Кукуруза (Zea mays L.) является однодомным раздельнополым растением с соцветиями двух типов: мужские (метелки) расположены на верхушке стебля, а женские (початки) — в пазухах средних листьев.
Хотя число початков иногда может составлять 3, но наиболее развит верхний. У этой культуры выделяются следующие фазы роста и развития: всходы, формирование листьев, выход в трубку, выметывание метелки, цветение, молочное состояние, восковая и полная спелость. При возделывании кукурузы по высоким и интенсивным агротехнологиям требуется более детальный контроль за ростом и развитием растений. В связи с этим во второй половине XX в. в нашей стране под руководством Куперман Ф. М. были разработаны 12 этапов органогенеза. Кафедра растениеводства Ростовского агроуниверситета (Алабушев В. А. и др., 2001) приводит следующую взаимосвязь фаз роста и развития, этапов органогенеза и элементов продуктивности. В Западной Европе для этой цели разработан Международный код ВВСН, в состав которого входит 9 макрофаз и 99 микрофаз. Это дает возможность использовать для контроля за ростом и развитием растений современные компьютеры и информационные технологии (Шпаар Д. и др., 1993).
Фазы роста, этапы органогенеза н формирование элементов продуктивности кукурузы
| Фазы | Метелка | Початок | Формируемые элементы продуктивности | ||
| этап | ведущий процесс | этап | ведущий процесс | ||
| Всходы | I | Конус недифференцирован, у основания зачатков 5-7 зародышевых листьев | — | Число растений | |
| 3-й лист | II | Дифференциация междоузлий и узлов зачаточного стебля, закладка стеблевых листьев | — | Габитус растений | |
| III | Сегментация конуса, формирование метелки | — | Размер метелки | ||
| IV | Формирование колосковых лопастей и зачатков цветков | — | |||
| Выход в трубку | V | Формирование генеративных элементов цветка в колосках | I-II | Недифференцированный конус, его вытягивание, закладка зачатков влагалища | |
| VI | Образование клеток пыльцы | III | Вытягивание конуса, сегментация основания | Число рядков | |
| VII | Рост покровных органов цветка, члеников соцветия тычиночных нитей, завершение формирования половых клеток | IV
V |
Образование колосковых бугорков Формирование цветков |
Число зерен в рядке | |
| Выметывание метелки | VIII | Рост тычиночных нитей | VI | Формирование органов цветка | |
| Выбрасывание нитей, цветение метелки | IX | Рост тычиночных нитей, созревание пыльцы | VII | Рост нитей рылец, формирование половых клеток | |
| VIII | Появление нитей (рылец) | ||||
| IX | Цветение, опыление, оплодотворение | ||||
| X | Формирование зародыша и зерновки | Размер зерновки | |||
| XI | Молочная спелость | Масса зерновки | |||
| XII | Восковая спелость | ||||
По современной классификации вид Zea mays L. известен только в культурном состоянии, по ряду признаков он делится на 7 или 8 подвидов (или групп). Лопающаяся форма имеет мелкое зерно с заостренной верхушкой или округлое, в котором содержится много белка (10,0-14,5%) и крахмала (62-72%). Оно используется для приготовления крупы и хлопьев. Крахмалистая форма отличается гладким и округлым зерном с содержанием белка 6,9-12,1% и крахмала 71,5-82,6%. Зубовидная форма характеризуется крупным и сплющенным зерном, в котором содержание белка 8-13,5% и крахмала 68-75,7%. Кремнистая форма имеет округлое зерно с содержанием белка 7,7-14,8% и крахмала 65-83%. Сахарная форма отличается морщинистым зерном, в котором содержится 18-20% белка, до 30% крахмала, столько же сахара и полисахаридов, 8,1% жира.
Современные гибриды различаются по числу листьев, длине вегетационного периода, массе 1000 зерен и потенциальной урожайности. Некоторые из них удалось перевести на высоколизиновую основу. В зерне таких гибридов содержится больше незаменимой аминокислоты — лизина. При возделывании кукурузы на зерно в каждом хозяйстве должно быть два-три районированных гибрида с различной продолжительностью вегетационного периода, который может изменяться от 80 до 180 дней.
Кукуруза считается теплолюбивым растением, так как семена ее начинают прорастать при температуре +7-8°С, при этом для их набухания требуется около 44% воды от массы зерна. Если температура влажной почвы составляет +20-25°С, то всходы появляются через 5-6 дней. У кукурузы установлена очень четкая закономерность — с появлением каждой пары новых листьев образуется дополнительный ярус узловых корней. На черноземных почвах они достигают глубины 3-4 м, а в горизонтальном направлении распространяются до 1,2-1,5 м. В отличие от других зерновых культур в корнях кукурузы имеются воздухоносные полости. При хорошем увлажнении из нижних надземных узлов могут формироваться воздушные корни, которые играют роль опоры и способствуют дополнительному питанию.
В средней полосе Европейской части России период от всходов до цветения распространенных здесь гибридов составляет примерно 50-55 дней, а от оплодотворения до созревания зерна — 35-60.
Первый месяц вегетации (25-30 дней после всходов) эта культура растет очень медленно, и в это время сорные растения сильно угнетают ее. При формировании 7-8 листьев и метелок суточные приросты растений в высоту составляют 12-15 см. После их зацветания темпы роста сильно замедляются или совсем прекращаются. Кукуруза относится к ветроопыляемым растениям. Женские генеративные органы (початки) зацветают на 4-5 дней позже мужских (метелки). В засуху этот период увеличивается, в результате из-за неполного опыления отмечается череззерница початков, при очень экстремальных погодных условия зерна совсем не образуются.
Для нормального развития кукурузы до выметывания требуется температура не ниже +20-23°С. Если же она меньше +12°С, то рост растений останавливается, затем они желтеют и сильно поражаются болезнями. Однако температура выше +30°С тоже считается неблагоприятной во время цветения. Небольшие весенние заморозки (-2 — -3°С) всходы кукурузы переносят удовлетворительно, тогда как при осенних (-1,5 — -2,0°С) подмораживаются листья, и качество зеленой массы резко ухудшается (уменьшается содержание каротина и других веществ). Однако в фазе восковой спелости зерна початки от таких заморозков не повреждаются. Эта культура относится к светолюбивым растениям короткого дня. Поэтому затенение за счет сорняков или загущения посевов оказывает отрицательное влияние на развитие растений (медленно формируются органы плодоношения, увеличивается разрыв в цветении мужских и женских органов, возрастает число бесплодных растений). Кукуруза обладает глубокой корневой системой и считается засухоустойчивым растением, но уступает по этому показателю другим культурам второй группы (просо и сорго). Так как самые интенсивные приросты растений бывают в течение 30 дней (от начала выметывания метелок до завядания рылец), то в этот период отмечается и самая большая потребность в обеспечении влагой, хотя она расходует ее довольно экономно — транспирационный коэффициент равен 160—360. Именно недостаток влаги в это время из-за нарушения агротехнологии является основной причиной неустойчивых урожаев зерна кукурузы в засушливой степи.
Кукуруза является не очень требовательной к плодородию почвы, хотя положительно реагирует на его повышение, в том числе за счет внесения удобрений. Лучшими почвами для нее считаются рыхлые, хорошо проницаемые черноземы и каштановые, а также наносные в поймах рек. Она очень плохо растет на уплотненных, тяжелых, солонцеватых или кислых почвах (рН ниже 5). В лесной зоне вполне для нее подходят произвесткованные и хорошо удобренные подзолистые, легкие супесчаные почвы, а также осушенные торфяники, если грунтовые воды залегают не очень близко от поверхности.
Здесь для этой культуры обычно выбираются участки, защищенные от холодных ветров, прогреваемые легкосуглинистые и супесчаные почвы, расположенные на южных склонах.