Спелость кукурузы и тепловые единицы

////Спелость кукурузы и тепловые единицы

Спелость кукурузы и тепловые единицы

Относительная спелость является важным критерием в выборе гибридов кукурузы. В относительно теплые годы урожайность гибридов более поздних сроков созревания может оказаться выше, чем у ранних гибридов. Однако ситуация может измениться на противоположную в относительно холодные годы. Кроме того, более легкий вес поздносозревающей кукурузы в относительно холодные годы может привести к снижению класса кукурузы. Еще более усложняет дело то, что гибриды с одинаковой относительной спелостью, могут иметь несколько отличающиеся особенности развития. Гибриды с одинаковым содержанием влаги в зерне при уборке урожая на зерно могут иметь различные сроки выметывания пестичных столбиков и, следовательно, наполнение зерна может происходить в более поздние сроки. Может ли это явление оказать влияние на урожайность и качество зерна в относительно холодные годы, если губительный мороз случается в начале сентября?

Воздействие губительного мороза на урожайность и качество зерна у гибридов одинакового срока созревания оказывается минимальным, если мороз случается после того, как появляется линия полумолочной спелости (см. ниже). Любые оценки влияния спелости кукурузы на урожайность и качество зерна должны основываться на способности определять стадии развития кукурузы и влияние температуры на ее развитие.

Фазы развития кукурузы

Тремя наиболее важными фазами развития при определении спелости кукурузы являются: (1) выметывание пестичных столбиков, (2) физиологическая зрелость и (3) уборочная спелость. Период между выметыванием пестичных столбиков и физиологической зрелостью называется периодом наполнения зерна.

Фаза выметывания пестичных столбиков обычно наступает в конце июля, накопление тепловых единиц (см. ниже) от момента сева до выметывания пестичных столбиков составляет примерно 50-55% накопления тепла с момента сева до физиологической зрелости.

Период наполнения зерна. В течение периода времени, составляющего 3-4 недели, в зерне закладывается 80% запасов. Этот период называется «линейным периодом наполнения зерна». Этот период начинается через 16 дней после выметывания пестичных столбиков. Темпы наполнения зерна в этот период составляют 3-4% в день от веса зерна в спелом состоянии. Этот период приходится на август. Губительный мороз, который может случиться в этот период, может привести к тому, что зерно будет иметь исключительно низкое качество. Кроме того, будет отмечаться значительное снижение урожайности.

Физиологическая зрелость (или черный слой) обычно наступает во второй половине сентября или первой половине октября. Процентное содержание влаги в зерне при физиологической зрелости незначительно превышает 30%. Еще одним измерением развития зерна является линия полумолочной спелости.

Фото 1. Спелость кукурузы и тепловые единицы

Линия полумолочной спелости появляется тогда, когда содержание влаги составляет примерно 40%, и зерно заполнено более чем на 90% своего потенциала. Линия полумолочной спелости обычно появляется в начале сентября, когда накоплено почти 90% единиц тепла. Это та фаза, когда кукуруза убирается на силос. Следовательно, разница в урожайности в результате губительного мороза после появления линии полумолочной спелости у гибридов с одинаковым сроком созревания может составить 3-5%, однако в большинстве случаев разница оказывается ничтожно малой. Мороз, который может случиться после наступления физиологической зрелости, не оказывает влияния ни на урожайность зерна, ни на его качество.

Уборочная спелость — это показатель процентного содержания влаги в зерне. Общая урожайность зерна и вес при физиологической зрелости фиксируются. Однако высыхание зерна увеличивает стоимость производства кукурузы и, следовательно, влажность зерна при уборке является доминирующим признаком при оценке сроков созревания гибрида.

Тепловые единицы

Температура является наиболее важным из природных факторов, оказывающих влияние на темпы развития растения. Температурная реакция большинства метаболических процессов в кукурузе одинакова: характерная форма кривой температурной реакции для продолжения роста корней или побегов, появления новых листьев в мутовке и фотосинтеза в листьях показывает минимальную температуру в промежутке между 0 и 10 °C, оптимальную — примерно при 30 °C и максимальную — при 45 °C. Температура воздуха используется для количественной оценки реакции темпов развития культуры на температуру. Следовало бы использовать данные о температуре в точке роста, однако это значительно сложнее осуществить. Разница между температурой точки роста и температурой воздуха может сильно различаться в тех случаях, когда (а) точка роста находится ниже поверхности почвы или незначительно выше ее, а почва в этот момент влажная и холодная, и (б) в месте нахождения точки роста наблюдается высокая степень испарения с почвы и с листвы, в результате чего температура тканей растения понижается.

Таблица 1. Сравнение системы тепловых единиц с календарными днями

Важность температуры в развитии культуры была признана давно, и было разработано несколько простых формул для расчета степени воздействия температуры на развитие культуры (так называемые системы тепловых единиц). Две системы тепловых единиц, которые использовались наиболее часто, это система градусо-дней роста (Growing Degree Day system (GDD)) и единицы накопления тепла культурой (Crop Heat Units (CHU)). Недавно была разработана новая система тепловых единиц на основе различной реакции кукурузы в период от момента сева до выметывания пестичных столбиков и от выметывания пестичных столбиков до созревания. Эта новая система называется общим температурным показателем (General Thermal Index (GTI)). И, наконец, была разработана методика, которая используется в моделировании культур и называется методом тепловой листовой единицы (Thermal Leaf Unit method (-TLU)). Эта методика основана на том, с какой скоростью появляется листва в результате воздействия температуры. Эти системы тепловых единиц сравнивались с календарными днями, которые требовались для выращивания гибрида кукурузы Пионер 3902 (относительная спелость 2700 CHU) на исследовательской станции Флора от сева до выметывания пестичных столбиков в течение 10 лет в период с 1987 по 1997 год (см. табл. 1). Результаты показывают, что выметывание пестичных столбиков у Пионера 3902 происходило между 69 и 88 днями после сева. Это составляет промежуток в 20 дней между самым ранним и самым поздним выметыванием на протяжении 10-летнего периода. Коэффициент изменчивости (CV, стандартная ошибка при делении среднего числа на среднее) — это мера надежности метода для прогнозирования даты выметывания пестичных столбиков (то есть низкий CV означает высокую надежность). Точность прогноза даты выметывания пестичных столбиков при использовании GDD или CHU была почти вдвое выше по сравнению с календарными днями, однако точность этих двух методик была несколько ниже, чем при сравнении с GTI и TLU.

Градусо-дни роста

Градусо-дни роста (GDD) вычисляются на каждый день с использованием максимальной дневной температуры (Tmax), минимальной дневной температуры (Ттіп) и базовой температуры (Tbase) по формуле:

Градусо-дни роста (GDD) вычисляются по формуле

Базовая температура (Тbase), то есть температура, ниже которой развитие останавливается, различается у разных видов культуры. Для кукурузы Tbase составляет от 6 до 10 °С. Иногда уравнение GDD модифицируется для того, чтобы включить верхний лимит (то есть 30 °С), выше которого развитие либо остается постоянным, либо снижается линейно с температурами выше максимальной температуры.

Единицы накопления тепла культурой (CHU)

Единицы накопления тепла культурой (CHU) используются для полевых и садовых культур (подробнее читайте в журнале Зерно, май, 2006 г.). Единицы накопления тепла культурой вычисляются по отдельности для дневного (CHUday) и ночного (CHUnight) времени по формулам:

Единицы накопления тепла культурой вычисляются по формуле

Таблица 2. Единицы накопления тепла культурой

Система накопления температурных единиц предполагает, что ответная реакция на температуру в виде развития оказывается днем и ночью разной, однако для этого предположения нет физиологической основы. Несмотря на этот изъян, система CHU оправдывает себя и признана во всем мире как один из лучших методов для количественного определения воздействия температуры на развитие культуры.

Общий температурный показатель (GTI)

Общие температурные показатели (GTI) можно вычеслить из средней дневной температуры (T) одним способом для периода от сева до выметывания пестичных столбиков (FT(veg)) и другим – для периода от выметывания пестичных столбиков до спелости (FT(fill)).

Следовательно, GTI предполагает определенную разницу в реакции развития кукурузы на температуру до и после выметывания пестичных столбиков.

Общие температурные показатели (GTI) можно вычистить по формуле

Прочие природные факторы

Такую же реакцию, как температура, могут вызывать и другие природные факторы. Например, скорость появления листьев у кукурузы бывает меньше, когда растения получают мало почвенного азота, когда почва имеет мало влаги или, когда растения недостаточно освещаются солнцем. Влияние этих природных факторов на скорость появления листьев, однако, незначительное. Например, когда температура уменьшается с 20 до 15 °С скорость появления листьев снижается на 50%. Это 2%-ное снижение по абсолютной температурной шкале (°К). А когда обеспечение растений азотом снижается с уровней, вполне достаточных, почти до условий азотного голодания (97%-ное уменьшение количества доступного азота), скорость появления листьев снижается только на 30%.

Рекомендации по пересчету относительной спелости

Конверсии между CHU, GDD и системой расчета степени спелости культуры (CRM), которую также называют системой рейтингов относительной спелости культур из Миннесоты (США), перечислены в таблице далее. Система оценки по CRM широко используется в США для характеристики относительной спелости гибридов. Рейтинг по CRM основан не на температуре, а скорее, на длительности дней от момента сева до спелости (предположительно в среднестатистический год где-то в Миннесоте) по отношению к набору стандартных гибридов. Приблизительная конверсия из одной системы рейтингов в другую может быть оценена на примере простого линейного уравнения регрессии вида Y = a + b x X.  Например, относительная спелость 80-дневного CRM гибрида составляет примерно (776 + 23 x 80) = 2620 CHU, а относительная спелость 3300-CHU гибрида составляет примерно (-33.7 + 0.043 x 3300) = 108 дней CRM.

Внимание! Эти конверсии являются приемлемо близкими только в отношении итогов сезонов и когда GDD исчисляются в температурных показателях, выраженных в системе Цельсия. Многие подборки данных в США основаны на расчетах GDD по шкале Фаренгейта. Это приводит к данным, которые в 1,8 раза больше, чем те, которые получаются при использовании шкалы Цельсия в оценке CHU или CRM из GDD (или в 1,8 раза меньше, когда производится оценка GDD, исходя из CHU или CRM).

Сэдрик Лаунч

Джерело

Автор: |2018-10-02T22:58:55+00:00Жовтень 2nd, 2018|Категорії: Кукурудза, Публікації|0 Коментарі

Залишити коментар