Дилемма посева кукурузы: рано или очень рано?

Ранняя весна «соблазняет» аграриев поторопиться с посевом. Посев холодостойких яровых культур по принципу «чем раньше — тем лучше» вполне оправдан. Но оправдан ли риск раннего посева теплолюбивых культур — кукурузы, например?

Ранний посев, то есть посев до наступления оптимальных сроков, практикуют хозяйства, которым не хватает посевных агрегатов. Они торопятся, чтобы не опоздать. Существуют и другие аргументы в пользу раннего посева. Потепление климата также является существенным аргументом в пользу более раннего посева. Во Франции, например, сроки посева кукурузы «опережают» типичные для начала 1990-х годов сроки почти на две недели, а в США посев проводят примерно на неделю раньше, чем 10-12 лет назад. Поэтому рекомендованные во времена СССР сроки посева сейчас актуальны не больше, чем постановления пленумов ЦК КПСС.

Но какие сроки считать допустимыми? Излишняя поспешность может оказаться опаснее опоздания. От момента посева в холодную почву до появления всходов может пройти до 3-4 недель. Продолжительность этого периода будет зависеть от температуры почвы и ее водоудерживающих свойств. В течении этого времени набухшие семена и проростки очень уязвимы к повреждению болезнями и гербицидами. Растущие всходы могут «упереться головой» в почвенную корку или оказаться «утопленными» обильными осадками. Кроме того, воздействие низкой температуры может «простудить» растения. Холодная почва и холодная влага во время набухания или прорастания семян могут «проредить» посевы.

Особенно резко негативное действие слишком раннего посева проявляется при выращивании кукурузы по «no-till» технологии. Поверхность почвы, покрытая растительными остатками, прогревается намного медленнее, чем предварительно вспаханная/закультивированная. К тому же, растительные остатки способствуют сохранению влаги, поэтому почва под ними долгое время остается влажной. А сочетание низкой температуры и повышенной влажности — крайне неблагоприятное сочетание факторов.

В США, например, сочетание ранних сроков посева и «нулевой» обработки почвы «познакомило» с проблемой холодового стресса кукурузы даже те регионы, где с этой проблемой ранее не сталкивались. В южных и западных штатах США отмечается повреждение кукурузы низкими температурами примерно на том же уровне, что в холодных северных штатах.

«Простуженные» семена

Суть дела не в полноте знания, а в полноте разумения.

Демокрит

 

Сухие семена кукурузы могут оставаться целыми и невредимыми в течение многих лет при температуре около 0 °C. Но устойчивость к воздействию низких температур резко уменьшается при увлажнении семян. Поэтому посев семян в холодную и влажную почву вызывает «простуду», иногда — со смертельным исходом.

Стенки клеток зародыша и эндосперма семени «растягиваются» при температуре выше 10-12 °C. При низких температурах они не отличаются пластичностью, поэтому набухание (гидратация) семян в холодной почве приводит к нарушению целостности клеток семени. «Хрупкие» клеточные оболочки лопаются, а содержимое клеток просачивается наружу, «подкармливая» патогенную микрофлору почвы. Размножающиеся грибы и бактерии усугубляют ущерб от травмы, ослабляя или полностью уничтожая семя или проросток.

Даже если клетки семени выдержали при набухании в холодной почве, воздействие холода уменьшает метаболизм в прорастающем семени и появляющихся всходах. Молодые растения напрасно тратят запасные питательные вещества, медленно «выползая» на поверхность почвы в течении 2-3 недель. Такие всходы уязвимы к воздействию неблагоприятных погодных условий и очень чувствительны к действию ранее внесенных почвенных гербицидов.

Стресс от воздействия холода трудно диагностировать, так как основное «место действия» — почва, а время действия — примерно 2-3 недели до появления всходов. Симптомы, заметные на всходах, проявляются не сразу. Иногда проходит неделя или две. Поэтому между причиной и очевидными последствиями холодового стресса проходит месяц или даже больше.

«Простуда» семени и всходов развивается буквально за несколько часов контакта с холодной водой. Семена очень быстро впитывают значительную часть воды, необходимой для прорастания. При замачивании семян кукурузы в воде температурой 10 °C максимальное количество воды поглощается в течении первых 30 минут. Даже такого небольшого времени достаточно, чтобы семя получило серьезные повреждения. В почве темпы набухания семени меньше, чем при замачивании в лабораторных условиях. Тем не менее, при высокой влажности почвы и ее хорошем контакте с семенем, поглощение зерновкой влаги происходит в течении 5-6 часов. Поэтому температура почвы в первые 1-2 дня после посева имеет решающее значение.

Если посев проводится в относительно сухую почву, то поступление влаги в семя будет происходить очень медленно. Поэтому ранний посев кукурузы в холодную сухую почву не будет иметь таких катастрофических последствий, как посев в холодную переувлажненную. И, наоборот, при посеве семян в сухую теплую почву возможны проблемы, если засеянное поле зальет холодный дождь.

Ключевое значение имеют условия периода, когда семя «накачивается» водой. Выпадение обильных осадков с последующим резким понижением температуры может принести ущерб даже в тех случаях, когда посев проводился в оптимальные или поздние сроки. Для кукурузы «термометр» важнее, чем «календарь».

Температура почвы ниже 10 °C опасна в период посев-всходы, особенно если почва остается холодной на протяжении нескольких недель после посева. Степень повреждения растений (и уменьшения всхожести) зависит от типа почвы. Посев в тяжелую, плотную, переувлажненную почву при одинаковых температурных условиях намного опаснее, чем посев в сухую легкую.

Таблица 1. Температура почвы и полевая всхожесть кукурузы.

Песчаные почвы более пористые и хуже удерживают влагу, чем тяжелые глинистые. Они легко прогреваются, но также легко остывают. Поэтому при резком перепаде суточных температур (днем жарко — ночью холодно), характерных для континентального климата, набухшие и прорастающие семена могут легко «простудиться». Днем температура песчаной почвы на глубине посева может быть вполне пригодной для посева, то есть превышать 10-12 °C. Но в ночное время и рано утром температура почвы может опускаться на 10-15 °C, то есть практически до 2-3 °C. Если почва достаточно влажная, и высеянные семена напитываются влагой, несколько дней такого резкого колебания температур могут «проредить» всходы на 20-25%.

Под «холодовой удар» могут попасть не только прорастающие семена, но и всходы культуры. Повреждение первичного корня проростка опасно в меньшей степени, чем повреждение семени в период набухания. Первичный корень играет относительно небольшую роль для развития всходов по сравнению с латеральными (боковыми) и узловыми корнями. Если боковые и узловые корни не повреждены, молодые растения продолжают развитие. Но слишком холодная почва часто приводит к деформациям всходов в виде «штопора».

Всходы «штопором»

Случайными кажутся события, причины которых мы не знаем.

Демокрит

Необходимым условием быстрого появления всходов является координация действий всех частей молодого растения. Корни, мезокотиль и колеоптиль должны своевременно «вытолкнуть» колеоптиль из почвы и обеспечить развертывание первого листа. Повреждение какого-либо органа или несогласованность роста «вершков и корешков» приводит к задержке появления всходов и гибели части молодых растений.

Рост всходов вверх, к поверхности почвы, происходит в результате удлинения мезокотиля. Мезокотиль является первым междоузлием стебля кукурузы, удлинение которого поднимает колеоптиль к поверхности почвы. Когда колеоптиль приближается к поверхности почвы, под воздействием солнечного света изменяется гормональный баланс в тканях проростка, вследствие чего останавливается удлинение мезокотиля. При благоприятных условиях появление колеоптиля над поверхностью почвы совпадает с началом выхода первого листка.

Но условия бывают не только благоприятные. Мезокотиль может остановить свое продвижение вверх из-за травмы или истощения ресурсов, колеоптиль может натолкнуться на твердую почвенную корку или массивный комок почвы. Неудачное прорастание приводит к специфической деформации — проросток скручивается в подобие пружины или штопора.

Иногда деформация проростков обусловлена «неправильным» расположением семени в почве. Если зерно находится «вверх ногами», то колеоптиль вынужден двигаться в поверхности заведомо непрямым путем — вниз, по горизонтали, и лишь потом — вверх. Такой удлиненный путь ослабляет всходы и способствует их поражению патогенной микрофлорой.

«Штопор» из мезокотиля/колеоптиля может получиться, если колеоптиль встречает «непробиваемую» преграду, а мезокотиль продолжает рост. Твердая почвенная корка или комки на поверхности почвы — обычные причины подобной деформации. При посеве во влажную почву, когда происходит уплотнение стенок и поверхности борозды также могут ограничить нормальный рост всходов и заставить растение искать путь на поверхность «в обход».

Повреждение гербицидами. Некоторые гербициды (обычно сразу вспоминают препараты ацетохлора!) могут негативно влиять на развитие всходов кукурузы, особенно если погода и состояние почвы не способствуют быстрому росту растений. Но выделить фитотоксичное действие гербицидов как самостоятельную причину деформации всходов практически невозможно. Ведь факторы, способствующие проявлению фитотоксичности (холодная погода, переувлажненная почва) и сами способны «закрутить» проростки в «штопор».

Стабильно низкая температура почвы в период прорастания семени — появления всходов или значительные суточные колебания температуры в течение дня также считаются причинами «штопорного» развития мезокотиля (Buckle & Grant, 1974). Минимальные показатели температуры почвы, которые вызывают этот эффект, точно не определены, но практики отмечают «штопорные» всходы при понижении температуры почвы в период прорастания до 7-8 °C. Исследования, проводившиеся в Родезии, показали, что аномальное развитие мезокотиля кукурузы происходит при колебании суточной температуры почвы от 25 °C днем до 12 °C ночью, то есть при перепаде температур более 10 °C.

Таким образом, посев в холодную почву или в почву, температура которой уменьшается ночью до 12 °C и меньше, часто приводит к деформации всходов. Причем часто накладываются несколько негативных факторов: непосредственное влияние низких температур и переувлажненной почвы, эффект почвенной корки (типичной после обильных осадков), фитотоксичного действия гербицидов.

Болезни, избыток воды и дефицит фосфора

Причина ошибки — незнание лучшего.

Демокрит

В холодной и влажной почве всходы кукурузы поражаются некоторыми видами Pythium. Низкие температуры не только комфортны для патогена, но увеличивают время контакта молодого растения с источником инфекции и ослабляют иммунитет кукурузы. Фунгицидные протравители эффективны против возбудителей грибных заболеваний в течение первых двух недель после посева. Но при растянутом до 3-4 недель появлении всходов эффективность фунгицидной защиты уменьшается.

Следует учитывать то, что питиозная корневая гниль «прокладывает дорогу» другим заболеваниям. Чаще всего — возбудителям фузариозной корневой гнили. Ослабленные растения получают очередного «нехорошего соседа», который портит им жизнь. Фунгицидные протравители, которые успешно сдерживают атаку первого патогена, могут «выдохнуться» к второму «поединку» с другим противником.

Жизнеспособность всходов кукурузы зависит от здоровья семени и мезокотиля. До формирования третьего листа жизнь растения всецело зависит от веществ эндосперма. Но и на более поздних фазах развития, при переходе на автотрофное питание, кукуруза продолжает «доить» семя. Всходы кукурузы используют питательные вещества из эндосперма семени до тех пор, пока корневая система не разовьется полностью. Это происходит, как правило, на стадии 6 листьев. Мезокотиль связывает «верхи, которые еще не могут» с «низами, которые уже не хотят», то есть служит мостиком между растущими молодыми листьями и исчезающими запасами углеводов эндосперма. Мезокотиль контактирует с почвой, и, соответственно, с патогенными грибами. Длительное пребывание в холодной влажной почве увеличивает вероятность его повреждения болезнями.

Одна из целей очень раннего посева кукурузы — более полное использование запасов влаги в почве. Как правило, при раннем посеве почва на глубине заделки семян влажная. Но избыток влаги — не меньшая беда, чем ее дефицит. Если после раннего посева пройдут обильные дожди, то почва из влажной быстро превращается в очень мокрую. Прорастающие семена и появляющиеся всходы вполне могут оказаться под слоем воды.

При затоплении растения кукурузы могут выжить только в том случае, если находятся под водой не более 24-48 часов. Чем «моложе» растение, тем меньше у него шансов. Как минимум, «утонувшая» кукуруза отстает в росте и развитии, менее устойчива к болезням и вредителям. Упомянутые выше грибы видов Pythium наиболее опасны на подтопленных участках поля.

То, что корневая система растений эффективно усваивает фосфор только при температуре почвы более 14 С — не секрет. При появлении всходов холодная почва препятствует поступлению фосфора, а дефицит фосфора замедляет рост корневой системы. И, соответственно, затягивает период «иждивенчества», зависимости молодого растения от изрядно оскудевших запасов эндосперма «родительского» семени. В США, кстати, для улучшения фосфорного питания обязательно вносят минимум 10-12 кг д.в Р2О5 непосредственно в рядки при посеве кукурузы. Это улучшает ситуацию, так как первая порция фосфора находится в непосредственной близости от корней молодых растений. Но если температура почвы менее 12 С, даже настолько тесный контакт гранул удобрения и корневой системы не решает проблему дефицита фосфора.

«Когда» с поправкой на «что» и «где»

Смелость — начало дела, но случай — хозяин конца.

Демокрит

Скорость появления и жизнеспособность всходов кукурузы обусловлена комбинацией трех ключевых факторов — окружающей среды, генетики и качества семян.

Окружающая среда — это, прежде всего, температура почвы и воздуха, влажность и плотность почвы, изменение погодных условий (потепление, похолодание, выпадение осадков).

Генетика — темпы роста и устойчивость гибрида к стрессовым факторам (в т.ч. холодостойкости).

Качество семян – всхожесть, энергия прорастания.

Таблица 2. Симптомы повреждения проростков/всходов кукурузы и их вероятные причины.

Если предполагается высевать в ранние сроки гибрид, отличающийся устойчивостью к холоду (обычно- кремнистые разновидности) и высокими темпами роста, то риск более-менее оправдан. Особенно в том случае, если посев проводится в почву легкого механического состава, которая быстро прогревается и не склонна к образованию плотной корки после выпадения осадков. И еще, для дополнительной гарантии, семена обработаны фунгицидным протравителем широкого спектра действия, а в рядки при посеве внесены стартовые фосфорные удобрения.

Но если гибрид заведомо теплолюбив и боится холода (зубовидные гибриды), а почва тяжелая и напитана влагой, то лучше не торопиться с посевом. Холодная глинистая почва может навредить растению. Причем несколько раз на разных этапах: «простудить» семена, замедлить прорастание всходов, а в случае выпадения осадков после посева либо «утопить» всходы, или закрыть им путь наверх почвенной коркой.

Обычно посев рекомендуют проводить, когда температура почвы на глубине заделки семян составляет не менее 10 С, краткосрочный прогноз погоды показывает явную тенденцию к потеплению. Для более теплолюбивых зубовидных гибридов оптимальная температура почвы при посеве — от 14 С и выше.

Посев непосредственно перед резким похолоданием или выпадением обильных холодных осадков приводит к значительным потерям всхожести. Поэтому целесообразно остановить посев, если ожидается похолодание. Набухание семян в холодной почве — гарантия проблем, поэтому лучше немного подождать, чем рисковать будущим урожаем.

Почва, прикрытая растительными остатками, прогревается намного медленнее. Поэтому посев кукурузы по «no-till» должен происходить позже, чем при посеве по традиционной технологии. Тяжелые глинистые почвы, прикрытые слоем мульчи, пригодны к посеву примерно на 1-2 недели позже традиционно обработанных участков. Поэтому компромиссом между минимальным воздействием техники на почву и оперативным посевом является так называемая «полосная» технология, при которой в зоне рядка посевной агрегат убирает растительные остатки.

Ранний посев и «слишком ранний» — это не даты в календаре. В определенных условиях посев в начале апреля может считаться оптимальным, а в других даже начало мая месяца — это преждевременно. Место играет не меньшее значение, чем время. А прогноз погоды важен так же, как показатели термометра и влагомера в «режиме реального времени». А в случае сомнений стоит вспомнить совет Октавиана Августа: «Лучше сделать поудачней, чем затеять побыстрей».

Александр Гончаров специально для ИА «Инфоиндустрия»