Ботанические и морфологические особенности кукурузы

Кукуруза (Zea mays L.) относится к семейству Мятликовые. По форме и строению зерна делится на восемь подвидов, каждый из которых различается и по другим морфо-биологическим признакам растений.

Пленчатая кукуруза (Zea mays L., tunicata). Зерно заключено в пленку, образующуюся из колосовых чешуй. Этот подвид кукурузы в посевах не встречается и производственного значения не имеет.

Крахмалистая кукуруза (Zea mays L., amylaceae). Форма зерна, как у кремнистой кукурузы. Зерновка почти вся наполнена мучнистой массой. Роговидный эндосперм отсутствует или представлен лишь тонким наружным слоем. Крахмала в зерне 72-83%, белка 7-12%, жира – 5%. Зерно – ценное сырье для крахмалопаточной, спиртоводочной и маслобойной промышленности.

Лопающаяся кукуруза (Zea mays L., everta). Эндосперм зерна почти полностью роговидный, небольшая часть мучнистого эндосперма находится только возле зародыша. При поджаривании зерно лопается, эндосперм выбрасывается в виде легкой белой массы, превосходящей первоначальный объем зерна в 15-30 раз. Подвид делится на рисовую и перловую. Крахмала в зерне 62-72%, белка 10-14%.

Кремнистая кукуруза (Zea mays L., indurata). По консистенции зерна занимает промежуточное положение между лопающейся и крахмалистой кукурузой. В средней части зерна эндосперм мучнистый, а по краям роговидный. Крахмала в зерне 65-83%, белка 8-18%, жира до 5%. Ценное сырье для производства муки, из которой приготавливают мамалыгу, хлебные изделия и муку.

Зубовидная кукуруза (Zea mays L., indentata). Эндосперм зерна по бокам роговидный, в верхней и средней частях мучнистый. При подсыхании зерна верхняя, мучнистая часть сокращается в объеме сильнее, чем роговидная, отчего верхушка зерна западает, образуя ямочку, которая придает зерну форму конского зуба. Зубовидная кукуруза, по сравнению с кремнистыми сортами, выделяется комплексом хозяйственно ценных признаков. В первую очередь это высокая урожайность, величина початка и хорошее качество зерна, устойчивость к полеганию и т. д. Крахмала в зерне 68-76%, белка 8-10%, жира около 5%.

Сахарная кукуруза (Zea mays L., saccharata). Возникла как мутант зубовидной и кремнистой кукурузы. Эндосперм сахарной кукурузы содержит незначительную часть крахмала, но зато в нем много водорастворимых полисахаров — декстрина. При высыхании и созревании зерно этого вида приобретает морщинистую форму по всей поверхности, что объясняется присутствием декстрина, который уменьшается в объеме при подсыхании. Выращивается она главным образом, для использования в пищу в отварном виде (свежеубранная), консервированном и замороженном. Белка в зерне до 18-20%, углеводов до 64%, жира 8-9%.

Крахмалисто-сахарная кукуруза. Имеет удлиненное гвоздеобразное зерно. Нижняя его часть на две трети содержит мучнистый эндосперм, а верхняя — эндосперм сахарной кукурузы. Сорта этого подвида распространены только в странах Южной Америки.

Восковидная кукуруза (Zea mays L., ceratina). Зерно по внешнему виду сходно с зерном кремнистой кукурузы, но отличается от него матовостью поверхности и двухслойностью эндосперма. Периферическая часть эндосперма напоминает воск, отсюда и название кукурузы — восковидная. Возделывается в США и ряде европейских стран.

Кукуруза — травянистое однолетнее растение. Стебель её состоит из 10-18 надземных междоузлий, разделенных стеблевыми узлами. Его высота у самоопыленных линий и гибридов, возделываемых в крае, колеблется от 1.2 до 3.0 метров. Количество листьев на растении составляет 12-14 у раннеспелых, 15-16 у среднеранних, 17-18 у среднеспелых, 19-20 у среднепоздних, 21-23 шт. у позднеспелых форм.

Корневая система у кукурузы мочковатая, сильно разветвленная, проникающая на глубину 150-250 см. Количество початков определяется сортовыми особенностями и условиями произрастания и может составлять 1-3 шт. на одном растении. В початке гибрида обычно формируется от 400 до 600 зерен.

У кукурузы, в отличии от других злаковых растений, цветки раздельнополые и пространственно разнесены по мужским (метелка) и женским (початок) соцветиям.

Мужское соцветие (метелка) состоит из центрального стержня и боковых разветвлений, на которых попарно расположены колоски: один сидячий, другой на ножке. На стержне метелки колоски расположены вокруг оси, на веточках — только на верхней стороне.

На метелке количество колосков колеблется от 700 до 1400 и более. В каждом колоске имеется по два цветка, в которых образуется по два пыльника. У нормально развитых растений каждый пыльник дает до 2500 пыльцевых зерен, следовательно, одна метелка за период цветения может дать более 20 млн. пыльцевых зерен. Период цветения продолжается около 7-10 дней. Наблюдения показывают, что метелки формируют на 1 га до 250 кг пыльцы.

Женское соцветие (початок) развивается из почки, расположенной во влагалище листа. Наиболее крупный початок формируется из самой верхней почки.

Початок представляет собой сильно утолщенную ось — стержень, на котором параллельными рядами расположены пары женских колосков. Стержень початка имеет различную форму. Она бывает цилиндрической и конусовидной. У женских колосков два цветка, из которых плодоносящим обычно является верхний, а нижний недостаточно развит и бесплоден. Лишь у некоторых форм он нормально развит и является плодоносящим. Если зерно в колоске формировалось из верхнего цветка, то оно обращено зародышем к верхушке початка. При развитии зерна из нижнего цветка его зародыш направлен к основанию початка — в зависимости от того, из каких цветков они образовались. Поскольку колоски закладываются парами, то, естественно, число рядов цветка, а затем и зерен на початке четное — от 4-х до 32-х. При большом числе рядов зерен они теряют прямолинейность в расположении.

Число рядов зерен в початке — сортовой признак. Встречаются початки со спиральным расположением зерен. Цветение початка у кукурузы начинается тогда, когда с верхушек оберток сходят столбики с рыльцами в виде шелковистых нитей. По окраске они бывают лиловые, розовые, красные, зеленые. После оплодотворения они приобретают буро-коричневый цвет и засыхают, а если по каким-то причинам оплодотворения не произошло, нити продолжают расти не меняя окраски, достигая в длину 20 и более см.

Наиболее интенсивно кукуруза цветет в первой половине дня между 8 и 10 часами утра. Если стоит пасмурная погода, или недавно прошёл дождь, растения цветут и во второй половине дня.

Биологические особенности культуры

Выделяют следующие фазы роста 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 агротехникой.

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 развитие кукурузы следующие: 1) формирование метелки, которое происходит у скороспелых, среднеспелых и позднеспелых сортов в фазе 4-7-го листа, 5-8-го и 7-11-го листа; 2) формирование початка, которое происходит у указанных сортов в фазе 7-11-го листа, 8-12-го и 11-16-го листа. За 10 дней до выметывания и спустя 20 дней после окончания цветения растения накапливают до 75% органической массы. 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 сформировать листовую поверхность около 40-50 тыс. м2/га.

Продолжительность периода вегетации у кукурузы колеблется около 75 до 180 дней и более. По длине периода вегетации у кукурузы выделяют следующие группы растений: раннеспелые с продолжительностью от всходов до полного созревания зерна 80-90 дней (листьев на главном стебле 10-12); среднераннеспелые – 90-100 дней (12-14 листьев); среднеспелые – 100-115 дней ( 14-16 листьев); среднепозднеспелые – 115-130 дней (16-18 листьев); позднеспелые – 130-150 дней (18-20 листьев), очень позднеспелые – более 150 дней (более 20 листьев).