Редакция НСХ
Редакция журнала «Новое сельское хозяйство»
Геррит Хогрефе, предприятие N. U. Agrar, ФРГ
Какие гайки подкрутить, чтобы улучшить шансы кукурузы на дружные всходы при засушливых условиях сева? О гайках, мы, конечно, выразились фигурально, тем не менее, на что стоит обратить особое внимание при посеве кукурузы?
Возделывание кукурузы
Изменение климата не стоит рассматривать непременно как проблему для растениеводства. Так, например, увеличение содержания в атмосфере углекислого газа способствует интенсификации фотосинтеза. В результате растения при той же степени раскрытия устьиц и, следовательно, с неизменным уровнем потери влаги смогут поглощать существенно больше СО2, то есть доступная влага будет использоваться эффективнее.
Увеличение температуры воздуха в климатических широтах, где ярко выражен период вегетационного покоя, в целом тоже следует расценивать как явление положительное. Пролонгация вегетации создает условия для перехода на системы хозяйствования, позволяющие получать по два урожая с одной площади за сезон, способствуя тем самым эффективному использованию пашни.
Однако затяжные засухи и экстремальная жара способны свести на нет эти положительные эффекты глобального потепления. В частности, засухи последних лет, выпавшие на долю европейских хозяйств, привели к ощутимому падению урожайностей сельхозкультур. Страдала даже кукуруза, приспособленная благодаря своему С4‑метаболизму к засушливым и жарким условиям произрастания.
Как «работают» С4‑растения?
Важнейший процесс, протекающий в растениях, – фотосинтез. Под воздействием солнечной энергии и при участии воды углекислый газ преобразуется в сахара, дающие энергию для развития самим растениям и почвообитающим организмам.
Среди всех растений выделяются такие, в которых фотосинтез протекает по схеме, получившей название С4-фотосинтез. С4-растения эффективнее используют получаемую энергию. Они способны за короткий период времени произвести больше биомассы, нежели растения с обычным С3-фотосинтезом, для этого, правда, требуется достаточное солнечное излучение и высокие температуры. Именно поэтому растения, для которых характерен С4-фотосинтез, произрастают преимущественно в субтропиках и тропиках. Некоторые культуры тем не менее уже адаптированы к нашим широтам. Среди С4-растений наиболее значимым для человека является кукуруза. Просо, амарант, сахарный тростник также относятся к этой группе растений. Имеются и некоторые двудольные, использующие данный механизм «переработки» СО2, например вьюнок, гвоздичноцветные, астровые.
Итак, что же в С4-растениях по-другому? Обычно при высоких температурах воздуха растения закрывают свои устьица, что позволяет избежать потери влаги в процессе транспирации. Побочный эффект такого защитного механизма состоит в снижении интенсивности процессов фотосинтеза, а с сокращением поглощения СО2 снижается и производство сахаров. С4-растения выработали свой механизм, исключающий сей побочный эффект. Даже при почти закрытых устьицах они продолжают потреблять углекислый газ.
Обозначение С4 в названии группы таких растений появилось по наименованию промежуточного продукта, образуемого в процессе фотосинтеза, – оксалоацетата, состоящего из четырех атомов углерода. Его выработка растениями позволяет эффективнее связывать углекислоту, в результате процесс фотосинтеза в С4-растениях протекает более успешно.
Преобразование энергии под действием света происходит в клетках двух типов. В мезофилле, обычных листовых клетках, углекислый газ преобразуется по описанному механизму в оксалоацетат, который транспортируется в соседние клетки обкладки проводящего пучка, где он снова превращается в СО2. Стенки клеток обкладки проводящего пучка закупорены, поэтому концентрация в них углекислого газа может превышать концентрацию в окружающей атмосфере в 10 раз. А стабильное обеспечение клеток растения углекислым газом способствует постоянной выработке основного энзима, образуемого в процессе фотосинтеза – рибулозобисфосфаткарбоксилазы (рубиско). В результате идет активный процесс образования сахаров.
Большинство окружающих нас растений, относящихся к С3-растениям, на производство рубиско расходуют половину производимой ими энергии. А С4-растения могут поглощать из воздуха тот же объем СО2, что и С3-растения, но при этом расходовать фермент в существенно меньших количествах. Таким образом в их распоряжении остается больше энергии для роста и развития, в результате они способны образовать бóльшую биомассу.
Механизм поглощения и преобразования углекислого газа дает понять и значение С4-растений для экологии.
Лишь для трех процентов всех видов растений характерен С4-фотосинтез. Являясь поставщиками 5% получаемой в мире биомассы, они ответственны за 25% всех результатов процесса фотосинтеза на Земле и фиксацию 23% объемов углекислого газа, поглощаемых растениями. Отсюда и интерес селекционеров к развитию механизмов С4-фотосинтеза у С3-растений. Однако все известные на сегодняшний день попытки добиться протекания фотосинтеза у С3-растений с образованием оксалоацетата, в частности на рисе, остаются малоуспешными.
Но стоит отметить, когда у растений непосредственно перед выбрасыванием метелки листья скручиваются, становятся похожими на листья табака – дело не только в засухе. Ошибки в технологии возделывания провоцируют преждевременное воздействие недостатка влаги на растения, но их можно избежать.
Плотнячком – не на пользу
Неправильно выбранная норма высева – одна из наиболее часто встречаемых ошибок, особенно при возделывании кукурузы на легких почвах. Песчаные и супесчаные почвы не отличаются хорошими показателями подъема влаги из глубоких слоев по капиллярам, что существенно ограничивает ее потери в результате испарения. Таким образом, влага используется прежде всего растениями, и чем меньше растений приходится на единицу площади, тем меньше расход почвенной влаги.
Одному растению кукурузы с момента прорастания до созревания требуется 50 л воды. Эта потребность покрывается за счет влаги, накопленной в почве или же поступающей с выпадением осадков с июня по сентябрь. Сокращенная норма высева способствует рациональному расходу влаги, растения кукурузы в этом случае, не испытывая стресса, смогут выбросить метелки и успешно опылиться.
Стимуляция развития корней
Для эффективного использования почвенной влаги растениям требуется, конечно же, здоровая и надежная корневая система. Исходя из этого, трудно понять, почему после каждого засушливого сезона увеличивается спрос на семена раннеспелых гибридов, ведь созревающие рано гибриды цветут тоже раньше, а с началом цветения развитие корневой системы останавливается.
С целью достижения максимального развития корней следует ориентироваться на позднеспелые гибриды, безусловно, районированные. Здесь в рамках одной группы спелости можно будет сыграть на разных сроках начала цветения.
Срок посева также определяет качество развития корневой системы. Чем раньше срок высева и чем короче световой день на момент прорастания, тем быстрее зародышевый корешок растет в глубину, а это важно, поскольку имеет положительные последствия для развития всей корневой системы.
Дайте свет!
Не самую последнюю роль в вопросе жизнеспособности и надежности корневой системы кукурузы играет направление посевов. При расположении рядков по направлению с севера на юг дневной свет будет проникать в посевы дальше и глубже, а нижние листья, основная задача которых состоит в обеспечении корней ассимилятами, получат более интенсивное освещение.
Преждевременное отмирание нижних листьев из‑за недостаточной инсоляции или по другим причинам (например из‑за недостатка азота в питании или же в результате применения гербицидов) запускает механизм ослабления корневой системы. Поэтому следует стремиться предотвращать преждевременное отмирание нижних листьев.
Качество высева
Недостаточная инсоляция нижних ярусов листьев встречается и при неравномерном распределении растений в посевах. Причины неоднородных всходов могут быть различные. Неблагоприятные условия сева, слишком высокая скорость движения сеялки или же неоткалиброванное внесение удобрений могут повлиять на равномерность всходов. Не менее драматичными будут последствия и в результате отклонений глубины высева. Разница в появлении всходов в несколько дней негативно сказывается в дальнейшем на развитии поздно взошедших растений.
Аккуратней с фосфором
Некоторые хозяйства пытаются покрыть потребность кукурузы в фосфоре, внося фосфорные удобрения в прикорневую зону. Нередко вносится 1,5 – 2 ц / га диаммофоса (помимо органических удобрений).
А поскольку фосфор притягивает к себе корни кукурузы, то есть они развиваются в направлении расположения удобрения, то исключается их развитие в глубину. Действительно, зачем, находясь в оазисе, пускаться в путь в пустыню? В результате ценное время, отведенное на развитие корневой системы в глубину, расходуется напрасно. А растения с неглубоко развитой корневой системой хуже приспосабливаются к последующим засухам. Поэтому 35 – 40 кг Р2О5 на гектар – потолок, чтобы избежать данного эффекта.
Внимание на форму азота!
Кукуруза – однодомное раздельнополое растение. На одном растении располагается как мужское соцветие (метелка), так и женское (початок). При воздействии стрессов мужские соцветия могут начать выбрасывать пыльцу раньше положенного времени, когда нити рылец на початках развились еще в недостаточной мере (явление называется протерандрией). В результате возникают сложности с оплодотворением. Свидетельством тому в дальнейшем пропуски зерен прежде всего на кончике початка.
Преобладающее азотное питание растений способствует протерандрии. Поэтому для кукурузы следует использовать те азотные удобрения, где азот содержится преимущественно в аммонийной форме, желательно стабилизированные (ингибированные). Навозную жижу под кукурузу также следует вносить с использованием ингибиторов нитрификации.
Без лишних движений
Интенсивная почвообработка, особенно весной, ведет к потере почвенной влаги. Основная обработка осенью способствует нарушению уплотнений и повышает пористость. Промежуточные культуры благодаря своим корневым системам позволяют сохранять почвенную структуру.
Там, где выпавшие за зиму осадки не могут обеспечить почвы необходимым объемом влаги, высевать промежуточные культуры имеет смысл позже, поскольку растения-переростки расходуют почвенной влаги больше. В этой связи стоит стремиться к достижению посевами под зиму высоты по колено – не более.
Упрощенная система подготовки почвы весной в засушливых условиях должна быть нацелена только на быстрый ее прогрев.
На тяжелых суглинистых почвах следует избегать любых дополнительных операций. Если возможно, то перед севом в таких условиях следует отказаться от любой почвообработки вовсе. Навозную жижу в этих случаях можно вносить в увеличенных объемах позже, уже по засеянному полю. Такие действия на тяжелых почвах позволят не нарушить их хрупкой структуры, а на легких не спровоцируют потери влаги в результате заделки семян.
