3.1.3 ВИМОГИ КУКУРУДЗИ ДО ФАКТОРІВ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Вимоги до тепла. Агрокліматичні умови території України неоднорідні, тому виділяють чотири зони для кукурудзосіяння: Степ, Лісостеп, Полісся, гірські райони Карпат та степний Крим. Кожна зона має ґрунтові особливості, умови зволоження і температурний режим, які суттєво впливають на врожай. Період, коли кукурудза може активно розвиватися та накопичувати органічну речовину, обмежений датою стійкого переходу середньодобової температури повітря через 10^оС. Важливою особливістю теплового режиму кукурудзи є його тривалість у поєднанні із доброю вологозабезпеченістю.

Насіння кукурудзи починає проростати при температурі близько 8°С. Однак при такій температурі проростання йде дуже повільно, проростки загнивають і посіви зріджуються. Ю.І. Чирковим встановлено, що при запасах продуктивної вологи більше 15 мм у шарі ґрунту 0 – 10 см і температурі 11 – 12°С сходи кукурудзи з'являються через 20 – 25 днів, а при 18 – 22°С – через 6 – 8 днів [2].

Існує пряма кореляція між інтенсивністю росту коренів і надземних органів кукурудзи, а також її продуктивністю і температурою повітря. Оптимальна температура ґрунту для росту коренів кукурудзи – 24°С, для росту надземних органів на ранніх етапах – 20°С, на більш пізніх – близько 28°С. Квітки найкраще формуються при температурі ґрунту 28 – 32°С. Якщо в період вегетації температура ґрунту не досягає 16°С, середньостиглі та пізньостиглі сорти кукурудзи навіть не зацвітають [4, 5].

Біологічним мінімумом для кукурудзи вважається температура  10 ^оС, нижче якої процеси зростання і розвитку рослин практично припиняються. Кількість листя,  що утворюється на головній стеблині, є сортовою ознакою, пов'язаною з скоростиглістю сорту.  Між кількістю листя що утворюється  на головній стеблині, і сумою ефективних температур (вище 10 ^оС), що накопичується за  цей період, існує стійкий зв'язок. Середня сума ефективних температур, що доводиться на один міжлистовий період, складає 30 ± 2 ^оС  [2].

 Сума біологічно активних температур, необхідна для дозрівання скоростиглих сортів, складає 1800-2000 ^оС, середньостиглих і пізньостиглих сортів – 2300-2600 ^оС. Середньостиглі і пізньостиглі гібриди розрізняються між собою по сумі температур необхідних для досягнення фази викидання волоті, і вимагають практично однакової суми температур для проходження подальших фаз [2].

Заморозки навесні не шкодять кукурудзі, якщо не ушкоджується точка росту. Осінні ж заморозки до рівня нижче мінус 4°С спричиняють відмирання рослин і зниження поживності корму. Високу потребу кукурудзи в теплі треба враховувати при визначенні строків сівби й збирання. Коливання врожайності кукурудзи по роках вирощування у північних регіонах більше залежать від суми температур, ніж від вологи [6].

Вимоги  до вологи. Кукурудза не належить до ксерофільних або посухостійких культур. За вегетаційний період вона споживає величезну кількість води. Оптимальним вважається 260 – 300 мм опадів за вегетаційний період, основну масу яких рослини мають отримати до викидання волоті. При оптимальному водопостачанні добре розвинена рослина кукурудзи може випарувати за день близько 4 л води, що при загальноприйнятій середній густині стояння, що дорівнює приблизно 40 тис. рослин / га, складає 160 тис. літрів [7].

Важливо й те, що кукурудза в період найбільшої потреби у волозі утворює потужну кореневу систему, що проникає в глибокі шари ґрунту. Ця культура може поглинати вологу й через листки рослин. Незважаючи на великий   об’єм  борошнистої   частини   зерна  (зерно кукурудзи поглинає 32-40% вологи від своєї сухої маси), вологість ґрунту навесні звичайно є достатньою для набрякання й проростання насіння. Якщо ж верхній шар ґрунту сухий, то насіння висівають трохи глибше [6].

Поглинання води кукурудзою відбувається швидше з ґрунту, що знаходиться в безпосередній близькості від рослини, і у зв'язку з чим ці ділянки ґрунту швидше висушуються; більш далекі ділянки висушуються повільніше. На добре проникному і дренованому ґрунті кукурудза може використовувати вологу, що знаходиться на глибині 150 см і більше.

Ефективність опадів, як основного джерела вологи в ґрунті залежить від того, в який період року вони випали; адже саме цим визначається – чи отримали рослини необхідну кількість води в найбільш відповідальні періоди їхнього життя. Дуже різко знижується врожай кукурудзи за відсутності опадів у червні та на початку липня, коли кукурудза починає інтенсивно рости. Ідеальними умовами червня вважають такі, коли кількість опадів випадає в межах 50 – 100 мм, а температура тримається на рівні 21 – 22°С.

 Для кукурудзи характерний набагато менший  коефіцієнт транспірації, ніж для багатьох інших культурних рослин, що належать до першої групи хлібних злаків. На  створення 1 ц абсолютно сухої біомаси кукурудза витрачає 200-750 ц води [8].  

Після утворення на рослинах 8 - 9 листків і особливо з появою волоті потреби кукурудзи у волозі різко зростають. Найбільша потреба кукурудзи у волозі спостерігається в період інтенсивного росту і накопичення сухої речовини, який триває близько 30 днів, починаючи за 10-14 днів до викидання волоті й до настання молочної стиглості зерна. Нестача вологи в цей критичний період, що часто супроводжується ще й повітряною посухою, призводить до в'янення рослин, висихання листків, зниження активності фотосинтезу й життєздатності пилку. У результаті знижується запліднення, що, у свою чергу, призводить до череззерниці й зменшення врожайності [5].

Встановлено, що навіть короткочасна (2-3-денна) ґрунтова посуха у період викидання волотей чи запилення (якщо при цьому спостерігається в'янення рослин) може призвести до зниження врожаю на 22 % [9].

Кукурудза дуже чутлива до вологи також під час налиття зерна. Оптимальна вологість   ґрунту в   період   активної вегетації має становити 75-80 % НВ, що забезпечується випаданням улітку до 300 мм опадів [7].   Однак часті дощі, що викликають надлишкове зволоження ґрунту, гірше впливають на кукурудзу, ніж сухі періоди з нетривалими дощами [6].

Велика залежність врожаю кукурудзи від глибини залягання ґрунтових вод. Ріст і розвиток кореневої системи рослини, її аерація і температурний режим в значній мірі залежать від глибини залягання ґрунтових вод.  Висів кукурудзи на ґрунтах з високим рівнем ґрунтових вод мало або зовсім недоцільний [5].

Кукурудза дуже чутлива до зрошення. Якщо вологість грунту під час росту і розвитку кукурудзи підтримується на рівні 70-80% найменшої вологоємності, то урожай зерна в степовій зоні збільшується в 3-3,5 рази у порівнянні з посівами, що знаходяться в умовах природного зволоження [10]

Вимоги  до світла. Навіть серед рослин, що засвоюють велику кількість світлової енергії, кукурудзі належить одне з перших місць. Цьому сприяє потужний розвиток асиміляційного  листового  апарату,  що  нерідко  перевищує площу посіву в 3 – 5 разів, а в умовах поливного землеробства навіть більше.

Висока продуктивність кукурудзи обумовлена ​​фізіологією фотосинтезу, великою площею листя, а також високою щільністю провідних  пучків в них. Кукурудза належить до групи культур (в основному тропічного походження), які здійснюють асиміляцію вуглекислоти в процесі фотосинтезу за ефективною з енергетичної точки зору С₄  схемою [6]. Це дає їй ряд істотних переваг у формуванні врожаю.

За даними Б.І. Гуляєва кукурудза має підвищений ККД ФАР (0,4-1,1% в порівнянні з 0,2-0,5% у пшениці). Приріст біомаси у кукурудзи становить 50-54 г / м² на добу, в той час як у рослин групи С_З лише 34-39 г / м². Високий коефіцієнт поглинання енергії сонячної радіації забезпечується ще й тим, що листя рослин кукурудзи містять значно більшу в порівнянні з іншими культурами кількість хлорофілу. Це сприяє створенню за короткі терміни високого врожаю, що обумовлює вимогливість кукурудзи до умов освітленості. Оптимум  становить 27-32 люкс при тривалості світлового дня близько 12-14 годин.

Кукурудза - рослина короткого дня, найшвидше вона переходить у генеративну фазу розвитку при тривалості світлового дня в 8-9 годин. При тривалості світлового дня понад 12-14 годин вегетативна фаза й весь вегетаційний період подовжуються. Тому гібриди для північних регіонів вирощування кукурудзи повинні бути генетично пристосованими до умов довгого дня.

Один і той же гібрид утворює у північних районах більшу кількість міжвузлів і листків, ніж у південних [6].

Існує оптимальне співвідношення між розвитком листкової поверхні рослин, світловим режимом і продуктивністю рослин у посівах. Численні спостереження за кукурудзою дозволяють зробити висновок про те, що за сприятливих умов водопостачання та ґрунтового живлення оптимальною є площа листя 30-35 тис. м²/га [10]. 

За умов найбільш сприятливого світлового режиму відмічається й найбільш висока продуктивність рослин. При подальшому збільшенні листкової поверхні або згущені посівів (а ці показники, як правило, взаємопов'язані) значно погіршується світловий режим, особливо середніх і нижніх листків; це знижує їх продуктивність, а в кінцевому рахунку і врожай.

Вирішальною умовою в системі агротехнічних заходів, спрямованих на отримання стійких високих врожаїв кукурудзи, можна вважати густоту стояння рослин. Важливо забезпечити таке розміщення рослин, при якому кожна з них може мати відносно однакову і цілком достатню площу живлення і сонячного освітлення [12].

На підставі численних спостережень в Україні була запропонована в якості оптимальної для різних районів наступна густота стояння рослин на 1 га: південний степ – 20 – 25 тис., північний степ – 30 – 35 тис. [13].

За даними В.С. Цикова [14], оптимальна густота стояння рослин для ранньостиглих гібридів зернового напряму становить у зоні Лісостепу 60-65 тис./га, середньоранніх – 55-60 тис./га, середньостиглих – 45-50 тис./га, середньопізніх – 30-35 тис./га. За даними урожайності зеленої маси, оптимальною для ранньостиглих гібридів є густота стояння рослин 120 тис. шт./га, для    середньоранніх – 110-120  тис. шт./га, для середньостиглих  – 90-100 тис. шт./га, а для середньопізніх – 90 тис. шт./га [15].

  Значення світла, як найважливішого екологічного чинника не обмежується тільки його участю у фотосинтезі і тим самим у створенні врожаю рослин. Від світлового режиму залежить процес розвитку кукурудзи, що має істотне значення для селекційної практики та створення сортів, найбільш адаптованих до конкретних умов середовища.

Вимоги  до ґрунтів та мінерального живлення. Вимоги кукурудзи до ґрунтів перебувають у взаємозв'язку із кліматичними умовами. При обмеженій вологості суглинкові ґрунти, як більш вологоємні, краще підходять для кукурудзи, ніж піщані. У північних регіонах за нестачі тепла й за підвищеної вологості для вирощування кукурудзи більш придатні добре окультурені легкі суглинкові, супіщані й піщані ґрунти, які навесні швидше прогріваються.

Найкращі умови для росту й розвитку створюються на чорноземах. У північних регіонах вирощування кукурудзи перевагу варто віддавати полям, захищеним від вітру й розташованим на південних схилах, але для запобігання водній ерозії кут ухилу поверхні ґрунту не повинен перевищувати 5°. Непридатними для вирощування кукурудзи є холодні й перезволожені ґрунти, особливо в північних регіонах. У північних регіонах через небезпеку заморозків не можна вирощувати кукурудзу й на болотистих ґрунтах (табл. 3.1).

Таблиця 3.1 -  Вплив властивостей ґрунтів на їх придатність для вирощування кукурудзи [6]

Вимоги кукурудзи вищі до рівня культури землеробства, ніж до типу ґрунту. Кукурудза росте на будь-яких ґрунтах при рівні їх рН не нижче 5,6 і не вище 7,2 (слабо кислі, ближчі до нейтральних ґрунти). При високій кислотності ґрунту врожайність зменшується і при рН < 5,0 це зменшення може складати 30%.

Важкі за гранулометричним складом ґрунти, та ті, що легко ущільнюються ґрунти, так само, як засолені і перезволожені у зв'язку з близьким заляганням ґрунтових вод, і ґрунти з підвищеною кислотністю менш придатні для обробітку кукурудзи. Щоб отримувати на таких ґрунтах високі стійкі врожаї зерна і зеленої маси, необхідна систематична робота з покращення цих ґрунтів [6].

Кукурудза погано переносить засолені ґрунти, особливо в посушливі роки, коли концентрація ґрунтового розчину значно підвищується [10]. Слід уникати солонців, однак вміле гіпсування може зробити їх придатними для вирощування кукурудзи. Перевагу слід віддавати солонцюватим ґрунтам з більш глибоким орним шаром (не менше 18 – 20 см).

Кукурудза досить вимоглива до підвищеного мінерального живлення і, як культура тривалого вегетаційного періоду, здатна засвоювати поживні речовини впродовж всього життєвого циклу. На створення 1 т зерна з відповідною кількістю листостеблової маси кукурудза споживає із ґрунту та добрив, в середньому, 24-30 кг азоту, 10-12 кг фосфору та 25-30 кг калію. Для формування урожаю зерна на рівні 4,5-5,0 т/га кукурудза виносить з ґрунту, в середньому, 110-150 кг азоту, 45-60 кг фосфору та 115-150 кг калію.

Таку кількість поживних речовин в доступних рослинам формах, навіть при високому рівні родючості, ґрунт не в змозі забезпечити. Тому добрива лишаються одним із найвпливовіших факторів підвищення врожайності культури. Дози внесення мінеральних добрив під посіви кукурудзи застосовують з урахуванням забезпеченості орного шару ґрунту рухомими елементами живлення та середнього виносу макроелементів з урожаєм основної і побічної продукції [16].

Кукурудза нерівномірно споживає живильні речовини з грунту протягом вегетації. Поглинання основних елементів живлення (азоту, фосфору і калію) відбувається за одновершинною кривою і,  загалом, відповідає ходу накопичення сухої речовини. Різна швидкість надходження в рослини азоту, фосфору і калію спостерігається вже на самих ранніх етапах вегетації.

Так, у фазі проростання зерна - формування проростків з грунту найбільш швидко поглинається калій. Зміст його збільшується в 8 - 10 разів - з 0,5% в зерні до 5% в проростках, тоді як вміст азоту за цей період підвищується в 2,8 рази. Надалі калій продовжує надходити в рослини також енергійно. Відносне надходження цього елемента йде швидше, ніж накопичення сухої речовини.

При нестачі калію в молодому віці сповільнюється зростання, рослини набувають жовто-зелене забарвлення, потім верхівки і краї листя, в першу чергу нижнього, жовтіють і висихають, створюючи враження опіків. Дорослі рослини відрізняються укороченими міжвузлями, внаслідок чого бувають низькорослими. Коренева система голодуючих (щодо калію) рослин розвивається слабо і легко уражається грибними хворобами, рослини легко вилягають.

При калійному голодуванні погіршуються процеси запліднення, качани бувають недорозвиненими, з порожніми верхівками, дозрівання зерна затримується, маса 1000 зерен помітно знижується. Надмірне калійне харчування не впливає помітно на зростання, розвиток і врожай кукурудзи. Поглинання калію досягає максимуму за 10 - 12 днів до викидання і потім швидко убуває, в той час як суха маса продовжує інтенсивно наростати. У зв'язку з цим відносний вміст калію знижується. До початку викидання рослини поглинають до 90% калію, а після закінчення цвітіння надходження калію в рослину припиняється.

Азот також поглинається рослинами на початку вегетації досить інтенсивно, хоча і не так швидко, як калій. Найбільша швидкість поглинання відзначається в період викидання - цвітіння качанів, потім поступово зменшується. Маючи важливе біологічне значення, азот як елемент живлення дуже впливає на швидкість і характер фізіологічних і біохімічних процесів, на ріст рослин, утворення органів, терміни проходження окремих фаз розвитку, величину, структуру і якість врожаю. Саме цей елемент живлення найчастіше виявляється в мінімумі і тому нерідко в першу чергу лімітує врожай.

При нестачі на початку вегетації доступного азоту зростання кукурудзи сповільнюється. Рослини набувають світле або жовто-зелене забарвлення, сповільнюється утворення хлорофілу, знижується інтенсивність фотосинтезу і білкового обміну. Нестача азоту відзначається при вирощуванні кукурудзи на бідних ґрунтах і внесенні невеликих доз азотних добрив, а також в разі перезволоження або надмірного ущільнення грунту. При внесенні азотних добрив знижується відносний урожай стебел і помітно збільшується питомий урожай качанів.

Фосфор поглинається рослинами в значно меншій кількості, ніж калій і азот. У рослини кукурудзи він надходить повільніше і рівномірніше, особливо в період сходів до початку цвітіння. Потім фосфор надходить в рослину більш високими темпами до кінця вегетації. При нестачі фосфору в живильному середовищі молоді рослини кукурудзи повільно ростуть і приймають темно-зелене забарвлення. Пізніше рослини також повільно ростуть, хоча інших ознак недостатнього фосфорного живлення можуть не виявляти.

При тривалій нестачі фосфору в живильному середовищі порушується властивість коренів регулювати його поглинання. В результаті при поліпшенні фосфорного харчування після тривалого голодування в рослину швидко збільшується надходження фосфору і це може привести до глибокого розладу обміну речовин і зниження врожаю. Надмірне ж фосфорне харчування затримує ростові процеси, прискорює розвиток і трохи знижує врожай вегетативної маси і зерна.

При оптимальних дозах фосфорного добрива поліпшується азотний і вуглеводний обмін, посилюється розвиток кореневої системи, підвищується посухостійкість, значно поліпшуються процеси запліднення, збільшуються розміри і озерненість качана, підвищується маса 1000 зернин.

Властивість рослин поглинати великі кількості елементів живлення на початку вегетації є пристосувальною властивістю, що гарантує нормальну вегетацію рослин в умовах можливої нестачі того чи іншого елемента кореневого харчування на більш пізніх етапах вегетації. В першу чергу це відноситься до азоту. Іншою важливою пристосувальною властивістю є здатність рослини використовувати елементи живлення, накопичені в вегетативних органах, для формування і наливу зерна.

На формування і наливу зерна з інших органів рослини використовується до 59% азоту, 36% фосфору і 82% калію. Інша кількість азоту, фосфору, а в окремих випадках і калію надходить в зерно завдяки триваючому засвоєнню рослинами цих елементів з грунту. Треба мати на увазі, що надходження азоту і фосфору в зерно, як правило, йде не безпосередньо з коренів в зерно, а за ланцюгом грунт – стебло  - коріння - стебло - листя - качан – зерно [17].

Добрива є найбільш швидкодіючим і найефективнішим засобом регулювання вмісту рухомих сполук елементів живлення в ґрунті. На чорноземі опідзоленому з основних елементів живлення найбільший приріст урожаю сільськогосподарських культур забезпечує азот. Сучасні сорти і гібриди потребують або родючих ґрунтів або високих норм внесення азотних добрив [18].

Найбільш ефективним є сумісне внесення мінеральних і органічних добрив. Дослідження ефективності застосування різних норм мінеральних добрив за 45–річного застосування добрив у польовій сівозміні, проведене в тривалому (з 1964 р.) стаціонарному досліді кафедри агрохімії і ґрунтознавства Уманського НУС на чорноземі опідзоленому важкосуглинковому [19] показали, що різні рівні родючості ґрунту, сорти і погодні умови змінювали врожайність кукурудзи на зерно від 34,6 до 65,6 ц/га (табл. 3.2). При застосуванні мінеральної системи удобрення врожайність збільшилась, залежно від норм добрив, на 21–42%, органічної – 20–34% та органо-мінеральної – 24–46%

Таблиця 3.2 - Врожайність кукурудзи на зерно залежно від норм і систем удобрення

* Урожайність за половину ротації

Також як органічні добрива застосовують солому і післяжнивні рештки для поліпшення гумусового стану ґрунту [20]. Вирощування кукурудзи на зерно на фоні рослинних залишків більш рентабельне, ніж при вирощування її на фоні мінеральних добрив у  чистому вигляді або разом з  мінеральними добривами.

В північному Степу України на чорноземі звичайному використання рослинних залишків в землеробстві при всіх способах обробки грунту позитивно впливає на водно-фізичні властивості грунту, забезпеченість посівів елементами живлення, урожайність, економічну ефективність. А головне – в 1,5-2 рази уповільнює розкладання органічної речовини грунту у порівнянні з варіантами, де рослинні залишки не використовували. Цей важливий результат необхідно враховувати при розробці систем добрив під сільськогосподарські культури. Тобто, не палити солому при збиранні зернових культур, а обов’язково загортати ії в грунт [21].

Орієнтовні   норми внесення мінеральних добрив наступні: у Степу – N_60-90P₆₀K_35-40, Лісостепу – N₁₂₀P₉₀K₉₀, Поліссі і західних областях – N₁₃₀P₁₀₀K₁₀₀. Крім цього вносять органічні добрива, зокрема, гній в Лісостепу та Поліссі в нормативному обсязі 30-40 т/га, в Степу – 20-30 т/га [22].