Кукуруза – растение короткого дня и, как правило, затягивает развитие в средних широтах на фоне длинного дня. Оптимальная продолжительность светового дня для нее – 12-14 часов. Поэтому эффективная борьба с сорняками в посевах, строгое соблюдение их оптимальной высоты – одно из главных условий создания благоприятного светового режима (В.С. Циков, Л.А. Матюха, 1989).
По мнению Р. Ван дер Винна и Г. Мейера (1962), суть заключается не в продолжительности светлого времени суток, а в соотношении периодов дня с разным качеством (спектральным составом) света. При продвижении на север увеличивается доля сумерек, когда преобладающими становятся лучи красного диапазона. Они и затягивают вегетацию кукурузы. Вместе с тем имеется генетическое разнообразие вида Zea mays по реакции на этот фактор. Имеются формы с нейтральной и даже положительной реакцией на удлинение дня. Поиск и подбор таких форм повысит устойчивость развития кукурузы на Южном Урале.
У кукурузы на корм, где важно общее количество образованного сухого вещества, высокие температуры весной повышают скорость развертывания листьев и, таким образом, количество перехватываемой ими солнечной радиации. Так, в результате прямого и косвенного влияния температуры изменяются фотосинтез и скорость образования сухого вещества.
Количество воды, в котором нуждается кукуруза, определяется главным образом стадией ее развития и погодой.
Через 6-7 недель после высева семян растение достигает шестого листа, и скорость удлинения стебля и увеличения площади поверхности листьев начинает быстро возрастать. Недостаток воды в это время снижает скорость увеличения размеров клеток и листьев. Измерения, проведенные в полевых условиях, показали, что это происходит, когда водный потенциал листьев достигает уровня ниже 8-9 баров, отражающего умеренный недостаток воды. Если рост листьев ограничивается, они перехватывают меньше поступающей радиации и тогда скорость роста культуры и размеры растений уменьшаются.
Недостаток воды в период быстрого удлинения стебля ограничивает высоту растений, хотя, как правило, это затрагивает только два или три междоузлия. Дефицит влаги во время удлинения метелки и верхних междоузлий также вызывает задержку появления метелки и столбиков, что приводит к снижению урожая зерна.
Следствием сильного недостатка воды в период опыления является развитие зерен только на части початка, что отрицательно сказывается на общей энергетической ценности силоса.
В противоположность влиянию недостатка воды в период цветения, ее недостаток в период развития зерна может быть более важным для производства кукурузы на корм, чем для производства зерна. Низкий водный потенциал листьев и закрытие устьиц будут лимитировать фотосинтез, но перемещение запасных веществ из стебля в початок будет продолжаться. Хотя снижение урожаев зерна благодаря этому будет меньшим, урожаи корма будут сильно снижены.
Умеренное увлажнение в период созревания приводит к преждевременному старению листьев, начиная с нижних, и к более раннему созреванию культуры. Это, в свою очередь, ведет к более ранней уборке и получению силоса с высоким содержанием сухого вещества.
Время возникновения и степень недостатка воды, относящиеся к различным физиологическим стадиям развития, крайне важны для определения размеров влияния засухи на урожай и качество зерна или растительной массы кукурузы на корм.
У кукурузы на корм, где важно общее количество произведенного сухого вещества, любое ограничение фотосинтеза в результате меньшего увеличения площади поверхности листьев или закрытия устьиц снижает урожаи. Критический недостаток почвенной влаги, способный ограничить рост и фотосинтез, очевидно, будет колебаться в зависимости от стадии роста, скорости испарения, типа почвы и глубины проникновения корней (М.К.В. Карр, 1983).
Таким образом, развитие кукурузы, а следовательно, и качество силоса находится в тесной зависимости от основных компонент погоды и климата. Между тем континентальность климата Южного Урала связана с резкими колебаниями тепло- и влагообеспеченности как в пределах одного периода вегетации, так и по годам. Это требует подбора гибридов с минимально выраженной или нейтральной реакции на подобные колебания, то есть обладающих высокой буферностью генотипов. Важнейшим признаком, определяющим буферность гибридов в условиях низкой теплообеспеченности, является скороспелость
Потенциальная продуктивность находится в прямой зависимости от продолжительности вегетационного периода. Это обеспечивается длительным периодом накопления сухого вещества, а также большим количеством листьев.
Долгое время считалось, что для возделывания на силос даже в северных районах пригодны относительно позднеспелые формы. Вместе с тем еще в 1932 году К.В. Крутиховский отмечал, что сдерживающим фактором распространения силосной кукурузы в Зауралье является позднее созревание существовавших в то время форм. Это положение было подтверждено многочисленными исследованиями по сортоиспытанию, проведенными на Урале в 50-60-х годах (Н.А. Макеев и др., 1955; Е.П. Фитин, 1956; П.И. Кузнецов, 1956; Г.М. Сиротин, 1958; С.П. Сергеев, 1962; А.К. Вершинин, 1963 и другие).
После этих исследований часть площади кукурузы (в ряде хозяйств до 60%) была занята раннеспелыми гибридами и сортами Буковинский 2, Буковинский 3, Воронежская 76 и другими.
Однако с конца 70-х гг. вновь восторжествовал подход «от потенциальной продуктивности», что привело к полному переходу на среднеспелые и позднеспелые формы (А.Э. Панфилов, 1992). Подтверждением этого служит список сортов и гибридов, районированных в Челябинской области до середины 80-х гг.: Краснодарская 1/49 (позднеспелая популяция), Стерлинг (среднепоздний сорт), ВИР 56 (среднеспелый гибрид), Жеребковский 86, Коллективный 220, Коллективный 210 (среднеранние гибриды).
При подборе сортов и гибридов необходимо учитывать, что развитие кукурузы при ограниченных ресурсах тепла вносит коррективы в характер связей между длинной вегетационного периода и основными хозяйственно-полезными признаками по сравнению с установленными в традиционных зонах кукурузосеяния. По данным А.Э. Панфилова (1992), высота растений, число листьев и количество зерен в початке, рассматриваемые обычно как элементы потенциальной продуктивности, находится в прямой зависимости от длины вегетационного периода. Однако в условиях нашего региона связь их с фактическим сбором сухой массы является слабой, а с урожаем зерна – отрицательной. Напротив, такие элементы структуры урожая и показатели его качества, как масса 1000 зерен, выход зерна при обмолоте, содержание сухого вещества в зеленой массе и доля початков в сухом веществе, находятся в обратной зависимости от длины вегетационного периода, но наиболее тесно связаны с продуктивностью. Таким образом, с увеличением продолжительности цикла развития растет разрыв между потенциальной и фактически реализованной урожайностью.
Этот разрыв усиливается благодаря неравномерности ассимиляционных процессов в течение периода вегетации. Наибольшая интенсивность этих процессов наблюдается во второй половине периода вегетации, начиная за 10 дней до выметывания. У более скороспелых форм начало этого периода приходится на середину лета, когда условия роста и развития оптимальные. У позднеспелых форм он протекает на фоне постепенного ухудшения температурного режима, а у наиболее позднеспелых прерывается переходом температуры через биологический минимум на начальной стадии (J. Zscheischler, 1984). Это и препятствует реализации потенциала позднеспелых форм.
Решающим условием увеличения урожая и повышения его качества в зонах с недостаточным количеством тепла является создание и внедрение в производство высокопродуктивных раннеспелых гибридов кукурузы.
Большое значение в подборе наиболее продуктивных, высокопластичных гибридов, сочетающих в себе комплекс хозяйственно-полезных признаков, являются экологические испытания гибридов кукурузы в каждом конкретном регионе, то есть, как отмечал Н.И. Вавилов (1932), подбор гибридов по агроэкологическому принципу. Экологическое испытание раннеспелых гибридов кукурузы, проведенное в общесоюзном масштабе в 80-е годы, показало, что по всем регионам северной зоны кукурузосеяния преимуществом обладают раннеспелые гибриды (В.С. Ильин, В.И. Гаценбиллер, 1995). Выделена большая группа гибридов, которые наряду с высокой продуктивностью обладают высокой пластичностью и адаптивной способностью: Коллективный 160СВ, Немо 216СВ, Молдавский 215СВ, Славутич 160, Днепровский 141Т, Алатау 107, а также гибриды зарубежной селекции: Скандия (Австрия), БЦ 183, БЦ 191 (Югославия).
При всей изученности проблемы невыясненными остаются два вопроса: какие гибриды можно относить к группе раннеспелых и любой ли раннеспелый гибрид пригоден для выращивания на силос в условиях Челябинской области.
По Б.П. Гурьеву и И.А. Гурьевой (1988), в группу раннеспелых входит большой диапазон биотипов с индексом ФАО 150-200.
Вместе с тем исследованиями А.Э.Панфилова (1992) установлено, что из имевшихся в то время гибридов максимальную продуктивность и наивысшее качество силоса в лесостепи Зауралья обеспечивал не весь спектр раннеспелых форм, а лишь биотипы с индексом ФАО от 160 до 180.
В 90-х годах были районированы первые ультраранние гибриды ФАО 130-150 – Обский 150СВ, Бемо 160МВ и другие. Установлено, что наряду с высокой зерновой продуктивностью гибриды этой группы обладают рядом преимуществ и при выращивании на силос (А.Э. Панфилов, И.Н. Цымбаленко, 1998).