Gazdasági növényeink magánélete III.

A kukorica fejlődésének legérzékenyebb időszaka– a bibevirágzás

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 az egyik legfontosabb mezőgazdasági kultúra, 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 első részének elején ez előző lapszámunkban), mert ilyenkor alakulnak ki azok a struktúrák (csíraszervek, táplálószövet), 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 elnyelőkapacitás kialakulásának fő időszaka a megtermékenyítéstől a tejesérésig (R3) tart. Ezután kezdődik a csíraszervek és a táplálószövet feltöltése, azaz az intenzív szárazanyag-beépülés. A kukorica esetében ez elsősorban a keményítő felhalmozódását jelenti. Takarmányozási szempontból ez 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 elnyelőkapacitás kialakítása a tejesérés előtt – azaz a csíraszervek hiánytalan differenciálódása és a szövetek megfelelően nagy sejtszáma. Ennek a folyamatnak a motorja a megfelelő nitrogénfelvétel és -beépülés, amelynek viszont arányban kell lennie a szén asszimilációjával (fotoszintézis), hiszen e két folyamat kölcsönösen összefügg egymással. A túlzott nitrogénellátás 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 keményítőtartalma fordított arányban van egymással, de szintjük viszonylag állandónak mondható a cső teljes hosszában. A szemek beltartalmi összetétele forráskorlátozott, amit a termesztett hibrid, azaz a genetika mellett elsősorban a felvett alapanyagok – a nitrogén (NO_3-) 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 elnyelőkorlátozottságát jelzi (a kifejlődött befogadókapacitás 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 keményítőtartalma az ún. dent vagy horpadás állapotban (R5) éri el maximumát (1. kép). A szemek csúcsától ebben az időszakban ún. tejvonal indul a csőhöz való ízesülés irányába, és jelzi a kristályos és folyékony keményítőtartalom 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%-ánál található. Ilyenkor a növény szárazanyag-tartalma (normál környezeti körülmények között) 32–35%.

1. kép. Dent vagy horpadás állapot

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 szövetekbe, 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, illetve 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 kalcium 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).

A kukorica átlagos harvest indexe (HI) 51–53%, ami azt jelenti, hogy szemtermése a teljes megtermelt biomasszatömegnek több mint a felét teszi ki. A magban mérhető tápelemtartalom megadja az egyes elemekre vonatkoztatott harvest indexet is (azaz a szemtermés tápelemtartalmát a teljes biomasszatömeg tápelemtartalmához képest):

• nitrogén 60%,
• foszfor 80%,
• magnézium 60%,
• kén 65%,
• cink 55%,
• réz 45%,
• bór 30%,
• kálium 25%,
• vas 20%,
• mangán 15%,
• kalcium 5%.

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 hólyagállapot, R4 tésztaállapot, R5 horpadásállapot, R6 élettani érettség

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 káros hatásainak mérséklésével, a fejlődéshez szükséges tápelemek megfelelő időben való biztosításával és az élettani folyamatok befolyásolásával, illetve egyensúlyban tartásával.

A szükséges növényélettani alapok megszerzésével és a gyakorlatba való átültetésével a következőképpen javítható a termelés hatékonysága és gazdaságossága:

Szemestakarmány termesztése esetén a környezeti feltételek, a megfelelő tápanyag-ellátottság és hatékony stresszmenedzsment biztosítása fontos az elnyelőkapacitás maximalizálása miatt:

– 5-6 leveles korban – a szemsorok számának kialakulásakor,

– 6 leveles kortól 12 leveles korig, – a soronkénti szemek számának kialakulásakor,

– 12 leveles kortól a bibevirágzásig – a virágok és virágszervek kialakulásakor,

– a bibevirágzástól a tejesérésig – a csíraszervek és a táplálószövet sejtjeinek kialakulásakor.

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

(A szerző korábbi cikkét itt olvashatják.)

Szabó István Pro-Feed Kft.

dr. Orosz Szilvia ÁT Kft.

Lektorálta: Dr. Kiss Erzsébet

növénygenetikus szakmérnök,

fejlesztési tanácsadó, IKR Agrár Kft.