A kukorica fejlődési szakaszai és terméselemei

2024/03/18
Rovat:Szakcikkek

A hazai kukorica termesztés teljesítménye meghatározó szempont a megfelelő takarmánybázis előállításában. Nemcsak mennyiségi, hanem minőségi oldalról sem mindegy, milyenek a termesztés körülményei, hiszen az évjáratnak erős befolyásoló hatása van mindkét paraméterre. A növénytermesztés akkor tud megfelelő módon felkészülni a környezeti hatások „kezelésére”, ha pontos növényélettani ismereti vannak az egyes terméselemekről, azok kialakulási idejéről és a növény válaszreakcióiról.

A kukorica terméselemei

A termelés gazdaságosságát alapvetően határozza meg a növény hozama, általában a szemtermés területegységenkénti mennyisége. Ez a kukorica esetében annyiban tér el a megszokottól, hogy silóként betakarítva a teljes föld feletti biomassza mennyisége és minősége számít. A hozamot meghatározó terméselemek a kukoricánál a következők:
1. a hektáronkénti növények száma
2. a növényenkénti csövek száma
3. a csövenkénti sorok száma
4. a soronkénti szemek száma
5. a szemek tömege és beltartalma
Minden egyes terméselemre hatással van annak kialakulási időszaka. Ennek ismerete segítséget nyújthat abban, hogy az egyes paraméterek javításával az összterméstés annak minőségét javíthassuk.

1 kép: A kukoricamag szerkezete

A növények száma

A kukoricát széles sortávolsággal, szemenként vetjük (ún. kapás kultúra), a kialakult tőszám közvetlen hatással van a végső hozamra. Minden egyes tőhiány termésveszteséget okoz, mivel a növény kompenzáló képessége elmarad a kalászosokétól. (Pl. az őszi búza tőhiányos állapotban bokrosodásával tudja pótolni a kieső kalászszámot.) A kikelt növények száma minél kisebb eltérést mutat az elvetett csíraszámtól, annál jobb termés várható. A vetőmag minősége tehát meghatározó a végleges tőszám tekintetében. A csíra kialakulása a vetőmagtermesztő táblán történik meg, és legkritikusabb időszaka a mag fejlődésének első szakasza, a megtermékenyítést követő kb. 14 nap (egy ún. lag fázis vagy nyugalmi szakasz). A sejtdifferenciálódás és osztódás során ekkor alakulnak ki a csíraszervek és a tápláló szövet sejtjei, velük pedig a mag ún. elnyelő kapacitása. (1. kép)

A növényenkénti csövek száma

A kukorica hajtásképzése a vele rokon kalászos növényekhez hasonló. Ugyanúgy képez oldalágakat, mint például az őszi búza, bár ezek jelentősége és fejlődése eltér az ott tapasztaltaktól. A kukorica minden levelének hónaljában megtalálható egy-egy hajtásrügy, aminek csúcsi osztódó szövete leveles hajtás képzésére képes. A földalatti rügyekből hajthatnak ki az ún. fattyúhajtások, míg a címer alatti levelek hónaljában fejlődő oldalágak csúcsának átalakulásából kukoricacsövek lesznek. A kukorica virágai egyivarúak, a növény csúcsán találjuk a címert vagy buga virágzatot (hímvirágzat), a levelek hónaljában pedig a torzsa virágzatot (nővirágzat). Ez utóbbiak számát a környezeti körülmények (pl. állománysűrűség, víz- és tápanyagellátás, fény) határozzák meg, de normál termesztési feltételek mellett növényenként 1-2 darab fejlődik ki teljesen, amelyekből az elsődleges cső mérete és szemszáma általában meghaladja a másodlagos csőét.

A kukorica virágképződése

A kukorica mexikói őse, a teoszint szigorúan rövid nappalos növény, amely csak akkor képes virágozni, ha a nappalok hossza nem halad meg egy bizonyos időtartamot. Háziasítása során a növény elvesztette ezt a tulajdonságát, és a kukorica mai formája már nappal-semleges. A virágzat kialakulásának nem szükséges feltétele a megfelelő fotóperiódus, hanem egy, a levelekből érkező kémiai jel (ún. indukció) – a kiváltó ingerület képződési helye tehát megegyezik a fotoperióduséval – hatására megszűnik a levelek képződése (véglegesedik azok maximális száma), és virágkezdemények differenciálódnak. A legújabb kutatások szerint az ingerületet az váltja ki, hogy a levelek számának növekedésével az ún. érett levelekben a képződő cukornak és (annak raktározott formájának) a keményítőnek az aránya megváltozik. (Ekkor a kukorica 5-6 valódi leveles korú.) A növény azt érzékeli, hogy a keményítő mennyisége már fedezni képes a virágszervek képződésének , fejlődésének, majd megtermékenyítésének az energia igényét. Ezt hívjuk „cukor ciklusnak”. A virágdifferenciálódás után a buga- és a torzsavirágzat fejlődése háromfázison megy keresztül (2. kép). Az első még párhuzamosan és azonos módon zajlik: mindkettőnél kialakulnak a páros kalászkák, illetve az ezeket tartó két virágzati oldalág (2x2 potenciális virág). A második szakaszban elválik egymástól a hím- és nőivarú virágok fejlődése: megjelennek a virágszervek, de a torzsavirágzatban a két kalászka mindegyikében elhal az alsó fekvésű virág. (A bugavirágzatban minden pozícióban 2x2 virág, a torzsavirágzatban minden pozícióban 2x1 virág marad – a csövön ezért mindig páros a sorok száma.) A fejlődés harmadik szakaszában aztán szelektív módon megtörténik a virágrészek elhalása, és mindkét virágzat egyivarúvá válik.

2 kép: A kukorica hím- (A,B) és nővirágzatának (C,D) fejlődése (forrás: Veit és mtsai, 1993 )

A csövenkénti sorok száma

A kukorica 5-6 leveles korában tehát annyira megnő az idősebb levelekben a keményítő:cukor arány, hogy megtörténik a virágdifferenciálódás, és megkezdődik a virágzatok fejlődése. A csúcsi osztódó szövet státusz váltásával, a torzsavirágzat tövénél, kialakul a virágzati oldalág- kezdemények maximális száma. Ezzel lényegében eldől, hogy hány szemsor lesz a kukoricacsövön. A csőfejlődés következő időszakában érhetik a növényt olyan hatások, amelynek nyomán a szem-párok egyike elhal, de ez csak 1-1 pozícióban csökkenti a sorok számát, és nem lesz jellemző az egész csövön.

A soronkénti szemek száma

A csövenkénti sorok számának véglegesedése után megindul a kalászkapárok gyors differenciálódása (a csövön gyűrűszerűen felfelé) és szelektív fejlődése. Ennek a folyamatnak a végén kialakul a soronkénti szemek potenciális száma. Ekkor a kukorica minimum 12 valódi leveles fejlettségű (V12), de a vetésidőtől és a körülményektől függően a kalászkapárok kialakulása eltarthat egészen a bajuszszálak megjelenéséig (R1). Ezek fejlődése valamikor a 12 leveles korban kezdődik, és növekedésük elsősorban a növény vízellátástól függ. (3. kép) A bajusz vagy bibeszálak napi növekedési üteme kb. 4 cm, és ennek motorja elsősorban a sejtek turgora. Vízhiányos körülmények között fejlődésük lassul, aminek következménye az lesz, hogy a pollenszóródás és a bibeszálak megjelenésének ideje eltolódik, és csökken a hatékony megtermékenyítés lehetősége. A bibeszálak a kukoricacső alapján elhelyezkedő mag kezdeményekből nőnek ki először, és a cső végén legkésőbb, majd a megjelenésük után kb. 10 napig megtermékenyíthetők. A pollen megtapadását apró szőrök, és a bibeszál felületére kiválasztott szekrétumok segítik. Ezután a pollentömlő növekedése és a megtermékenyítés folyamata viszonylag gyors, 24 órán belül megtörténik. A pollen csíraképességét elsősorban a növény vízháztartása befolyásolja, a sugárzásra (UV-B) ellenben kevésbé érzékeny.

3 kép: A kukorica bibeszálai a 30 cm hosszúságot is elérhetik

A kukorica fejlődésének legérzékenyebb időszaka – a bibevirágzás (R1)

A bibeszálak fejlődésének kezdetétől (kb. 12 leveles kor) a hólyag állapotig (R2), azaz a bibevirágzást megelőzően kb. 2. héttől az azt követő két hétig tart a kukorica, termés szempontjából legkritikusabb periódusa. Mind a bajuszszálak, mind a megtermékenyítést közvetlenül követő időszakban fejlődő szemkezdemények legnagyobb része víz, ezért elsősorban ennek hiánya súlyos problémákat okozhat. A szemek fejlődésének kritikus időszaka az első két hét(lásd a cikk elején!), mert ilyenkor alakulnak ki azok a struktúrák (csíraszervek, tápláló szövet), amelyek meghatározzák a mag kapacitását mind mennyiségi, mind minőségi vonatkozásban. A kukoricában a szemek elhalása is ebben az időszakban a legnagyobb fokú, és csökkenti azok végleges számát (4. terméselem). Amint túl van ezen az időszakon a növény, és eléri az ún. R3 (tejesérés) állapotot, akkor a környezeti hatások már nem veszélyeztetik olyan mértékben a termést, mint azt megelőzően. A bibevirágzás időszakában tehát elsődleges fontosságú a növény szárazanyag termelése és felhalmozása, mert ez fogja meghatározni a legfontosabb terméselemet, a szemek számát. Mivel a kukorica a terméspotenciál szempontjából ún elnyelő korlátozott növény, ezért az asszimilátákat felhasználó szerveinek száma fogja meghatározni, hogy milyen hozamot érhetünk el.

A szemek tömege és beltartalma

Az elnyelő-kapacitás kialakulásának fő időszaka a megtermékenyítéstől a tejesérésig (R3) tart. Ezután kezdődik a csíraszervek és a tápláló szövet feltöltése, azaz az intenzív szárazanyag beépülés. A kukorica esetében ez elsősorban a keményítő felhalmozódását jelenti. Takarmányozási szempontból kritikus időszak, mert eldől, hogy milyen lesz a végtermék energiatartalma, és milyen lesz annak emészthetősége. A kukorica fejlődésének utolsó szakaszában a szervezete egyensúlyi állapotának fenntartása kiemelt fontosságú. A szárazanyag beépülés maximális mértékéhez elengedhetetlen a lehető legnagyobb elnyelő kapacitás kialakítása a tejesérés előtt – azaz a csíraszervek hiánytalan differenciálódása és a szövetek megfelelően nagy sejtszáma. Ennek a folyamatnak a motorja a megfelelő nitrogén felvétel és beépülés, amelynek viszont arányban kell lennie a szén asszimilációjával (fotoszintézis), hiszen e két folyamat kölcsönösen összefügg egymással. A túlzott nitrogén ellátás rontja a fotoszintézis hatásfokát, növeli a raktározott fehérje mennyiségét, ami a képződött cukor, és végeredményben a keményítő mennyiségét csökkenti a magban.

A szemek fehérje- és keményítő tartalma fordított arányban van egymással, de szintjük viszonylag állandónak mondható a cső teljes hosszában. A szemek beltartalmi összetétele forrás korlátozott, amit a termesztett hibrid, azaz a genetika mellett elsősorban a felvett alapanyagok – a nitrogén (NO3) és a szén (CO2 ) – mennyisége határoz meg A szemek tömege a cső vége felé fokozatosan csökken, ami a szemfejlődés időbeli korlátozottságára utal (a virágszervek kialakulására kevesebb idő jutott a cső végén), és a termésmennyiség elnyelő korlátozottságát jelzi (a kifejlődött befogadó kapacitás nagysága limitál). A kukorica öregedési folyamatainak kezdetén megindul a tápanyagok és a raktározott anyagok átcsoportosítása (ún. redisztribúciója). Ha egyensúlyi körülmények között zajlik mindez, akkor az átcsoportosítás és a még működő fotoszintézis biztosítja a termés mennyisége és minősége szempontjából a szemtelítődés optimális lefolyását. Ebben az időszakban nő a kukoricanövény keményítőtartalma, stagnál vagy csökken a rosttartalma, és annak összetétele is változik. Amíg az NDF (hemicellulóz+cellulóz+lignin) mennyisége csökken, addig a lignin mennyisége változatlan, vagyis ennek részaránya nő a könnyebben emészthető hemicellulózhoz és a bendőmikrobák által lebontható cellulózhoz képest (az ÁT Kft adatbázisa alapján). A rost emészthetősége tehát úgy romlik, hogy összmennyisége közben nem változik, vagy éppen csökken. Ez a különleges és ellentmondásosnak tűnő folyamat csak a kukoricára és a kalászos gabonákra jellemző a szemtelítődés idején. Az ezt megelőző időszakban a kisebb rosttartalom kedvezőbb rostemészthetőséget, a nagyobb rosttartalom pedig gyengébb emészthetőséget jelent (a füvekhez és a lucernához hasonlóan).

A korai betakarítás csökkentheti a termés energiatartalmát és szervesanyag-emészthetőségét, mert a fiziológiai érésig tartó szárazanyag-beépülés hamarabb megszakad, és kisebb lesz a végtermékben a keményítő mennyisége. Ilyenkor (azaz 25-30%-os szárazanyag-tartományban) a rost és a keményítő emészthetősége is kedvező. Hozzá kell azonban tenni, hogy a rost mindig nehezebben emészthető, mint a keményítő. Így amikor a keményítő mennyisége korlátozott a korai betakarítás miatt (pl. 30% alatti a keményítő-szárazanyagtartalom), úgy a szerves anyagok emészthetősége elmarad a potenciálistól, a kedvező rostemészthetőség ellenére (az ÁT Kft. adatbázisa alapján).

A szemek keményítő tartalma az ún. dent vagy horpadás állapotban (R5) éri el maximumát. A szemek csúcsától ebben az időszakban ún. tejvonal indul a csőhöz való ízesülés irányába (4. kép), és jelzi a kristályos és folyékony keményítő tartalom határát. Amikor a tejvonal eléri a szem alsó részét, azaz a szikanyagot teljes mértékben kristályos keményítő alkotja, megjelenik a fekete réteg, ami az élettani érettséget (R6) jelenti. A silókukorica betakarításának ideális időpontja akkor van, amikor a tejvonal a szem hosszának 30-50%-nál található. Ilyenkor a növény száranyag-tartalma (normál környezeti körülmények között) 32-35%.

A szárazanyag beépülés fontosabb időszakai

A kukorica fejlődésében a szárazanyag tartalom intenzív növekedése szempontjából két fontos időszakot különböztetünk meg: az első a terméspotenciál kialakulásának ideje (V12-V18, azaz a 12 valódi leveles állapottól a 18 leveles korig, a bibevirágzás kezdetéig), a második a termés véglegesedése, a szemtelítődés szakasza (a hólyag állapottól a horpadás állapotig). Az első esetben a fotoszintézis és a tápanyagfelvétel határozza meg a folyamat intenzitását, míg a másodikban az előbbiek mellett a tápelemek átcsoportosítása is fontossá válik. Jó tudnunk azt is, hogy az egyes tápelemek mikor és milyen mértékben épülnek be a növényi szövetekben, és milyen azok későbbi, növényen belüli mozgási/átcsoportosíthatósági lehetősége:
• a nitrogén, a bór és a vas fő felvételi időszakai a már korábban leírtak (V12-V18 és R2-R6 között), egy rövid nyugalmi időszakkal (lag fázis) a bibevirágzás idején (R1);
• a foszfor, a kén, a magnézium és a réz felvétele viszonylag folyamatos és állandó szintű a vegetatív fejlődéstől ill. csírázástól a szemtelítődésig;
• a cink felvétele az előző két minta ötvözete, azaz folyamatos a vegetatív fejlődéstől a szemtelítődésig, de egy rövid lag fázissal a bibevirágzás idején;
• a kálium, a kálcium és a mangán 90%-át a kukorica a vegetatív fejlődése alatt veszi fel;
• a hólyag állapotot követően meginduló tápanyag átcsoportosítás mobilizálni képes a nitrogént, a foszfort és a cinket, ellenben a legtöbb mikroelemet nem (pl. bór, mangán, réz, és vas);

5 kép: A szárazanyag beépülés és –eloszlás aránya a kukoricában (2010,
Illinois) Forrás: Bender és mtsai, 2013 Jelmagyarázat: VE kelés, V2-V4-V6
V10-V14 rendre 2-4-6-10-14 leveles állapot, VT címerhányás, R1 bibevirágzás,
R2 hólyag állapot, R4 tészta állapot, R5 horpadás állapot, R6 élettani érettsé

A kukorica átlagos harvest indexe (HI) 51-53%, ami azt jelenti, hogy szemtermése a teljes megtermelt biomassza tömegnek több mint a felét teszi ki. A magban mérhető tápelem tartalommegadja az egyes elemekre vonatkoztatott harvest indexet is (azaz a szemtermés tápelem tartalmát a teljes biomassza tömeg tápelem tartalmához képest):

• nitrogén 60% • bór 30%

• foszfor 80% • kálium 25%

• magnézium 60% • vas 20%

• kén 65% • mangán 15%

• cink 55% • kálcium 5%

• réz 45%

Összefoglalva: A kukorica fejlődése és terméselemeinek kialakulása jól jellemezhető, és külső bélyegek alapján legtöbb esetben jól meghatározható. A termés mennyiségének és –minőségének befolyásolására lehetőségünk van a környezet károshatásainak mérséklésével, a fejlődéshez szükséges tápelemek megfelelő időben való biztosításával, és az élettani folyamatok befolyásolásával illetve egyensúlyban tartásával

A szükséges növény-élettani alapok megszerzésével és a gyakorlatba való átültetésével a következőképpen javítható a termelés hatékonysága és gazdaságossága:
1. Szemestakarmány termesztése esetén a környezeti feltételek, a megfelelő tápanyag ellátottság és hatékony stressz menedzsment biztosítása fontos az elnyelő kapacitás maximalizálása miatt
a. 5-6 leveles korban – a szemsorok számának kialakulásakor,
b. 6 leveles kortól 12 leveles korig – a soronkénti szemek számának kialakulásakor,
c. 12 leveles kortól a bibevirágzásig – a virágok és virágszervek kialakulásakor,
d. a bibevirágzástól a tejesérésig – a csíraszervek és a tápláló szövetsejtjeinek kialakulásakor.

2. Szilázskészítés esetén - a fent leírtak mellett - külön figyeljünk a betakarítás időzítésére. A teljes növényi biomassza megfelelő energia (keményítő) tartalma és emészthetősége szempontjábóla kukoricát ne takarítsuk be a horpadás (dent) állapot előtt, mert alacsony marad a keményítő tartalom és arány. A fajtaválasztással vagy a vetési idő megfelelő megválasztásával kerüljük az idő előtti öregedési folyamatok „beindulását” (a szárazanyagbeépülés, a tápanyagok átcsoportosítása nem lesz megfelelő), és vegyük figyelembe az elérhető termés kalkulálásakor a szélsőséges környezeti feltételeket, mint
i. szárazság a beporzás után, ami növeli a magok elhalását, ezzel csökkenti a termés mennyiségét és az elérhető keményítő tartalmat;
ii. magas hőmérséklet (>35°C) a beporzáskor és utána, mivel romlik a megtermékenyítés hatásfoka, növekszik a szemek elhalása, és csökken a szárazanyag beépülés mértéke.

Írta: dr Orosz Szilvia ÁT Kft. és Szabó István Pro-Feed Kft.
Lektorálta: Dr Kiss Erzsébet növénygenetikus szakmérnök, fejlesztési tanácsadó, IKR Agrár Kft.