В фазе всходов и первых листьев абсолютные приросты урожая незначительны, но перед выметыванием и во время выметывания метелки прирост идет быстрее (В.С. Ильин, В.И. Гаценбиллер, 1995). После оплодотворения и завязывания зерен дальнейшее накопление урожая происходит за счет развивающихся початков. Поэтому при уборке кукурузы в период цветения урожай состоит только из стеблей и листьев. При более поздней уборке увеличивается доля початков, значительно возрастает кормовое качество зеленой массы и приготовление из нее силоса.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что кукуруза по своей природе является растением интенсивного типа, требующим для нормального роста и развития высокой концентрации ресурсов. Поэтому для эффективного ее возделывания необходимы интенсивные технологии, включающие, в частности, обоснованную систему мероприятий по борьбе с сорняками.
Кукуруза очень чувствительна к засоренности. Если не принимать никаких мер для их уничтожения, теряется 40-50% урожая. В течение длительного времени основным препятствием для увеличения производства кукурузы были сорняки (Ф.Бихари и др., 1986).
Прополка путем обработки культиваторами позволяет сократить потери до 15-25%, а комбинированное применение химических и механических средств борьбы с сорняками - до 20 -25%.
Сорняки, как и кукуруза, получают необходимые питательные вещества и воду из почвы. Основные условия для роста, развития сорных и культурных растений также одинаковы, следовательно, первые развиваются в ущерб вторым. Благодаря большей агрессивности сорняки успешно конкурируют с культурными растениями. Отрицательное влияние на будущий урожай сорняки в наибольшей мере оказывают на первых 6-8 неделях развития кукурузы.
Сорняки, появляющиеся раньше культурных растений, в большей степени снижают урожай, поскольку зачастую они в течение всего вегетационного периода конкурируют с культурными растениями и постоянно опережают их в развитии. Сорняки, прорастающие одновременно с культурными растениями, причиняют несколько меньший, но также значительный ущерб.
Например, на делянках, обработанных гербицидами через 5 дней, 2 недели, 3 недели и через месяц после появления всходов, урожайность составила соответственнно 87,9; 73,8; 51.8; 38% от контроля без сорняков (Ф.Бихари и др., 1982). Не меньшее значение имеет степень засоренности.
В условиях конкуренции между культурными растениями и сорняками за питательные вещества в первую очередь обычно проявляется дефицит азота в почве.
Относительная степень усвоения питательных веществ у кукурузы ниже, чем у сорной растительности. При сравнении содержания питательных веществ в кукурузе и сорняках пяти видов (щирице, мари, горце, амброзии, щетиннике) обращает на себя внимание то обстоятельство, что количество этих веществ в любом из сорных растений больше, чем в кукурузе. В пересчете на сухое вещество содержание в сорняках азота в 2 раза выше, чем в кукурузе; фосфора - в 1,5 раза; калия - в 3,5; кальция - в 2,5; магния – более чем в 3 раза (Ф.Бихари и др., 1986).
Важным фактором, определяющим конкурентные отношения кукурузы и сорняков, является освещенность и качество света. На ранних стадиях развития кукурузы сорняки не только затеняют растения, но и рассеивают свет, что повышает в его составе длинноволновую часть. При таком составе света нормальная интенсивность фотосинтеза становится невозможной. Именно поэтому кукуруза более чувствительна к засоренности, чем большинство злаков.
При более густом посеве кукуруза подавляет развитие сорняков, что особенно заметно, когда культура достигает высоты 60 - 80 см.
Появление на Урале раннеспелых гибридов кукурузы, урожайность которых формируется главным образом за счет роста и развития початка, потребовало резкого снижения плотности стеблестоя кукурузы (со 150-180 до 60-80 тысяч растений на га). Вызванное этим снижение проективного покрытия обострило конкурентные отношения между кукурузой и сорняками.
Разнообразие приемов и способов борьбы с сорняками в посевах кукурузы является результатом многовекового развития этой древней культуры. Современная интенсивная технология располагает комплексом средств, унаследованных от предшествующих систем: ручной (междурядные обработки), конно-ручной и механизированной (боронование посевов и, наконец, индустриальной (почвенные и листовые гербициды). Обоснование системы защиты кукурузы от сорняков предполагает решение вопроса о соотношении этих приемов, а в широком смысле - о роли агротехнического и химического методов борьбы с сорной растительностью.
Попытки ограничить борьбу с сорняками в рамках агротехнических мер, обосновываемые рядом авторов (Н.В. Барнаков, Н.Л. Шуханов, 1988; А.С. Азаренкова, 1990; А.П. Карпенко, 1991), сталкиваются со следующими трудностями: волновая динамика прорастания сорняков, реверсия засоренности при резком снижении ее плотности (Н.И.Кашеваров, 1986;В.П.Ливочка, Г.Н.Петров, 1989; В.С.Циков, Л.А.Матюха, 1989), слабая конкурентноспособность кукурузы, особенно при сравнительно ранних сроках посева (И.Н.Цымбаленко и др., 1998), низкая производительность метода, сильная зависимость от погодных условий и т.д. Возможности химических средств подавления сорняков также ограничены спектром их действия, опосредованностью влияния на сорные растения, например, через почву.
Таким образом, конструктивное решение должно опираться на обоснование оптимальных сочетаний различных приемов в зависимости от масштабов засоренности, состава и динамики прорастания сорняков, ресурсных возможностей производителя.
Наиболее эффективное подавление сорняков достигается при взаимодействии гербицидов с минимальным набором агротехнических операций, применяемых в процессе ухода за растениями. Таким образом, применение гербицидов в современных технологиях возделывания кукурузы является базовым методом борьбы с сорняками, на фоне которого при необходимости применяются дополнительные (страховые) приемы, подавляющие остаточную засоренность.
В посевах кукурузы применяются гербициды следующих групп.
1. Амиды карбоновых кислот.
Соединения данной группы повреждают прорастающие семена, но на вегетирующие сорняки действуют слабее. Они блокируют ферменты с сульфгидрильными группами, подавляя процесс окислительного фосфорилирования, нарушают азотный обмен, подавляют активность нитратредуктазы. Наиболее характерной является способность подавлять синтез белков и нуклеиновых кислот. Многие специалисты считают, что синтез белков прекращается вследствие вытеснения этими гербицидами аминокислот, связанных с т-РНК, например, они могут связываться с аминогруппой амино-ацил-т-РНК и встраиваться вместо аминокислоты в белковую цепь. В результате образуются белки, не обладающие ферментной активностью. Установлено, что в семенах с высоким содержанием крахмала соединения данной группы подавляет действие гиббереловой кислоты, активизирующей a-амилазу, и тем самым задерживают прорастание семян. Избирательность действия зависит от способности зародыша поглощать действующее вещество.
Наиболее характерные симптомы действия этих соединений - замедление митоза, подавление процессов растяжения клеток и роста корня, ослабленное поступление калия в растение. Прекращается транспорт аминокислот и ауксинов в колеоптиль. Вследствие суммарного воздействия многих неблагоприятных факторов падает осмотическое давление, и зародыш растения погибает.
Наибольшее значение в посевах кукурузы имеют следующие гербициды этой группы:
Ацетохлор - N-(2`-этил-6`-метилфенил)-N-этоксиметил-2-хлорацетамид. Растворимость в воде при 20оС - 398 мг/л. В сухую погоду эффективность этого гербицида может быть повышен путём неглубокой заделки его в почву. Препаративные формы - аценит, ацетал, харнес, трофи - выпускаются в форме концентратов эмульсий. Данный гербицид очень эффективен против однолетних сорняков, уничтожает и многие двудольные сорные растения.
Метолахлор - N-(2`-этил-6`-метилфенил)-N-(метокси-1-метилэтил). Растворимость в воде при 20оС - 530 мг/л. Высокоэффективен против куриного проса, щетинника и росички. В более высоких дозах, если осадков достаточно для проникновения действующего вещества в зону прорастания семян, хорошо подавляет спорыш, чистец, звёздчатку. Препаративная форма - дуал, 96% к.э.
2. Тиокарбаматы.
Механизм действия: прежде всего соединения данной группы подавляют митоз. Наиболее характерный симптом их действия – подавление роста проростков и деформация верхушек побегов. Известно, что при формировании митотического аппарата нити веретена образуются из белкового компонента, в функционировании которого участвуют SH-группы. В метафазе хромосомы связываются с этими нитями и определенным образом ориентируются. При участии глутатиона SH-группы окисляются, образуя мостики -S-S. При связывании глутатиона действующим веществом гербицидов белки, содержащие SH-группы, утрачивают защиту, и веретено деления не образуется. Кроме того, тиокарбаматы нарушают синтез белков и нуклеиновых кислот, в том числе систему РНК в процессе митоза.
Для нейтрализации воздействия тиокарбаматов на культурные растения в состав препаратов вводят антидоты. Например: антидот, входящий в состав эрадикана, повышает содержание глутатиона в растениях кукурузы и усиливает активность глутатион-S-трансферазы. Этот фермент компенсирует действие гербицида. В однодольных сорняках такая защита не действует, и они погибают.