Кукуруза строение растения. Особенности строения кукурузы

Кукуруза. Морфология и биология кукурузы. Гибриды и сорта кукурузы

Морфологические особенности.Кукуруза по морфологическим признакам и биологическим особенностям значительно отличается от других культур семейства мятликовые.

Зерно кукурузы прорастает одним корешком. В фазе 2-3-го листа из узла кущения отрастает первый ярус узловых корней, в фазе 5-6-го листа — второй ярус и т. д. Так образуется многоярусная мощная кор­невая система, с развитием которой связана величина урожая. При благоприятных условиях корни кукурузы проникают в почву на глу­бину 2-3, а в стороны на 1-1,5 м. Основная масса корней сосредото­чена в слое почвы 30-60 см. Из нижних стеблевых узлов отрастают воздушные корни. Углубляясь в почву, они усиливают устойчивость растений к полеганию и улучшают их питание. Мощная глубокопроникающая корневая система — важнейшее условие получения высо­кого урожая зерна и зеленой массы кукурузы.

Стебель кукурузы мощный, высотой от 50 см до 7 м, толщиной от 1,5-2 до 7 см, гладкий, внутри заполнен сердцевиной. Листья линей­ные, крупные, по краям реснитчатые, верхняя сторона листовой пла­стинки опушена. Язычок короткий, прозрачный, ушек обычно нет. Число листьев варьирует от 7 до 45. У распространенных в нашей стране сортов формируется от 12-13 до 26 листьев. Общая их поверх­ность достигает максимальной величины (0,3-1,5 м 2 на 1 растение) в конце цветения.

Кукуруза — растение однодомное, но раздельнополое. Мужское соцветие — метелка (находится на верхушке стебля), а женское — початок (в пазухе листа). В метелке образуется до 800 — 1 200 двух-цветковых колосков. На одном растении развивается обычно 1-2, иногда 3 початка. Масса початка 200-300 г. Он состоит из стержня, в ячейках которого вертикальными рядами попарно располагаются ко­лоски с женскими цветками (200-1 000). В каждом колоске заклады­вается два женских цветка, но развивается обычно один. Число рядов зерен четное (до 30), чаще 10—16. Початок укрыт оберткой, которая состоит из нескольких слоев видоизмененных листьев. Во время цве­тения столбики завязей выходят из обертки наружу и свешиваются в виде пучка.

Зерно у большинства подвидов кукурузы крупное. Масса 1 000 зерен 200-300 г. Форма зерна зависит от сорта и плотности распо­ложения рядов, окраска — белая, желтая, красная и др. Выход зер­на 75-85% массы початка.

Биологические особенности.Кукуруза — ветроопыляемое расте­ние. Вегетационный период ее 70-180 дней и более. В первые 3-4 не­дели после всходов кукуруза растет медленно. В это время необходи­мы хороший уход и своевременные прополки, так как всходы сильно угнетаются сорняками, что не только причиняет большой вред моло-дым растениям, но и отрицательно сказывается на дальнейшем их росте и развитии. Наиболее интенсивно кукуруза растет в период от начала роста междоузлий до выхода метелки. За 10 дней до выметы­вания и спустя 20 дней после цветения растения образуют до 75% ор­ганической массы. Для формирования высокого урожая зерна посевы кукурузы должны образовать листовую поверхность около 40-50 тыс., урожая зеленой массы — 60-70 тыс. м 2 и более на 1га.

Отношение к теплу. Кукуруза — теплолюбивое растение. Зерно ее начинает прорастать при 8-10°С. Однако эта температура недоста­точна для появления дружных и здоровых всходов. При посеве куку­рузы в малопрогретую почву значительная часть семян поражает­ся болезнями и погибает, в результате чего всходы оказываются изреженными и слабыми. Оптимальная температура для прораста­ния 16-20°С, для роста и развития растений — 20-28°С. При сниже­нии температуры до 12°С рост резко замедляется, растения желтеют и часто заболевают. При температуре ниже 3°С всходы кукурузы поги­бают.

Сумма активных температур, необходимая для созревания скоро­спелых сортов, составляет 1800-2100°С, позднеспелых — 2600-3 000°С и более.

Отношение к влаге. Эта культура отличается сравнительной ус­тойчивостью к засухе. Кукуруза экономно расходует влагу и на обра­зование единицы сухого вещества затрачивает меньше воды, чем дру­гие зерновые культуры. Транспирационный коэффициент ее 170-406, но так как урожай зерна и зеленой массы с единицы площади значи­тельно выше, чем у других зерновых культур, кукурузе требуется больше воды. За вегетацию гектар посева расходует 3 000-6000 м 3 воды. В период от всходов до выхода в трубку кукуруза использует мало влаги, затем потребность в ней возрастает. Наибольшее количе­ство воды она расходует в период, начинающийся за 10 дней до выме­тывания и заканчивающийся спустя 20 дней после выхода метелок. Недостаток влаги в этот период приводит к резкому снижению уро­жая.

При высоком уровне агротехники кукуруза сравнительно хорошо противостоит почвенной и воздушной засухе. Объясняется это тем, что в период наибольшего потребления влаги она уже имеет хорошо развитую корневую систему, обеспечивающую растения влагой с большой глубины, и способна поглощать пары воды из воздуха и ис­пользовать их как дополнительный источник влаги. Однако по засу­хоустойчивости кукуруза уступает просу и сорго.

Оптимальные условия увлажнения складываются при влажности в корнеобитаемом слое почвы на уровне 75-80% НВ. При переувлаж­нении почв кукуруза резко снижает урожай.

Отношение к свету. Кукуруза — светолюбивая культура корот­кого дня. Хорошее солнечное освещение, особенно в молодом возрас-те, благоприятствует ее росту и развитию. Чрезмерное загущение по­севов;/ засоренность их действуют угнетающе на ростовые процессы: тормозится формирование органов плодоношения, увеличиваются разрыв в цветении мужских и женских соцветий и число бесплодных растений. Эти особенности нужно учитывать при разработке агротех­нических мероприятий для кукурузы. Продолжительный световой день удлиняет вегетационный период кукурузы, а короткий — сокра­щает.

Отношение к почве.Кукуруза требовательна к почвенному пло­дородию и очень отзывчива на удобрение. Самые высокие урожаи она формирует на плодородных почвах при высоком уровне агротехники.

Лучше всего удается кукуруза на структурных черноземах и тем­но-каштановых почвах, а также на наносных почвах речных пойм, обладающих высоким плодородием и достаточно воздухопроницае­мых. Высокие урожаи этой культуры получают при содержании ки­слорода в почвенном воздухе неменее 18-20%. Оптимальная для нее плотность почв 1,1-1,3 г/см 3 .

Дерново-подзолистые почвы при выращивании кукурузы должны быть хорошо заправлены органическими и минеральными удобрения­ми и окультурены: иметь глубокий пахотный слой, хорошую структу­ру, достаточный запас влаги и питательных веществ. Наиболее благо­приятная реакция почвенного раствора для кукурузы — близкая к нейтральной (рН 6,5-7,5). Все кислые почвы (рН ниже 5) необходимо известковать. Кислые, сильно засоленные и склонные к заболачива­нию почвы непригодны для выращивания кукурузы.

Гибриды и сорта.У кукурузы широко используется эффект ге­терозиса, получаемый от скрещивания различных форм. Гибридные семена кукурузы по урожайности значительно превосходят семена родительских форм. Наибольшую прибавку урожая дают гибридные семена первого поколения. Гибриды могут быть межсортовые (получают скрещиванием двух различных сортов), сортолиней-н ы е (от скрещивания сорта с самоопыленной линией), межли­нейные (от скрещивания самоопыленных линий).

Межлинейные гибриды бывают простые (от скрещивания двух самоопыленных линий) и двойные (от скрещивания двух простых гибридов). По урожайности простые гибриды превосходят сортолинейные и двойные межлинейные гибриды на 10-20%. Более высокая продуктивность простых гибридов особенно проявляется при орошении.

В нашей стране наиболее распространены следующие гибриды: Днепровский 320 MB, Молдавский 215 СВ, Бемо 181 СВ, Коллектив­ный 181 СВ, Краснодарский 200 СВ, Одесский силосный 190 MB, Росс 270 MB, Нарт 150 СВ и др. В последние годы районированы но­вые гибриды: Либеро, Порумбень 253 АМВ, Росс 197 АМВ, ТК181, Краснодарский 383 MB, Росс 191 MB и др.

Работа №8. Особенности строения растений кукурузы. Строение зерна кукурузы. Определение подвидов кукурузы

Цель работы:Изучить морфологию кукурузы и определение подвидов кукурузы.

Кукуруза (ZeamaysL.) — одно­летнее однодомное растение с раздельнополыми соцветиями. По мор­фологическим признакам она сильно отличается от других зерновых хлебов.

Корневая система кукурузы мочковатая, мощная, состоит из че­тырех ярусов корней — зародышевые (не более 4), эпикотельные (2—7), узловые (20—30) и воздушные. Глубина проникновения кор­ней до 2-—3 м, они распространяются в радиусе до 1 м. До 60 % массы корней находится в пахотном слое.

Стебель прямой, от 0,6 до 6 м высоты и от 2 до 7 см толщины, вну­три выполнен рыхлой паренхимой. На нижних надземных узлах обра­зует воздушные или опорные корни, которые препятствуют полега­нию растений, а при углублении в почву улучшают питание последних. Стебель способен ветвиться, образуя 2—3 боковых побега (пасынка).

Листья линейные, с широкой пластинкой и коротким прозрачным язычком; их влагалища охватывают стеблевые узлы. На одном расте­нии образуется от 8 до 40 листьев и более. Число узлов и листьев — устойчивый сортовой признак.

Соцветия кукурузы двух типов — метелка (мужское соцветие) ипочаток (женское). Метелки находятся на верхушках главного стебля и боковых разветвлениях, а початки — в пазухах листьев на высоте 50—90 см. Чем выше стебель, тем больше листьев и позднеспелее сорт.

Колоски с мужскими цветками располагаются на боковых веточках попарно (оба сидячие или один на короткой ножке) в два вертикаль­ных ряда, а на главной оси — в несколько рядков. Колосковые чешуи широкие, кверху заостренные, слегка опушены, с 3—9 продольными нервами. Цветковые чешуи пленчатые, тонкие. Колоски двухцветковые, с тремя пыльниками в цветке. В метелке до 2,0—2,5 тыс. цветков, которые дают до 15—20 млн. пыльцевых зерен.

Початки бывают цилиндрической или слабоконусовидной формы, снаружи покрыты оберткой нз нескольких видоизмененных листьев.

Початок состоит из стержня, заполненного мягкой сердцевиной, В ячейках стержня вертикальными рядами попарно размещаются колоски. Поэтому в початках число рядов зерен всегда четное — от 8 до 30. В каждом колоске расположено по два женских цветка, из которых развивается только один.

Колосковые чешуи женских колосков в початке мясистые, неболь­шие, цветковые чешуи пленчатые, слаборазвитые.

В женских цветках завязь сидячая, столбик очень длинный, ните­видный, рыльце раздвоенное. При цветении столбики выходят из обертки наружу. Метелка зацветает на 3—8 дней раньше, чем поча­ток. Кукуруза — перекрестное ветроопыляемое растение.

Зерна кукурузы крупные, реже мелкие, округлой или удлиненной формы, чаще белой или желтой окраски, располагаются на початке в несколько вертикальных рядов (8—30). Масса 1000 семян у мелко семенных сортов 100—150 г, у крупносеменных — 300—400 г.

Рис. 15. Початки различных подвидов кукурузы:

1- зубовидная; 2 и 4 -кремнистая; 3 -крахмалистая; 5-сахарная; 6 -лопаю­щаяся.

В за­висимости от сорта и условий выращивания в початке образуется от 200 до 1000 зерен (в среднем 500—600). Выход зерна 75—85 % массы початка и 40—45 % сухой массы всего растения. В эндосперме зерна кукурузы есть мучнистая и роговидная части. Роговидный эндосперм имеет более плотное строение и повышенное содержание белка. У муч­нистого эндосперма строение рыхлое,- а содержание крахмала повы­шенное.

Определение подвидов.Вид культурной кукурузы ZeamaysL. включает 8 подвидов, различающихся между собой по следующим при­знакам: крупность и поверхность зерна, строение верхушки зерна, развитие в зерне роговидного и мучнистого эндосперма и др. В таб­лице 23 представлены наиболее известные подвиды кукурузы.

Рис. 16. Схема строения зерна различных подвидов кукурузы:

1 -крахмалистого; 2 – зубовидного; 3-кремнистого; 4 -лопаю­щегося; 5 – сахарного.

Материалы и оборудование:

1. Семена кукурузы в пробирках.

2. Разборные доски, лупы, ленейки.

3. Учебники, таблицы, рисунки.

4. Электронные весы.

Ход работы.После определения повидов кукурузы заполняют таблицу по следующей форме, а также разработать технологическую карту возделывания кукурузы на зерно.

Таблица 19. Отличительные признаки подвидов кукурузы

Кукуруза строение растения. Особенности строения кукурузы

Кукуруза (Zea mays) – однолетнее растение, которое широко используется на кормовые, продовольственные и технические цели. Истоки ее окультуривания уходят в глубокую древность. Первыми, кто стал выращивать кукурузу как культуру, были аборигены Америки (Мексика, Гватемала). В зерне кукурузы содержится 9–12% белка, 65–70% углеводов (в основном крахмала), 4–8% жира, минеральные соли и витамины. Из зерна получают муку, не содержащую клейковины, крупу, хлопья, консервы (сахарная кукуруза), крахмал, спирт, декстрин, пиво, глюкозу, патоку, сиропы, масло, витамин Е, аскорбиновую и глутаминовую кислоты. Экстракт и настой из пестичных столбиков кукурузы применяют в медицине при заболевании печени, почек или в качестве кровоостанавливающего средства. Желчеотделяющим действием обладает и кукурузное масло, получаемое из зародышей семян.

Кукуруза имеет большое кормовое значение, это очень важный компонент комбикормов. В 100 кг силоса, приготовленного из зеленой массы с початками в молочно-восковой спелости, содержится 40 к. ед. и 2,6 кг переваримого протеина, в зерне – соответственно 134 к.ед. и 7,8 кг.

Кукуруза относится к семейству Мятликовые (Poaceae).

Корневая система мощная, мочковатая, проникающая вглубь до 3 м. В корнях имеются воздушные полости. Кроме первичных и придаточных корней, из надземных узлов могут появляться опорные (воздушные) корни (рис. 1).

Стебель кукурузы прямой, мощный, от 60 см до 3 м высотой, иногда образует надземные пасынки, выполнен внутри рыхлой сердцевиной. На нижних надземных узлах стебля образуются воздушные корни, иногда на высоте до 50 см над землей, причем корни эти развиваются наиболее сильно у поздних сортов и у сортов с крупными, высокими стеблями, более других нуждающихся в опоре.

Листья широколанцетовидные, по краям волнистые, сверху опушенные, до 80–100 см длины и 5–15 см ширины, с резко выраженной средней жилкой.

Количество листьев на стебле зависит от скороспелости сорта. Чем более скороспелый сорт, тем меньше на стебле листьев, и наоборот. Позднеспелые сорта имеют 20–26 листьев, ранние – 10–13. Число листьев соответствует числу междоузлий.

Р и с. 1. Строение растения кукурузы: 1 – метелка; 2 – листья; 3 – пестичные столбики; 4 – початок; 5 – листовая обертка початка; 6 – нижний неразвившийся початок; 7 – мелкие корни; 8 – воздушные корни; 9 – корневая система.

Соцветия кукурузы двух типов – метелка (мужское соцветие) и початок (женское). Метелки находятся на верхушке стебля, а початки – в пазухах листьев. Кукуруза имеет раздельнополые цветки. Мужские (тычиночные) цветки состоят из 3 тычинок. В колоске по 2 цветка, которые собраны в соцветие метелку, которая расположена всегда на верхушке основного побега, так как развивается из его ко-нуса нарастания. Метелка разных форм кукурузы по величине, форме и окраске отличается большим разнообразием от метелок других хлебов (овса, проса, сорго) главным образом тем, что боковые ветви ее почти не образуют разветвлений или образуют их в очень небольшое число.

Колоски мужского соцветия сидят на веточках метелки обычно попарно (рис. 2), редко по четыре. Один из них на короткой ножке или оба сидячие на боковых ветках.

Р и с. 2. Мужское соцветие: А – метелка; Б – расположение колосков: 1 – на центральной ветви, 2 – на боковой ветви; В – пара мужских колосков у кукурузы: 1 – колосковые чешуи, 2 – цветковые чешуи, 3 – тычинки.

Колоски метелки расположены в два вертикальных ряда, на главной оси – в несколько рядов. Колоски двухцветковые. Колосковые чешуи широкие, заостренные кверху, опушенные, с 3–9 продольными нервами. Цветковые чешуи тонкие, пленчатые.

Початки (рис. 3) бывают различ-ной величины и формы, чаще всего цилиндрической или слабо конусо-видной. Початок всегда покрыт сна-ружи особой обверткой, состоящей из нескольких слоев видоизмененных листьев кукурузы, и состоит из стержня, в ячейках которого вер-тикальными рядами попарно распо-лагаются колоски с женскими цвет-ками, число рядов зерен початка всег-да четное. Женские колоски двухцвет-ковые, но развивают обычно по одно-му плодущему цветку.

Колосковые чешуи женских колосков в початке небольшие, мясистые. Цветковые чешуи тоже небольшие, пленчатые. Они распола-гаются у обычных культурных сортов кукурузы в самом основании зрелого зерна и легко осыпаются от стержня початка. Завязь в женских цветках сидячая.

Отходящий от каждой завязи столбик очень длинный, нитевидный, с раздвоенным на верхушке рыльцем (рис. 4).

У верхних цветков початка столбики самые короткие; книзу початка цветки образуют все более и более длинные столбики.

К моменту цветения столбики выходят наружу из обвертки початка своими рыльцами и таким образом воспринимают пыльцу муж-ских цветков.

Стержень початка заполнен мягкой сердце-виной и представляет собой видоизменившуюся в процессе длительного отбора метелку.

Плод – голая крупная зерновка (рис. 5), масса 1000 штук – 100–400 г. В початке от 200 до 600 зерновок. Окраска их белая, кремовая, желтая, оранжевая, красная, черная и др. Форма зерна, кроме сортовых особенностей, зависит от плотности расположения рядов. Поверхность гладкая или морщинистая.

Изучение строения наиболее важных органов кукурузы – мужских и женских соцветий, а также репро-дуктивных органов – тычинок и пестиков лучше всего проводить на метелках и початках, находящихся в фазе цветения или специально засушенных в этот период.

Характеристика поверхности, фор-ма, величина и соотношение частей эндосперма – важные отличительные признаки подвидов кукурузы.

Согласно принятой классификации, вид Zea maуs L. делится на восемь

Р и с. 5. Зерновка кукурузы: 1 – обоподвидов, различающихся между солочка; 2 – роговидный эндосперм; 3 – бой следующими тремя признаками: мучнистый эндосперм; 4 – щиток; 5 – пленчатостью (голые или одетые в всасывающая часть щитка; 6 – корень; чешуи зерна); 7 – влагалище корня; 8 – междоузлие; – внешним строением зерна (форма и 9 – почка с молодыми листьями. характер поверхности); – внутренним строением зерна (расположение мучнистого и роговидного эндосперма).

Разнообразие в строении зерна различных форм кукурузы зависит, главным образом, от однородности эндосперма кукурузного зерна, соотношения различных частей, отличающихся по химическому составу.

Кроме оболочек (семенной, плодовой, а у некоторых форм и мякинной) и алейронового слоя в эндосперме зерна различают так называемые мучнистую и роговидную части.

Мучнистая часть, называемая также мучнистым эндоспермом, имеет рыхлое строение с промежуточными между зернами крахмалами. Сами крахмальные зерна мелкие, округлой формы. Роговидная часть, или роговидный эндосперм, имеет более плотное расположение крахмальных зерен, которые несколько крупнее, с угловатыми очертаниями. Промежутки между крахмальными зернами заполнены протеином и коллоидными углеводами. Мучнистый эндосперм содержит, главным образом, крахмал и очень мало белка. Роговидный эндосперм, кроме того, отличается высоким содержанием белка. Степень развития мучнистого и роговидного эндосперма – характерный отличительный признак для разных форм кукурузы.

Рассмотрение общего строения зерна кукурузы может быть приведено на зернах кремнистой или зубовидной кукурузы, в которых имеется и мучнистая и роговидная часть эндосперма. Различие этих двух частей хорошо видно и невооруженным глазом, но для рассмотрения строения крахмальных зерен необходимо использовать микроскоп.

Различия во внешнем и внутреннем строении зерен позволяют разделить вид кукурузы на восемь подвидов. Однако не все подвиды имеют одинаковое производственное значение.

Источники:

https://studopedia.ru/1_77259_kukuruza-morfologiya-i-biologiya-kukuruzi-gibridi-i-sorta-kukuruzi.html
https://studopedia.net/3_79689_rabota–osobennosti-stroeniya-rasteniy-kukuruzi-stroenie-zerna-kukuruzi-opredelenie-podvidov-kukuruzi.html
https://murzim.ru/nauka/selskoe-hozjajstvo/hleba-vtoroj-gruppy/23859-kukuruza.html