Ботаническая и биологическая характеристика картофеля
Картофель, как табак и томаты, принадлежит к семейству пасленовых. Из растений того же семейства упомянем распространенный сорняк паслен, из лекарственных и ядовитых — белену и дурман.
Стебель картофельного куста и листья покрыты волосками.
Листья непарноперистые (прерванно-перистые), отличаются чередованием более крупных и более мелких листочков. Цветки правильные, венчик спайно-лепестный, пыльники собраны в колонку или конус, завязь верхняя, легко опадает. Окраска венчика представляет собой характерный сортовой признак. Она бывает белая, красно-фиолетовая, сине-фиолетовая, синяя.
Плод — двухгнездная ягода; семена имеют согнутый зародыш.
Картофель разводится почти исключительно вегетативно — клубнями или частями клубня. Цель культуры — клубень, хотя термин «клубень» в огородничестве зачастую используется неправильно, так можно называть практически любой утолщенный запасающий орган, образующийся в подземной части почвы.
В действительности же клубень — это однолетний подземный побег растения с утолщенным стеблем, часто имеющим сферическую форму, и зачаточными листьями из пазушных почек, из которых на следующий год вырастают новые побеги.
Настоящий клубень образует не очень много растений. Пожалуй, наиболее известное среди них — картофель. У растений с супротивным расположением почек, например, у земляной груши, клубни имеют форму бугорчатую, чем отличаются от картофеля, который имеет спиральное расположение почек. У некоторых кувшинок в конце периода вегетации также иногда появляются мелкие клубневидные образования. Хотя картофельное растение может образовывать большое количество клубней, обычно их вырастает значительно меньше.
Клубень является органом, позволяющим пережить растению период покоя. Клубень растет своей верхушкой, которая несет +верхушечную почку. На нижней части клубня имеется след прикрепления его к столону (так называемая пуповина). Глазки представляют собой почки, сидящие в пазухах недоразвитых листьев. Почек в каждом глазке несколько, чаще всего три. Глазки располагаются по спирали и размещены по поверхности клубня неравномерно, сосредоточены, главным образом в верхушечной, более молодой части клубня.
Клубень слагается из следующих частей. Снаружи лежит эпидермис, который при созревании отделяется от клубня. Под эпидермисом залегает кора. В ее состав входит защитный пробковый слой. Далее располагаются богатые крахмалом паренхиматические клетки, отвечающие лубу, затем камбиальный слой, а вся средняя часть клубня заполнена крупноклеточной, тонкостенной, крахмалоносной паренхимой. Наиболее богатые крахмалом участки коры и сердцевины примыкают к камбиальному слою.
Сосудисто-волокнистые пучки слабо развиты. Азотистые вещества отлагаются по преимуществу в коре. При повреждениях или разрезании образуется новый пробковый слой путем усиленного деления клеток перегородками, параллельными срезу.
Прорастание клубня начинается с верхушечных глазков; нижние глазки при разведении картофеля цельными клубнями, часто вовсе не прорастают. Внутри глазка обычно развивается только одна срединная почка, боковые же остаются спящими и прорастают лишь при повреждении (например от заморозков) первого побега.
Прорастающая почка глазка дает начало как стебелькам, так и корешкам. Образуются побеги двух порядков: над землей — листовые, вертикальные или косые, под землей — горизонтальные клубненосные (столоны). Концевые части столонов разрастаются в клубни. Столоны обладают способностью ветвиться и образовывать клубни также и на разветвлениях.
Длина столонов (может достигать 50 см) представляет сортовой признак: при коротких столонах получается скученное гнездо, которое удобнее при уборке (меньшая загроможденность машины землей).
Корневая система картофельного растения - бедна корнями. У сеянцев, выращенных из семян, строение корня другое и состоит из главного вида корневых систем, стержневого и множества боковых корней.
Мочковатая система представляет собой совокупность корневых систем- отдельных стеблей, расположенных группами по четыре-пять у основания каждого столона — пристолонные и столонные корни, растущие группами по длине столонов. Корни проникают в почву сравнительно неглубоко, основная масса их находится на глубине пахотного слоя: около 55—60% до 20 см; от 40%—до 60 см; есть и такие, которые углубляются на 80 см и глубже.
Располагаясь в пахотном слое, корни проникают в стороны на расстояние до 60 см. Развитие корневой системы картофеля зависит от влажности почвы, ее аэрации, содержания в ней питательных веществ и биологических особенностей сорта. У ранних сортов глубина проникновения корней в почву мелкая, у среднеспелых и поздних сортов корни более мощные и проникают в почву значительно глубже. При достаточном увлажнении пахотного слоя и хорошем рыхлении почвы мощность корневой системы возрастает, что способствует повышению урожая. Очень важно усилить и ускорить ее развитие.
Корни развиваются как из глазков, так и из узлов. Распространение их в глубину ограниченное, в ширину достигает 30— 35 см.
Образование клубней над землей представляет нередкое явление. В пазухах листьев зеленеющие клубни могут, в частности, образовываться при различных нарушениях нисходящего тока, при естественном или искусственном отсутствии столонов или в случае прививки картофеля на томаты. Отклонение от нормального развития выражаются в израстании и в образовании детки. При израстании из глазков молодых клубней вырастают столоны, на которых образуются вторичные клубни, эти последние снова могут дать столоны с клубнями. При образовании детки на месте глазков молодых клубней развиваются выросты, уродующие клубни. Степень вреда, наносимая образованием деток и израстанием, очень различна. Детки особенной опасности не представляют, только придают клубню уродливую форму и легко повреждаются при уборке. Израстание гораздо опаснее, так как оно приводит к истощению основного клубня.
Как израстание, так и образование деток, обыкновенно вызываются сменой засушливых периодов дождливыми. Во время засухи молодые клубни прекращают свой рост и покрываются толстой кожурой.
С наступлением дождливого периода и возобновлением поступления в клубень питательных веществ, последние не откладываются в клубне, так как рост его прекратился, а идут на развитие из его глазков вторичных столонов и клубней. Однако израстание картофеля начинается и при устойчивой сухой погоде из-за преждевременной остановки роста клубня вследствие высоких температур. Еще гибельнее израстание посадочных клубней, происходящее в земле до появления всходов. В значительных размерах такое израстание наблюдалось в 1943 году на огородах под Москвой. Образование мелких клубней взамен нормального развития ростков может иметь место и вне глазков (из мякоти основного клубня). Образующиеся клубни раскалывают маточный клубень. Такое израстание можно считать особой формой вырождения. Имеются основания предполагать, что это явление, по-видимому, связано с хранением посадочного материала в тепле, в комнатных условиях, в которых глазки теряют жизнеспособность.
Химический состав. Содержание воды в картофельном клубне обычно превышает 75%. Содержание крахмала колеблется от 16 до 25% в зависимости от сорта. Максимальное содержание крахмала достигало согласно сводке Института картофельного хозяйства и данным Меркера 29,4% (сорт Саксонская луковица). Меркер сообщает, что в жаркие, сухие годы он многократно имел дело с содержанием крахмала в картофеле в 25—27%.
Сырого протеина в картофеле содержится около 2%, клетчатки — также около 2%, золы — около 1%. Растворимых углеводов мало; сахар накопляется только при длительном пребывании клубней при температуре около 0°.
Существует определенное соотношение между длиной вегетационного периода и содержанием крахмала. Так, по данным кафедры растениеводства Воронежского сельскохозяйственного института, содержание крахмала составляло: у сорта Эпикур (скороспелый) — 14,7%, у сорта Меркер (среднеспелый) — 20,6%, у сорта Вольтман (позднеспелый) — 22%; по данным же кафедры растениеводства Тимирязевской сельскохозяйственной академии, крахмалистость сорта Эпикур в некоторые годы не превышала 12,9%, а сорта Вольтман равнялась 19,2%; таким образом, разница в содержании крахмала между позднеспелыми и скороспелыми сортами достигает 7%. Некоторые сорта устойчиво сохраняют процент крахмала в любых природных условиях. По данным института картофельного хозяйства, наименьшие колебания в содержании крахмала в зависимости от географических факторов отмечены у сорта Вольтмана и Кореневского.
В ростках, стеблях, ягодах, молодых клубнях, а также в проросших и позеленевших клубнях (по преимуществу в кожуре) накопляются значительные количества довольно ядовитого вещества— солонина (алкалоид — глюкозид). Содержание солонина может сильно колебаться в пределах от 0,02 до 0,07%. При содержании солонина в клубнях в количестве 0,02% употребление картофеля может уже вредно сказываться на здоровье человека и животных. Варка клубней освобождает их от значительной части солонина.
Средний состав сырой ботвы следующий (в процентах): сухого вещества — 20, безазотистых экстрактивных веществ около, 9, белков — 2,5, клетчатки — 6, жиров — 1, золы — 3,1.