А ЧОМУ ОДИН?
Насправді жодних «чудес» чи «невідомих таємниць» немає. Рослина кукурудзи «відрощує» більше ніж один качан тоді, коли отримує доступ до достатньої (або надмірної) кількості ресурсів. За умови, що потенційна можливість формування другого або третього продуктивного качана «записана» у генетичному коді певного гібриду.Саме тому деякі гібриди реагують на поліпшення умов росту для окремих рослин (завдяки зменшенню щільності посіву збільшується площа живлення та використання сонячного світла) і формують кілька качанів, а інші – ні.
Стародавні сорти кукурудзи були кущистими – рослини не обмежували свій розвиток одним стеблом, а формували декілька пагонів. У деяких випадках «пам’ять предків» прокидається в їх нащадках: у сучасних гібридів поруч з головним стеблом з’являється ще кілька стебел – так званих «пасинків».
Стародавні сорти формували декілька стебел і на кожному з них було декілька качанів. Це був природний метод «диверсифікації ризиків» – пошкодження одного стебла або одного качана компенсувалося за рахунок інших. До речі, рослини подібного типу продовжують вирощувати у важкодоступних регіонах Центральної Америки, де сільське господарство мало змінилося з часів інків, ацтеків та майя.
Але інтенсивне сільське господарство віддало перевагу рослинам зі «спрощеною» будовою: одна рослина – одне стебло – один качан. Чому саме так?
Багатостеблова кукурудза з декількома качанами дозріває нерівномірно. Для аборигенів Америки це зручно – сезон молодої кукурудзи «розтягується» на кілька місяців, урожай з кожної рослини збирається в кілька етапів.
При вирощуванні декількох сортів з різним вегетаційним періодом з’являється можливість половину року харчуватися молодою кукурудзою. А також поступово збирати і використовувати урожай стиглого сухого зерна.
Але з тих часів, як кукурудза стала вирощуватися як товарна культура на великих площах, розтягнутий період дозрівання і, відповідно, розтягнутий період збирання, стали вадою, а не перевагою. Набагато зручніше вирощувати відносно компактні рослини, які формують один великий качан. Збирати вручну поодинокі великі качани значно легше, ніж вибирати стиглі качани з декількох наявних.
За аналогією з олімпійським гаслом «швидше, вище, сильніше», індустріальна технологія вирощування кукурудзи наприкінці позаминулого сторіччя могла б використовувати девіз «швидше, простіше, дешевше». Рослини кукурудзи з одним качаном цілком відповідали цім вимогам – ручне збирання дійсно було досить простою справою, тому жнива проходили швидко, а витрати були меншими.
З другої половині минулого століття на полях з’явилися кукурудзозбиральні комбайни, і можна було ігнорувати незручність ручного збирання декількох качанів з кожної рослини. Але «єдинокачанна» структура рослин не змінилася. Для цього було декілька причин.
По-перше, на протязі століття відбиралися переважно сорти кукурудзи з одним качаном, тому подальша селекційна робота велася з ними та їх «нащадками», у яких ця ознака, як то кажуть, була «викарбувана у ДНК».
По-друге, за цей час визначилася проста, але «робоча» формула для отримання високого врожаю: збільшення продуктивності кожної рослини та збільшення кількості рослин на одиницю площі. У комбінації «індивідуальна продуктивність х оптимальна норма висіву» можна коригувати обидва значення, але можливості однієї рослини стабільно формувати високий урожай мають певну межу. Тому селекція зробила ставку на «командний результат» рослин: щільність посіву зросла до 80-100 тисяч рослин/га.
«Одностеблова» форма рослин кукурудзи дозволяє розміщувати рослини дуже щільно, з мінімальною «соціальною дистанцією». Щільний посів покращує контроль пізніх бур’янів – суцільне затінення ґрунту в густих посівах кукурудзи перешкоджає появі сходів тепло- та світлолюбних бур’янів. До того ж, щільний зелений полог перешкоджає нагріву ґрунту і непродуктивним втратам вологи.
Але, на жаль, не завжди вдається «вгадати» умови вегетаційного періоду. Та не завжди є можливість «відкоригувати» деякі фактори. Весняні заморозки, тривала холодна погода, різкі добові коливання температури, спека, проливні дощі – всі ці фактори важко передбачити. Але вони нищівно діють на врожай: «проріджують» сходи, гальмують розвиток рослин у критичні фази, перешкоджають запиленню.
«ЗАПАСКА» ДЛЯ ЕКСТРЕМАЛЬНИХ УМОВ
Під впливом незапланованих погодних «сюрпризів» кількість рослин кукурудзи на одиницю площі може виявитися або занадто великою (в умовах посухи), або, навпаки, занадто маленькою (при загибелі сходів) для забезпечення максимальної продуктивності кожної рослини.
Урожай загущених посівів буде меншим, аніж прогнозувалося заздалегідь – ресурсів не вистачить. При гострому дефіциті води і елементів мінерального живлення рослини можуть взагалі не сформувати нормальних качанів.
У розрідженому посіві «однокачанна» кукурудза не може сформувати урожай, який відповідає ґрунтово-кліматичним умовам певного місця. Зменшення щільності посіву позитивно впливає на масу 1000 зернин, довжину качана та кількість зерен в ряду. Проте, індивідуальна продуктивність кожної рослини зростає максимум на 10-15%. Тому компенсувати втрату навіть 20-30% рослин у такий спосіб неможливо.
Урожай «однокачанних» гібридів кукурудзи також може «обнулити» посуха у період запилення. Кілька днів спеки – і качан (єдиний і неповторний) залишається безплідним.
Для того щоб компенсувати вплив несприятливих факторів, гібриди повинні «комплектуватися» не тільки високою продуктивністю, але також і високою адаптивністю. Тобто здатність переносити з мінімальними збитками негативний вплив недостатньо контрольованих факторів. Якби йшлося про механізми, можна було б сказати – повинні мати «запас міцності».
Для селекції ця задача є надзвичайно складною, бо висока продуктивність зазвичай проявляється в ідеальних (майже) умовах вирощування. А стійкість і невибагливість мають «темний бік» – дуже скромну потенційну врожайність. Тому ідеальна «стабільно висока продуктивність» існує в теорії, а на практиці потрібно обирати між варіантами: продуктивність висока або продуктивність стабільна.
Чи можна знайти компроміс між адаптивністю і продуктивністю? Можна, якщо згадати про те, що кукурудза здатна формувати не один, а два качана. І навіть більше, ніж два.
Кількість качанів регулює сама рослина кукурудзи: в «звичайних» та несприятливих умовах формує один качан, а при надлишку ресурсів – ще один. Або навіть два чи три. У такий спосіб можна вирішити проблему відповідності щільності посіву умовам певного вегетаційного періоду. Якщо збереглася задана щільність посіву та умови вегетації задовільні, більшість рослин «обмежаться» лише одним качаном. Якщо щільність посіву в нормі, а умови виявилися кращими, ніж прогнозувалося, то рослини сформують по два качана.
Якщо посів виявився розрідженим через втрату сходів, наявні рослини можуть компенсувати відсутність планової кількості рослин за рахунок формування «додаткових» качанів.
Компенсаторна здатність «багатокачанних» гібридів також може сприяти збереженню врожаю при несприятливих умовах запилення. Якщо перший з качанів не запилився через спеку або внаслідок тривалої зливи, у другого качана є шанс зав’язати насіння після покращення погоди. За умови, звичайно, що цвітіння двох качанів не тривало синхронно.
ДВА КРАЩЕ НІЖ ОДИН?
В середині минулого століття В.О. Козубенко встановив високу кореляцію між посухостійкістю і здатністю гібридів кукурудзи формувати декілька качанів. У посушливих умовах «однокачанні» рослини кукурудзи часто залишалися «порожніми», а «двокачанні» мали шанс сформувати хоча б один повноцінний качан. У процесі відбору та схрещування В.О.Козубенко створив холодостійкі ранньостиглі гібриди Буковинський 1 (2,3), які за сприятливих умов формували на рослині 2-3 качана. Поєднання холодостійкості з посухостійкістю, та ранньостиглості з відносно високою (для 1950-х років) продуктивністю у цих гібридів було унікальним.
В СРСР в кінці 1980-х років сорти багатостеблової багатокачанної кукурудзи селекції Георгія Папалашвілі вирощувалися на силос в Грузії і Азербайджані. Та вирощуються навіть зараз.
Популярний на початку 20 століття в США сорт Mosby Prolific, мав висоту стебла 3,5-4,0 м і формував від двох до чотирьох качанів. Цей сорт вирощували переважно на силос. Це було виправдано – збільшення частки качанів в зеленій масі підвищувало її поживну цінність.
Існували також двокачанні сорти зернового напрямку. Наприклад, популярний до кінця 1930-х в США сорт кукурудзи Leaming Corn формував 2-3 качана. Автор сорту Джекоб Лімінг працював над ним 30 років, з 1855 по 1885. Він проводив відбір і схрещування, звертаючи увагу на раннє цвітіння, великий розмір качанів та їх кількість на рослині. Сорт виявився вдалим – його врожайність перевищувала 6 т/га. Але з середини 1950-х його остаточно витіснила більш продуктивна гібридна кукурудза.
Але інтерес до двокачанної кукурудзи не зник повністю. Особливо в тих регіонах вирощування, умови в яких менш передбачувані та комфортні для кукурудзи, аніж Кукурудзяний пояс. Наприклад, на Середньому Заході США. Або у країнах Західної Європи. До речі, багато сучасних французьких і німецьких гібридів кукурудзи здатні формувати два качана. Причина очевидна – умови вирощування кукурудзи в Європі (без зрошення) гірші, ніж в умовах Кукурудзяного пояса США. У тому числі – через більш високу ймовірність заморозків, посухи, спеки. Перераховувати їх не буду, але знайти гібриди з «високою компенсаторною здатністю» без зусиль можна в каталогах Pioneer, KWS, Limagrain, Euralis.
«ХТО ПЕРШИМ ВСТАВ – У ТОГО КАПЦІ!»
Чому деякі гібриди завжди скромно «обмежуються» одним качаном, а інші – формують два або три? Причина – в генетично обумовленому порядку закладки та формування качанів. Передусім – у домінуванні першого качана.
Теоретично, кукурудза закладає початки практично на кожному вузлі стебла, від низу до верху. Але більшість з численних «проектів» качанів не реалізуються рослиною. Розвиток зародкових качанів на нижніх вузлах починається в першу чергу, але зародкові качани на верхніх міжвузлях розвиваються дешо швидше. Тому вони обганяють своїх конкурентів з «нижніх поверхів».
У однокачанних гібридів принцип «переможець отримує все» діє без жодних виключень. Якщо розвиток одного з качанів пройшов певну критичну фазу, розвиток його конкурентів блокується рослиною. Суворе апікальне домінування виключає подальшу конкуренцію між качанами, направляючи всі ресурси єдиному переможцю.
У багатокачанної кукурудзи також існує апікальне домінування, але «бенефіціарами» можуть бути декілька качанів, а не лише один. Розвиток 2-4 качанів відбувається синхронно або з несуттєвим відставанням. Тому саме вони отримують перевагу у порівнянні з качанами, які «відстали».
При синхронній появі качанів кожен з них не має переваги перед іншими, їх розвиток відбувається в одному темпі. Тому їх розміри і кількість сформованого насіння відрізняються несуттєво.
Якщо два качана з’явилися з невеликим інтервалом, «швидкий» качан розвивається швидше та «живе багатше». Другий – забезпечується поживними речовинами гірше, тому часто має менші розміри. При пошкодженні або загибелі першого качана на ранніх етапах розвитку, другий стає лідером та використовує ресурси, які призначалися першому. Якщо пошкоджений або знищений 1-й качан, то урожай зерна формується за рахунок 2-го і навпаки.
Посуха та інші несприятливі чинники, які діють під час цвітіння, можуть уповільнити розвиток «другого» качану. Подальше поліпшення умов вегетації у багатьох випадках не може «реанімувати» другі качани – рослина їх передчасно «списала у збитки».
ДОБРЕ РІШЕННЯ ДЛЯ ПОГАНИХ УМОВ
Кількість качанів на рослині багатокачанної кукурудзи залежить не тільки від ознаки (властивості) сорту/гібрида розподіляти ресурси між декількома качанами з синхронним розвитком. Потрібні відповідні умови вегетації для розкриття потенціалу певного генотипа. Залежно від забезпеченості ресурсами і наявності/відсутності стресових ситуацій, кукурудза може або «завантажитися» максимально можливою кількістю качанів, або «скинути» зайве ще на стадії диференціації зародків.
Чим кращі умови вегетації, тим вища ймовірність отримання 2 або 3 повноцінних качанів з кожної рослини. А чим гірше – тим менша. «Добрі» або «погані» умови – це «персональні» умови для кожної з рослин. При обмежених ресурсах вологи та мінерального живлення для відносно невеликої кількості рослин на одиницю площі кожна з них буде забезпечена водою та елементами живлення на достатньому рівні та зможе сформувати два або навіть три качана. У занадто щільних посівах доступ до ресурсів у кожної з рослин зменшиться до «прожиткового мінімуму». Що може дозволити собі рослина ущільнених посівів? Лише один качан.
Саме з цієї причини рослини з декількома качанами кукурудзи зазвичай ростуть у розріджених посівах. Або на узбіччі поля, де проявляється «крайовий ефект», тобто рослини використовують ресурси сусідньої ділянки або узбіччя дороги.
Для того, щоб кожна з рослин сформувала 2-3 качана, норма висіву повинна бути невисокою. Не потрібно планувати отримати 80-100 тисяч рослин на гектар, і навіть 60-70 тисяч – це забагато. У відносно сприятливих умовах (без зрошення) на два качана зазвичай можна сподіватися при наявності не більш ніж 50-55 тисяч рослин/га.
Але навіщо сіяти кукурудзу з такою низькою нормою?
В умовах дефіциту вологи розріджені до 30-50 тис. рослин/га посіви кукурудзи можуть сформувати приблизно 5 т/га зерна. Для Півдня України, де «стандартна» технологія вирощування кукурудзи не забезпечує стабільного отримання врожаю, багатокачанні гібриди кукурудзи з низькою нормою висіву гарантують отримання 2,5-3,0 т/га навіть у посушливий рік. А за сприятливих умов можуть дати вдвічі більший урожай.
Успішний досвід використання зменшених норм висіву підтверджує доцільність такої стратегії у Миколаївській області. Оптимальна норма сівби повинна забезпечити гарантоване отримання повноцінного качана з кожної рослини при «середньостатистичних» умовах вегетаційного періоду. Залежно від осінньо-зимових запасів вологи у ґрунті, це від 30 до 55 тисяч рослин на га.
Якщо умови вегетації виявилися кращими, ніж очікувалося, за рахунок формування додаткових качанів врожайність збільшується на 40-50%, а у надзвичайно сприятливих умовах – в два рази.
НОРМА НАСІННЯ – МІНІМУМ, ОБРОБІТОК ҐРУНТУ – «НУЛЬ»
Вирішальне значення має не тільки вибір гібриду та норми сівби, а також вибір технології обробітку ґрунту. Накопичення та використання вологи при посіві за «класичної», «мінімальної» і «No-Till» технології істотно відрізняються. Відрізняється також температурний режим: темна поверхня обробленого ґрунту прогрівається значно сильніше, ніж ґрунт під шаром відбиваючих сонячне проміння рослинних решток.
Років 30-40 тому в УКРНІОЗі (зараз Інститут зрошуваного землеробства УААН) на зрошенні проводили експерименти з низькими нормами висіву кукурудзи. Логіка була «залізна»: менше рослин на полі – менша потреба у волозі – менша витрата води для зрошення. Але результат виявився протилежним!
Ніякої містики – елементарна фізика. Ґрунт у розрідженому посіві нагрівався сонячними променями до 60-65°С: здатність відбивати (вірніше, поглинати) сонячні промені у обробленого ґрунту така ж сама, як у асфальту. Тому температура поверхні ґрунту в жаркий літній день не надто відрізняється від температури розпеченої поверхні автошляху. Ґрунт випромінює тепло – інфрачервоні промені. І гріє не тільки приземний шар повітря, але і рослини.
В міру щільний посів створює тінь і відображає значну частину сонячного світла. Тобто має набагато більше альбедо, тобто здатність відбивати світло, ніж «голе», оброблене поле або розріджені посіви. У помірно щільному посіві рослини відчувають себе набагато краще, ніж в зрідженому. Їм не так «жарко».
Сівба багатокачанних гібридів зменшеними нормами у попередньо оброблений та не покритий рослинними рештками ґрунт виправданий за умови, що рослини покриють ґрунт своєю тінню ще до настання літньої спеки. Наприклад, при посіві холодостійких гібридів у дуже ранні терміни. «Чорний» ґрунт підвищує ризик для рослин, сходи яких з’явилися запізно – тоді, коли сонце не гріє, а «смалить».
No-Till створює відносно «прохолодні» умови. Наявність щільного шару рослинних залишків уповільнює прогрів ґрунту і зменшує ризик «спекти» молоді рослини у спекотний сонячний день. Тому No-Till посів зменшеними нормами можливий в оптимальні та навіть пізні терміни. При оптимальній структурі ґрунту No-Till сприяє накопиченню і збереженню вологи опадів. Тих, які випали в холодну пору року, і тих, які випали після початку вегетації кукурудзи. Краще забезпечення вологою і менш екстремальний температурний режим в жарку пору року дозволяють отримати більш високий урожай, ніж на ретельно поораних полях.
РЕЦЕПТ ДЛЯ ДІЛЯНОК ЗІ «СТРОКАТОЮ РОДЮЧІСТЮ»
Посів двокачанних гібридів зменшеними нормами дозволяє ефективно використовувати ділянки з нерівномірною родючістю ґрунту. У Західній Європі такі ділянки намагаються нівелювати за допомогою внесення диференційованих норм мінеральних добрив. На картограмах виділяють основні ґрунтові відмінності, визначають їх межі та розраховують відповідні норми елементів живлення: «багатим» ділянкам поля – менше, «бідним» – більше. А потім вносять добрива за допомогою агрегату, який зменшує або збільшує норму внесення добрив, згідно з GPS-картою. Або, як варіант, проводять сівбу с/г культур диференційованими нормами: більш щільно сіють на родючих ділянках, трохи рідше – на «бідних».
Подібні технології вимагають істотних фінансових витрат, які не завжди окупаються на посушливому півдні України. «Справедливий» розподіл добрив на полі та диференційовані норми сівби не сприяють підвищенню врожайності, якщо забезпеченість вологою – на мінімумі.
Але навіщо приймати рішення за кукурудзу, якщо рослини самостійно можуть адаптуватися до «бідних»та «багатих» ділянок поля? Досить правильно визначити базову щільність посіву багатокачанного гібрида кукурудзи. Таким чином, щоб на «бідних» ділянках гарантувати рослинам «прожитковий мінімум», достатній для формування одного повноцінного качана. А на більш родючих ділянках при такій нормі висіву кукурудза може «розщедритися» на другий початок.
Багатокачанна кукурудза – це добре рішення для поганих умов. Для ділянок зі «строкатою» родючістю, для клімату з непередбачуваним чергуванням холоду, спеки, посухи та злив. Потенціал багатокачанних гібридів максимально розкривається саме в таких умовах. Це «двогорбі верблюди», які здатні раціонально використовувати мізерні ресурси.Та ефективно реагувати на поліпшення обставин.
Два або три качана на рослині – це результат прояву генетичної здатності формувати одночасно кілька качанів у сприятливих умовах вегетації. Немає жодної містики, таємниць та «чудодійних» препаратів – подібний результат досяжний при вирощуванні гібридів з високою компенсаційною здатністю з оптимальною щільністю рослин у посіві.
Олександр Гончаров
