Происхождение культуры и районы выращивания

Родина кукурузы — Центральная и Южная Америка. Это самое древнее пищевое растение на нашей планете. Археологи обнаружили остатки пыльцы дикорастущих форм кукурузы, появление которых относится к 80 тыс. лет до н. э., т.е. еще до появления человека. Встречается под названиями маис, почата, пшено турецкое, буярово, китка, повенка (Егорова В. Н., 2000).

В Китае ее называли «йо – июшу», в Южной Америке – «милиз», в Европе – «тритикум», в разных славянских странах ее величают «царевицей» и «царкой». Турки нарекли ее «кукуру», на Украине «пшеничкой», в России «белоярое пшено» (Хохлачев В. В., 1983).

Древняя кукуруза развивалась в двух очагах формирования: первичном – Мексике и Центральной Америке и вторичном – в нагорьях Перу, куда она попала из Центральной Америки около 3150-3350 лет назад.

К приходу испанцев в Мексике кукурузу при искусственном орошении возделывали ацтеки, тольтеки, цапотеки и майя. Европейцы застали культуру кукурузы на всем пространстве: от границ современной Канады до патогонии. Первые способы использования кукурузы на Кубе описаны Колумбом (1492г). Им же дано название кукурузе «маис» по его индийскому наименованию «махиз». Первые образцы кукурузы были доставлены в Испанию, по- видимому, после второго путешествия Колумба.

Первым полным печатным изображением кукурузы была гравюра в Травнике Фукса в 1542 г (Рабинович Н. М., 1989).

Португальцы завезли кукурузу на западное побережье Африки и в Индию в начале 16 в.; в 1525 г. кукуруза проникла в Китай. В Россию эта культура, вероятно, попала через Турцию и Грузию, но не исключена ранняя интродукция из Западной Европы; во всяком случае, название «кукуруза» имеет венгерское происхождение («кукуруц»). По – настоящему, кукурузу стали возделывать в России только в начале 19 века (Рабинович Н. М., 1989).

На протяжении тысячелетий человечество возделывает кукурузу, но не может дать однозначный ответ на вопрос: кто же ее родоначальник?

В современной науке господствуют три точки зрения, три предположения. Согласно одному из них - культурная кукуруза произошла от дикой исходной формы. Установлено, что в диком виде это растение произрастало более 70 тысяч лет тому назад. Однако найти его не удалось.

В 20 столетии тайну дикого предка начали искать в родстве кукурузы с растениями известными под названиями тео–сент (теосинте) и трипсакум, которые также относятся к семейству злаковых и к группе маисовых. Особый интерес вызывал теосинте – ныне живущий род, легко скрещивающийся с кукурузой. Хотя эти растения ботанически родственны, между ними имеются значительные различия. Теосинте, например, совсем не имеет початков, а трипсакум и вовсе не похож на кукурузу.

В результате успешной гибридизации трипсакума с кукурузой, а также путем тщательного анализа различий кукурузы и ее ближайших сородичей появилась третья гипотеза: дикая кукуруза была близка к пленчатой, которую древние индейцы окультурили и улучшили.

Так и господствуют сегодня одновременно три взгляда на биографию кукурузы (Хохлачев В. В., 1983).

На сегодняшний день общемировая посевная площадь под кукурузой для потребления в молочно – восковой спелости составляет 1,027 млн га.

Около 400 тыс. га из этого количества приходится на долю сахарной кукурузы.

В мире практически каждый второй сладкий початок, используемый в пищу, выращен в США (45,82 % всего мирового валового сбора). Сахарная кукуруза занимает в этой стране 270,2 тыс. га.

К числу стран – ведущих производителей относятся также Венгрия (30,41 тыс. га), Канада (29,13 тыс. га), Франция (28,93 тыс. га) и Япония (27,92 тыс. га). Урожайность и валовый сбор сахарной кукурузы в ведущих странах следующие: в США урожайность составляет 15,08 т/га, валовой сбор – 4,072 млн т, в Венгрии урожайность – 15,79 т/га, валовой сбор – 479,86 тыс. т, в Канаде урожайность – 10,04 т/га, валовой сбор – 290,53 тыс. т, во Франции урожайность – 17,25, валовый сбор – 497,58 тыс. т, в Японии урожайность – 9, 63 т/га, валовой сбор – 268,76 тыс. т. Всего в мире валовой сбор сахарной кукурузы – 8,886 млн т. (Новоселов С., 2007).

2. Ценность культуры и ее использование

Сахарная кукуруза (Zea mays сonvar. saccarata Korn.) однолетнее растение семейства Мятликовых (Poaceae).

Кукуруза сахарная – ценная овощная культура. В пищу используют зерно в молочной и молочно – восковой спелости в свежем, отваренном, замороженном, консервированном и сушеном видах. По вкусовым качествам сахарная кукуруза занимает одно из первых мест по питательной ценности и химическому составу даже превосходит большинство из них (Капустин А. А., 2009).

Кукуруза сахарная поставляет человеку полезные и незаменимые питательные вещества, а также регулирует процессы пищеварения и повышает усвоение других продуктов питания. Благодаря хорошей калорийности, высокому содержанию углеводов, белков, незаменимых аминокислот и витаминов она является ценным продуктом для детского питания. Используется для лечебных целей (Шаин С. С., 1955).

По питательным и вкусовым качествам, а также по содержанию полного комплекса витаминов кукуруза сахарная занимает одно из первых мест среди овощных культур. Зерно в фазе молочной спелости содержит 24—32,2 % сухого вещества, 13,5—24 % углеводов, в том числе 4,7—8 сахаров, 12—15 крахмала, 7,2—8,1 % декстринов, 2,5—3,7 сырого протеина и 0,8—1 % сырого жира. Пищевое достоинство белков кукурузы сахарной значительно выше, чем у других подвидов. Белок ее содержит в большом количестве такие незаменимые для организма человека легкоусвояемые аминокислоты, как лизин и триптофан. Початки имеют высокие вкусовые качества благодаря наличию декстринов. В зерне содержатся такие витамины, мг/100 г: В₁ — 0,15—1, В₂ —0,08—0,12, РР — 1,1 —1,7, С —6,5—12, а также витамин В₆, никотиновая и пантотеновая кислоты. У желтозерных сортов накапливается каротин (0,3—0,9 мг/100 г) и витамин Е. Количество минеральных веществ в 100 г кукурузы следующее, мг: натрия — 0,3, калия — 300—311, магния — 48—117, кальция — 6—19, железа — 0,32—0,55, фосфора — 78—125, а также имеются хлор, сера и другие элементы. В фазе биологической спелости зерно содержит, % на сухое вещество: углеводов — 65—70 %,в том числе сахаров — 3,4— 5,5, крахмала — 26—50, белков — 10—17, жира — 6—8 % (Чиков П. С., 1976).

Питательная ценность сахарной кукурузы обусловлена приятным вкусом и широким спектром использования. Свежие кукурузные початки после кратковременной варки в подсоленной воде подают на стол с различными добавками. Початки и зерна замораживают и используют для производства консервированной продукции. Початки длиной 10см маринуют и используют для приготовления овощных смесей (Круг Г, 2000). Из кукурузы сахарной готовят много блюд, а современная промышленность изготавливает из нее свыше 150 различных пищевых продуктов. Популярна кукуруза в консервированном, сушеном и замороженном виде — для гарниров к мясным блюдам, потребляют ее в пюре, супах, оладьях, печеньях и др. Пользуется спросом кукурузное масло, которое по химическому составу и пищевой ценности близко к подсолнечному. Его применяют преимущественно в кондитерских изделиях, готовых смесях для детского питания. Кукурузное масло содержит витамин Е, ненасыщенные жирные кислоты. Под его влиянием снижается уровень холестерина в крови, поэтому оно имеет профилактическое и лечебное значение при атеросклерозе и гипертонии.

Как лекарственное растение кукуруза стала использоваться сравнительно недавно, со второй половины прошлого столетия. Но это относится к кукурузным столбикам с рыльцами, которые именно в это время нашли свое официальное место в научной медицине.

Для медицинских целей используют кукурузные столбики с рыльцами, собранные в период созревания початков. Установлено, что жидкий экстракт и настой кукурузных рылец увеличивают отделение желчи, уменьшают ее вязкость, удельный вес и содержание билирубина, ускоряют процесс свертывания крови. Эффективен при гипотромбинемии и повышает количество тромбоцитов, усиливают диурез. Кукурузные рыльца обладают мочегонным, кровоостанавливающим и диуретическим свойствами. Они применяются при лечении желчного и мочевого пузыря, камнях в почках, при сердечных отеках.

В качестве кровоостанавливающего средства препараты кукурузы используют при геморрагических диатезах и маточных кровотечениях различной этиологии (Егорова В. Н.,2000, Полуденный Л. В.2000, Лавренов В. К., 2001).

Кроме того, препараты из кукурузных рылец, могут назначаться при кровотечениях, связанных с понижением содержания протромбина, при передозировке антикоагулянтов непрямого действия. Препараты из кукурузных рылец способствуют улучшению свертываемости крови (Мухин В. Д., 2000)

3. Морфологические особенности сахарной кукурузы

Корневая система. Кукуруза имеет развитую мочковатую корневую систему с основным расположением корневой массы в верхних слоях почвы, которая распространяется в диаметре около 1 м вокруг стебля, причем часть ее развивается близко к поверхности почвы, другая проникает на глубину 2,5 м и достигает окончательного развития и предельных размеров к концу молочной спелости. Состоит из нескольких ярусов. Первый ярус корней составляют остатки зародышевых корешков, отходящие от места расположения высеянного зерна. Затем идут несколько ярусов корней, отходящих от подземных узлов стебля. Это основная масса корней. Наконец, на самых нижних узлах надземной части стебля можно увидеть толстые опорные корни, которые уходят неглубоко в землю и там разветвляются. Основное их назначение – поддерживать стебель в вертикальном положении; но они имеют также некоторое значение в снабжении растений влагой и питательными веществами (Синская Е. Н., 1957, Аблизин Д. В., 1960 Шпаар Д и др., 1999).

Стебель растения прямой, высотой 1—4 м, диаметром 2—6 см, гладкий. Сердцевина стебля, в которой находятся сосудистые пучки, содержит до образования зерен 8 – 12 % сахара (Куляшов Н. Н., 1958, Брежнев Д. Д., 1969).

У разных сортов кукурузы стебель бывает различной высоты: у наиболее скороспелых сортов он не превышает 100 – 110 сантиметров, у среднеспелых колеблется в пределах 150 – 250 сантиметров, а у позднеспелых достигает 3 – 4 метров (Брежнев Д. Д., 1969).

В течение первого месяца после появления всходов кукуруза растет медленно и достигает высоты всего 20 – 25 сантиметров. Но после развития 7 – 8 листьев и образования метелки она быстро трогается в рост (Широкова С. Д., 1954).

Как отмечает Д. В. Аблизин (1960), в очень теплые летние дни при достаточной влажности почвы суточные приросты кукурузы в высоту могут достигать 12 – 15 см.

Количество междоузлий на стебле бывает различное. На основании междоузлий отрастают початки, из которых у современных гибридов, как правило один – два достигают полного развития. Под землей могут отрастать боковые или пазушные побеги. (Куляшов Н. Н., 1958).

Листья кукурузы крупные, очередные, линейные, почти голые или слабо опушенные с верхней стороны. Листья состоят из листовой пластинки, листового влагалища и лигулы (листового язычка). Количество листьев колеблется в зависимости от группы спелости гибрида. Их бывает от 8 до 16. От положения листьев на растении зависит взаимное затенение и интенсивность фотосинтеза. Так как початок снабжается прежде всего ассимилянтами от листа, который находится непосредственно под ним, очень важно, чтобы происходила полная инсоляция его поверхности. В этих целях селекционерами созданы «гелиотропные формы» кукурузы (Шпаар Д. и др., 1999).

На одном растении кукурузы различают и женское и мужское соцветие. Мужские соцветия представляют собой метелку, неправильно называемую султаном, иногда в метелке имеются и отдельные женские цветки (Синская Е. Н.,1957).

На главном стебле метелка бывает одна. Цветение начинается через 2 – 3 дня после выхода из влагалища верхнего листа. В очень жаркую погоду цветение может наступить раньше ее полного выхода из окружающих листьев. Начинается цветение в средней части центрального стержня.

Наиболее интенсивное цветение метелок происходит в теплые дни. По окончании цветения метелки прекращается рост стеблей и листьев. Нижние листья усыхают постепенно один за другим, усыхает метелка, но в это время в оплодотворенных початках идет важнейший процесс формирования, налива и созревания зерна (Аблизин Д. В., 1960).

Женские соцветия – початки образуются в пазухах нижних листьев; иногда они имеют уродливый ветвистый характер. Початки прикрываются оберткой (Синская Е. Н., 1957).

Кукуруза относится к перекрестноопыляющимся растениям. На главном стебле кукурузы может быть несколько початков, но самым крупным и развитым из них является верхний. С него начинается и цветение. Нижерасположенные початки позже цветут, позже созревают и по размерам уступают верхнему початку. На главном стебле у сахарной кукурузы обычно 3-4 початка. Как правило, только 1 – 2 початка на растении достигают полного развития (Аблизин Д. В., 1960, Круг Г, 2000).

Зерна находятся на початках в попарно расположенных рядах, по 25 – 50 на стержне, и образуют вместе початок, который окутывается обертками. Спелое зерно кукурузы состоит из трех основных частей: из семенной кожуры - перикарпа (6 %), эндосперма (84%) и зародыша (10%) (Шпаар Д. и др., 1999).

По сравнению с другими подвидами кукурузы (зубовидной, кремнистой, лопающейся, крахмалистой) сахарная, согласно своему названию, отличается высоким содержанием водорастворимых полисахаридов (5 – 10 %), сахаров (4 – 9 %), а также протеинов (до 3 %), жира и витаминов. В белковой фракции зерна сахарной кукурузы преобладают незаменимые аминокислоты – лизин и триптофан, а желтозерные сорта, кроме того, накапливают каротин (провитамин А). Зерно сахарной кукурузы имеет угловатую, сдавленную форму, поверхность зерна морщинистая, мучнистый эндосперм отсутствует, присутствует роговидный эндосперм (Капустин А., 2009).

Кукуруза проходит разные стадии роста и развития. Выделяют следующие стадии (фазы) роста и развития: всходы – прорастание семян, развёртывание первого листа; ювенильное развитие – фаза второго – четвертого листа; рост листьев и стеблей – фаза пятого листа (переход растения к автотрофному питанию), кущение, начало стеблевания, фазы седьмого – девятого листа; опыление и оплодотворение – вымётывание и цветение метёлки, цветение початка; рост зёрен – молочная, молочно – восковая спелость; созревание – полная спелость (Кошкин Е. И., 2005).

Всходы кукурузы появляются на третий – пятый день. Растение начинает цвести на 45 – 90 сутки после появления всходов. Цветение мужских цветков начинается раньше женских и наступает через 3 – 5 суток после появления метелки. Цветение длится 4 – 6 суток. Период от цветения женских цветков до молочной спелости зерна – 20 – 25 суток. Фаза молочной спелости длится 2 – 5 суток, период от молочной до полной биологической спелости – 40 – 70 суток (Егорова В. Н., 2000).

4. Биологические особенности сахарной кукурузы

Чтобы получить максимальный урожай початков сахарной кукурузы необходимо учитывать биологические особенности культуры по отношению к факторам окружающей среды таким как свет, тепло, влага, почва, элементы минерального питания.

4.1. Требования кукурузы к свету

Требования кукурузы к свету очень велики. Для нормального произрастания кукурузы очень важно, чтобы растение было хорошо освещено. При загущении посевов у растений уменьшается количество листьев, снижается качество початков и урожайность (Мухин В. Д., 2000).

Даже небольшое затенение заметно снижает урожай кукурузы. В излишне загущенных посевах или на сильно засоренных полях кукуруза угнетается не только потому, что ухудшается снабжение ее растений влагой и питательными веществами, но также и потому, что они при этом сильно затеняются (Шаин С. С., 1954).

Сахарная кукуруза относится к растениям короткого дня. У современных сортов фотопериодическая реакция очень ослаблена и не играет важной роли в агротехнике этой культуры. Растениям необходим 12—14-часовой день (Круг Г., 2000).

По мнению Д. В. Аблизина (1960), на сорта сахарной кукурузы, возделываемые в Российской Федерации, увеличение продолжительности дня, которое наблюдается на территории нашей страны, заметного влияния на удлинение их вегетационного периода не оказывает.

4.2. Требования кукурузы к ветру

Ветер оказывает сильное механическое влияние на растение. При сильном ветре листовые пластинки кукурузы иногда разрываются на отдельные полосы, что ухудшает их полезную деятельность и, кроме того, увеличивает потери влаги.

Под воздействием ветра значительно увеличивается испарение влаги как самим растением, так и почвой. Это, естественно, ухудшает обеспеченность растений водой.

Ветер может также вызывать полегание кукурузы, что нередко наблюдается на орошаемых землях и после сильных дождей, сопровождающихся ветром. В отдельных местностях с целью борьбы с полеганием кукурузы применяют окучивание (Аблизин Д. В., 1960)

В период цветения кукурузы сильные ветра ускоряют потерю пыльцой жизнеспособности и значительную часть уносят за пределы поля. В ветреную погоду подвядают сочные столбики початков, что ухудшает ход процесса оплодотворения.

Кукуруза плохо переносит суховеи, то есть сочетание сильного ветра, высокой температуры и низкой влажности воздуха. Иногда суховей не прекращается и ночью, что не дает растениям возможности восстановить свой водный баланс. Суховеи всегда плохо влияют на кукурузу, но особенно они вредны для нее при недостаточной влажности почвы и в тех случаях, когда их наступление совпадает с временем цветения кукурузы (Шевченко А. С.,1960)

4.3. Требования кукурузы к влаге

Для получения высоких урожаев нужно обеспечить кукурузу достаточным количеством влаги во все периоды жизни.

По требовательности к водному режиму сахарная кукуруза относится к мезофитам. Транспирационный коэффициент кукурузы - от 230 до 370. Оптимальным для кукурузы считается 450 – 600 мм осадков за сезон вегетации. Среднее количество воды, расходуемое кукурузой за вегетационный период на одном гектаре, составляет 4000– 6000 м³ (Ефимов И. Т., 1969).

У сахарной кукурузы слабая корневая система, поэтому она по сравнению с другими подвидами наиболее требовательна к влаге, причем на протяжении вегетационного периода потребность во влаге меняется. Для набухания семенам кукурузы необходимо 44 % воды от их массы. В начальные фазы развития (первые 30 – 40 дней от появления всходов) сеянцы растут медленно и нуждаются в сравнительно небольшом количестве воды, по мере формирования листьев потребность во влаге возрастает. Водный режим кукурузы резко изменяется в период активного роста надземной массы. Установлено, что в этот период растение кукурузы испаряет в течение суток (в зависимости от температуры воздуха) от 2 до 4 л воды, что в расчете на 1 га посадок составляет 80 -100 т. Наибольшее количество влаги сахарная кукуруза использует в период цветения и формирования початков, который начинается за неделю до выбрасывания метелок и длится около месяца. Дефицит влаги в почве в это время приводит к увеличению разрыва в сроках цветения мужских и женских соцветий, что ухудшает условия опыления и оплодотворения. Вместо 2 – 3 дней, как это наблюдается при оптимальной влажности, разрыв может достигать 20 дней и более. Следствием этого будет череззерница, т.е. неполное завязывание семян (Капустин А., 2009).

При недостатке влаги снижается кустистость растений и в ряде случаев уменьшается их облиственность, что можно рассматривать как защитную реакцию растений с целью уменьшения испаряющейся поверхности. При этом уменьшается характерное для сорта количество початков на растении, средний вес их и вес самого растения (Брежнев Д. Д., 1969).

В условиях Предуралья для кукурузы опасно переувлажнение. На переувлажнённых почвах она медленно и неравномерно всходит и очень медленно растёт (Прокошев В. Н., 1968).

4.4. Требования кукурузы к почвенным условиям

В условиях правильной агротехники кукурузу можно возделывать почти на всех почвах, пригодных для выращивания других полевых культур.

Наиболее благоприятны для кукурузы почвы с хорошей водоудерживающей способностью и вместе с тем воздухопроницаемые, достаточно глубокие для развития мощной корневой системы, содержащие в должном количестве питательные вещества, без излишней кислотности или щелочности. Кукуруза растет на всех почвах при рН не ниже 5,6. При высокой кислотности урожайность снижается. При рН ниже 5,0 ее снижение достигает 30%. Содержание гумуса 2,5-3,0 %, Р₂О₅и К₂О не менее 15-17 мг. на 100 г почвы и мощности пахотного горизонта 25-28 см (Аблизин В. Д., Половникова З. П., Прокошев В. Н., 1958).

Свойства всякой почвы зависят, во-первых, от ее природных особенностей, во – вторых - от приемов обработки и удобрений. По природным особенностям для кукурузы хороши черноземы, темно – каштановые почвы, серые лесные суглинки, лессовые почвы. По механическим свойствам для нее особенно благоприятны почвы супесчаные и легкосуглинистые.

Свойства почвы оказывают заметное влияние на сроки созревания кукурузы. На легких теплых почвах кукуруза созревает значительно раньше, чем на почвах тяжелых, медленно прогревающихся.

Непригодны для нее заболоченные, холодные почвы и почвы с близким стоянием грунтовых вод, почвы с повышенным содержанием солей.

Хуже она удается на тяжелых, глинистых, мало воздухопроницаемых почвах (Круг Г, 2000)