пилку.

Коли пилок потрапляє на стовпчики, він проростає й рухається ним до зародка. Запліднення відбувається через 12–28 годин. Після успішного запліднення протягом 1–3 днів нитки відокремлюються від заплідненого насіння, стають коричневими і висихають.

Стовпчики верхівок довгих (із великою кількістю зерен у ряду) качанів можуть «запізнитися» до запилення. Тобто з’явитися з обгорток качана після того, як закінчиться цвітіння волоті. Результатом є відсутність зерен на верхівці качана.

Коли кукурудза піддається сильному стресу до цвітіння, ріст стовпчиків затримується. Сповільнення темпів росту стовпчиків перешкоджає запиленню 1/3–1/2 частини качана.

Комбінація високої температури і низької вологості повітря вкрай несприятлива для процесу запилення. Висохлі стовпчики качана несприйнятливі до проростання пилку, тому в екстремально суху погоду зав’язується дуже мало насіння. А іноді – воно не зав’язується взагалі.

Дефіцит вологи в період цвітіння зменшує врожай зерна кукурудзи на 3–8% за кожен день стресу.

Для того, щоб оцінити успіх запилення, використовують два методи: підрахунок  стовпчиків качана та підрахунок сформованих зерен.

Перший метод заснований на тому, що за вдалого запилення стовпчики качана «відпадають» через 1–3 доби. Тому за кількістю «відпалих» ниток можна приблизно підрахувати кількість насіння. Методика проста: розгорнути листя обгортки качана й обережно струсити. Що більше ниток відпаде, то ліпше запилений початок.

Другий метод заснований на підрахунку насіння в стадії R2. Через 10–14 днів після запилення воно має вигляд маленьких водянистих пухирців. Тому «розтин» обгорткового листя качана наочно демонструє успішне або невдале запилення.

Стрес, викликаний посухою, дуже небезпечний у перші два тижні після запилення. Посуха легко вбиває насіння кукурудзи в фазі молочної стиглості. Особливо чутливе насіння, яке розташоване на верхівці качана. Адже воно формується в останню чергу, постачання його водою і поживними речовинами відбувається за «залишковим принципом». Навіть в оптимальних для вегетації умовах розмір насіння на верхівці качана менший, ніж на його нижній частині. В умовах жорсткого водного/теплового стресу верхівка качана зазвичай залишається «голою».

Якщо посуха проявилася пізніше, тобто в фазі молочно-воскової або воскової стиглості, то вона впливає переважно на масу зернин. Якщо спека спричинила передчасну загибель листя, то транспорт вуглеводів iз тканин стебла та листя припиняється. Висихання рослин прискорює настання фази «чорної точки» зерна. Це призводить до передчасного припинення наливання, та, відповідно, до формування легкого, плюсклого зерна.

ДРУГИЙ ШАНС ДЛЯ «ЗГОРIЛОЇ» КУКУРУДЗИ

Сильна посуха може знизити врожайність кукурудзи настільки, що її збирання на зерно не буде економічно доцільним. Посіви, які постраждали від посухи в період викидання волоті – цвітіння, можна використовувати на зелений корм або силос. Найкраща якість фуражу буде під час збирання культури в період цвітіння. Тому рішення про подальшу долю посівів варто приймати до фази молочно-воскової стиглості.

Рослини кукурудзи швидко перетворюють поглинені корінням нітрати в амінокислоти, білки та інші азотисті сполуки. За нормальних умов збільшення концентрації нітратів у стеблах та листках кукурудзи зазвичай низьке. Але посуха вносить суттєві корективи в обмін речовин. Зокрема, перешкоджає трансформації нітратів у білкові речовини. Тому в несприятливих для росту кукурудзи умовах вегетативні органи рослин накопичують нітрати. Що менше потенційний урожай, то більша ймовірність накопичення високої концентрації нітратів. Найвища концентрація нітратів зазвичай у нижній третині стебла.

Тому посіви кукурудзи, які постраждали від посухи, не завжди придатні для збирання на силос. Оскільки висока концентрація нітратів у зеленому кормі або силосі токсична.

Під час ферментації силосу концентрація нітратів зменшується приблизно на одну третину, тому фактор часу дає змогу згладити проблему надлишкової концентрації нітратів. Другий спосіб зменшити потенційну токсичність – збільшити висоту зрізування під час збирання. Прикоренева частина стебел заввишки 25–30 см містить більше половини нітратів, наявних у рослинах. Якщо залишити високу стерню під час збирання кукурудзи, то можна підвищити якість зеленої маси або силосу.

НЕ ВИПРАВИТИ, АЛЕ ЗАПОБІГТИ

Cтрес від посухи – це реакція рослин на порушення балансу між надходженням вологи до наземних органів і її витратою (транспірацією). Зазвичай посуха є наслідком поєднання двох умов: запаси вологи в кореневмісному шарі ґрунту недостатні, а транспірація висока через спекотну суху погоду.

Але, на жаль, посуха – дуже сильний супротивник культури. Втім, за певних умов її можна почасти уникнути. Можна навіть частково компенсувати завдані збитки. Але перемогти – практично неможливо.

Для того, щоб збільшити шанси кукурудзи впоратися із посухою, слід одночасно впливати на обидві частини балансу: прибуткову і витратну.

Створити достатні запаси вологи в ґрунті можна, якщо забезпечити максимальне накопичення вологи опадів. Для цього необхідно після збирання попередника провести обробку ґрунту, що сприяє інфільтрації вологи та перешкоджає її випаровуванню. А навесні – максимально зберегти вологу опадів осінньо-зимового періоду. За оптимальних фізичних властивостях ґрунту доцільно використовувати технологію no-till.

Видаткова частина балансу може бути скорочена шляхом правильного добору гібридів (посухостійких) та термінів сівби. Оптимальні строки сівби передбачають проходження критичних фаз розвитку кукурудзи в сприятливих умовах. Тобто цвітіння кукурудзи не має співпадати з піком літньої спеки. Це доволі складне завдання, адже потрібно розрахувати термін сівби конкретного гібрида таким чином, щоб «проскочити» посуху.

Транспірація може бути зменшена завдяки поліпшенню теплового балансу. Зокрема, зменшення нагрівання поверхні ґрунту шляхом використання мульчі чи збережених рослинних решток попередника, а також завдяки оптимізації розташування рослин у посіві. Скорочення ширини міжрядь сприяє швидкому змиканню рослин і зменшенню випаровування вологи з поверхні ґрунту.

Водоспоживання рослин можна знизити, коректуючи мінеральне живлення й використовуючи регулятори росту. Ті ж засоби можна використовувати для допомоги рослинам після стресу.

Таблиця 1. Приблизні щоденні втрати врожаю кукурудзи за стресу, викликаного дефіцитом вологи (Rhoads and Bennett (1990), Shaw (1988).

Таблиця 2. Вплив посухи на різних стадіях росту на врожайність зерна кукурудзи

Таблиця 3. Урожайність кукурудзи залежно від ступеня вологозабезпечення, % (Cakir, 2004)

Таблиця 4. Допустимий вміст нітратів для ВРХ у кукурудзяному зеленому кормі

Таблиця 5. Уміст нітратного азоту в окремих частинах рослини кукурудзи (Hicks, Minnesota)