Многими исследователями установлено, что кукуруза хорошо отзывается на глубокую вспашку, которая способствует лучшему увлажнению почвы после поливов и использованию влаги растениями. При мелкой вспашке уплотненный подпахотный слой препятствует проникновению воды в нижние слои и в межполивной период на таких участках легко теряется влага, что резко снижает эффективность поливов. В то же время при глубокой вспашке повышенная водопроницаемость почвы сохраняется от одного до трех лет. Поэтому наиболее целесообразной глубиной вспашки под кукурузу следует считать не менее 30 см, а если пахотный слой меньше, — 20 см с углублением подпахотного слоя до 30 см. Кукуруза хорошо отзывается на глубину вспашки при внесении удобрений. Однако ежегодная вспашка на одну и ту же глубину приводит к образованию плужной подошвы, в результате чего снижается водопроницаемость почвы, увеличивается засоренность посевов. Поэтому необходимо раз в 3 – 4 года уменьшать и увеличивать глубину вспашки на 5 – 7 см.
Кукуруза отличается экономным расходованием почвенной влаги на создание органической массы. Транспирационный коэффициент ее примерно 280 – 350, тогда как у яровой пшеницы 400 – 500, у ячменя 280 – 400, у овса 340 – 500. следует отметить, что величина транспирационнго коэффициента заметно колеблется в зависимости от особенностей гибрида (сорта), места его возделывания и применяемой агротехники. В течение вегетационного периода кукуруза создает большую органическую массу и поэтому расходует много воды. В период интенсивного роста взрослое растение кукурузы при одиночном стоянии испаряет в течение суток 2 – 4 л воды.
Если бы кукуруза потребляла столь большое количество воды такой короткий срок, как ячмень или пшеница с их коротким вегетационным периодом, то ее водный баланс складывался бы очень напряженно. Но кукуруза, являясь позднеспелым растением, использует осадки не только весны и первой половины лета, но и второй половины лета и отчасти осени, что и позволяет ей накапливать большую органическую массу даже в засушливых районах. Этому способствует и хорошее развитие корневой системы, охватывающей большой объем почвы и распространяющейся на значительную глубину.
Потребление воды кукурузой в течение вегетации проходит неравномерно. Этот период является критическим в отношении недостатка влаги. Наиболее благоприятной для роста, развития растений и урожая кукурузы является влажность почвы 60 – 70 % НВ.
При влажности почвы 60 – 70% НВ быстрее проходит период от появления всходов до выметывания и цветения початков и более плавно идет формирование и налив зерна; урожай получается высоким. В условиях недостаточного водоснабжения замедляется рост, заметно задерживается период до цветения, но ускоряется формирование и созревание зерна; урожай заметно снижается. Аналогичная картина наблюдается и при повышенной влажности почвы (80% НВ), но урожай зерна снижается почти вдвое.
Продуктивность кукурузы при оптимальных условиях увлажнения увеличивается благодаря повышению интенсивности фотосинтеза, более экономной трате сухого вещества на дыхание, усилению ростовых процессов и развитию большой ассимиляционной поверхности. Этому способствуют усиление оттока ассимилятов к интенсивно растущим органам, увеличения количества свободной воды, снижение осмотического давления и сосущей силы клеток.
В течение вегетации роль корней разных ярусов в обеспечении водой надземной части растения постоянно меняется. На первых этапах вегетации в обеспечении надземной массы водой первое место принадлежит зародышевым и первичным корням. Затем все большую роль начинают играть узловые корни, причем последовательно первого, второго и последующих ярусов. Так, если в фазе цветения основная роль принадлежит узловым корням первого яруса, то в фазе молочной спелости зерна наибольшее значение приобретают корни третьего яруса. Другими словами, молодые формирующиеся корни обладают невысокой водопоглощающей способностью. Затем эта способность возрастает, достигает максимума и вскоре, по мере старения корней данного яруса, начинает снижаться, а главная роль в поглощении воды переходит к более молодым корням. Благодаря особенностям строения и прикрепления листьев к стеблю (крупные, линейные, слегка желобчатые, значительно приподнятые кверху) растения кукурузы обладают свойством хорошо улавливать даже небольшие осадки и перераспределять их, направляя к основанию побега. Продуктивному использованию воды способствует также характер строения и залегания корневой системы кукурузы.
Тяжелые по механическому составу, легко уплотняющиеся почвы, так же как засоленные и легко переувлажняющиеся в связи с близким залеганием грунтовых вод почвы, и почвы с повышенной кислотностью менее пригодны для возделывания кукурузы. Чтобы получать на таких почвах высокие урожаи зерна и зеленой массы, необходимо систематическое их улучшение. Основным недостатком плотных, тяжелых почв является то, что они плохо аэрируются, и это вызывает угнетение корневой системы кукурузы, а также полезных почвенных микроорганизмов. На таких почвах корневая система распространяется в поверхностном, лучше аэрируемом горизонте почвы, растения используют небольшой ее объем и, следовательно, лишь незначительную часть запасов влаги и питательных веществ. В таком случае урожай кукурузы нередко определяется не общими запасами почвенной влаги, а характером выпадения осадков в течение вегетации растений. Если осадки выпадают часто и регулярно, относительно небольшими порциями, формируется нормальный или даже высокий урожай. При выпадении же осадков большими порциями, переувлажняющими почву, а также при длительных периодах между дождями урожаи бывают низкими. Надо также иметь в виду, что образование плотной корки на поверхности почвы резко отрицательно сказывается на полевой всхожести семян. Плотные, тяжелые по механическому составу почвы необходимо поддерживать в рыхлом состоянии на достаточной глубине. Это достигается почвоуглублением, периодической глубокой (до 25 – 30 см в зависимости от типа почвы) вспашкой, весенней перепашкой или глубокой культивации зяби (в случае ее сильного уплотнения), внесением навоза или компостов. Хорошие результаты дает возделывание на таких почвах бобовых трав ( особенно люцерны с ее глубоко проникающей корневой системой) и их смесей со злаковыми. После трав почвы обогащаются большим количеством органического вещества, улучшается их структура и водно-воздушный режим. Необходимо также предотвращать образование почвенной корки после высева семян и глубоко рыхлить почву в междурядьях во время вегетации кукурузы в случае сильного уплотнения почвы.
Легкие по механическому составу малогумусные почвы отличаются хорошей аэрацией, но они недостаточно влагоемки и поэтому нуждаются в обогащении органическим веществом путем внесения навоза, компостов и выращивания сидератов.
В тесной связи с аэрацией почвы находится глубина залегания грунтовых вод. В различных опытах, проводившихся в лизиметрах и в полевых условиях на различных типах почв, наибольший урожай, как зерна, так и зеленой массы получался при залегании грунтовых вод на глубине не менее 120 – 150 см от поверхности почвы. При подъеме грунтовых вод до уровня 60 см от поверхности почвы урожай зерна снижался в 2 – 3 раза. Только на легких по механическому составу почвах в условиях сильной засухи наибольший урожай зерна получали при постоянном уровне грунтовых вод 70 – 90 см.
При залегании грунтовых вод на оптимальной глубине самый нижний корнеобитаемый слой почвы постоянно подпитывается водой, тогда как основная масса корней хорошо аэрируется, и это создает благоприятные условия для деятельности корней. При близком от поверхности почвы залегании грунтовых вод их уровень в период может значительно повышаться и тогда большая часть корней попадает в анаэробные условия, их деятельность нарушается, что ведет к снижению урожая. На участках с близким залеганием грунтовых вод необходимо осуществлять дренаж.
В комплексе агротехнических мероприятий, способствующих повышению урожая кукурузы, важное значение имеют минеральные удобрения. Создавая большую органическую массу, кукуруза выносит из почвы много минеральных питательных веществ. При урожае сухой надземной массы 150 ц/га с одного гектара отчуждается 150 – 160 кг азота, 45 – 50 кг фосфора, 125 – 130 кг калия. Этот вынос должен быть восполнен внесением в почву органических и минеральных удобрений.
Конечно, в почве постоянно идут естественные процессы мобилизации питательных веществ, перевода их из неусвояемой растениями формы в усвояемую. Однако этот процесс идет не всегда достаточно быстро. Соотношение элементов питания в почве нередко бывает неблагоприятным, тот или иной элемент питания оказывается в минимуме в период, когда растение нуждается в нем больше всего. В силу этих причин применение органических и минеральных удобрений дает высокий эффект даже на богатых черноземных почвах. Чтобы получить наибольшую прибавку урожая от применения удобрений, надо знать особенности минерального питания кукурузы, потребность ее в отдельных элементах питания, влияния их на рост, развитие, обмен веществ, на структуру урожая и качество получаемой продукции. При разработке системы удобрений необходимо строго учитывать почвенные, климатические и погодные условия возделывания кукурузы.
Кукуруза неравномерно потребляет питательные вещества из почвы в течение вегетации. Поглощение основных элементов питания (азота, фосфора и калия) идет по одновершинной кривой и, в общем, соответствуют ходу накопления сухого вещества. Различная скорость поступления в растения азота, фосфора и калия наблюдается уже на самых ранних этапах вегетации.