A gazdálkodók valamikor evidensnek tartották, hogy a kukorica beporzása végbemegy, azzal kapcsolatban nekik semmilyen feladatuk sincs. Ma, amikor a klímaváltozás egyre inkább bizonyítást nyer, a szélsőséges időjárási helyzetek között az extrém esőzések és az elnyúló aszályos periódusok, valamint a hőmérsékleti szélsőségek jelentősen ronthatják a kukorica termékenyülését.
Az abiotikusnak mondott stressztényezők mellett a kukoricabogár kártétele, a tőszámsűrítés és a kukoricavonalak beltenyésztéses leromlása ugyancsak okozhatnak termékenyülési problémákat. Az elmondottakból kiderülhetett, hogy hazánkban ma lényegesen nagyobb a kockázata a kukoricatermesztésnek, mint néhány évtizeddel ezelőtt volt. Érdemes tehát mérlegelni a kockázatokat és azok csökkentésének lehetőségeit.
A kukorica virágzásdinamikai összefüggései
A kukorica (Zea mays L.) egyszikű, egylaki, szélporozta növényünk, amely hím- és nővirágzattal is rendelkezik. A rovarporozta növényektől eltérően itt a termékenyülés a pollennek a címer irányából történő lehullása és elsodródása, majd annak a ragacsos felületű gyéren szőrözött bibeszálakon való rögzülése és tömlőképződése után történhet meg. A kukorica alapjában véve idegen beporzású növény, de az önbeporzásra is van statisztikai esélye. Tekintsük át, hogy milyen tényezők hatnak a beporzásra, amely önbeporzás és idegenbeporzás is lehet.
A pollen a növény tengelyének csúcsán elhelyezkedő hímvirágzatban (címer) képződik, fajtától és éréscsoporttól függően kb. 180-250 cm magasságban. A női vagy torzsavirágzat (1-3 db) a szár közepénél, vagy annál kissé alacsonyabban és magasabban álló levelek hónaljában fejlődik, 80-130 cm körüli magasságban.
A címer főtengelyből és mellékágakból áll. A címer főtengelyén és minden ágán kettős virágzatú kalászkák sorakoznak pelyvalevelek takarásában. Egy kifejlett címer, akár 1000 kalászkát is tartalmazhat. A címerek merisztémáinak kifejlődése a tavaszi lehűlések hatására zavart szenvedhet. A kisebb és kevesebb elágazást tartalmazó címerek pollenprodukciója arányosan csökkenni fog. A virágzatok három-három porzót tartalmaznak, melyek a beporzás idején szabaddá válva, porzószálakon csüngve szórják szét a polleneket. Viharos időjárás hatására a porzók gyorsabban kiürülnek, vagy le is szakadhatnak a porzószálakról.
A kalászkák a főtengely közepén nyílnak legkorábban, majd onnan lefelé és felfelé, később pedig a mellékágakon folytatódik a porzók kiszabadulása, ezzel pedig a pollen kiszórása, egy nyitható és zárható póruson keresztül. A teljes címer kalászkáinak kinyílása nagyjából egy hetet vesz igénybe. A nyitás a délelőtti és késő délutáni órákra jellemző, amikor száraz és meleg viszonyok uralkodnak. A kiszórt pollen mennyisége a teljes címerre vetítve milliós nagyságrendű, de jelentős eltéréseket publikáltak a különböző szerzők (3-40 millió db). A nedvesség, különösen pedig a csapadék a pollentömlők záródását eredményezi. A pollen átnedvesedése annak megduzzadásához és felrepedéséhez, ezzel a pusztulásához vezet. A csapadékos időjárás tehát kifejezetten kedvezőtlenül hat a pollenszórásra és a pollen életképességére, végeredményben terméketlen csövek képződéséhez vezethet.
A pollenek mérete a nm (nanométer) mérettartományban van. A kukorica pollenje azonban a nagyobb és nehezebb pollenek közé tartozik, amely viszonylag gyors süllyedést eredményez a kiszóródás után (szabad szemmel is jól megfigyelhető a süllyedés). A kiszóródást jelentősen befolyásolja a légmozgás, amely egyben az elsodródásra is hatással van. Már egy enyhe légmozgás is azt eredményezi, hogy a pollentömlők mozgásba lendülnek, a belőlük kihulló pollen pedig a szomszédos, vagy távolabbi tövekre, illetve sorokra jut. A sikeres idegen termékenyülés feltétele leginkább az enyhe légmozgások idején áll fenn. Ilyenkor az elsodródás gondoskodik az idegen bibe eléréséről, de nem akadályozza a pollennek a bibeszálon való rögzülését sem. A címer térszerkezete, különösen az oldalágakon elhelyezkedő kalászkák egyértelműen az idegen beporzást szolgálják, míg a főág kalászkái nagyobb valószínűséggel okozhatnak önbeporzást.
A pollent ugyan rövid – perces vagy órás – életkorral jellemzik, ez azonban rendszerint nem akadálya a sikeres termékenyítésnek. Hűvös és párás levegőben akár egy hétig is életképesen tartható a pollen, ezt a megoldást elsősorban nemesítési feladatok céljából alkalmazzák. A szabadföldön talajra lehullott pollenre rendszerint a pusztulás vár. Csak a még le nem hullott pollen számít potenciálisan termékenyítőképesnek. A kihullástól a talajfelszín eléréséig szélcsend esetén másodpercekben mérhető az idő. 1 m/s sebességű légáramlat 5-10 perc alatt még egy 50 ha nagyságú táblából is elszállítaná a pollent, ha a kiülepedéssel nem számolnánk.
Ennél a sebességnél az ülepedést figyelembe véve 2 m magasságból kb. 5-10 m-re sodródik el a pollen. Talán nem véletlen, hogy a hibridkukorica előállítása során az anyasorok száma nem haladja meg a 8-12 sort (5,6-8,4 m), melyeket általában 4 apasor követ. A pollennek tehát mindenképpen másodpercek, maximum percek állnak a rendelkezésére, hogy egy bibeszálhoz tapadjon. A címer és a nővirágzat között vertikálisan 1 m különbséggel számolhatunk, elsodródás esetén pedig ennél hosszabb utak megtételére van szükség a bibéig. Minél erőteljesebb a légáramlat, annál nagyobb távolság megtétele után süllyed a pollen a torzsavirágzat szintjéig. Az áramló rendszerek sebessége meghatározza az áramlás típusát. Egy kritikus pontig (Reynolds-szám) lamináris (lemezes) az áramlás, amely a sebesség további fokozásakor átcsap turbulens (örvénylő) áramlásba. A turbulens áramlás (víz esetén is) hordalékképzéssel és elszállítással jár.
Csatornázási feladatokban 1 m/s áramlási sebesség alatt kell tartani a víz sebességét, mert nagyobb sebességeknél megindul a földmedrű csatornák talajának eróziója. Esetünkben a hordalékot a felkapott talajszemcsék mellett éppen a pollen jelenti, amely erős szélben egyáltalán nem tud kiülepedni. Ezt támasztja alá az a megfigyelés, hogy a keletkezés helyétől 32 km távolságban is fogtak fel életképes kukorica pollent. A növényállományban törvényszerű turbulenciák egyre hígítják az adott tőről származó pollenek koncentrációját, közben pedig elkeverik azokat a szomszédos, vagy távolabbi tövekről származó pollenekkel. A pollenfelhő viszonylagos hígulása az öntermékenyülés esélyeit rontja.
Mennyi pollenre lehet szükség a biztonságos beporzáshoz?
A bibevirágzás kezdetét a reggeli órákban megfigyelt kevés bibeszál jelzi. A kezdő időpontot követő 2-3. napon a torzsavirágzat leginkább egy kisebb ecset pamacsához hasonlít. A bibeszálak sűrű kötege közel sík, de érdes, kb. 1 cm2 felületet alkot. Ez az állapot a legnagyobb esélyt kínálja a beporzáshoz. A bibeszálak egymást védik a kiszáradással szemben, amire nagy szükségük van, hiszen a légköri aszállyal jellemzett időszakok okozzák a legnagyobb termésveszteséget a gyenge termékenyülési ráta következtében.
Nem a pollen kiszáradása jelenti tehát a valós veszélyt, hanem a bibeszál vízvesztése, amely kevésbé lesz alkalmas a pollen befogására, vagy ha sikerül a befogás, akkor nagyobb ellenállást fejt ki a pollentömlő növekedésével szemben, akár blokkolhatja is azt. A becsült 1 cm2 felületet 500-800 db bibeszál csúcsa alkotja. Ugyanennyi pollennek garantáltan ide kell érkeznie, hogy a megtermékenyülés maradéktalanul megtörténjen. A problémát az jelenti, hogy a véletlenszerűen kihulló pollenek zöme célt téveszt. 70000 tő/ha növényállomány esetén 7 db tő jut 1 m2-re, melyekből kölcsönösen 6 db gondoskodik 1db kiválasztott tő beporzásáról. Összesen csupán 6+1 cm2 a beporzandó felület, miközben egy-egy tő elméletileg 1428 cm2 felületre szórja polleneit. A legnagyobb 800 bibe/torzsavirágzat értékkel számolva 1428×800=1,142,400 pollen lenne elegendő egy hibátlan beporzáshoz.
A természet annál bölcsebb volt, hogy megelégedjen ezzel a minimálisan szükséges szórásteljesítménnyel (láthattuk, hogy 3-40 millió pollent is termel egy-egy címer). 6 db szomszédos beporzó növénnyel számolva a példa alapján a tábla minden négyzetméterén minden egyes torzsavirágzat számára 6,450,400 db pollen az elméleti kínálat, ezzel szemben alaphangon is 3×6=18 millió pollen áll rendelkezésre. A szélirány bárhogy alakulhat, a szomszédos négyzetméterek felé gyakorlatilag ugyanannyi pollen távozik, mint amennyi az ellentétes irányból érkezik (a szegélyhatást ilyenkor figyelmen kívül hagyjuk). A pollenmérleg ez alapján viszonylag állandónak tekinthető. Fentiekből következik, hogy normál időjárási feltételek esetén minimális annak esélye, hogy a bibeszálak beporzatlanok maradjanak.
Nem beszéltünk még egy nagyon fontos tényezőről, nevezetesen az időtényezőről, amely nagyban befolyásolja a beporzási stratégiát. Ismeretes, hogy a címer előbb kezdi szórni a pollent, mint ahogy adott növényen megjelennének a bibeszálak. A címer és a torzsavirágzat csúcsra járatása tehát tövenként nem azonos időben történik. Erre minden szakember úgy tekint, mint az önbeporzás esélyének csökkentésére, mert amikor egy címer működése a legintenzívebb, akkor nem a „saját” torzsavirágzatát képes nagy valószínűséggel beporozni, hanem olyan szomszédos kukoricatöveket, melyek torzsavirágzata éppen a legalkalmasabb a beporzásra.
Virágzásdinamikai vizsgálatok
A 2002-2004 közötti években OTKA pályázat keretében szántóföldi kísérletekben vizsgáltuk két hibrid virágzásdinamikai összefüggéseit, köztük a proterandria értékeit. Több ezer tövön vizsgálódtunk, melyek eredményeit a pályázati jelentésben és további publikációkban közöltük. A kísérletek eredményei közül kiemeljük azokat, amelyekről feljebb még nem volt szó.
A virágzás elhúzódó folyamat. Egyetlen növény esetében is legalább egy hetet vesz igénybe, állomány szintjén azonban ennek közel kétszeresét mértük a sűrűbb állományokban. A címervirágzás átlagban gyorsabb lefutást jelzett (max. 11 nap), mint a torzsavirágzás (max. 13 nap). A virágzás elhúzódása az érés szempontjából kedvezőtlen, a beporzási biztonság szempontjából azonban kedvezőnek tekinthető. Jelentősen különböztek egymástól az eltérő génállománnyal rendelkező egykori hibridek (1. ábra).
1. ábra: A virágzás kezdete két hibridnél három tőszám kezelésben
Az MV-380 hibrid közel két nappal korábban kezdett virágozni a Norma hibridnél, virágzása azonban vontatottabban zajlott (az ábra ezt nem jelzi). A sűrítés teljesen eltűntette a hibridek közti különbségeket. Ez úgy volt lehetséges, hogy a Normánál alig volt különbség, az MV-380-nál pedig közel 4 nap késést okozott a sűrítés. A ritkítás is mindkét hibridnél késleltette a virágzás megindulását, azonban nem olyan mértékben, mint a sűrítés.A proterandria adatok jellegzetességeit a kiragadott 2002-es évben a 2. ábra mutatja.
2. ábra: A proterandria értékei a 2002-es szántóföldi kezelésekben
A hibridek között normál tőszámon a Norma jelzett magasabb különbséget (2,6 nap) szemben az MV-380 2,1 napos értékével. A sűrítés a proterandria vonatkozásában is kiegyenlítődést eredményezett (Norma 3,5 nap és MV-380 3,3 nap). A ritkítás hatására mindkét hibrid esetén jelentősen rövidültek az időintervallumok. A Norma esetén 2,0 napot mértünk, míg az MV-380-nál 1,6 napot. Ezek fél-fél nappal voltak rövidebb időintervallumok a normál tőszámú állományokon mért értékeknél.
Egyéb, beporzást veszélyeztető tényezők
Írásunkban nem szeretnék kitérni a kukorica beporzását veszélyeztető amerikai kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera) kártételére és az ellene való védekezés lehetőségeire, mivel ma már szinte kötelező jelleggel védekeznek ellene a gazdálkodók.
Érdemes azonban röviden szólni arról a kedvezőtlen tendenciáról, amely a nemesítésben mutatkozik meg. A nemesítők olyan módon is próbálnak egyre nagyobb potenciális termőképességű hibrideket előállítani, hogy az újabb hibridek címerének méretét szisztematikusan csökkentik. A címer rengeteg energiát emészt fel a milliónyi pollen előállítása során, miközben a beporzáshoz szükséges pollenmennyiség bőven biztosított – gondolják. Az előbbi logika helyességét bizonyíthatja, hogy a kukorica éppen a virágzás idején igényli a legtöbb vizet a talajból. Úgy tűnik, hogy ma még elegendő a csökkentett kalászkaszám is a beporzás fenntartásához, de elérkezhet az a pillanat, amikor a hibridek az egyre gyakrabban jelentkező aszályos időszakok és viharok miatt a pollen viszonylagos hiányában nem lesznek képesek megfelelően termékenyülni. A címer drasztikus zsugorítása tehát kockázatot rejt magában.
*
Összefoglalva, a kukorica virágzása idején a sok csapadék és a légköri aszály is okozhat termékenyülési problémákat. Az esőzésekkel gyakran együttjáró viharok fizikai sérüléseket, a porzók leszakadását okozhatják, valamint felgyorsíthatják a porzók kiürülését. A címer bőséges pollentermeléssel rendelkezik a bibék maradéktalan beporzásához. Az erős szél azonban elszállíthatja a mezőgazdasági tábla légteréből a polleneket, mivel a pollen ilyenkor hordalékként viselkedik és szállítódik, azaz nincs esélye a kiülepedésre.
A kukorica hím- és nővirágzatai napokban mérhető különbséggel érik el az érettségüket. Az állományban beporzásra legalkalmasabb bibéket ezért rendszerint közeli tövek pollenei fogják megtermékenyíteni.
A pollen életképessége rendszerint nem akadálya a megtermékenyítésnek, mivel jó esetben másodpercek, esetleg percek alatt találkozik a bibével. A bibe vízvesztése azonban okozhat termékenyülési problémákat.
Felhasznált irodalom
- Burucs Z.: Virágzásdinamikai vizsgálatok kukoricán. LIII. Georgikon Napok. Keszthely, 2011. szeptember 29-30. Abstrackt kötet.
- Páldi E.: Abiotikus stressz tényezők hatása a kukorica (Zea mays L.) anyagcseréjére és egyedfejlődésére c. tematikus OTKA zárójelentése (T379897)
- Rácz F. E.: Kukorica beltenyésztett vonalak pollentermelése frakcionált vetésben. Doktori (PhD) értekezés, Martonvásár, 2011.
