Картофель. Биологические особенности. Народнохозяйственное значение

Картофель - крахматоносная культура, представленная многолетними или однолетними видами рода Solanum семейства пасленовых (Solonaceae). В мировом производстве продукции растениеводства наряду с пшеницей, рисом и кукурузой он занимает одно из первых мест. Разнообразное использование картофеля обусловлено его ценными свойствами. Клубни картофеля содержат крахмал, белок высокого качества, сахар, витамины, минеральные соли и являются ценным продуктом для питания человека и корма животных. По переваримости органических веществ (83-97%) он стоит на первом месте среди всех растительных кормов. Клубни картофеля -- сырье для промышленного производства ценных продуктов. Из 1 т картофеля с содержанием крахмала 17,6% можно получить 112 л спирта, 55 кг жидкой углекислоты, 0,39 л сивушного масла и 150 л барды или 170 кг крахмала и 100 кг мезги, или 80 кг глюкозы и 65 кг гидрола. [1]

Спирт, получаемый из картофеля, незаменим в фармацевтической, парфюмерной и ликеро-водочной отраслях промышленности, а картофельный крахмал - в кондитерской и текстильной. Картофель является прекрасным предшественником для многих сельскохозяйственных культур в полевых севооборотах.

Все виды дикого и культурного картофеля объединены в географические серии, клубненосные виды, которые делятся на три группы:

центрально-и североамериканская;

южноамериканская атлантическая, преимущественно низинная;

южноамериканская тихоокеанская, преимущественного горная.

Культурные виды картофеля созданы человеком на основе южноамериканской тихоокеанской группы серии Acaulia, Tranae-gratarialia и Tuberosa. Родина культурного картофеля - Южная Америка (территория современных андийских стран и Чили). Центральная Америка не имела культурного картофеля до появления там испанцев.

В Латинской Америке существует два центра возделывания картофеля:

тропический пояс Южной Америки между 10° с.ш. и 25° ю.ш., в горных поднятиях Анд на высотах 2000-4800 м над уровнем моря;

умеренные широты центрального Чили между 35 и 45° ю.ш. на высотах от 0 до 250 м над уровнем моря, включая остров Чилоэ.

В первом поясе основным возделываемым подвидом оказался гетраплоидный вид ssp. andigena, а во втором тетраплоидный ssp. tuberosum. Они считаются самостоятельными видами. Морфологически эти подвиды различаются по ряду признаков, а физиологически резко отличимы по фотопериоду. Ssp. andigena представлен растениями короткого дня (12-13 часов), а чилийский подвид tuberosum требует для хорошего клубнеобразования длины дня в 15-18 часов [4].

История европейского картофеля обстоятельно изучена. В Европу из Америки он завезен во второй половине XVI в. Бохен (Ваиhin) в 1596 г. назвал его Solanum tuberosum, а Карл Линней в своем Species plantarum принял это название. По мнению Саламана, первый картофель, попавший в Испанию, не мог происходить из Чили, так как тогда еще не было Панамского канала, и путь через Макклаков пролив мог быть осуществлен не раньше 1579 г., тогда как в Испании картофель начали выращивать с 1570 г.

П.М. Жуковский.(1971) считал, что в Европу сначала попал вид S. andigenum, а проблема происхождения двух тетраплоидных культурных полиморфных видов остается неразрешенной. По мнению СМ. Букасова, оба культурные тетраплоиды являются самостоятельными видами, резко разобщенными географически и исторически. Генцентры этих видов разделены тысячами километров.

Историческим гениентром S. andigena являются Перу и Боливия, а S. tuberosum - предгорная часть Чили и остров Чилоэ.

Вероятно, в Европу первоначально интродуцирована смесь андийского и чилийского картофеля или сначала чисто андийского, а затем чилийского.

Культурный картофель из Америки в Испанию завезли предположительно в 1566 г. В том же году он попал в Италию, а в 1587 г. - в Бельгию. В начале 1588 г. мэр небольшого бельгийского города Леоне Филипп де Сиври послал два клубня и ягоду картофеля в Венский ботанический сад ботанику Клюзиусу. Затем он был интрадуцирован во Францию, Германию, Венгрию, Швецию [5].

Долгое время картофель в Европе выращивали в ботанических садах и аптекарских огородах, и лишь спустя 200 лет он попал на огороды крестьян.

На проникновение картофеля в Россию существует две точки зрения. По данным Вольного экономического общества, картофель был отправлен Петром I из Голландии во время его путешествия в Европу с графом Шереметьевым в начале XVII в. В числе других растений на аптекарском огороде в Петербурге он отмечен в 1736 г., а с 1741 г. его в небольших количествах под названием «тартуфель» стали подавать на придворных банкетах. В период семилетней войны 1756-1762 гг. русские войска познакомились с картофелем в Пруссии, и офицеры, любители сельского хозяйства, привезли его клубни для разведения. В 1764 г. картофель возделывали кое-где в Петербурге, Эстонии, Латвии. В эти же годы карто-фель был завезен на сибирскую военную линию будущим иркутским губернатором К. Фрауэндорфом. Особым Указом Сената от 19 января 1765 г. «О заведении картофеля в стране» было значительно ускорено распространение картофеля в России.

По мнению Палласа (1785) и Шелехова (1842), картофель в Сибирь мог попасть через Аляску, Камчатку и Сахалин. В настоящее время картофель заслуженно считается вторым хлебом. В зависимости от сорта и условий возделывания химический состав картофеля сильно изменяется.

В клубнях картофеля в небольших количествах содержится гликоалкалоид соланин, обладающий ядовитыми свойствами. В нормальных здоровых клубнях его содержится от 2 до 10 мг на 100 г сырого картофеля, и он не оказывает вредного влияния на организм человека и животных. При озеленении клубней на свету содержание соланина повышается. Например, после четырехнедельного хранения картофеля на свету содержание соланина в нем повысилось с 6,4 до 23,6 мг/%. По отношению к возбудителям инфекционных болезней картофеля соланин обладает фунгитоксическим действием.

Соланин в клубнях находится преимущественно во внешних слоях клеток, в кожуре его в 8-10 раз больше, чем в мякоти. Количество соланина в проросших клубнях увеличивается в 4-5 раз. Самое большое его количество содержится в ростках до выхода их на поверхность почвы.

При мелкой посадке клубни нового урожая зачастую формируются у поверхности почвы, что приводит к их озеленению, повышенному содержанию соланина и приобретению горького вкуса. Поэтому при уходе за картофелем необходимо тщательно проводить окучивание, чтобы клубни формировались в темноте. При варке клубней в кожуре соланин в основном сохраняется, а в очищенных клубнях его практически не остается. Поэтому картофель, в котором встречаются отдельные позеленевшие клубни, перед варкой следует очищать от кожуры. При скармливании скоту позеленевшие клубни предварительно запаривают [6].

С увеличением содержания в картофеле сырого протеина его вкусовые качества ухудшаются, а повышенное содержание свободных аминокислот улучшает его вкус. Высокое содержание Сахаров в клубнях снижает столовые качества картофеля. При содержании сахара выше 2% клубни становятся сладкими на вкус. Это происходит при температуре хранения ниже 3-4 С.

На повышение вкусовых качеств картофеля положительно влияет высокое содержание в клубнях липидов, пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот, а высокое содержание линоленовой и линолевой кислот ухудшает его вкус.

Крахмалистость считается доминирующим показателем кулинарных качеств картофеля. При ее повышении возрастает мучность мякоти клубней, улучшается их развариваемость. В свежеубранных клубнях более 80% всех углеводов представлено крахмалом, во время их хранения частично происходит распад Сахаров и крахмалистость снижается, а также уменьшается размер крахмальных зерен.

С размерами крахмальных зерен связаны строение мякоти клубня, ее рассыпчатость и консистенция после варки, которые высоко ценятся у картофеля. При нагревании зерна крахмала набухают, а содержащие его клетки округляются и начинают легко отделяться одна от другой, создавая рассыпчатую консистенцию. Слишком интенсивное набухание зерен вызывает разрыв клеток и картофель при варке образует полужидкую массу.

Минеральные элементы входят в состав всех клеток и тканей являясь составной частью важнейших органических соединений. Фосфор входит в состав нуклеотидов нуклеиновых кислот, сера - в состав белка, железо, медь, молибден участвуют в построении ряда ферментов. Соединения кальция и магния со свободной пектиновой кислотой составляют основу пектиносредикных пластинок, скрепляющих между собой стенки отдельных растительных клеток [1].

Картофель наряду с плодами и овощами - главный источник минеральных веществ, необходимых человеку. По общему содержанию минеральных веществ он превосходит многие виды плодов и овощей, уступая лишь таким продуктам, как хлеб и крупа. Кроме того, минеральные вещества картофеля представлены легко усвояемыми для организма формами, и в нем содержится ряд микроэлементов, редко встречающихся в других продуктах (мясо, белый хлеб). Большая часть минеральных веществ картофеля представлена в виде основных солей, важных для поддержания щелочности крови.

Общее содержание золы в клубнях в зависимости от сорта и содержания минеральных элементов в почве колеблется от 0,5 до 1,8%. Больше половины всех элементов приходится на калий. Содержание фосфора и хлора более или менее стабильно и составляет около 15% от общей массы золы, а кальция и магния на уровне 6%. При хранении картофеля содержание минеральных веществ практически не изменяется.

Картофель - ценный источник витаминов группы В (Вь В2, В6), С, РР, К и каратиноидов, которыми богаче сорта с желтой мякотью. Большая часть населения России примерно половину суточной потребности в витамине С удовлетворяет за счет картофеля [5].

«Культура картофеля широко распространена во всем мире. Площадь его посадок в мире колеблется от 23 до 30 млн га, в том числе в Европе без России 7-9, Азии 10,2-16,3, Северной Америке -1.0. Южной Америке 1.0-1,5 млн га. Наибольшие площади под картофелем заняты в России - 3,2 млн га., Беларуси, Польше, Германии, США, Италии, Голландии, на Украине. Основные массивы картофеля в России находятся в Центральном и Центрально-Черноземном регионах, Сибири и на Дальнем Востоке. На Коль-ском полуострове, по долинам рек Печоры, Оби, Енисея, Колымы культура картофеля достигает Полярного круга. Основные площади картофеля в Сибири размещены в таежной, подтаежной и лесостепной зонах, но возделывают его от самых южных границ региона до приполярных районов, вплоть до Салехарда. В последние годы средняя урожайность картофеля в России составляет 101-106 ц/га, в мире-- 146 ц/га.

Высокие урожаи картофеля можно получать во всех районах Сибири при сумме осадков за вегетацию 200-250 мм. Рекордная урожайность картофеля в Западной Сибири получена в звеньях Героев Социалистического Труда А.К. Юткиной из колхоза «Красный перекоп» и А.Е. Картавой из колхоза «Путь новой жизни» Марьинского района Кемеровской области, достигающая в отдельные годы 1200-1440 ц/ra. Многие годы бригада Мосмана в совхозе "Курагинский" Курапшского района Красноярского края получала на площади 200-250 га урожайность в 200-300 ц/га, а на госсортоучастках края урожайность картофеля достигает 700-800 ц/га. Картофель - многолетнее, а в культуре однолетнее травянистое растение, размножаемое вегетативно клубнями, их частями, ростками, черенками, а в селекционных целях и семенами. В основу современных методов классификации сортов и сеянцев картофеля положены морфологические признаки куста и клубней, которые могут варьировать под влиянием условий выращивания. /

Растения картофеля, выращенные из клубней, имеют мочковатую корневую систему. У сеянцев из зачаточного корешка семени развивается главный корень с многочисленными боковыми корешками. Корневая система куста картофеля представляет собой совокупность корневых систем отдельных стеблей, и ее мощность определяется числом стеблей на один куст. В среднем на 1 стебель приходится 20-25 корней. Ростковые, или первичные, корни появляются в начале прорастания, пристолонные формируются в течение всего вегетационного периода и располагаются группами по 4-5 штук возле каждого столона группами по три-четыре. Хотя столонные корни характеризуются незначительной длиной и слабым ветвлением, они принимают участие в питании клубней и всего растения.

Основная масса корней, около 50%, находится в пахотном слое и лишь отдельные достигают глубины 150-200 см. Распределение корней в ширину достигает 50 см, позднеспелые сорта имеют корневою систему шире, чем скороспелые. Наибольшего развития корневая система достигает к фазе цветения, по мере созревания картофеля корни постепенно отмирают.

Корневая система картофеля развита слабее, чем у пшеницы или сахарной свеклы, но отличается активной поглотительной способностью. Мощность ее развития зависит от сортовых особенностей и уровня агротехники [5].

Из ростков высаженного в почву клубня развиваются надземные преимущественно прямостоячие стебли зеленого цвета или пигментированные антоцианом. Стебли у картофеля ребристые, трех-, четырехгранные, опушенные. Вследствие разрастания тканей на их ребрах образуются выросты, называемые крыльями. Высота стеблей колеблется от 30 до 150 см и зависит от сорта, влажности почвы и воздуха, плодородия почвы, степени освещения и длины дня, величины посадочных клубней, густоты посадки. Наибольшей высоты стебли достигают к фазе цветения.

При загущенных посадках и одностороннем избыточном азотном питании формируются длинные и тонкие стебли с небольшим количеством механической ткани, неустойчивые к полеганию. Нижние листья на них из-за недостатка света быстро желтеют и отмирают.

Число стеблей в кусте колеблется от 4 до 8 и зависит от сорта, величины посадочных клубней и числа проросших на них глазков. Растения, выросшие из крупных клубней, как правило, имеют больше стеблей, от количества которых зависит урожай клубней. Ветвящиеся у основания стебли формируют раскидистый, а неветвяшиеся - прямостоячий куст. В подземной части стебля из пазушных почек развиваются побеги, называемые столонами, на концах которых формируются клубни. У ранних сортов столоны короче, чем у поздних. Первые листья, появляющиеся при прорастании семян или клубней картофеля, простые, цельнокрайние. По мере роста растения образуются прерывисто-непарноперисто рассеченные листья, сначала с одной, а затем с тремя - семью парами супротивных боковых долей. Между боковыми долями располагаются дольки меньших размеров, число которых зависит от возраста листа [1].