Историческая справка и теоретические основы физиологии картофеля

1.Картофель в народе часто называют вторым хлебом, так как он является самым известнейшим продуктом питания. Считается, что впервые человек связался с картофелем около пяти тысяч лет назад. Это произошло в горах Анды, что в Южной Америке, поблизости озера Титикана или по современной географии в окрестностях Перу и Боливии. Индийские племена в поисках основного продукта питания разыскали заросли дикого картофеля. На высоте около 2-3-х тысяч метров в более позднем времени у племен инков картофель был основным продуктом питания, о чем свидетельствуют изображения на исторических сосудах. После открытия Колумбом Америки картофелем заинтересовались испанские путешественники-исследователи Нового Света. Так Гонсалес Хименс де Косада, который в 1536 году узнал, что индейцы выращивают и очень ценят какой-то полезный корень под названием «папа», а описал это растение один из участников послеколумбовых экспедиций испанский солдат-исследователь Сиеза Педро де Леон в 1538 году на страницах своего дневника, изданного в 1550 году. По его мнению, этот корень, который индейцы называют «папа», есть не что иное как известные в Европе грибы трюфели, поэтому в своем описании он эти клубни так и назвал как «американские трюфели» или «тартюфели». Позже около 1570 года, когда это растение было завезено в Европу, выяснилось, что американский продукт не имеет ничего общего с европейскими грибами, а название, данное иностранной культуре Сиезом Педро де Леоне надолго сохранилось с незначительными изменениями, вплоть до нашего времени. Считается, что современное название этой культуры «картофель» происходит от упрощенно выговариваемого итальянского слова «тартуфоли» и немецкого «таратоуфли» . позже народы Германии стали называть эту культуру «картофле» - так утверждает исследователь картофеля из Германии У. Клапп.

В Украине картофель появился сначала на Левобережье: Харьковской, Полтавской и Екатеринославской губерниях, а в 1742 году его уже садили по всему правому берегу Днепра: в Волынской, Подольской и Киевской губерниях. Широко начали выращивать тогда картофель и на Черниговщине. Распространение картофеля в Украине в большей мере связывают с поселением немцев-коллонистов.

Картофель – это ценнейший и незаменимый продукт питания. Углеводы картофеля являются существенным источником энергии для человеческого организма; белок по своим качествам эквивалентен белку яиц, молока и мяса говядины и превышает по качеству белки злаков, сои и бобовых. Кроме того, картофель является своего рода регулятором пищеварения, улучшает и повышает биологическую ценность других продуктов питания человека. Отметим, что его потребление обусловлено не только высокими вкусовыми качествами, а и народными традициями. Равно как и хлеб, картофель никогда не приедается: в Украине из картофеля приготавливается не менее, чем 500 блюд. Картофель также широко используется в диетическом питании. Эта сельскохозяйственная культура отличается высокой универсальностью в использовании. В частности, из него изготавливают крахмал и спирт; это сырье, из которого получают витамины, уксус и много других продуктов. Наши предки умело использовали целительные свойства картофеля, в частности его использовали при ожогах, экземе, лечения заболеваний дыхательных путей, гастритов, язвенной болезни и других. Картофель широко используют в косметике, а продукты его переработки в пищевой, химической, парфюмерной, текстильной, кожной, лакокрасочной и других областях промышленности. По количеству полезных веществ картофель занимает одно из первых мест среди других культур в перерасчете с единицы площади земли. Картофель можно выращивать во всех грунтово- климатических зонах Украины.

2. Следует отметить, что картофель относится к роду паслёновых, который насчитывает около 2000 видов. К этому роду также относятся помидор, баклажан, перец, табак и ряд других. Картофель – многолетнее клубненосное растение, у которого травянистые стебли ежегодно отмирают, а клубни остаются в грунте и после некоторого периода покоя возобновляют рост, давая начало развитию новых растений. Картофель имеет ряд характерных особенностей: произрастать на одном месте довольно длительное время, но зимой при воздействии низких температур клубни в своем большинстве повреждаются. Поэтому они своевременно должны выкапываться , сохранятся в погребах, подвалах, кагатах. Таким образом, человек превратил картофель в однолетнюю культуру. Весь жизненный цикл картофель проходит за один вегетационный период. Только будучи физиологически спелыми клубни способны давать потомство в следующем году, у таких клубней кожура плотная, они имеют сортовой окрас. Клубень состоит из верхушки, середины, пуповиной части, столонной впадины и глазков с почками и бровками – рубцами (см. рис.1) . глазки на поверхности клубня расположены по спирали, начиная с верхушки, причем в верхушечной части они расположены чаще, их больше, чем в средней, а в пуповинной - их мало. Каждый глазок ограничен снизу бровью, т.н. рубцом. Это остатки листьев на столоне. Количество глазков зависит от сорта, условий выращивания и массы клубня. Есть прямая зависимость между количеством глазков, ростков на клубнях, количеством стеблей в кусте и урожайностью.

Стоит отметить, что картофель можно размножать также семенами. В этом случае, новое растение, возможно с другими признаками, может продолжить свой жизненный цикл таким же вегетативным способом, т.е. размножаться снова клубнями и семенами.

Куст картофеля состоит из нескольких растений, а мы считаем его одним растением. В действительности каждый стебель имеет собственную корневую систему, образуя определенное количество клубней. Величина и сила куста зависит от количества стеблей в нем. Одновременно эти показатели обусловлены сортом и размерами высаженных клубней. Раннеспелые сорта обычно взращивают больше стеблей, чем позднеспелые, с больших клубней развиваются в основном 6-8-ми стеблевые кусты, а с малых клубней - 1-2-х стеблевые. Форма клубней всегда зависит от особенностей сорта, т.е. его генетического расклада. Кусты могут быть сильно-, средне- и слабо облиственными. Геометрия стеблей бывает прямостоячей или разложистой. Сечение стебля бывает 3-х или 4-х гранное. Высота стеблей картофеля зависит от условий выращивания и варьирует от 30 до 150 см и выше. В подземной части куста с почек формируются побеги, которые называются столоны, на концах которых в соответствующую вегетативную фазу развития образуются утолщения, которые постепенно развиваются и превращаются в клубень.

Листья клубня начинают развиваться при прорастании клубня. После посадки и выхода стебля над землей формируются непарно-перисторассеченные листья. Поверхность листьев гладкая или сморщенная, в основном покрытая ворсинками. У основания лист имеет пару небольших прилистика. Листья как и стебли имеют окрас от светло- до темно-зеленого, которое зависит от условий выращивания и сорта. Встречаются сорта с антоциановым цветом, который придает кустам красно-бурый оттенок.

Цветки собраны в соцветия сложного завитка на цветоносах разной длины. Окрас бывает белый, бело-розовый, красно-фиолетовый, сине-фиолетовый или синий. Разные сорта цветут в различной интенсивности, а есть и такие, что цвет не выбрасывают. Этот фактор на урожайность практически не влияет. Картофель – самоопыляемая культура.

Плод у картофеля, ко всеобщему удивлению – это семенные шарики или ягодки зеленого цвета с семенами от 50 до 150 штук. Семя мелкое: 1000штук весит примерно о,5 г.

Клубень – это утолщение подземной части стебля – концевой части столона, которое превратилось в специализированный орган размножения. Глазки состоят из 3-5-ти спящих почек. Глазки бывают крупные, средние или малые, а по глубине – глубокие и мелкие. Почка имеет точку роста, зародышевые листочки и корешки. Средняя почка глазка самая крупная и наиболее активная. Место крепления клубня к столону называют пуповиной, а противоположную – верхушкой. Поскольку клубень – это видоизмененный стебель, то и строение этих двух органов аналогичное. Кожура, или внешний пробковый слой, называется перидермой. Он обеспечивает защиту клубня от высыхания, проникновения микроорганизмов и незначительных механических воздействий. В кожуре есть отверстия, называемые чечевичками, через них происходит газообмен и испарение воды. Под перидермой расположен слой плотных клеток, т.н. луб, обеспечивающий прочность клубня. Этот корковый слой называется флоэмой или нисходящий ток продуктов фотосинтеза от листа вниз ко всем органам. Следующий слой камбий или камбиальное кольцо. Эта образовательная ткань отвечает за рост клубней, стеблей и корней. Слой, лежащий под камбием, называется ксилемой или древесиной. Другими словами – это комплекс тканей, отвечающий за транспортировку воды и питательных веществ (восходящий поток от корней к выше расположенным частям куста. Последний внутренний слой в клубне – это сердцевина, кладовая запасов питательных веществ.

Ист. справка и теория физиологии картофеля — копия уменш для картинки

Наружное строение клубня

3. Картофель как живой растительный организм для нормального роста и развития, т.е. для увеличения своей массы, формирования органов размножения, плодов и запасающих органов требует постоянного обеспечения влагой и питательными веществами. Они усваиваются растением из грунта и воздуха. С воздуха растению поступает главным образом углекислый газ. Именно из воды, углекислого газа и энергии солнца происходит самое важное преобразование в растении: в хлоропластах зеленых листьев в процессе фотосинтетической реакции образуется органическое вещество, составляющее примерно 95 % сухой массы растения. Остальные 5% припадают на минеральные и зольные элементы. Сюда входят фосфор, калий, кальций, магний, железо, медь, бор, цинк, а всего в растении определено около 70 элементов таблицы Д. И . Менделеева, хотя во всех их растение и не нуждается. Признано считать 20 элементов крайне необходимых и 12 – условно необходимых. Все необходимые для роста и развития растений минеральные элементы являются физиологически равноценными, т.е. каждый из них не может быть заменен другим, потому что каждый из них выполняет свою функцию. А вот по количеству и составу в разных органах растений элементы питания значительно разнятся. Одни из них находятся в относительно большом количестве, другие – в малом, а третьи – в мизерном. По количеству потребления все элементы минерального питания делятся условно на три группы: макро-, микро- и ультрамикроэлементы.

Первую группу наполняют: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, углерод и некоторые другие. Содержание их в сухом веществе растения от 10 до 0,001%.

Вторая группа – это бор, медь, цинк, алюминий, железо, кобальт, молибден и др. Содержание их в сухом веществе растения мало – от 0,001 до 0,00001%.

К третьей группе относят: золото, серебро, свинец, хлор, литий, ртуть и др. содержание их в сухом веществе растения действительно мизерное – от 0,000001 до 0,000000001%.

Картофель очень активен на потребление элементов минерального питания. Урожай в 10 тонн картофеля с соответствующим количеством ботвы выносит с грунта участка примерно 50 кг азота, 20 кг фосфора, 60 кг калия, 25 кг кальция, 12 кг магния, 3 кг железа, 300 г цинка и 1 г бора.

Ввиду слабо рассредоточенной корневой системой картофеля максимальное усвоение необходимого питания достигается в легкодоступной форме и в достаточном количестве. Да еще количество и темпы потребления во многом зависят от фазы развития культуры. Так в период бутонизации и цветения куст картофеля потребляет 70 – 80% всех названных элементов от общего потребления за весь период вегетации: для ранних сортов это календарный июнь, а для среднеспелых - июль – начало августа. В это время отмечается наибольший прирост вегетативной части, в главной мере обеспечивающей урожай. А вот в микроэлементах потребность картофеля высока в стадии яровизации, прорастания клубней, образования корневой системы и ростков. В период старта ростовых процессов азота, фосфора и калия достаточно из объема клубня, то при росте стеблей и с выходом их на поверхность макроэлементы потребляются уже через корневую систему.

Из-за недостатка азота угнетается рост не только надземной части, но и корней. При достаточной обеспеченности азотом улучшается усвоение фосфора и калия, благодаря чему увеличивается площадь листового массива, возрастание массы сухого вещества, содержание крахмала, белков и других ценных соединений в клубнях. Как вывод: высокая урожайность и полноценные вкусовые качества картофеля требуют удобрения посевной площади необходимым количеством органических и минеральных удобрений.

4. Особенности развития растения картофеля давно и всесторонне изучены. Весной на клубнях пробуждаются глазки, ростки постепенно увеличиваются в длину и толщину, сверху на побеге образуются бугорки – это будущие листочки. А снизу ростка зарождаются бугорки – это будущие корни. Условно жизнь растения можно условно разделить на три периода:

  • от всходов до начала цветения (масса стеблей нарастает, а клубней практически еще нет, либо очень мало;
  • от цветения до остановки роста стеблей (в этот период навязывается до 70 – 80 % клубней по количеству);
  • остановка роста стеблей, завершение клубнеобразования, нарастание массы урожая, отмирание стеблей.
  • Количество стеблей в кусте относится к генетическому признаку сорта. Обычно при равной массе клубней раннеспелые сорта образуют больше стеблей, чем позднеспелые. В этой линейке среднеспелые сорта занимают среднее место по стеблеобразованию. На показатель количества стеблей в прямой зависимости влияет безусловно и масса клубней. Поэтому для равномерности размещения листового полога , т.е. равномерной фотосинтетической активности насаждений, на определенной площади мелкие клубни высаживать следует гуще крупных. Интенсивность стеблеобразования находится в прямой зависимости и от погодных условий (особенно температуры): так во время образования клубней при повышенных температурах возрастает и стеблеобразовательная способность растений.

    Количество клубней и их размеры зависит от количества стеблей в кусте, зависимость здесь прямая. Количество клубней в кусте - это еще и сортовой признак. К примеру, сорт Иван да Марья дает 6 - 8 клубней, но очень крупных, а Мона Лиза - 18 - 25, но большинство клубней в кусте среднего размера. Несколько слов о темпах роста клубне в период вегетации. Через 10 - 12 дней после появления всходов формируются первые столоны, на которых начинают образовываться клубни, заметный прирост их в массе начинается с появлением бутонов, но реальный рост массы клубней происходит в третью пятидневку после начала цветения: на 10-ти кв. м в этот период ранние сорта дают уже урожай 3 - 4 кг, а средние 2 -3 кг. Если обеспечен надлежащий уход и метеоусловия оптимальные, то такой прирост урожая за пятидневку может поддерживаться в течение всего вегетационного периода. Вплоть до усыхания ботвы. В самых благоприятных условиях в отдельные дни прирост урожая может достигать 0,1 кг с 1 кв. м, или 20 - 25 г. на куст. Поэтому основная задача картофелевода состоит в том, чтобы как можно дольше поддерживать активное клубнеобразование.

    Для сохранения листового аппарата в активном состоянии , необходимо подкармливать растения внекорневым способом - по листу, предупреждать появление болезней и вредителей. Все это комплексное мероприятие ухода за насаждениями. Следует отметить, что некоторые кусты могут «жировать», т.е. чрезмерно активно наращивать ботву в длину и толщину, приэтом энергия роста идет в ущерб клубнеобразования и роста урожая. Операция противодействия этому - внесение одновременно быстрорастворимые фосфорные и калийные удобрения, древесную золу, глубоко вспушить грунт и подокучить кусты. При этом питание через листья и стебли напрямую передаются клубням. Если и этот агроприем не дает явного результата - подкашивается ботва на высоту до 25 см, но опаздывать с этой операцией нельзя. Теория по картофелю указывает на целесообразность обрывания бутонов, цветков и ягод, благодаря чему удлиняется срок вегетации. Длина светового дня существенно влияет на формирование куста, продолжительность вегетации и урожайность. Короткий световой день ( менее 12 часов) более благоприятен для формирования урожая (сравним возделывание картофеля от весенней и от летней посадки); в тех широтах, где световой день длиннее 20-ти часов, картофель практически уже - культура нерентабельная.сухая погода также негативно влияет на процессы клубнеобразования. Смены периодов роста и «простоев» также негативно сказывается на семенных качествах клубней, вследствие чего также происходит вырождение сорта. Таким образом, насаждения картофеля должны равномерно обеспечены влагой в период вегетации.

    Потребность в освещенности можно назвать, пожалуй, самым важным регламентирующим фактором в картофелеводстве. Начиная с появления первого листа происходит преобразование в формуле «свет - вода - углекислый газ» в органическое вещество, которое используется на строительство самого растения и накопление запасов для образования нового растения. Откладываются эти запасы в виде крахмала в первую очередь. Картофель - светолюбивая культура, практически не переносит затенения, пример тому картофель под деревьями или в зарослях высоких сорняков. От длительного затенения может наступить момент, когда растение будет расходовать больше органического вещества, чем производить его, т.е. начинается расход запасов. Учитывайте этот фактор.

    Требования к температуре окружающей среды при выращивании картофеля следует отнести тоже к важному регламентирующему фактору. Для начала прорастания клубней в почве достаточна температура 7-8°С, а если до этого клубни были пророщены, то садить их можно в почву с температурой даже 3-5°С. при таких условиях корни уже растут и при дальнейшем потеплении начинают активно развиваться и стебли. Оптимальное развитие ботвы происходит при 17-22°С, с дальнейшим повышение температуры рост ее тормозится, особенно при недостатке влаги в почве; про температуре +42°С рост полностью останавливается. Для формирования клубней оптимальная температура почвы 16-17°С, что соответствует температуре воздуха 20- 23°, для цветения она оптимальна в размере 18-21°С, наиболее интенсивное усвоение углекислого газа происходит при температуре 20-21°С. с дальнейшим повышением температуры обменные процессы приостанавливаются и усиливается аспирация , т.е. дыхание, что приводит к значительным расходам накопленных органических веществ.

    Принято считать, что лучшие оптимальные температурные условия на картофельном участке создаются при рельефе на южном или северном склоне с направлением рядов на восток. Температура грунта регулируется мульчирующим слоем органики, либо орошением.

    Потребность во влаге. Картофель относится к очень влаголюбивым культурам. Особенно он требователен к наличию влаги в почве: на каждый килограмм выращенных клубней растение расходует 60- 150 л воды с учетом климатической зоны и условий грунта, а в засушливых зонах и на песках этот объем возрастает до 400 - 550 л. при недостатке влаги фотосинтез тормозится, питание от внесенных удобрений ипользуется не эффективно. В течении вегетации картофель использует влагу с различной интенсивностью. В период до всходов растения используют влагу от материнского клубня. После всходов и до начала клубнеобразования растения используют зимний запас влаги, потребность в ней еще не большая. А наибольший расход влаги картофель осуществляет в период формирования клубней. Испарение листьями в этот период просто огромное: за сутки с одной сотки в воздух может подняться до 2 куб. м воды. Влажность почвы должна в этот период составлять 70 - 80 % от полной влагоемкости почвы. Для замеров этого показателя обычно используются тензометрические влагомеры, в торговой сети имеются. За полный период вегетации участок картофеля площадью в одна сотку (100 кв. м) требует около 30 тонн воды. Причем стоит учитывать, что на удобренном органикой поле, растение использует воды меньше, нежели на неудобренном. Своевременное рыхление также снижает расход воды с площади посадки, а вот мульчирующий слой органики вообще заслуживает особого внимания, поговорим об этом отдельно.

    Потребность в кислороде для нормальной вегетации картофельных посадок тоже заслуживает особого внимания . условие первое: почва под насаждения ми должна быть рыхлой, воздухопроницаемой. Все подземные органы (стебли, корни, столоны и клубни) очень чувствительны к наличию воздуха, а значит и кислорода. Наибольшая потребность в нем во время образования клубней. В хорошо структурированных почвах (при достаточном наличии органики, выращивании сидератов, глубоком рыхлении междурядий) газообмен резко возрастает. На тяжелых, переувлажненных грунтах хороших результат приносит щелевание междурядий и посадка картофеля в гребнях. Стоит помнить, что картофель не способен поглощать кислород из воды. При недостатке кислорода клубни темнеют, приобретают неприятный запах. При влажности воздуха ниже 30% фотосинтез останавливается, листья увядают. Если этот период короткий (дневной), то ночью растение восстанавливает тургур, т.е. плотность стеблевой массы. А при длительной засухе и недостатке влаги ботва увядает, клубни покрываются твердой кожицей, идет ускоренное дозревание. При длительном перепаде поступления влаги к корням растений клубни часто растрескиваются, образовываются дупла в клубнях, идет наращивание деток - мелких клубеньков, формируются перетяжки, нарастают молодые участки клубней.

    Агроклиматические зоны Украины установлены для того, чтобы разделить географические площади и климатические зоны возделывания по вырождению и инфекционному заражению картофельных насаждений, что в первую очередь определяет интенсивность снижения урожая в репродукциях и возможность выращивания высокопродуктивного семенного материала.

    Зона слабого вырождения картофеля - волынская, Житомирская, Ивано-Франковская, Львовская, Ровенская и Черниговская области, а также северные районы Винницкой, Киевской, Сумской и Хмельницкой областей. Это зоны самого успешного выращивания картофеля, в том числе и семенного .

    Зона умеренного вырождения картофеля - Полтавская, черкасская, южные районы Киевской, Сумской, Хмельницкой и Винницкой, северные районы Кировоградской и Харьковской областей. Грунтово - климатические условия здесь менее благоприятные для возделывания картофеля.

    Зона сильного вырождения картофеля- Запорожская, Донецкая, Луганская, Одесская, днепропетровская, Николаевская, Херсонская области, а также южные районы Кировоградской и Харьковской областей. Климатические условия этой зоны обусловлены большими колебаниями влаги, температуры воздуха по периодам года.

    Зона Карпат и Прикарпатья выделяется суммой осадков и температурным режимом. Уровень возвышения этих районов 500 - 1500 м над уровнем моря.

    Хозяйственная ценность картофеля высока - это ценная продовольственная, кормовая и техническая культура. В клубнях картофеля насчитывается около 70 химических соединений и элементов, хотя их содержание не постоянно и меняется в зависимости от сорта, погодных условий вегетации, агротехники, сроков и условий хранения. В среднем в клубне содержится 76,3% воды и 23,7% сухого вещества, в том числе:

  • крахмал - 17,5%
  • сахар - 1,0%
  • клетчатка - 1,0%
  • сырой протеин - 2,0%
  • белок - 1,6%
  • аминокислоты - 2,3%
  • жиры - 0,15%
  • зола - 1,0%
  • В картофеле достаточно витаминов: каротин, тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, пиридоксин, аскорбиновая кислота, никотиновая кислота, цитрин.

    В целом картофель относится к самой универсальной сельскохозяйственной культуре, это самый распространенный продукт питания населения. Для промышленности картофель ценен как сырье по производству крахмала, спирта, жидкой углекислоты, целую вереницу медицинских препаратов. Крахмал ценен в диетическом питании, он отличается обволакивающей способностью и не раздражает слизистую оболочку пищеварительного тракта. В отличие от хлеба, овощей и фруктов. Картофель ценен содержанием белка.

    В клубнях картофеля находится около десятка органических кислот (янтарная, щавелевая, лимонная, яблочная).

    В составе картофеля имеется также необходимое для организма человека количество минеральных солей в легко усваиваемой форме и около десятка жирных кислот. Самым ценным считается картофель в возрасте 2 - 2,5 месяца от уборки, наличие всех питательных веществ в нем в этот период максимальное.

    С уважением виноградарь-любитель Таранюк В.Г.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *