Вологість зерна кукурудзи під час збирання: формування, облік, значення

При просуванні на північ вологість зерна кукурудзи під час збирання гібридів кукурудзи підвищується і на Поліссі як правило становить 30–35% у скоростиглих форм. Тому в цих умовах на перший план виступає ознака накопичення сухої речовини.

Втрата вологості зерном кукурудзи під час дозрівання — складний інтегральний процес, який залежить від багатьох чинників:

• фізико-біохімічних властивостей зерна,
• морфологічних ознак качана кукурудзи (товщина стрижня, лінійні розміри зернівки, крупність зерна, кількість і здатність до розкриття обгорток, поникнення качана, строки прояву чорного прошарку в зерні, консистенція ендосперму),
•  біологічних і онтогенетичних властивостей гібрида кукурудзи (тривалість латентної фази, стійкість до посухи).

Під час характеристики тривалості вегетації дослідники зазвичай виокремлюють два основні періоди:

1. формування вегетаційних органів,
2. формування генеративних органів: суцвіть, квіток і органів розмноження (плодів, насіння).

Такий поділ вегетації рослини допомагає виокремити найзручніші для попередньої оцінки показники: тривалість періоду сходи — цвітіння 50% качанів та вологість зерна кукурудзи під час збирання. Зазначимо, що спостереження за періодом сходи — цвітіння 50% качанів дає змогу достатньо об’єктивно диференціювати асортимент гібридів кукурудзи за тривалістю вегетаційного періоду та розподілити генотипи за групами стиглості. Проте цей показник характеризує лише першу половину вегетації рослини, є екватором у реалізації програми розвитку генотипу та не віддзеркалює повної картини всього періоду, зокрема формування та дозрівання зерна кукурудзи.

Для умов України у 80-ті роки було визначено кількість діб, необхідних для повного визрівання гібридів кукурудзи різних груп стиглості відповідно до потреб генотипів у сумі ефективних чи активних температур для завершення вегетації, яка в подальшому була уточнена у зв’язку зі змінами клімату та згідно із зоною вирощування. Таким чином, для завершення вегетації відповідно до розрахованої загальної кількості діб та за визначеними середніми значеннями груп стиглості за 19 років досліджень періоду сходи — цвітіння 50% качанів кукурудзи для другої половини вегетації потрібно:  для ранньостиглих гібридів — 46,4 діб, середньоранніх — 57,9, середньостиглих — 59,8 та середньопізніх — 66,7. Такий теоретичний розрахунок висвітлює цікаву тенденцію, якою повинен характеризуватись відповідний за групою стиглості гібрид кукурудзи.

Для повної реалізації програми дозрівання у ранньостиглих форм другий період вегетації має бути на 13,5% меншим за перший, для середньоранніх та середньостиглих — обидва періоди рівні, а для середньопізніх форм— більшим на 5,4%. Отже, за оптимальних строків висіву кукурудзи та за умови дотримання технологій вирощування гібридів кукурудзи дозрівання ранньостиглих гібридів можна очікувати у другій половині серпня, середньоранніх — на початку вересня, середньостиглих — у другій декаді вересня, а середньопізніх — на початку жовтня. 

Один із найпопулярніших методів обліку завершення вегетації — фіксація фізіологічної стиглості за проявом темного прошарку в основі зернівки, який з’являється внаслідок відмирання провідних судин та відокремлення її від материнської рослини, що призводить зазвичай до прискорення втрати вологи зерном кукурудзи та припинення накопичення сухої речовини. Під час спостереження цього показника дослідник стикається з низкою проблем, які заважають оперативному визначенню наявності чорного прошарку: ушкодження рослин кукурудзи, визначення дати обліку, нерівномірність появи чорного прошарку уздовж качана та наявність його відтінків тощо. Цікаво зазначити, що в колекції лабораторії селекції кукурудзи ДУ ІСГСЗ НААН була наявна лінія ДК400, яка не утворювала чорного прошарку до відокремлення качана від рослини. Ця ранньостигла лінія характеризувалась повільними темпами втрати вологи зерном кукурудзи після досягнення її вмісту близько 30%, а також щороку виявляла проростання зерна на рослині у разі  затримання збирання, що вказує на відсутність відокремлення зернівки від притоку поживних речовин, стимулюючих процеси пробудження зародка. Відповідна особливість може бути пов’язана із присутністю генів вивипарії. 

За даними деяких авторів, за повної стиглості вміст вологи в зерні кукурудзи коливається в межах 28–37%, — коли припиняється надходження сухої речовини та починається процес зменшення маси зернівки через втрату вологи. Тобто фаза повної стиглості завершує онтогенетичний цикл, але певний час у рослинах тривають процеси життєдіяльності, спрямовані, в основному, на консервацію зернівки, її підготовку до наступного періоду вегетації. Супроводжуються вони насамперед поступовим зменшенням вмісту вологи в зерні кукурудзи, що зумовлюється генетичними особливостями зразка. Від того, як відбувається природний процес втрати вологи зерном кукурудзи, залежить якість посівного матеріалу, характеристики товарного зерна, визначаються господарські та економічні  складові оцінки гібрида кукурудзи.

Для масової оцінки селекційного матеріалу найзручнішим є такий господарський показник, як «вологість зерна під час збирання». Він опосередковано вказує на скоростиглість генотипу, та його отримують практично попутно під час обліку врожайності. Проте для підвищення точності цього показника важливо визначитись із часом збирання кукурудзи, щоб виявити диференціацію зразків та знайти стандарти, які чітко характеризуватимуть відповідну групу стиглості. Пошук і використання стандартів для масової оцінки є практично єдиним простим заходом швидкої попередньої диференціації генотипів у селекційних програмах. Під час визначення таких еталонних зразків важливо виявити форми з різним типом втрати вологи зерном кукурудзи після дозрівання, щоб підвищити точність оцінки матеріалу за виявлення групи стиглості. Таким чином, господарський показник «вологість зерна кукурудзи під час збирання» є одним з найпопулярніших критеріїв у селекційних і технологічний дослідженнях з кукурудзою під час визначення характеру перебігу другої половини вегетації, але для підвищення його об’єктивності важливо чітко встановити  варіабельність цієї ознаки за роками та її прояв під час взаємодії генотипу і умов навколишнього середовища.

В Україні вологість зерна кукурудзи під час збирання значно коливається залежно від кліматичних зон вирощування. Так, за оптимальних строків сівби у Степу вологість зерна кукурудзи може бути на рівні 7–9%, а в середньому становити 14–19%, у Лісостепу зазвичай — 20–25, на Поліссі — 30–35%. До того ж восени створюються відповідні погодні умови, за яких природна вологовіддача практично припиняється і може вирівнюватись за групами. Відповідно до кліматичних зон об’єктивність оцінювання тривалості вегетаційного періоду в Україні підвищуватиметься з півдня на північ, але важливим є виявлення строків збирання, які здатні найкраще диференціювати генотипи за вологістю зерна кукурудзи. 

Екологічна мінливість періоду сходи — цвітіння 50% качанів та вологість зерна кукурудзи під час збирання досліджені низкою науковців в аспекті вивчення тривалості вегетаційного періоду. Незважаючи на значне різноманіття методів оцінки зразків кукурудзи за тривалістю вегетаційного періоду, ці дві ознаки — незамінна основа обліку, що використовують для виявлення скоростиглості генотипів. Важливо знати динаміку варіювання цих складових ознак для точного прогнозування та визначення реалізації генетичної інформації за напрямом вектора онтогенезу, що здійснюється за взаємодії різних факторів: року, агротехніки, географії. Слід зазначити, що зміни клімату, які спостерігаються останнім часом, відбились і на скороченні взагалі періоду сходи — цвітіння 50% качанів на три доби та вологості зерна кукурудзи під час збирання — практично на 5%. Такі паратипові фактори відбиваються не тільки на якості оцінювання генотипів за скоростиглістю, а й на пріоритетах різних біотипів у виробництві. 

Сучасна селекція скоростиглих гібридів кукурудзи розвивається, головним чином, у двох напрямах: створення гібридів північного та південного екотипів. При цьому завдання та вихідний матеріал для кожного із них різні. Зокрема, для гібридів кукурудзи північного екотипу велике значення мають такі ознаки: нейтральна фотоперіодична реакція на довгий день; прискорене накопичення сухої речовини в зерні кукурудзи; стійкість до холоду (особливо на початку вегетації і в кінці), витривалість незначних заморозків; толерантність до загущення посівів кукурудзи; висока стійкість до вилягання та ін. Для скоростиглих гібридів південного екотипу — це насамперед стійкість до посухи і жари, низька вологість зерна кукурудзи під час збирання, висока насіннєва продуктивність батьківських компонентів та ін.

Таким чином, селекція кукурудзи на скоростиглість має багатовекторні спрямування, залежить від умов вирощування гібридів та включає систему ознак. Слід зазначити, що генотипи, які швидко втрачають вологу зерна кукурудзи під час дозрівання, часто знижують врожайність, зокрема в посушливих, жарких умовах, та характеризуються низькою адаптивною стійкістю. Така їхня особливість пов’язана з механізмами, які зумовлюють формування низької вологості зерна кукурудзи під час дозрівання. Деякі складові елементи цього процесу можуть призвести до істотного зниження врожайності зерна кукурудзи в Степу внаслідок розкриття обгорток качанів та їхнього поникнення. У зв’язку з тим, що в більшості гібридів кукурудзи зарубіжної селекції саме ці ознаки спричинюють прискорену втрату вологи зерном кукурудзи, ми дослідили їхній вплив на масу 1000 зерен у генотипів з різною консистенцією зерна та на динаміку втрати вологи зерном під час дозрівання.

Для досліду було використано трилінійні гібриди кукурудзи ФАО 200–220: Кремінь 200 СВ — з кременистим типом зерна, Руно 198 СВ — із кременисто-зубоподібним та Кадр 217 МВ — із зубоподібним типом. Висів проводили 3 травня спеціальною селекційною сівалкою. Вологість зерна кукурудзи визначали стандартним методом, починаючи з 30-ї доби після цвітіння качанів, й надалі кожний відбір проб відбувався через 10 діб шість разів. Моделювання ознаки «розкриття обгорток качана» проводили шляхом видалення обгорток на початку їхнього пожовтіння та залишали качани під ізолятором для уникнення їхнього ушкодження. Поникнення качанів кукурудзи імітували шляхом їхнього нахилу та фіксування до стебла мотузкою в ті самі строки, що і під час визначення вологості зерна. Вивчення модельних ознак проводили на 30 рослинах, які розподіляли на три повторності. За стандарт приймали рослини, які не піддавали штучним змінам. Збирання проводили в першій декаді жовтня та вимірювали масу 1000 зерен з кожного качана кукурудзи шляхом відбору з його середини 100 зерен.

Аналіз динаміки втрати вологості зерна кукурудзи показав, що кременистий гібрид Кремінь 200 СВ на 30-ту добу після цвітіння мав достовірно найменшу вологість зерна порівняно із кременисто-зубоподібним гібридом Руно 198 СВ (крім третього року досліджень) та зубоподібним Кадр 217 МВ (табл. 1). Проте надалі темпи втрати вологи зерном кукурудзи кременистого гібрида сповільнювались порівняно з двома іншими. В середньому за два перші 10-добові періоди зерно кукурудзи кременисто-зубоподібного і зубоподібного гібридів втрачало від 12,1 до 13,2% вологи, а кременистого — 9,2–11,3%. Незважаючи на інтенсивні темпи вологовіддачі, у зубоподібного гібрида через високі початкові показники вологість зерна кукурудзи була істотнішою практично в усіх варіантах відбору.

Під час розгляду характеру вологовіддачі зерном кукурудзи відмічено, що темпи зниження вологості зерна були різними залежно від погодних умов у роки досліджень. Так, у перший рік досліджень піковим був період 50–60 діб після цвітіння, коли зниження вологості у зерні кукурудзи досліджуваних гібридів коливалось від 13,7 до 18,1%, а в третій — на 40–50-ту добу і становило 13,5–16,3%. У ці періоди спостерігались високі температури повітря та відсутність опадів, що і спричинило прискорену вологовіддачу зерном кукурудзи. Слід відзначити, що у зразків з найінтенсивнішими темпами висихання зерна кукурудзи спостерігалось ушкодження листкового апарату посухою. Тобто прискорена вологовіддача зерна кукурудзи в пікові періоди може опосередковано вказувати на посухостійкість зразка. В останні два періоди (60–70 і 70–80 діб) втрата вологості зерном кукурудзи дуже уповільнювалась і коливалась від 0 до 7,7%.

Таким чином, з-поміж трьох зразків найкращою вологовіддачею відзначався кременисто-зубоподібний гібрид, а зубоподібний, незважаючи на високі її темпи, мав найвищі абсолютні значення вологості зерна кукурудзи. У кременистого гібрида цей показник в різні періоди відбору мав, в основному, середні значення, проте темпи вологовіддачі зерном кукурудзи до 60-ї доби від цвітіння були повільнішими порівняно з іншими формами.    

Строк застосування моделювання ознак «розкриття обгорток качана кукурудзи» (фото 1) та «пониклі качани кукурудзи» (фото 2) (на 30-ту добу після цвітіння) було вибрано, виходячи з попередніх даних щодо початку пожовтіння обгорток у ці строки, яке є стартом для їхнього розкриття. Також у цей період спостерігається раннє поникнення качанів, проте слід зазначити, що поникають вони і в пізніші терміни, коли вологість зерна кукурудзи вже нижче 30%, а рослина повністю суха (фото 3). Якщо качани поникли в такі пізні терміни, то ця ознака може позитивно впливати не тільки на зменшення вологості зерна кукурудзи, а й на його ураження хворобами.

Спостереження за динамікою втрати вологи зерном кукурудзи пониклих качанів та без обгорток засвідчило, що темпи вологовіддачі були значно вищими у рослин з модельованими ознаками, ніж у контрольних (рисунок). Суттєве прискорення відмічено в перші облікові періоди. Так, за період 30–40 діб у першому випадку було втрачено зерном кукурудзи на 6,3–11,8% більше вологи, а у період 40–50 діб — на 11,0–17,5% більше ніж у другому. Прискорення у другому періоді добору можна пояснити загальним старінням рослин. Надалі темпи вологовіддачі вирівнюються і мало відрізняються від контрольних рослин, проте абсолютні значення вологості зерна кукурудзи у качанів із модельованими ознаками завжди були нижчим. Також слід відзначити, що рано пониклі качани мали кращі показники за втратою вологи зерном кукурудзи.

Вивчення змодельованих ознак качана «розкриття обгорток» і «поникнення качана» виявило, що ці ознаки завжди негативно впливали на масу 1000 зерен кукурудзи(табл. 2). Найнегативнішу реакцію на видалення обгорток і поникнення качана відмічено у гібрида кукурудзи Кремінь 200 СВ, у якого в середньому за роки досліджень зменшення маси 1000 зерен становило 20,3 і 27,0% відповідно. Зубоподібний гібрид кукурудзи Кадр 217 МВ найменше відреагував на моделювання цих ознак, і в середньому за роки досліджень депресія маси 1000 зерен становила 13,7 та 19,8%. Проте в перший рік досліджень за видалення обгорток у цього гібрида кукурудзи відзначено максимальне зниження маси 1000 зерен порівняно з іншими гібридами. Слід зауважити, що реакція на моделювання вказаних ознак у всіх гібридів кукурудзи була однотипною і в різні роки відрізнялась лише за рівнем депресії. Так, за розкриття обгорток у середньому за рік зменшення маси 1000 зерен кукурудзи коливалось від 9,5% — у перший рік досліджень до 26,8% — у третій, проте у пониклих качанів депресія завжди була більшою на 6,1–8,3%.

   Таким чином, проаналізовано три ознаки кукурудзи: «консистенція ендосперму», «розкриття обгорток» та «поникнення качана», які безпосередньо впливають на вологість зерна кукурудзи під час збирання.

Виявлено, що кременисто-зубоподібний гібрид кукурудзи Руно 198 СВ характеризувався кращими темпами втрати вологості зерна кукурудзи під час дозрівання та мав мінімальне її значення під час збирання (в середньому 14%). Кременистий гібрид Кремінь 200 СВ характеризувався нижчими темпами вологовіддачі, проте висока інтенсивність накопичення сухої речовини на початкових етапах формування зернівки забезпечила гібриду нижчу вологість зерна кукурудзи, ніж у зубоподібного Кадр 217 МВ. Тому під час створення гібридів кукурудзи для умов Степу консистенція ендосперму не є визначальною в формуванні ознаки «вологість зерна кукурудзи під час збирання», але її роль може підвищуватись у більш північних широтах, де пріоритетними є темпи накопичення сухої речовини. 

Формування рівня вологості зерна кукурудзи під час збирання залежить від перебігу двох впливових процесів: темпів накопичення сухої речовини в зернівці та втрати її вологості після завершення дозрівання, характер яких тісно пов’язаний з консистенцією ендосперму. Під час накопичення сухої речовини перевагу мають кременисті форми, а по закінченні визрівання зменшення вологи в зерні кукурудзи краще відбувається у зубоподібних зразків. Об’єднання в одному генотипі цих двох підвидів може позитивно вплинути на швидкість перебігу відповідних процесів. 

Прискорення вологовіддачі зерна кукурудзи генотипу завдяки різним селекційним акомодаціям негативно впливає на загальну продуктивність рослини та стійкість до посухи. Покращання вологовіддачі зерна кукурудзи через розкриття чи розпушення обгорток качанів та у разі раннього їхнього поникнення зменшує масу 1000 зерен, особливо в посушливих умовах, до 30–40% відповідно.

В. Черчель, канд. с.-г. наук, Державна установа Інститут зернових культур НААН