Энциклопедия Кольера - кукуруза

Из проростков кукурузы делают салаты, из зародышей выжимают пищевое масло, а крахмал зерен используют как таковой или приготавливают из него сироп. Кукурузный крахмал не только хороший сгуститель, но и сырье для производства уксуса и различных алкогольных напитков, включая виски (бурбон). Кукурузный сироп используют как подсластитель в желе, джеме и других кондитерских изделиях. В промышленности кукуруза используется для производства множества разнообразных продуктов. Кукурузное масло сырье для получения дорогих красок, мыла и заменителей резины. Из белка зеина, содержащегося в зернах, изготавливают напоминающие шерсть искусственные волокна. Кукурузный крахмал используют для аппретирования тканей и кожи, каландрирования (повышения плотности и гладкости) бумаги. Он также применяется в производстве вискозного волокна, взрывчатых веществ, лекарственных препаратов и декстриновых клеев. Используются также стебель и другие вегетативные части растения: из них получают строительные и упаковочные материалы, бумагу, почвоулучшающие добавки, взрывчатку. Кочерыжки початков дают фурфураль сырье для производства пластмасс, нейлона и других синтетических веществ. Обвертки початков широко применяются как набивка. Из мягкой сердцевины стеблей изготавливают папиросную бумагу.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КУКУРУЗЫ

До появления гибридной кукурузы в США выращивалось свыше тысячи ее сортов, многие из которых постепенно исчезли, вытесненные более перспективными линиями. Однако, поскольку трудно предвидеть свойства, которые потребуются в будущем, сейчас стараются сохранить как можно больше традиционных сортов, потенциально ценных для селекции. В хозяйственном плане все сорта кукурузы классифицируются в зависимости от формы зерна и характеристик эндосперма. Наиболее распространенная группа зубовидная кукуруза, отличающаяся углублением на вершине зрелого зерна. Ее эндосперм содержит примерно поровну твердый и мягкий крахмал. Это основной тип кукурузы, выращиваемый в Кукурузном поясе США. У кремнистой кукурузы нет зубчиков и углубления на вершине зерна, а ее эндосперм почти полностью состоит из твердого крахмала. Этот тип кукурузы возделывают главным образом на севере США, где она вызревает в условиях короткого вегетационного периода благодаря своей скороспелости. Кукуруза лопающаяся вариант кремнистой, отличающийся мелкими зернами, которые лопаются при нагревании из-за быстрого теплового расширения крахмалистого эндосперма. В США этот тип кукурузы также распространен. У кукурузы крахмалистой нет зубца на вершине зерен, а эндосперм содержит только мягкий крахмал, в связи с чем ее легко перемалывать в муку. Этот тип кукурузы выращивают во многих странах Центральной и Южной Америки. У сахарной кукурузы эндосперм содержит близкое к сахарам вещество декстрин и меньше крахмала, чем у кукурузы других типов. Зрелое зерно более или менее сморщенное. Этот тип занимает в США более половины всех посевных площадей под кукурузу; зерна его потребляются в свежем виде и идут на переработку. У пленчатой кукурузы не только весь початок, но и каждое зерно в нем окружены индивидуальной обверткой. Этот тип кукурузы считается новым и в производственных посевах не используется.

БИОЛОГИЯ

Стебель кукурузы узловатая соломина высотой 0,5-6 м и диаметром 1,5-3,5 см. У основания каждого междоузлия находятся почки, дающие боковые побеги, на конце которых могут развиваться початки. В наружной части соломины рассеяны волокнисто-сосудистые проводящие пучки, а внутри она заполнена губчатой сердцевиной. Растение закреплено в почве мочковатыми и опорными корнями, поглощающими питательные вещества и воду. Первичный (зародышевый) корешок питает зародыш кукурузы во время прорастания семени. Лист состоит из пластинки, влагалища и похожего на воротник язычка. Пластинка становится тоньше в направлении от центральной жилки к краям и сужается от основания к верхушке. Ее края обхватывают стебель, образуя два ушка. На поперечном срезе листа можно видеть верхний и нижний однослойный эпидермис, а между ними пять или шесть слоев мезофилла, пронизанных волокнисто-сосудистыми пучками, которые состоят из опорных и проводящих клеток. В верхнем эпидермисе рассеяны крупные тонкостенные пузыревидные клетки. Когда количество испаряемой листом воды превышает поступление воды в лист, эти клетки сжимаются, заставляя лист скручиваться, что уменьшает поверхность испарения. Когда водоснабжение нормализуется, они снова набухают, и лист восстанавливает свою плоскую форму. Кукуруза однодомный вид, т.е. мужские и женские цветки образуются на одном и том же растении. Мужские цветки собраны в метелку на верхушке стебля; в метелке пять и более веточек, каждая из которых несет сотни мелких колосков с тычинками репродуктивными структурами, рассеивающими пыльцу из т.н. пыльников. Женские цветки собраны в колосовидные соцветия початки на концах боковых побегов, выходящих из пазух листьев. Каждый початок окружен листьями обвертки, из которой сверху свешиваются длинные полые столбики пестиков, называемые в совокупности "шелком". Эти столбики ведут к завязям цветков, полупогруженным в мясистую вегетативную ось соцветия. Пыльцевые зерна, попадая на "шелк", прорастают, образуя пыльцевую трубку, которая достигает завязи. Там происходит оплодотворение, и завязь развивается в плод зерновку, или кукурузное зерно. Сорта кукурузы различаются по числу рядов зерен в початке, по размерам и форме зерен. Широко варьирует и окраска зерен, но у большинства коммерческих линий кукурузы они желтые или белые. ЭКОЛОГИЯ

Кукуруза растет в широком диапазоне климатических условий, однако наибольшие урожаи она дает в местах, где в течение вегетационного периода среднедневная температура равна 21-27В° С, средненочная 14В° С, а безморозный период длится не менее 140 дней. Максимальные урожаи, по-видимому, собирают при средней температуре июня июля 18-24В° С. Почва под посевами кукурузы должна быть мощной, хорошо дренируемой, с высокой водоудерживающей способностью. Необходима также хорошая ее пористость, т.е. аэрация, поскольку корням кукурузы требуется много кислорода. Чтобы поддерживать плодородие почвы под кукурузой, выращиваемой без севооборота (бессменная культура), требуется регулярное внесение удобрений. Сократить их количество и улучшить структуру почвы, т.е. сделать ее мелкокомковатой, позволяет чередование высеваемых на одном и том же участке культур. В Кукурузном поясе США популярен двухлетний севооборот, в котором чередуются кукуруза и мелкие зерновые, например пшеница, овес или рожь. Широко распространены также трехлетний (кукуруза овес клевер) и четырехлетний (кукуруза овес пшеница клевер) севообороты. Вероятно, основной вредитель кукурузы в США кукурузный мотылек, завезенный из Европы и впервые наблюдавшийся на северо-востоке страны в 1917. Его личинки, как и белокрылый клоп, питаются всеми надземными частями растения. Гусеницы хлопковой совки уничтожают зерно в початках. Японский хрущик поедает "шелк" и тем самым препятствует оплодотворению завязей. Долгоносики и гусеницы южной амбарной огневки питаются собранным зерном. Меры борьбы с вредителями обработка инсектицидами, выведение устойчивых сортов, изменение сроков посева и подбор адекватных схем севооборота, создание креозотового барьера вокруг полей (против ползающих насекомых), заражение личинок жуков смертельными для них бактериями. Самые известные болезни кукурузы пыльная и пузырчатая головня, поражающие початок и стебель. Кукуруза страдает также от стеблевой гнили, фузариоза, нигроспороза и бели початков. Главные меры борьбы профилактические, в частности подбор оптимальных сроков сева и схемы севооборота, не позволяющей накапливаться в почве болезнетворным агентам, выведение устойчивых гибридов, использование сертифицированных (проверенных на отсутствие патогенов) семян и их предпосевная фунгицидная обработка.

ИСТОРИЧЕСКИЙ АСПЕКТ

Наверное, кукуруза самый окультуренный из всех злаков. Некоторые авторы полагают, что далекие предки этого вида попали в Америку из Азии, однако более вероятной представляется гипотеза, согласно которой родина кукурузы Америка. По-видимому, сотни тысяч лет кукуруза была дикорастущим видом. Ее пыльца возрастом 60 000 лет обнаружена в 1953 под Дворцом изящных искусств в Мехико, однако для сравнения целых современных и древних растений одной лишь пыльцы недостаточно. По меньшей мере 55 000 лет истории кукурузы остаются загадкой. Для науки она начинается 5000 лет назад: этим временем датированы остатки кукурузы, найденные в индейских пещерах Нью-Мексико. Судя по накопленным данным, производство кукурузы в умеренной и тропической зонах Америки было развито уже в доколумбову эпоху. Колумб обнаружил посевы кукурузы на всех крупных островах Вест-Индии, а также в Центральной и Южной Америке. Учитывая, что все работы, такие, как подготовка почвы, сев, культивация и сбор урожая, велись в то время вручную, занятые под кукурузой площади надо считать большими. Французские и испанские путешественники 16 в. также сообщают о том, что кукурузы выращивалось очень много. Эрнан Кортес видел кукурузные поля в Мексике, а Франсиско Васкес де Коронадо обнаружил обширные посевы кукурузы на юго-западе Северной Америки.

Первоначальная селекция. Индейцы, несомненно, вели бессознательный искусственный отбор оставляли на сев зерна растений, дававших, на их взгляд, наилучший урожай. Основной тенденцией было получение "простых" растений слабоветвистых и с небольшим числом крупных початков. Вероятно, когда у растения появлялись новые признаки, индейцы это замечали и, если эти признаки казались им выгодными, старались их сохранить. Однако в конце концов потенциал улучшения кукурузы таким способом был исчерпан. У самых древних известных початков кукурузы длина составляет менее 2 см, а число очень твердых зерен ок. 50. Каждое зерно частично окружено своей собственной обверткой примерно как у современной пленчатой кукурузы. Согласно археологическим находкам в пещере Бэт-Кейв (Нью-Мексико), примерно 1000 лет назад произошло скрещивание индейской кукурузы с дикорастущим мексиканским злаком теосинте. От потомства этого гибрида было получено путем отбора растение, сходное с современной кукурузой. Еще в доколумбову эпоху индейцы добились относительно высоких результатов в искусственном отборе: появились все основные типы современной кукурузы (кремнистая, зубовидная, крахмалистая, сахарная и лопающаяся). К началу 16 в. некоторые племена на юго-западе Северной Америки выращивали кукурузу с восьмирядными початками на тонких стеблях средней высоты. Восьмирядная кукуруза индейцев чероки на юго-востоке континента отличалась более крупными размерами стеблей и початков. Из-за величины и формы зерен ее называли "тыквосемянной". Именно она сыграла основную роль в дальнейшей селекции.

Современная селекция кукурузы. Законы наследственности, открытые в 19 в. Грегором Менделем на основе его классических экспериментов с горохом, нашли свое применение в селекции кукурузы. Скрещивание тыквосемянной кукурузы с юга и кремнистой кукурузы из Новой Англии дало потомство, сочетающее в себе некоторые ценные признаки обоих предков. От первого ему достались крупные размеры и прочность стебля, от второго твердое скороспелое зерно, устойчивость к болезням, приспособляемость и способность переносить холодную весеннюю погоду северных регионов. Цели современных селекционных программ повышение урожайности кукурузы и ее устойчивости к болезням и вредителям, приспособление растений к специфическим почвенно-климатическим условиям и разработка более эффективных методов самой селекции. Создаются сорта с повышенным выходом зеленой массы (на силос) и облегчающие механизированную уборку урожая. Растения с мощной корневой системой, прочными стеблями и початками, расположенными примерно на одной высоте у всех экземпляров, позволяют использовать многорядные кукурузоуборочные комбайны и свести к минимуму полевые потери зерна. Существует программа инцухта, в которой отдельные растения с особо ценными свойствами размножают на протяжении нескольких поколений путем самоопыления. Цель такой программы устранение нежелательных наследственных признаков и получение относительно однородных линий. Однако в ходе инцухта намного снижаются жизненная мощь и продуктивность растений. Для их восстанавления прибегают затем к одиночной или двойной гибридизации линий. Эта программа обеспечивает в конечном итоге получение и сохранение новых сортов. См. также СЕЛЕКЦИЯ. В настоящее время многие страны, включая Индию, Японию, Израиль, Германию и Нидерланды, ведут исследования, цель которых приспособление кукурузы к специфическим почвенно-климатическим условиям. В США выведен высокоурожайный гибрид кукурузы с зерном, содержащим повышенный процент белка: теоретически он должен помочь решить проблему несбалансированного питания во многих странах, где кукуруза остается главным продуктом питания для основной массы населения. Питательная ценность нового гибрида объясняется высоким содержанием в его зерне незаменимых для человека аминокислот в нем их примерно на 50% больше, чем в традиционных сортах. Сейчас в США этот новый гибрид идет в основном на корм скоту, однако пищевые компании проводят эксперименты по получению из него кукурузного крахмала и других продовольственных продуктов.