Наиболее благоприятна для роста, развития и формирования урожая кукурузы влажность корнеобитаемого слоя почвы 70-80% полной влагоемкости. Уровень урожая кукурузы находится в прямой зависимости как от исходных запасов влаги в почве, так и от осадков во время вегетации, особенно в критические периоды роста и развития этой культуры.
Наиболее существенно урожайность кукурузы связана с запасами почвенной влаги в период выметывания метелок – формирования зерна. Активная роль влаги в этот период обусловлена повышением водопотребления растений (В.С. Циков, Л.А. Матюха, 1989).
Кукуруза – теплолюбивое растение. Большинство гибридов кукурузы прорастает при температуре 8-10оС. Наиболее благоприятны для роста и развития растений среднесуточные температуры 20-23°С. При температуре 10°С рост растений кукурузы прекращается.
Кукуруза чувствительна к похолоданиям. Непродолжительный заморозок (2-3°С) повреждает всходы, но до фазы третьего листа они способны через неделю восстановиться за счет запасов эндосперма. Однако общая интенсивность роста растений, подвергающихся кратковременному действию весенних заморозков, несколько ослабевает. Если в период вегетации заморозками повреждается около 25% листовой поверхности, надземные органы восстанавливаются, и в дальнейшем растения нормально вегетируют. При повреждении более 50% листовой поверхности они погибают.
Кукуруза – светолюбивая культура. Она требует не слишком продолжительного, но интенсивного освещения и относится к растениям короткого дня.
Кукуруза растет на различных типах почв, но максимальный урожай дает на оструктуренных почвах с хорошей водоудерживающей способностью и водопроницаемостью. Оптимальная плотность почвы для этой культуры на большинстве типов почв должна быть в пределах 1,1-1,3 г/см3. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной (рН 6,5-7,5). Однако культур приспосабливается к реакции почвенного раствора в довольно широких пределах – от 5,5 до 8,0. Почвы с повышенной кислотностью (рН ниже 5), склонные к заболачиванию, а также сильно засоленные, для возделывания кукурузы непригодны.
Кукуруза требовательна к режиму минерального питания. Из почвы кукуруза использует 52% азота, 34% фосфора, 32% калия, остальное количество – из минеральных и органических удобрений. Поэтому важным условием высоких урожаев кукурузы является применение органических и минеральных удобрений (В.С. Циков, 1989).
По агроклиматическим и почвенным условиям лесостепная и степная зоны Челябинской области в целом благоприятны для возделывания кукурузы. Проблемы заключаются в относительно коротком периоде вегетации, частых возвратах холодов в начале-середине мая, медленном прогревании почвы. Одним из путей решения этих проблем является селекция и подбор скороспелых гибридов с высокой холодостойкостью в ювенильный период.
Кукуруза – это один из основных зерновых злаков, используемых для приготовления силоса.
Кукурузу для силосования можно рассматривать как идеальную культуру, поскольку у нее низкая буферная способность, в ней содержится достаточно водорастворимых углеводов для удовлетворительного брожения до молочной кислоты.
Сущность силосования заключается в том, что в измельченной растительной массе зеленых растений, плотно утрамбованной и изолированной от воздуха, интенсивно протекают биохимические и микробиологические процессы, в результате которых образуются молочная, уксусная и другие органические кислоты, которые подкисляют силосную массу до значения рН 4,2-4,3 и выступают в качестве консервантов. Кроме органических кислот, консервирующими свойствами обладают диоксид (СО2), образующийся в результате распада сахаров, и антибиотические вещества, выделяемые клетками растений и микроорганизмами.
В начальный период силосования (первая фаза) происходит смешанное брожение, которое длится сначала заполнения траншеи и до создания анаэробных условий в силосуемой массе.
Наряду с молочнокислыми бактериями и дрожжами в этот период могут развиваться и нежелательные аэробные формы (часть гнилостных бактерий и плесени), которые тормозят процесс закисления.
Вторая фаза силосования характеризуется созданием анаэробных условий, бурным развитием молочнокислого и дрожжевого брожения, в результате которого часть сахаров превращается в спирт. В этот период развитие нежелательных микроорганизмов угнетается.
Заключительная фаза силосования связана с накоплением в силосе органических кислот и снижением рН до 4,0-4,2. В хорошем силосе молочная кислота преобладает над уксусной в 3-4 раза масляная отсутствует
Качество силоса во многом определяется влажностью заготовления массы. Установлено, что чем влажнее кукурузная масса, тем ниже качество получаемого силоса. В ранние фазы вегетации наряду с высокой влажностью (80-85%) кукуруза содержит до 18% (на сухое вещество) растворимого сахара и около 2% крахмала. В такой силосуемой массе резко усиливается жизнедеятельность организмов микроорганизмов, что приводит к бурному спонтанному брожению. В результате этого процесса значительно увеличиваются и потери питательных веществ, особенно легкорастворимого сахара, так как развивающиеся при этом дрожжи сбраживают его до спирта, углекислого газа и воды. Кроме того, много сахара теряется с выделяемым соком.
По данным СибНИПТИЖа, при силосовании кукурузы влажностью более 85% на 1 тонну заложенной массы вытекает от 250 до 450 кг силосного сока. Вместе с этим соком теряется 8-10% сухого вещества, до 80% сахара. В нижнем слое силоса (если не предусмотрен сток) продолжается дальнейшее вымывание питательных веществ.
По данным Курганского и других НИИ, при силосовании зеленой массы кукурузы (до фазы молочной спелости) общие потери питательных веществ составляют свыше 30% (И.Н. Цымбаленко и др., 1991).
В лабораторных исследованиях обнаружена тесная связь между влажностью силосуемой массы и потерями обменной энергии при силосовании с коэффициентом корреляции r = 0,82 и уравнением регрессии:
У = 0.81 × Х – 33.1,(1)
где: Х - исходная влажность, %; У – потери, % (А.Э. Панфилов, 1992)
В силосе из зеленой кукурузы практически полностью теряются углеводы, что и является одной из причин острого сахарного дефицита в зимних кормах.
Совсем другие процессы происходят при силосовании кукурузы в фазе восковой спелости при влажности 65-70%. В этот период растение содержит оптимальное для силосования количество сахара и сырого протеина (примерно 1:1), в результате чего образования молочной кислоты происходит наиболее успешно, потери легкорастворимого сахара минимальные, а содержание крахмала увеличивается до 23%, а всех углеводистых веществ – до 60%. Поэтому силос или другие виды корма (ЗСМ, фуражное зерно), полученные из кукурузы восковой спелости, отличаются высоким содержанием обменной энергии и хорошим качеством (И.Н. Цымбаленко и др., 1991).
Основной компонент, характеризующий качество силоса – содержание обменной энергии. В органах кукурузы содержится разное количество энергии. В зерне до 13.7 МДж, в листьях – 9 МДж. Поэтому общая энергетическая ценность зависит от того, сколько зерна содержит зеленая масса, а следовательно, в какой фазе развития проводится уборка.
Темпы роста и развития кукурузы находятся в прямой зависимости от температурного режима и влагообеспеченности (В.С. Циков, Л.А. Матюха, 1989).
Важная роль температуры в регулировании скорости развития кукурузы достаточно хорошо установлена. Она оказывает сильнейшее влияние на время, требующееся культурам для созревания, на конечные урожаи и качество корма.
Семена большинства гибридов кукурузы прорастают очень медленно при температуре ниже 100С, хотя сообщалось о сортах, способных прорастать при 6-80С (P. Miedema, 1982). Если семена высеяны во влажную почву, то время, необходимое для появления всходов, будет функцией температуры. Даже после появления всходов температура почвы имеет значение, потому что точка роста остается ниже поверхности почвы в течение 6-8 недель после высева семян. Листья молодых всходов будут желтыми, если температура почвы остается низкой или если максимальные дневные температуры не превышают 150С, потому что для образования хлорофилла требуются более высокие температуры, чем для прорастания семян.
Когда стебель начинает удлиняться, температура воздуха приобретает большое значение. Наибольшие темпы роста и развития наблюдаются при температуре 20-23°С. Если они ниже 15°С, листья молодых растений приобретают желтую окраску, т.к. для образования хлорофилла требуются более высокие температуры, корневая система развивается медленно, период вегетации удлиняется, растения легко поражаются болезнями, что снижает урожай. При температуре 10°С рост растений кукурузы прекращается.
При температуре 30°С и более и относительной влажности воздуха около 30% нарушаются нормальные процессы цветения и оплодотворения, обезвоживается пыльца, подсыхают нити початков, в результате женские цветки оплодотворяются не полностью, что приводит к череззернице.
Американские специалисты придают большое значение уровню ночных температур. Холодные ночи (ниже 14°С), резкие колебания дневных и ночных температур сильно уменьшают энергию роста и растягивают период вегетации. В то время как фотосинтез определяется температурой листа в дневные часы, развитие растения является функцией температуры на протяжении суток. При одинаковых дневных температурах скорость развития будет меньше, если ночные температуры низки.
Апикальная меристема дает начало примордию метелки, когда растение имеет примерно шесть видимых листьев, в то время как первичные зачатки початка появляются в виде почек у пазух нижних листьев еще до дифференциации метелки. Время перехода от вегетативного к репродуктивному развитию – это функция генотипа, главным образом – скороспелости, изменяемая температурой и длиной дня.