Курсовая работа: Разработка технологии производства зерна кукурузы в Краснодарском крае урожайностью 5 т га

Курсовая работа: Разработка технологии производства зерна кукурузы в Краснодарском крае урожайностью 5 т га

Курсовая работа

На тему

Разработка технологии производства зерна кукурузы в Краснодарском крае урожайностью 5 т га

Москва-2010г.

Введение

Колумб обнаружил кукурузу, путешествуя через Перу, и доставил семена кукурузы в Европу в 15 веке: «Я видел зерна, называемые маисом». Вскоре после этого кукурузу начали выращивать по всей средиземноморской территории. В России её узнали в 17 веке и выращивали сначала в южных районах — в Крыму, на Кавказе и на юге Украины.

Кукуруза — одна из основных культур современного мирового земледелия. В товарном производстве зерна кукуруза занимает лидирующие позиции. Из неё получают более 150 продовольственных и технических продуктов. Зерно кукурузы используют для производства крупы, муки, хлопьев, крахмала, патоки, спирта и т. д. Из зародыша кукурузного зерна вырабатывают полноценное пищевое масло. Из стержней початков вырабатывают фурфурол, лигнин, ксилозу и другие продукты, а также получают целлюлозу и бумагу. Химический состав зерна кукурузы в среднем включает около 9-10% белка, 4-5% масла, 68-73% крахмала. Из злаковых культур зерно кукурузы обладает наибольшей энергетической ценностью — 338 ккал.

За последние три года мировое производство зерна кукурузы достигло 638 млн. т. Её доля в мировом балансе составляет 31%, в то время как пшеницы 27%, ячменя 7%. В России интерес к этой культуре в 90-е годы значительно упал. И только в 2003-2005 гг. в результате возросшего спроса во многих южных регионах страны расширились площади посевов кукурузы на зерно, увеличился валовой сбор зерна кукурузы до 2-3 млн. т. Общая посевная площадь кукурузы в Краснодарском крае в 2006 году составила примерно 550 тыс. га, а в мировом земледелии 129,3 млн.га.

Кукуруза — одна из приоритетных культур в Краснодарском крае: она занимает более 40% севооборота. Большое внимание ей уделяется в Новопокровском, Белоглинском, Кавказском, Крыловском, Лабинском и других районах края. Однако многие фермеры считают, что кукуруза не требует тщательного ухода, как, например, сахарная свекла, и глубоко ошибаются.

1. Ботаническая характеристика, морфологические и биологические особенности культуры

1.1 Ботаническая характеристика и морфологические особенности культуры

Кукуруза (Zea mays L.) относится к семейству Мятликовые. По форме и строению зерна делится на восемь подвидов, каждый из которых различается и по другим морфо-биологическим признакам растений.

Пленчатая кукуруза (Zea mays L., tunicata). Зерно заключено в пленку, образующуюся из колосовых чешуй. Этот подвид кукурузы в посевах не встречается и производственного значения не имеет.

Крахмалистая кукуруза (Zea mays L., amylaceae). Форма зерна, как у кремнистой кукурузы. Зерновка почти вся наполнена мучнистой массой. Роговидный эндосперм отсутствует или представлен лишь тонким наружным слоем. Крахмала в зерне 72-83%, белка 7-12%, жира – 5%. Зерно – ценное сырье для крахмалопаточной, спиртоводочной и маслобойной промышленности.

Лопающаяся кукуруза (Zea mays L., everta). Эндосперм зерна почти полностью роговидный, небольшая часть мучнистого эндосперма находится только возле зародыша. При поджаривании зерно лопается, эндосперм выбрасывается в виде легкой белой массы, превосходящей первоначальный объем зерна в 15-30 раз. Подвид делится на рисовую и перловую. Крахмала в зерне 62-72%, белка 10-14%.

Кремнистая кукуруза (Zea mays L., indurata). По консистенции зерна занимает промежуточное положение между лопающейся и крахмалистой кукурузой. В средней части зерна эндосперм мучнистый, а по краям роговидный. Крахмала в зерне 65-83%, белка 8-18%, жира до 5%. Ценное сырье для производства муки, из которой приготавливают мамалыгу, хлебные изделия и муку.

Зубовидная кукуруза (Zea mays L., indentata). Эндосперм зерна по бокам роговидный, в верхней и средней частях мучнистый. При подсыхании зерна верхняя, мучнистая часть сокращается в объеме сильнее, чем роговидная, отчего верхушка зерна западает, образуя ямочку, которая придает зерну форму конского зуба. Зубовидная кукуруза, по сравнению с кремнистыми сортами, выделяется комплексом хозяйственно ценных признаков. В первую очередь это высокая урожайность, величина початка и хорошее качество зерна, устойчивость к полеганию и т. д. Крахмала в зерне 68-76%, белка 8-10%, жира около 5%.

Сахарная кукуруза (Zea mays L., saccharata). Возникла как мутант зубовидной и кремнистой кукурузы. Эндосперм сахарной кукурузы содержит незначительную часть крахмала, но зато в нем много водорастворимых полисахаров — декстрина. При высыхании и созревании зерно этого вида приобретает морщинистую форму по всей поверхности, что объясняется присутствием декстрина, который уменьшается в объеме при подсыхании. Выращивается она главным образом, для использования в пищу в отварном виде (свежеубранная), консервированном и замороженном. Белка в зерне до 18-20%, углеводов до 64%, жира 8-9%.

Крахмалисто-сахарная кукуруза. Имеет удлиненное гвоздеобразное зерно. Нижняя его часть на две трети содержит мучнистый эндосперм, а верхняя — эндосперм сахарной кукурузы. Сорта этого подвида распространены только в странах Южной Америки.

Восковидная кукуруза (Zea mays L., ceratina). Зерно по внешнему виду сходно с зерном кремнистой кукурузы, но отличается от него матовостью поверхности и двухслойностью эндосперма. Периферическая часть эндосперма напоминает воск, отсюда и название кукурузы — восковидная. Возделывается в США и ряде европейских стран.

Кукуруза — травянистое однолетнее растение. Стебель её состоит из 10-18 надземных междоузлий, разделенных стеблевыми узлами. Его высота у самоопыленных линий и гибридов, возделываемых в крае, колеблется от 1.2 до 3.0 метров. Количество листьев на растении составляет 12-14 у раннеспелых, 15-16 у среднеранних, 17-18 у среднеспелых, 19-20 у среднепоздних, 21-23 шт. у позднеспелых форм.

Корневая система у кукурузы мочковатая, сильно разветвленная, проникающая на глубину 150-250 см. Количество початков определяется сортовыми особенностями и условиями произрастания и может составлять 1-3 шт. на одном растении. В початке гибрида обычно формируется от 400 до 600 зерен.

У кукурузы, в отличии от других злаковых растений, цветки раздельнополые и пространственно разнесены по мужским (метелка) и женским (початок) соцветиям.

Мужское соцветие (метелка) состоит из центрального стержня и боковых разветвлений, на которых попарно расположены колоски: один сидячий, другой на ножке. На стержне метелки колоски расположены вокруг оси, на веточках — только на верхней стороне.

На метелке количество колосков колеблется от 700 до 1400 и более. В каждом колоске имеется по два цветка, в которых образуется по два пыльника. У нормально развитых растений каждый пыльник дает до 2500 пыльцевых зерен, следовательно, одна метелка за период цветения может дать более 20 млн. пыльцевых зерен. Период цветения продолжается около 7-10 дней. Наблюдения показывают, что метелки формируют на 1 га до 250 кг пыльцы.

Женское соцветие (початок) развивается из почки, расположенной во влагалище листа. Наиболее крупный початок формируется из самой верхней почки.

Початок представляет собой сильно утолщенную ось — стержень, на котором параллельными рядами расположены пары женских колосков. Стержень початка имеет различную форму. Она бывает цилиндрической и конусовидной. У женских колосков два цветка, из которых плодоносящим обычно является верхний, а нижний недостаточно развит и бесплоден. Лишь у некоторых форм он нормально развит и является плодоносящим. Если зерно в колоске формировалось из верхнего цветка, то оно обращено зародышем к верхушке початка. При развитии зерна из нижнего цветка его зародыш направлен к основанию початка — в зависимости от того, из каких цветков они образовались. Поскольку колоски закладываются парами, то, естественно, число рядов цветка, а затем и зерен на початке четное — от 4-х до 32-х. При большом числе рядов зерен они теряют прямолинейность в расположении.

Число рядов зерен в початке — сортовой признак. Встречаются початки со спиральным расположением зерен. Цветение початка у кукурузы начинается тогда, когда с верхушек оберток сходят столбики с рыльцами в виде шелковистых нитей. По окраске они бывают лиловые, розовые, красные, зеленые. После оплодотворения они приобретают буро-коричневый цвет и засыхают, а если по каким-то причинам оплодотворения не произошло, нити продолжают расти не меняя окраски, достигая в длину 20 и более см.

Наиболее интенсивно кукуруза цветет в первой половине дня между 8 и 10 часами утра. Если стоит пасмурная погода, или недавно прошёл дождь, растения цветут и во второй половине дня.

1.2 Биологические особенности культуры

Выделяют следующие фазы роста кукурузы: начало и полное появление всходов, начало и полное появление метелок, начало и полное цветение початков (появление нитей), молочное, молочно-восковое состояние зерна, восковая спелость, полная спелость. Длительность межфазных периодов определяется сортовыми особенностями, погодными условиями агротехникой.

В начальный период, до образования первого надземного стеблевого узла, кукуруза растет очень медленно. Затем темпы роста постепенно увеличиваются, достигая максимума перед выметыванием. В это время приросты растений при благоприятных условиях составляют 10-12 см/сут. После цветения рост их в высоту прекращается. Критические периоды в формировании высокого урожая – фаза 2-3 листьев, когда происходит дифференциация зачаточного стебля, и фаза 6-7 листьев, когда определяется размер початка. Наиболее важные фазы в развитие кукурузы следующие: 1) формирование метелки, которое происходит у скороспелых, среднеспелых и позднеспелых сортов в фазе 4-7-го листа, 5-8-го и 7-11-го листа; 2) формирование початка, которое происходит у указанных сортов в фазе 7-11-го листа, 8-12-го и 11-16-го листа. За 10 дней до выметывания и спустя 20 дней после окончания цветения растения накапливают до 75% органической массы. Максимальное количество сырой массы у растений отмечается в фазе молочного состояния; сухого вещества – в конце восковой спелости. Для формирования высокого урожая зерна посевы кукурузы должны сформировать листовую поверхность около 40-50 тыс. м2/га.

Продолжительность периода вегетации у кукурузы колеблется около 75 до 180 дней и более. По длине периода вегетации у кукурузы выделяют следующие группы растений: раннеспелые с продолжительностью от всходов до полного созревания зерна 80-90 дней (листьев на главном стебле 10-12); среднераннеспелые – 90-100 дней ( 12-14 листьев); среднеспелые – 100-115 дней ( 14-16 листьев); среднепозднеспелые – 115-130 дней (16-18 листьев); позднеспелые – 130-150 дней (18-20 листьев), очень позднеспелые – более 150 дней (более 20 листьев).

2. Экологическая характеристика культуры

2.1 Требования к условиям теплообеспеченности

Несмотря на то, что родиной кукурузы являются тропики, оптимальной температурой для роста кукурузы является 24-30°С. Многие считают, что для кукурузы также важно чтобы теплыми были и ночи, но это не так: в жаркие ночи повышается испарение. Чаще всего кукуруза выращивается в регионах, где в основной период роста дневные температуры превышают 19°С, а ночные температуры в среднем составляют 13°С.

Пороговой для кукурузы является температура 10°С (то есть при температуре ниже 10°С кукуруза практически прекращает развитие). Каждый гибрид должен аккумулировать определенную сумму эффективных температур, чтобы достичь определенной фазы развития. Как правило, физиологическая спелость (влажность зерна 35-40%) наступает на 8 неделе (или через 50-57 дней) после опыления. Дружные всходы у кукурузы появляются при температуре почвы на глубине заделки семян 10-12°С. Заморозки до -4°С приводят к гибели всходов, до -3°С снижают всхожесть семян. При температуре воздуха 10-12°С появление всходов обычно наступает на 18-20-й день, а при 15-18°С — через 8-10 дней, при температуре 20-21°С этот период сокращается на 5-6 дней.

2.2 Требования к условиям влагообеспеченности

Второй немаловажный фактор – влага. Оптимальным для кукурузы считается 450 - 600 мм осадков за сезон вегетации, распределенных примерно следующим образом:

На каждый миллиметр воды растения кукурузы производят около 20 кг зерна на гектаре.

При хорошем распределении осадков и достаточной обеспеченности кукурузы влагой в период с 15 июня по 15 августа условия ее возделывания можно считать оптимальными.

Однако только в редких случаях такое количество осадков выпадает за сезон вегетации, поэтому важным фактором является влага, накопленная в почве, которой может быть от 50 до 250 мм в метровом горизонте, в зависимости от структуры почвы.

Количество осадков, зарегистрированное в данной местности, не всегда является точным показателем количества влаги, доступной для растения. В условиях высокой солнечной радиации, высокой температуры и низкой влажности воздуха, много влаги теряется за счет испарения с поверхности почвы и из-за транспирации через листья.

Доступ растений кукурузы к воде может быть улучшен путем оптимального внесения удобрений для ускорения роста корней, выбора оптимальной густоты стояния растений и защитой от сорняков и вредителей.

При засухе листья приобретают серо-зеленый цвет и сворачиваются в трубочку почти до размеров карандаша.

Нехватка воды на любой стадии развития растения кукурузы может привести к снижению урожайности. Самые существенные потери урожая вызывают засуха и высокие температуры во время опыления.

2.3 Требования к свету

Кукуруза – светолюбивое растение короткого дня. Быстрее всего зацветает при 8- 9 часовом дне. При продолжительности дня свыше 12- 14 часов вегетационный период удлиняется. Кукуруза требует интенсивного солнечного освещения, особенно в молодом возрасте. Чрезмерное загущение посевов, затенение сорняками, приводит к снижению урожая початков.

2.4 Требования к почве

Кукуруза требовательна к плодородию почвы и максимальный урожай формирует при ее возделывании на почвах с глубоким залеганием плодородного слоя, хорошей водоудерживающей способностью и водопроницаемостью. Оптимальная реакция почвенного раствора близка к нейтральной рН 6.5-7.5. На почвах с рН ниже 5.6 урожайность существенно снижается, а при рН равном 4,0 растения кукурузы просто не имеют шансов выжить.

Кукуруза хорошо растет на легких почвах, которые прогреваются более интенсивно, чем глинистые с тяжелым механическим составом. Следует избегать песчаных почв с высоким уровнем стояния грунтовых вод.

2.5 Требования к элементам минерального питания

Кукуруза требовательна к элементам питания. Высокий урожай кукурузы на зерно можно получать только при достижении или достаточного количества питательных элементов: с 10т зерна/га, выносится: азота – 350-370кг/га, фосфора – 80-120кг, калия – 350-390кг/га.

Калий обеспечивает водоудерживающую способность коллоидов клеток, улучшает обмен веществ, повышает жизнеспособность растений. Он стимулирует фотосинтез, усиливает поступление воды в клетки, повышает осмотическое давление и тургор, уменьшает транспирацию, снижает коэффициент водопотребления. При недостатке его замедляется рост, растения приобретают темно-зеленую окраску, затем верхушки и края их желтеют и засыхают. При калийном голодании корневая система слабо развивается, у растений снижается устойчивость к полеганию.

В начале вегетации кукуруза интенсивно поглощает калий, его содержание в проростках повышается в сравнении с содержанием в зерне в 8 10 раз. Энергичное поглощение калия достигает максимума за 10 – 12 суток до выметывания метелки, а потом очень быстро уменьшается. После окончания цветения поступление калия в растение почти прекращается

Азот. Недостаточное количество азота в почве отрицательно сказывается на развитии корневой системы, в результате уменьшается поступление других элементов питания в растение, ухудшается работа ассимиляционного аппарата. Нарушение жизненных процессов вследствие азотного голодания вызывает пожелтение листьев, преждевременное их отмирание, что отрицательно влияет на продуктивность растений и качество зерна.

В начале вегетации кукуруза потребляет азот достаточно интенсивно, почти так же, как и калий. На единицу сухого вещества растения содержат в 2 – 3 раза больше азота в фазе 5 – 7 листьев, чем в фазе молочной и молочно-восковой спелости.

Фосфор необходим в течение всей вегетации и поступает в растение до полного созревания зерна. Потребность в нем ощущается с первых этапов жизни растения. Под его влиянием сокращается период роста листьев, ускоряется проникновение корней в нижние слои почвы, что особо важно при возделывании кукурузы в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения. Недостаток фосфора в почве задерживает рост и развитие цветков и зерен в початках кукурузы. При недостатке фосфора листья становятся темно-зелеными с фиолетово-красным или лиловым оттенком и постепенно отмирают. Фосфор потребляется более равномерно, чем азот, особенно в период от появления всходов до начала цветения, после чего его поступление в растение продолжается почти до конца вегетации.

3.  Природные условия региона и их пригодность для возделывания культуры

3.1 Климатические условия

Климат на равнине умеренно континентальный, степной, в горах - более влажный и прохладный. В северной части Черноморского побережья носит средиземноморский характер, т.е. для него характерно засушливое лето и влажное холодное полугодие с характерным ветром бора, переходящий к юго-востоку во влажный субтропический. Средняя температура января на равнине - минус 3-5 градусов, июля - плюс 22-24 градуса. В горах, начиная с высоты 2000 м, средняя температура августа составляет +12-13 градусов. Зима мягкая, со средними температурами января от -8 градусов в горах и -5 градусов в Западном Предкавказье до +4-6 градусов на Черноморском побережье. Распределение осадков в крае неравномерно: если на равнине составляет 400 мм в год, то в горах - 3250 и более мм. Годовое значение суммарной солнечной радиации — 115 -120 ккал/см2. Этот показатель объясняет достаточно высокие температуры воздуха. Среднегодовые показатели атмосферного давления изменяются незначительно. Для Краснодара среднее давление воздуха в январе составляет 1014,8 гПа (761 мм рт. ст.), в июле — 1004,2 гПа (755 мм рт. ст.). Более значительно изменяются показатели атмосферного давления по сезонам и среднесуточные.

Страницы: 1, 2, 3, 4