Биология, морфология, условия, влияющие на рост и развитие картофеля

В нашей стране, как и в мировом земледелии, из клубнеплодов первое место по площади и валовому сбору занимает картофель. Картофель принадлежит к числу важнейших сельскохозяйственных культур разностороннего использования. Клубни картофеля содержат в среднем около 25% сухих веществ, в том числе 20% и более крахмала и 2% белковых веществ, которые по своей ценности значительно превосходят белки других культур: они почти полностью усваиваются организмом человека (туберин). Велика ценность картофеля и как источника витамина С и витаминов группы В. Всё это, а также высокие вкусовые качества определяют большое значение картофеля как продукта питания.

Картофель относится к семейству паслёновых (Solanaceae), к роду Solanum L., объединяющему десятки диких и культурных видов, и среди них Solanum tuberosum L. единственный вид, получивший широкое распространение.

Родиной картофеля и его культуры считаются горные районы Южной Америки (Анды и Кордильеры). Пионерами использования, а затем и возделывания картофеля были древние индейцы Южной Америки, которые ввели картофель в культуру, по-видимому, задолго до нашей эры. В Европу (в Испанию) картофель был завезен после открытия Америки, около 1570 г. Появление картофеля в России связывают с присылкой Петром I первого мешка картофеля из Голландии, но начало широкой культуры картофеля положил Указ Сената в 1765 г. [ 2, 3 ].

Культурный картофель по своей природе многолетнее клубненосное растение с ежегодно отмирающими травянистыми стеблями, но в климатических условиях всех стран умеренного пояса возделывается как однолетнее растение, так как клубни его не сохраняются в почве при отрицательных температурах.

Размножается картофель обычно вегетативным путем, клубнями или их частью, его можно размножать и семенами. Семенное размножение широко используется в селекционной практике при выведении новых сортов (сеянцев) методом скрещивания.

Стебли картофеля трёхгранные, появляются из земли группами и образуют куст в 3 — 6 и более стеблей высотой 50 — 80 см, в зависимости от условий, культуры и сорта окраска стеблей зеленая или с красно-бурой пигментацией — один из сортовых признаков. Стебли способны к ветвлению и в подземной части из почек в пазухах зачаточных листьев образуют подземные побеги, или столоны, которые, утолщаясь на конце, дают начало новым клубням. Каждый стебель образует 6 — 7 столонов длиной 15 — 20 см, а у некоторых сортов и значительно больше (до 40 — 50 см). В зависимости от длины столонов гнезда картофеля бывают или скученными, или разбросанными, что крайне осложняет уход и уборку картофеля.

Листья картофеля простые, но сильно рассеченные, прерывистонепарноперистые. Они состоят из нескольких пар долей, долек и долечек располагающихся в разных сочетаниях на главном черешке, заканчивающимся непарной долей. Строение и степень рассеченности листьев — один из важнейших сортовых признаков.

Цветки, собранные в соцветия, состоящие из 2 — 4 завитков, имеют спайнолистную чашечку и 5 неполно сросшихся лепестков, окрашенных в белый, красно-фиолетовый, сине-фиолетовый или синий цвет; между ними располагаются 5 желтых, образующих конус тычинок и рыльце завязи.

Картофель — самоопыляющееся растение. Плод — шарообразная, сочная двухгнездная ягода, содержащая большое число очень мелких, сплюснутых семян. Но далеко не все сорта способны к плодоношению. У большинства сортов опадают цветки или бутоны, что зависит от многих условий. При пониженных температурах и богатстве ультрафиолетовых лучей (горные районы Памира) все сорта хорошо цветут и плодоносят.

Корневая система картофеля при вегетативном размножении мочковатая, образуется из глазков посадочного клубня и из почек стеблевых узлов подземной части стеблей и столонов. Столонные корни появляются в течение всего периода вегетации группами по 4 — 5. Вес корней сравнительно небольшой, составляет около 6 — 7,5% веса всего растения. Это говорит о слабом развитии корневой системы картофеля. Формируется она рано и наибольшего развития достигает в период клубнеобразования. По мере созревания клубней, ботва и корни отмирают. Основная масса корней располагается в верхнем пахотном 25-и сантиметровом слое (свыше 60% всех корней), но отдельные корни могут проникать на глубину до 110 — 150 см; способность корней картофеля преодолевать механическое сопротивление почвы, невелика. Мощность корневой системы зависит от влажности, аэрации и содержания питательных веществ. Корневая система картофеля отличается высокой усваивающей способностью в отношении фосфора и пониженной по отношению к другим элементам питания, что объясняет повышенную отзывчивость картофеля на азотные и калийные удобрения.

Клубень представляет собой утолщенное окончание подземных стеблей — столонов. Образующийся молодой клубень покрыт с поверхности эпидермисом, который заполняется перидермой. На поверхности клубня в раннем возрасте легко заметить редуцированные листочки в виде небольших чешуек, а позже в виде рубца или бровки. В пазухах чешуйчатых листочков закладываются покоящиеся почки, по 3 и более, образующие так называемые глазки. Прорастает обычно одна, средняя, наиболее развитая почка в глазке, и только при повреждении глазка прорастает другая. Глазки располагаются спирально по всей поверхности клубня, но неравномерно; в верхней, наиболее молодой части их больше, чем в средней, а тем более в самой старой, нижней, или пуповинной части. Глазки верхушечной части клубня более жизнеспособны и прорастают раньше нижних [4, 5].

Зрелые клубни покрыты тонкой кожурой, гладкой или сетчатой, состоящей из пробковой ткани, предохраняющей их от высыхания и заболеваний. Под пробковым слоем находятся паренхиматические клетки коры, наполненные крахмальными зернами, затем слой образовательной ткани (камбия), кольцо сосудисто-волокнистых пучков, которые соединяются с глазками. Внутренняя часть — сердцевина — содержит крахмал, но меньше, чем кора.

Дыхание клубней и испарение влаги происходят по межклетникам рыхло расположенных клеток, в так называемых чечевичках, представляющих возвышения на кожуре клубня. Они закладываются под устьицами одновременно с перидермой. Число и размер чечевичек зависит от условий выращивания. Форма клубней очень разнообразна, что зависит от особенностей сорта и условий выращивания. Принято различать следующие основные формы клубней: круглая, удлиненная и овальная. Наружная окраска клубней зависит от пигмента, заключенного в клетках коры, и от толщины пробкового слоя. В зависимости картофельного развития различают 4 основных периода. Первый период — прорастание почек клубня и появление всходов, когда все жизненные процессы совершаются за счёт использования питательных веществ и воды материнского клубня. В это время растение усиленно формирует корневую систему. С появлением первых зеленых листьев растения вступают во второй период жизни, который характеризуется быстрым формированием органов ассимиляции — стеблей и листьев, а также корневой системы и образованием столонов. Чем благоприятнее условия роста, чем быстрее условия создают мощный, но не чрезмерно развитый ассимиляционный аппарат, тес раньше и лучше будут формироваться клубни. Появление бутонов означает переход растений в третий, наиболее важный период развития, когда интенсивно развиваются столоны и начинается клубнеобразование. В этот период продолжается энергичный рост и надземной массы, растения требуют больше влаги и питательных веществ.

После цветения и образования ягод рост ботвы приостанавливается, и нижние листья начинают желтеть, образование же клубней идет наиболее интенсивно. При благоприятных условиях образование клубней может достигать 10 тонн на га за пятидневку. Рост клубней приостанавливается ко времени пожелтения листьев и подсыхания стеблей, когда наступает четвертый период — созревания клубней и накопления крахмала. Клубни покрываются кожурой. Созревшие клубни переходят в состояние зимнего покоя. В этой фазе клубни убирают и подвергают переработке или закладывают на хранение [ 5 ].

На длительность хранения влияет их зрелость, то есть кожура должна быть сформирована и успела загрубеть, условия хранения (оптимальная температура и влажность воздуха) и особенности сорта картофеля. Так позднеспелые сорта лучше переносят хранение, а раннеспелые требуют ранней переработки и лучших условий хранения. Поэтому раннеспелые сорта используются в основном в пищевой промышленности для производства крахмала и патоки т.д. и на приусадебных участках, а для пищевых целей возделывается среднеспелые и позднеспелые сорта. Производственная практика рекомендует иметь в картофелеводческих хозяйствах 15−20% раннеспелых сортов, 40−45% среднеспелых и 30−35% позднеспелых сортов картофеля для более эффективного их применения.