Содержание
Клубень является утолщенным окончанием подземного стеблевого побега – столона. На таком видоизмененном стебле недоразвиваются также и листья, сохраняясь в виде небольших чешуек или в виде более или менее широкого р у б ц а. В пазухах видоизмененных или атрофированных листьев залегают г л а з к и.
Части клубня (рис. 96 ). В клубне различают пуповинный конец — место прикрепления клубня к столону – и противоположный вершинный конец, или вершину клубня, являющуюся растущим концом клубня, с верхушечной точкой роста.
Со стороны пуповины у некоторых сортов часто наблюдается на клубне углубление – столонная впадина, у других этой впадины нет или она слабо заметна.
Можно различать также верхнюю и нижнюю стороны клубня. Верхняя сторона обращена к поверхности почвы и обычно более выпуклая. Нижняя сторона плоская или вогнутая.
Форма клубней картофеля разнообразна и варьирует по сортам и в зависимости от почвенных и климатических условий. Но все разнообразие клубней в этом отношении можно свести к трем основным формам, остальные формы являются лишь видоизменениями их. Различают форму круглую, удлиненную и овальную (рис. 97).
В круглой форме продольный и поперечный диаметры почти равны. У клубней с удлиненной формой продольный диаметр не менее двух с половиной раз превышает поперечный. Овальная форма – промежуточная между первыми двумя.
Форма клубня (за немногими исключениями) меняется с возрастом.
Все описания формы приводятся для зрелых клубней.
О к р а с к а м я к о т и клубня у различных сортов картофеля бывает белой, желтой, красной и синей.
Желтомясые сорта, как правило, богаче беломясых азотистыми веществами.
Различная н а р у ж н а я о к р а с к а к л у б н я зависит от количества пробкового вещества коры клубня и от пигмента, заключенного в соке клеток коры.
При тонком пробковом слое коры просвечивает окраска мякоти, и, например, желтомясые клубни картофеля кажутся желтыми. По мере утолщения пробкового слоя окраска клубней меняется от кремневой до коричневой.
При отсутствии пигмента в клетчатом соке коры клубни являются белыми.
Окрашенные клубни могут быть розовыми, светло-красными, красными, темно-красными, светло-синими, темно-синими.
Распределение пигмента может быть равномерным и неравномерным. В последнем случае окраска сосредоточена либо в глазках, либо в промежутках между ними.
Кожура клубня может быть гладкой или шероховатой, как бы сетчатой.
Чечевички. На поверхности клубня можно обнаружить небольшие светлые точки, так называемые чечевички, при помощи которых происходит дыхание и испарение влаги из клубня.
Глазки располагаются на клубне неравномерно. Больше всего глазков на ввершине клубня, значительно меньше – на пуповинном конце. Точно так же на верхней стороне сосредоточено больше глазков, чем на нижней.
Глазки клубня представляют собой углубления, окаймленные со стороны пуповинного конца дугообразным следом опавшего недоразвитого листа – листовым рубцом (бровью).
Листовой рубец может иметь различную форму: он бывает длинным или, наоборот, коротким, резким или слабо заметным.
Число глазков на клубне разнообразно и более или менее постоянно для сорта.
Глазки бывают окрашенные или неокрашенные, глубокие или мелкие, а иногда выступают на поверхности клубня в виде бугорков. Большая глубина глазков является практически отрицательным признаком.
Почки. В каждом глазке помещаются обычно три (реже более) почки. Наиболее развитые из них при благоприятных условиях трогаются в рост. Обычно почки верхних глазков развиты лучше всех и дают самые сильные ростки. Средняя часть клубня и пуповина имеют более слабые почки.
Ростки. Почки, проросшие в темноте, образуют бледные, удлиненные и более или менее тонкие ростки, так называемые этиолированные ростки.
На свету образуются укороченные и плотные ростки. В зависимости от сорта ростки, выращенные на свету, бывают окрашены в цвета зеленый, красно-фиолетовый и сине-фиолетовый. Последние две окраски зависят от пигмента клеточного сока – антоциана.
Окраска ростков – весьма устойчивый и важный систематический признак картофеля и лучше различима на клубнях, проращенных при слабом освещении.
Анатомическое строение клубня картофеля
Некоторые части внутреннего (анатомического) строения клубня картофеля можно обнаружить на разрезе невооруженным глазом. Представляя собой видоизмененный стебель, клубень картофеля напоминает его и своим анатомическим строением.
На разрезе через м о л о д о й к л у б е н ь можно обнаружить следующие части. В центре клубня распологается с е р д ц е в и н а, окруженная кольцом открытых (содержащих камбий) проводящих пучков. Проводящий луб этих пучков вместе с лубяной паренхимой широким слоем лежит снаружи от камбия.
По мере развития клубня, которое происходит в результате деятельности камбиального слоя клеток, в молодом клубне намечаются изменения, делающие клубень более приспособленным к отложению запасных питательных веществ, в частности крахмала, и отличающие его строение в зрелом виде от типичного строения стебля.
Невооруженном глазом можно обнаружить на продольном разрезе зрелого клубня кольцо сосудистых пучков, которое распологается близко к поверхности клубня, подходит вплотную к глазкам и у некоторых сортов окрашено в тот же цвет, что и кожура.
Средняя часть клубня, как и в молодом возрасте, занята сердцевиной, причем в самом центре клубня распалогаются наиболее водянистые клетки, отчего центральная часть иногда выделяется большим темным бесформенным пятном.
Микроскопическое исследование среза через картофельный клубень представляет следующую картину (рис. 98).
Наружный слой состоит из нескольких рядов опробковевших клеток п е р и д е р м ы, сменившей эпидермис молодого клубня. Эти опробковевшие клетки защищают клубень от потери влаги и неблагоприятных внешних воздействий.
По направлению внутрь клубня перидерма переходит в к о р у. При наличии промежуточных клеток переход этот может происходить постепенно. У окрашенных клубней именно в этих промежуточных слоях клеток, следовательно во внешних клетках перидермы, находится пигмент. Кора состоит из паренхиматических клеток, заполненных крахмальными зернами, и проводящих элементов луба – ситовидных трубок.
Далее, внутри располагается слой образовательной ткани, или камбия. За камбиальным слоем следует к о л ь ц о с о с у д и с т ы х пучков.
Благодаря деятельности камбия происходит развитие клубня в толщину и образование лубяной и древесинной частей клубня. Большую часть луба в клубне картофеля составляет лубяная паренхима, а древесины – древесинная паренхима. Проводящие элементы занимают здесь ничтожную часть общей массы. Центральная часть клубня занята сердцевиной с отходящими от нее лучами, направленными к почкам.
Паренхима состоит из крупных и тонкостенных клеток. Клетки эти, как уже отмечено, заполнены крахмальными зернами, причем распределение крахмала в них неравномерное. Наиболее богаты крахмалом внутренние клетки коры и внешние клетки сердцевины, приближающейся с обоих сторон к камбиальному слою. По мере удаления от камбия к центру клубня количество крахмала в клетках уменьшается.
Центральная часть клубня водяниста, и клетки ее становятся полупрозрачными. В коре клубня, наоборот, наиболее богаты крахмалом внутренние части; во внешних же клетках коры, расположенных под пробковым слоем, преобладают азотистые составные части клубня.
Крахмальные зерна картофеля эксцентрично-слоистые и могут быть различной величины, причем преобладание крупных или мелких зерен характерно для сорта.
Следует отметить хорошо выраженную у клеток паренхимы способность в случае повреждения клубня усиленно делиться перегородками, параллельными поврежденной поверхности, и образовывать новый слой пробки, предохраняющей клубень от высыхания.
Сорта картофеля
В России районировано около 200 сортов картофеля. По скороспелости сорта разделяются на 5 групп: раннеспелые (ранние) – с вегетационным периодом 80-90 дней; среднеранние (вегетационный период 110-115 дней); среднеспелые (115-125 дней); среднепоздние (125-140 дней) и позднеспелые (вегетационный период 140-150 дней и более.
По хозяйственному назначению сорта картофеля разделяют на столовые, технические (заводские), столово-технические, кормовые, универсальные и используемые для приготовления полуфабрикатов и для переработки.
К столовым сортам относят картофель различной спелости, с хорошими пищевыми и вкусовыми качествами клубней, с не темнеющей и без цветных пятен мякотью, без ржавой пятнистости и внутренних пустот. По назначению выделяют четыре типа столового картофеля: А – винегретный с неразваривающимися клубнями; В – со связной мякотью для поджаривания и переработки; С – с довольно рассыпчатой мякотью для большинства блюд; Д – с очень рассыпчатой мякотью для приготовления пюре и печения клубней.
Технический картофель – это преимущественно позднеспелые сорта для переработки на крахмал, амилазу, спирт и др.
Столово-технические сорта имеют повышенную крахмалистость и не темнеющую мякоть с хорошим вкусом. Они годны для использования в пищу и для технической переработки.
Кормовым сортам характерна высокая урожайность и повышенное содержание в клубнях белка и крахмала.
Группу универсальных сортов составляет преимущественно среднеспелый и среднепоздний картофель, отличающийся высокой урожайностью, хорошим вкусом, не темнеющей мякотью клубней, высоким содержанием крахмала и белка, а также хорошей лёжкостью при хранении. Они используются на продовольственные, технические и кормовые цели.
Сорта для переработки и приготовления полуфабрикатов (производство чипсов, соломки, крупки, крекеров, замороженного картофеля и др.), должны содержать в клубнях не менее 20 % сухого вещества и минимум редуцирующих сахаров, а также иметь не темнеющую мякоть клубней в сыром и варёном виде.
В каждом хозяйстве целесообразно выращивать одновременно два-три сорта разной спелости. Это даёт возможность несколько растянуть период уборки картофеля. Продолжительный срок уборки даёт возможность меньше привлекать дополнительной рабочей силы, сократить потери, снизить сезонность использование трудовых ресурсов и повысить производительность труда, а также рациональнее использовать технику. Поэтому рекомендуется иметь в хозяйстве ранних и среднеранних сортов – 40 %, среднеспелых – 35 %, среднепоздних и поздних – 25 % от общей площади под картофелем.
Картофель относится к роду Солянум, семейству пасленовых (Solanacea). В это семейство входят также томаты, баклажаны, перец, табак и другие растения.
Возделываемые в нашей стране сорта картофеля относятся к одному виду — Туберозум (Tuberosum), получившему широкое распространение в культуре. После экспедиций в Южную Америку для сбора культурных и диких растений картофеля учеными С. М. Букасовым, А. А. Юзепчуком и другими было доказано существование других видов картофеля, которые в настоящее время широко используются в межвидовой селекции для выведения новых, высокопродуктивных сортов, устойчивых к болезням и вредителям, а также к механическим повреждениям при механизированной уборке и транспортировке.
Размножать картофель можно вегетативно (клубнями, глазками, черенками) и семенами. При размножении семенами существующих сортов растения бывают слабыми и дают обычно небольшое количество мелких клубней. Кроме того, семена картофеля, являясь гетерозиготными (содержащими в клетках гены с разными признаками), не могут обеспечить однородность потомства, давая разнообразные отклонения по форме и окраске клубней, по урожаю и его качеству. Вследствие расщепления потомства, а также из-за большой трудоемкости выращивания клубней картофеля из очень мелких семян в сельскохозяйственном производстве семенное размножение обычно не применяют. Размножение семенами широко используют в селекционной практике при выведении новых сортов методом скрещивания. В производстве картофель размножают клубнями.
Клубень картофеля представляет собой видоизмененный укороченный и утолщенный подземный стебель, превращенный как бы в хранилище запасных питательных веществ. Сходство его со стеблем видно из того, что в раннем возрасте на нем имеются чешуйчатые листочки, в пазухах которых закладываются покоящиеся почки — по 3—4 в каждом глазке. По анатомическому строению чередование и расположение всех тканей и сосудистых пучков в клубнях такое же, как и в стебле. Кроме того, под действием света клубни зеленеют, образуя хлорофилл.
Глазки на клубне, как и листья на стебле, расположены спирально, но неравномерно. В верхней, наиболее молодой части клубня их бывает больше, чем в средней или в самой старой, нижней пуповинной части. Почки верхушечной части клубня более жизнеспособны и прорастают раньше нижних. Как правило, прорастает только одна наиболее развитая центральная почка в глазке, другие же остаются как запасные. При удалении ростка прорастают и остальные почки, но растения из них получаются не такие мощные, как от центральной почки. Почки вершинных глазков в отличие от пуповинных обладают большей активностью и энергией роста, что объясняется высокой концентрацией питательных веществ в вершинной части клубня.
Установлено также, что содержание ростовых веществ и микроэлементов, фосфора и калия в вершинной части клубня картофеля более высокие, чем в средней и пуповинной. Если срезать с клубня верхушку, то на оставшейся части прорастут почки и нижних глазков.
Клубни картофеля образуются на подземных побегах — столонах, концы которых по мере развития растений утолщаются. Обычно при достижении растениями картофеля высоты 10—20 см из подземной части его стеблей вырастают побеги толщиной 2—3 мм и длиной 5—15 см (столоны, не содержащие хлорофилла). После прекращения роста столона в длину его верхушка утолщается и превращается в клубень. Снаружи молодой клубень покрыт эпидермисом (поверхностный слой клеток), который по мере роста заменяется плотной, не пропускающей воздуха перидермой (покровная ткань). Наружный слой ее пробковеет и образует кожуру клубня — пробковую ткань, которая тем толще, чем длиннее вегетационный период. Опробковение наружного слоя перидермы начинается с пуповины клубня и заканчивается его вершиной. Среднепоздние и поздние сорта картофеля имеют более плотную пробковую ткань, чем раннеспелые. Фосфорные удобрения способствуют утолщению перидермы, а азотные и калийные не влияют на толщину пробкового слоя. При глубокой заделке клубней и недостаточной аэрации перидерма тоньше, чем при достаточном доступе воздуха.
Для дыхания клубней и испарения влаги служат небольшие отверстия — чечевички, представляющие собой микроскопические щели, разбросанные по кожуре клубня в виде маленьких темноватых пятен. Они закладываются под устьицами молодого клубня одновременно с образованием перидермы. Через маленькие отверстия в клубень поступает кислород и удаляются углекислый газ и водяной пар. Проницаемость газов через чечевички во время хранения клубней изменяется. В начале хранения чечевички малопроницаемы. По мере хранения проницаемость чечевичек повышается, достигая максимума к моменту прорастания клубней. Некоторые исследователи полагают, что чечевички являются местами проникновения инфекции в клубень. Однако установлено, что фитофтороустойчивые сорта имеют на единицу поверхности клубня больше чечевичек, чем восприимчивые сорта.
Форма клубня очень разнообразна, что зависит от особенностей сорта и условий выращивания. Принято различать следующие основные формы клубней: круглую, удлиненную, овальную, округло-овальную, удлиненно-овальную, репчатую, бочковидную с мелкими, средними и глубокими глазками. В хозяйственном отношении наибольшую ценность представляют клубни круглые и мелкоглазковые. Круглые клубни более пригодны для механизированной посадки и уборки, мелкоглазковые — для мытья и очистки кожуры. По цвету клубни могут быть белые, розовые, красные, сине-фиолетовые, красно-фиолетовые различных оттенков, а по окраске мякоти — белые, кремовые, желтые. Большинство населения нашей страны предпочитает клубни с белой мякотью; Прибалтийских республик, а также ГДР, Польши, ФРГ, Нидерландов и других стран Западной Европы — с желтой или светло-желтой, в которых содержится больше каротина.
Клубни картофеля имеют важное биологическое свойство — период покоя, который позволяет сохранить их в течение осенне-зимних месяцев без нарушения репродуктивной способности. Исследованиями установлено, что сорта картофеля резко различаются по периоду покоя. У большинства из них он продолжается дольше 2 месяцев. Периодом покоя называют физиологическое состояние, при котором меристематические ткани растения прекращают рост, дыхание клубней ослабевает и резко снижается обмен веществ.
У клубней картофеля в покое обычно находятся меристематические ткани — так называемые глазки. В запасающих же тканях в период покоя могут активизироваться биохимические процессы в ответ на механические повреждения или инфекцию. Так, свежеубранные клубни, хотя и находятся в состоянии покоя, но наиболее активно образуют раневую перидерму по сравнению с клубнями после нескольких месяцев хранения, когда период покоя уже закончен. Состояние покоя клубней подразделяют на естественный (физиологический) покой, когда клубни не прорастают даже при благоприятных условиях, и вынужденный покой, когда задержка их прорастания вызвана искусственно, например, низкими температурами или химическими веществами.
Наиболее глубокий естественный покой клубней наблюдается при уборке осенью. К весне он постепенно ослабевает, в результате чего содержание ингибиторов роста снижается. Образуются вещества, стимулирующие рост, которые пробуждают в первую очередь верхушечную почку, а затем и другие. При зимнем хранении в сухом помещении и температуре воздуха от 1 до 3°С клубни картофеля хорошо хранятся без прорастания 6—7 месяцев. Для досрочного их прорастания необходимы повышенная температура воздуха (не ниже 10—12° С), достаточный приток кислорода, что и обеспечивается при весеннем проращивании картофеля. При прорастании на свету у клубней образуются зеленые короткие ростки. У основания таких световых ростков можно, заметить светлоокрашенные корневые бугорки. При прорастании в темноте ростки бывают белые, тонкие и длинные, легко обламываются при перевозке и посадке картофеля.
Распределение основных питательных веществ, в клубне неравномерно. Азотистых веществ больше всего в периферийных клетках коры, под пробковым слоем, а крахмала — в клетках паренхимы, примыкающих к камбиальному слою. Крахмал в клубнях картофеля находится в форме зерен разной величины, в среднем от 30 до 60 мкм. При промышленной переработке предпочтителен Картофель с крупнозернистым крахмалом, который лучше и полнее выделяется и осаждается. Большое практическое значение имеет соотношение между количеством сухого вещества и крахмала, содержащегося в клубне. Содержание этих веществ во многом зависит от почвенно-климатических и агротехнических условий.
Химический состав картофеля меняется в зависимости от сорта, почвенно-климатических условий и удобрений. Примерный химический состав клубней и ботвы раннеспелых сортов картофеля характеризуется следующими средними показателями, %:
Долгое время картофель считался ядовитым, поскольку не сразу было обнаружено, что картофель образует съедобные клубни, а не ягоды. Его по-разному называли в разных странах, но впервые на Руси он появился под французским именем «земляное яблоко». В наши дни картофель стал «вторым хлебом», материалом для пищевой, клеевой промышленности, в производстве пластмасс и в народной медицине.
Картофель
1956 год – время открытия картофеля как такового. Первооткрыватель – ботаник Каспар Баугин. Карл Линней оставил название Solanum tuberosum, которое картофелю дал ученый. Латинское слово Solanum – это свидетельство о том, что картофель относится к семейству Пасленовые. Слово tuberosum же переводится как клубненосный.
Относятся к семейству пасленовых картофель, перец, помидор, баклажан. Также – разноцветная красавица Petunia Hybrida, украшающая типичный городской ландшафт и ряд сорняков. Все они имеют общие свойства как у картофеля. Картошка в вегетативной массе и в клубнях имеет алкалоид никотин, активную форму нутриента D, способствует накоплению кальция в теле человека. Есть в пасленовых и ядовитый соланин, призванный защищать растение от грибков и насекомых, правда такая естественная защита не всегда спасает от фитофтороза и колорадского жука. Картофель, в отличие от относящихся к пасленовым овощам, образует клубень. В связи с этим удобнее выращивать это растение именно с клубня, поскольку с него начинается новая жизнь ростка.
Вкусовые особенности картофеля зачастую зависят от сорта и времени созревания. Например, чем старше картошка, тем лучше. Хотя и среди раннеспелых есть виды, которые идеально подходят для варки, жарки или тушения. Отличаются по своим характеристикам желтые, красные и белые сорта. Красные хороши длительностью хранения, а в белых больше витамина С, хотя, в общем, все они сладкие и вкусные.
Строение картофеля
Строение растения включает подземную и наземную часть. Из одного клубня может вырасти от одного до 6-10 стеблей в среднем благодаря концентрации почек на верхушке клубня. При этом обязательно будет главная из них. Высота чаще всего – 50 см. Но встречаются и низкорослые виды и очень высокие. Если посмотреть, как выглядит по морфологическому строению стебель картофеля, то он похож на четырехгранный цилиндр, если разрезать поперек. Считается, что чем меньше вегетативная масса, тем лучше урожай. В противном случае все силы растение потратит на зеленую массу. Такой результат бывает следствием переизбытка удобрения.
Листья имеют сложное строение: между крупными листьями на черешке расположены более мелкие, называемые долями и дольками. Цветки растения имеют три основных цвета по сортам: белые, розоватые и светло-фиолетовые. Вид соцветия картофеля — щиток, лежащий на верху стеблевой ветви. Цветок имеет пестик и тычинку, поэтому считается гермафродитным. Обычно не требуется перекрестное опыление, хотя есть и такие сорта.
Плод растения – ядовитая ягода, а не клубень, как могут подумать обыватели. Строение ее двухстворчатое. В каждой половине есть по 1000 семян, которые имеют только селекционное значение. Редко встречается выращивание картофеля из семечка, потому что как многолетник, даст клубни только через год. Это экономически не выгодно. Цвет ягодки похож на неспелый мини помидор с диаметром около 2 см.
Корневая система
Свойства сырой картошки многочисленны. Сам клубень имеет 75% воды. Остальные 25% богаты в основном крахмалом, но также включают огромный ассортимент полезных веществ.
- Крахмал. Это запасное вещество растения. По сути своей – это та же глюкоза в измененном виде. Такой большой объем глюкозы полезен для фармацевтической промышленности и для производства спирта. В несколько раз превышает продуктивность картофеля по созданию спирта по сравнению со злаковыми растениями. В народной медицине используется как средство, снижающее холестерин.
- Еще одно преимущество – помощь желудку усваивать животные жиры благодаря наличию клетчатки и пектинов в овоще. Именно поэтому чаще картофель употребляют с мясом. Овощ благотворно влияет на ЖКТ, нормализует микрофлору желудка и кишечника. Отвар используется для противопростудных ингаляций, а сырая масса для изготовления витаминных масок для лица, а также скорейшего выздоровления после ожога или фурункулеза.
- Богат картофель и витаминами всех групп, начиная от В и заканчивая С нутриентом.
- Множество элементов системы Менделеева. А это: K, Na, Fe, Mg, Mn и I. Особенно богат овощ калием, необходимым при артериальной гипертензии, а также при нарушениях работы почек и сердца.
Тип корневой системы не однозначен. Когда селекционер выращивает растение из семени, то в первый год образуется стержневой тип. На следующий же год, когда образуются новые побеги – мочковатая. Обычно выращивается овощ из клубня, поэтому мочковатая корневая система развивается сразу.
Корневая система картофеля включает:
- Материнский клубень.
- Столоны и пристолонные корни – длинные, светлые и утолщенные структуры, на концах которых развиваются клубни.
- Тонкие корневые волоски, называемые ростковыми.
От 25 до 50см глубины занимает корневая система. Клубень может образовываться почти до метра, если пахотный слой будет увеличен.
В картофельной корневой системе клубень занимает центральное место. Его морфологическая структура включает:
- Рубцы. Эти структуры напоминают бровки. Это атрофированные чешуйчатые листочки, которые возникают при начале образования клубней. Именно в пазухах этих листочков позднее образуются почки.
- Глазки. Они расположены на верхушке клубня и предназначены для роста стеблей. Глазками часто называют почки, количество которых колеблется от 4 до 15.
- Чечевички. Выглядят как черные точки. Выполняют функцию газообмена. Формируются параллельно образованию кожуры. Если грунт забит или мало влаги, то на чечевичках появляются рыхлые новообразования белого цвета, помогающие впитывать воздух. Увеличение их размера является признаком болезни или нарушением газообмена.
Биологические особенности культуры
Вегетативный период созревания пасленовых культур длится от 2 до 5 месяцев. Точный показатель зависит от выбранного сорта.
Начало прорастания – появление почек и проростков, которые развиваются из семенного материала. В это время усиливается клеточный обмен веществ после продолжительной стадии покоя.
Формирование вегетативной и корневой частей растения продолжается в течение 1-2 месяцев. Сроки развития зависят от качества почвы, ее температуры и времени посадки. От основания главного стебля развиваются придаточные корни, от которых начинается образование столонов. Если же растение посажено клубнем, то корешки отходят от материнского клубня.
Чаще всего удлинение побегов завершается при начале цветения и созревания зеленых плодов—ягод.
При этом происходит набухание концов столонов и накопление запасного вещества. Клубень считают зрелым, когда зеленая масса засыхает полностью. Он приобретает твердую, утолщенную кожицу для защиты от вредных насекомых. Последняя жизненная фаза – стадия покоя, в которой клеточные процессы замедляются до весны.