Технология производства, хранения и переработки картофеля

Введение

   Картофель принадлежит к числу важнейших сельскохозяйственных культур. В мировом производстве продукции растениеводства она занимает одно из первых мест наряду с рисом, пшеницей и кукурузой. Клубни картофеля содержат около 25% сухих веществ, в том числе 14…22% крахмала, 1,4…3,0% белков, около 1% клетчатки, 0,2…0,3% жира и 0,8…1,0% зольных веществ. Картофель богат витаминами  С, В1, В2, В6, РР и минеральными веществами. Особенно богаты витаминами молодые клубни.

   Картофель- культура  разностороннего использования. Благодаря содержанию в клубнях крахмала, белка высокого качества и витаминов он является исключительно важным продуктом питания человека. Его по праву называют вторым хлебом. В европейской кухне известно более 200 блюд из картофеля. Переработка картофеля в пищевые продукты и полуфабрикаты открывает новые большие возможности для его использования.

   Картофель- хороший  корм для скота. По переваримости  органического вещества (83…97%) картофель,  как т кормовые корнеплоды, стоит  на первом месте среди растительных кормов. На корм используют клубни в сыром и запаренном виде, засилосованную ботву. Продукты переработки картофеля (мезга и барда)- также прекрасный корм для животных.

    Питательная  ценность, корм. ед. на 100 кг корма:  сырых клубней 29,5, силоса из зеленной ботвы 8,5, барды свежей 4, барды сушенной 52, мезги свежей 13,2, мезги сушеной 95,5. При урожае 15 т клубней и 8т ботвы с 1 га общая кормовая ценность картофеля составляет примерно 5500 корм.ед.

     В кожуре  позеленевших клубнях картофеля содержится ядовитое вещество соланин (0,005…0,01%), частично распадающийся при варке. Позеленевшие и проросшие при дневном или искусственном освещении клубни непригодны в пищу и для скармливания животным без тщательной варки и других приемов обезвреживания.

     Клубни  картофеля служат сырьем для  спиртовой, крахмалопаточной, декстриновой, глюкозной, каучуковой и других  отраслей промышленности. Крахмал,  получаемый из картофеля,- незаменимый  продукт в пищевой, текстильной  и бумажной промышленности. Из 1 т клубней картофеля с крахмалимостью 17,6% можно получить 112 л спирта, 55 кг жидкой углекислоты, 0,39 л сивушного масла и 1500 л барды или 170 кг крахмала и 1000 кг мезги.

       Благодаря  высокой приспособляемости к  различным условиям произрастания картофель – широко распространенная культура. Посадка картофеля за последние годы продвинулись далеко на север (до 71 ю.ш.) и на юг (до 46 ю.ш.). Его с успехом возделывают также в горных районах. Картофель выращивают на всех континентах, в большинстве стран мира. Общая площадь его в мировом земледелии достигает 18 млн.га, а валовый сбор – более 300 млн.т.

 В России наиболее  значительные площади посадок  картофеля приходится на Нечерноземную  зону – 1,4 млн. га при общей  площади посадок 3,3 млн. га. Много  картофеля выращивают в Центрально – Черноземной зоне, Поволжье, Сибири, на Урале и Дальнем Востоке. Средняя урожайность картофеля в мире около 16т/га .

    Родина картофеля  – Южная Америка, где он  известен с незапамятных времен  и наряду с кукурузой составлял  основную пищу индейцев. Известно более 150 диких видов, произрастающих преимущественно в Южной и Центральной Америке.

     Открытие  картофеля принадлежит колумбийской  экспедиции Гонсало де Кесады (1536…1537). Венский ботаник Каролис  Клюзиус  в 1601 г.в своей книге «Описание редких растений» подробно описал картофель. Выращенные клубни выслал швейцарскому ботанику  Каспару Бохену, который дал новому растению название Solanum tuberosum (паслен клубнеплодный). Это название сохранилось за картофелем до наших дней.

      Появление  картофеля в России связывают  с петровской эпохой. В конце  XVII в. Петр I, находясь в Нидерландах по корабельным делам, прислал «для расплода» из Роттердама мешок клубней графу Шереметьеву. Для ускорения распространения сенат издал специальное «Наставление о разведении земляных яблок».

      Один  из основоположников научного  картофелеводства в России агроном  А.Т. Болотов в 177 г. опубликовал  работу «Примечание о картофеле,  или земляничных яблоках», в которой  изложил агротехнические основы размножения клубней.

        В течении длительного времени  был известен всего один вид  культурного картофеля. Под руководством  академика Н.И.Вавилова в 1925 г.  советские ботаники  - картофелеводы  С.М.Букасов и С.В.Юэепчук исследовали  картофель латиноамериканских стран (Колумбии, Перу, Боливии, Чили). В результате было открыто 60 диких и 20 культурных видов картофеля.                             

1. Морфологические  и биологические особенности  проектируемой культуры

1.1. Морфологические особенности

Корневая система картофеля, выращенного из клубня, мочковатая. Она представляет собой совокупность коневых систем отдельных стеблей. Корневая система имеет ростковые (глазковые), или первичные, корни, образующиеся в начале прорастания клубней, пристолонные корни, появляющиеся в течении всего периода вегетации и располагающиеся группами по 4…5 около каждого столона, и столонные корни, находящиеся на столонах.

      Основная  масса корней (60…70%) располагается  в пахотном слое, 22…38%, проникает глубже, отдельные корни уходят на глубину до 150 см. Глубина проникновения корней в почву у разных сортов неодинаковая, у ранних сортов она небольшая, у среднеспелых и поздних – довольно значительная.

        Мощность корневой системы в  значительной степени зависит от условий выращивания – влажности, аэрации и содержания питательных веществ в почве. Корневая система картофеля отличается довольно активной поглотительной способностью, особенно по отношению к фосфору.

   При достаточном  увлажнении пахотного слоя и хорошем рыхлении почвы мощность корневой системы возрастает, что способствует повышению урожая.

Cтебель картофеля большей частью прямостоячий, реже – отклоняющийся в сторону. Окраска стеблей зеленая, однако, у некоторых сортов она маскируется антоцианом, который придает стеблям красновато-бурый оттенок. По характеру ветвления стебля сорта картофеля делят на две группы: сорта более позднеспелые (ветвление происходит главным образом в нижнем ярусе); сорта скороспелые (стебель снизу не ветвится). По форме стебли картофеля ребристые, трех – или четырехгранные, в различной степени опущенные. В местах соединения граней на ребрах стеблей образуются выросты зеленной ткани, так называемые крылья, которые являются важным сортовым признаком. Высота стеблей сильно изменяется (от 30 до 150 см) в зависимости от условий выращивания и сорта. Выросшие из клубня стебли образуют куст. Высота стебля достигает высоты 50-90см.

Листья является важным сортовым признаком. Сортовым признаком часто является окраска листа. Листья картофеля , появляющиеся при прорастании клубней (или семян), простые, цельнокрайние. По мере роста растения образуются прерывисто-непарноперисторассеченные листья. Каждый такой лист состоит из нескольких пар боковых долей, размещенных одна против другой, промежуточных долек между ними и конечной доли. У некоторых сортов наблюдается неполное разделение конечной и боковых долей, так называемая плющелистность.

       Строение  и степень рассеченности листьев  – важнейшие сортовые признаки. В зависимости от числа и расположения долек различают сильную и слабую рассеченность листа. С нижней стороны листа выступает сеть жилок, окраска которых нередко коррелирует с окраской клубней. Листья на стебле располагаются спирали.

Цветки у картофеля собраны в соцветие, представляющие собой расходящиеся завитки, расположенные на общем цветоносе различной длины. Цветоножка солнечная. Цветки пятерного типа. Чашечка цветка спайнопятилепестная, чашелистики, сросшиеся у основания. Венчик колесовидный, состоит из пяти сросшихся лепестков. Окраска венчика разнообразная: беля, синяя, темно-сине-фиолетовая с различными оттенками. В середине цветка находится 5 тычинок. Они состоят из пыльников, сидящих на коротких нитях, сросшихся межу собой и с основанием лепестков. Пыльники бывают оранжевого, желтого, зеленовато-желтого или зеленоватого цвета. Завязь верхняя и состоит из двух плодолистиков с многочисленными семяпочками. Картофель – самоопыляющееся растение, но большинство сортов стерильно, и только немногие фертильны.

Плоды картофеля – двугнездная многосемянная сочная зеленая ягода шаровидной или овальной формы. При созревании ягоды белеют и приобретают приятный запах, напоминающий запах земляники. Для употребления в пищу они непригодны из-за высокого содержания соланина.

 1.2. Биологические особенности роста и развития культуры                            

Таблица 1 Даты поступления фаз вегетации

Требования  к температуре. Картофель – культура умеренного климата. Ростовые процессы замедляются при температуре почвы ниже 7…8 и выше 25С. Повышенная температура почвы способствует большему образованию и ветвлению стволов, т.е. ведет к усиленным ростовым явлениям в ущерб урожаю клубней.

   При продолжительной температуре воздуха выше 30 С почти прекращается ассимиляционная деятельность листьев картофеля, что ведет к остановке роста клубней и огрубению их кожуры. В такие периоды усиливается интенсивность дыхания, расход углеводов превышает их накопление, что задерживает клубнеобразование.

    Клубни, прошедшие  период покоя и высаженные  в почву, начинают прорастать  при температуре 3…5 С, но  при этом происходит слабый  рост и развитие почек без  образования корневой системы.  Температура -1 С губительна для  клубней картофеля, что связано прежде всего с высоким (до 75% и более) содержанием в них воды. Однако в отдельные годы благодаря постепенному охлаждению клубней в осеннее время и накопление в них значительного количества сахара (иногда до 8%) они могут даже перезимовать в почве.

     Клубни, подвергшиеся  при хранение воздействию низких  положительных температур, приобретает  сладкий вкус вследствие образования  сахаров. При выдерживании клубней  после этого в условиях комнатной  температуры сахара превращаются  в крахмал и нормальный вкус восстанавливается.

      Корни  у картофеля образуются обычно  при температуре почвы не ниже 7С.

При более низких температурах высаженные клубни долгое время лежат  в почве, на их поверхности за счет имеющихся питательных веществ  могут образоваться новые клубни без появления надземных органов. Такое явление можно часто наблюдать при посадке картофеля в холодную, переувлажненную почву или, наоборот, в слишком сухую почву. Оптимальная температура для прорастания клубней 18…20 С. Всходы в этом случае появляются на 10…12-й день после посадки, в то время как при температуре почвы 7 С всходы нередко появляются через 30…35 и даже через 50 дней. Лучшие условия для клубнеобразования наступают при температуре почвы 16…19 С.

      Сумма  активных температур (10 С и выше) за вегетационный период, необходима для полного развития ранних и среднеранних сортов, в среднем равна 1000…1400 С, позднеспелых – 1400…1600 С.

Требования  к влаге. Картофель – растение, требовательное к влажности почвы. Транспирационный коэффициент его составляет 400…550. Потребность во влаге изменяется у картофеля по фазам роста. Для прорастания картофеля достаточно влаги материнского клубня. Поэтому сухая и теплая погода в этот период – фаза начала цветения. Недостаток влаги в почве в этот период приводит к сильному снижению урожая клубней.

    Наиболее благоприятные  условия для роста и развития  картофеля создаются при влажности  почвы от 60 до 100% ППВ.

    Для обеспечения  высоких урожаев картофеля в  среднем полосе необходимо, чтобы  за вегетацию выпадало не менее 300мм осадков.

Требования  к элементам минерального питания. Картофель предъявляет повышенные требования к питательным веществам. Это связанно с большим накоплением сухого вещества и слаборазвитой корневой системой. В среднем с 1т клубней картофель выносит, кг: N-5…6, Р2О5-1, 5… 2, 0, К2О- 7…10,

Са- 4. В первый период жизни растение картофеля требует  немного питательных веществ. Это  объясняется тем, что в начальный  период развития картофель в значительной степени удовлетворяет потребность в питании за счет питательных веществ материнского клубня.

    Наибольшее  количество питательных веществ  картофель потребляет в период  бутонизации  -  цветение, когда  идут интенсивное нарастание  надземной массы и образование  клубней. К концу вегетации потребление элементов питания уменьшается и в начале отмирания ботвы совсем прекращается.

    При недостатке  в почвы азота надземные органы  картофеля развиваются слабо,  уменьшается облиственность растений, снижаются продуктивность работы  листового аппарата, урожай и крахмалистость клубней. При избыточном азотном питании наблюдается чрезмерный рост ботвы, задерживается образование клубней и удлиняется период вегетации; снижается устойчивость растений к различным заболеваниям. При нормальном азотном питании картофельное растение лучше усваивает калий и фосфор.

      Хорошая  обеспеченность картофеля фосфором  способствует ускорению развития  растений, начиная с появлением  всходов. Быстрее наступают и  другие фазы развития, формируется  корневая система, раньше наступает период клубнеобразования, увеличивается урожай и крахмалистость клубней, повышается их лежкость, улучшаются сенные качества.

       Недостаток  фосфора чаще наблюдается на  кислых почвах. Благодаря известкованию  кислых почв уменьшается содержание алюминия и железа в почвенном растворе, фосфор становится более доступны для растений. При пониженной влажности поступление в растение фосфора сильно затрудняется. Отрицательное влияние на поступление фосфора оказывает также снижение температуры почвы до 8…10 С и ниже.

      Калий,  большую роль в процессах фотосинтеза,  белковом и углеводном обменах,  существенно влияет на урожайность  и качество (особенно крахмалистость) картофеля, повышает устойчивость  к болезням. Калий играет исключительную  роль в водном режиме растений: он повышает тургор клеток, благодаря чему поддерживается внутреннее давление в тканях растения. При калийном голодании нарушаются рост и развитие картофеля и его анаотомо-морфологическое строение; механические ткани и корневая система развивается слабее. Клубни при недостатке калия приобретают несколько удлиненную форму, бывают мелкими и плохо хранятся в зимний период. Калийное удобрение, содержащее много хлора, снижает крахмалистость клубней.

Требование  к свету. По современной фотопериодической классификации растений культурные сорта картофеля относят к короткодневным растениям, но в условиях средних широт его можно возделывать при длинном дне. Сокращение продолжительности дня ускоряет развитие растений. Длинный день усиливает рост ботвы, от мощности которой зависит количество продуктов фотосинтеза, необходимых для роста клубней. Поэтому общий урожай клубней при длинном дне, как правило, бывает выше, чем при коротком. Однако это не может служить основанием для отнесения картофеля в группу длиннодневных растений.

    Картофель  справедлив считают светолюбивым  растением. Даже при небольшом  уменьшении освещения у него  отмечаются пожелтение ботвы,  вытягивание стеблей, ослабление  или полное отсутствие цветение  и снижение урожая клубней.  Излишне загущенные или изреженные посадки не могут обеспечить получение высоких урожаев картофеля.

     Клубни  картофеля, побывшие несколько  дней после выкопки из почвы  на свету, зеленеют- в них образуются  хлорофилл и соланин. Под воздействием  прямого или рассеянного света содержание соланина увеличивается с 2…10 до 30…40 мг на 100г клубней. Затем соланин превращается в гликозид соланина, являющийся антисептическим веществом. Для семенного картофеля такое озеленение полезно , так как благодаря ему клубни надежно защищены от заболеваний  грызунов во время осенне-зимнего хранения. Продовольственный картофель следует оберегать от озеленения, так как при этом он приобретает неприятный горько-терпкий привкус и становится ядовитым.

Требования  к почве. Картофель не очень требователен к почвенным условиям, однако наибольшие урожаи он дает на хорошо окультуренных, аэрированных  почвах, та как его корневая система очень чувствительна к недостатку кислорода в почве. Наиболее высокую потребность в кислороде корневая система испытывает в период клубнеобразования. Чтобы иметь достаточное количество кислорода в почве, необходимо поддерживать ее в рыхлом состоянии. Рыхлая почва способствует хорошему развитию столонов и молодых клубней, которые в уплотненной почве бывают мелкие и зачастую сильно деформированные.

    Картофель  формирует хороший урожай на  средних и тяжелых суглинках  при плотности почвы 1,1…1,2г/см, на легких песчаных и суглинистых  почвах – 1,4…1,5г/см и на среднесуглинистых  черноземах- 0,9…1,1г/см. Всходы картофеля  на уплотненных (1,35…1,50г/см ), суглинистых почвах появляются на 5…6 дней позже, чем на рыхлых почвах (с плотностью 1,1…1,2г/см ).

     Картофель  с успехом можно возделывать  на удобренных супесчаных и  суглинистых черноземах. В Нечерноземной  зоне для него пригодны хорошо окультуренные дерново-подзолистые и серые лесные почвы. Широко используют для картофеля и окультуренные торфяники, особенно при выращивании на семенные цели. Благодаря высокой усвояющей способности коневой системы картофель может произрастать и на сравнительно бедных почвах, однако рассчитывать на высокие урожаи клубней при этом не приходится. Тяжелые суглинки и сильно уплотненные почвы, особенно при близком стоянии грунтовых вод, непригодны для картофеля, как и засоленные почвы.

     Сравнительно хорошо картофель переносит слабокислые почвы, особенно при внесении органических удобрений. Наилучшие же условия для роста растений создаются при рН 5-6. На сильнокислых и щелочных почвах развитие картофеля замедляется.

1.3. Характеристика  сортов проектируемой культуры, допущенных к производству в зоне.

Раннеспелые сорта.

Латона- раннеспелый , столового назначения. Лист средней величины , темно-зеленый, матовый, без опушения. Цветение слабое, кратковременное, бутоны иногда опадают недоразвившись. Соцветие компактное. Цветонос неокрашенный. Венчик средний. Ягодообразование редкое. Клубень овальный, желтый, с гладкой кожурой. Глазки малочисленные. Мякоть светло-желтая, не темнеющая при резке.

   Товарная урожайность  – 291 – 300 ц/га, 108 ц/га выше стандарта Пушкинец. Максимальная урожайность получена в Ленинградской области – 462 ц/га, на 164 ц/га выше стандарта. По урожайности ранней продукции превосходит стандарт в 1.2-1.4 раза, уже в первой копке она составляет 135-251 ц/га.

   Масса товарного клубня 85-135 г. Содержание крахмала 12,0-15,8%, на 2,8% ниже стандарта. Вкус хороший. Товарность клубней 83-95%, на уровне стандарта.

   Устойчив к раку картофельной нематоде. Средне поражается макроспориозом и вирусными болезнями, значительно восприимчив к фитофторозу и парше обыкновенной, относительно слабо поражается сухой и кольцевой гнилями клубней.

   Ценность сорта: стабильная урожайность, высокая отдача ранней товарной продукции хороших вкусовых качеств, нематодоустойчивость.

Пушкинец.

   Раннеспелый, столового назначения. Куст раскидистый, средней высоты. Цветение среднее, кратковременное. Цветоносы короткие, неокрашенные. Венчик белый. Клубни овальные, с тупой вершиной и плоским столонным следом, кремовые. Кожура сетчатая. Глазки многочисленные, мелкие. Мякоть беля, не темнеющая при резке.

   Наибольшую прибавку урожая дает при возделывании на легких по механическому составу почвах. Средняя урожайность за годы испытания на Спасском ГСУ составила 191 ц/га- а 57ц/га выше, чем у стандарта. На Рыбновском ГСУ урожайность на уровне стандарта – сорта Зов. Масса товарного клубня 86-129 г. Содержание крахмала 15.7-19.1%. Вкусовая оценка хорошая. Лежкость – 83-96%.

   Сорт устойчив к раку и картофельной нематоде, в средней степени поражается фитофторозом и ризоктониозом, слабее стандарта. Средневосприимчив к парше, макроспориозу и вирусным болезням.

Удача.

   Раннеспелый, столового назначения. Стебли слабоветвистые, в поперечном срезе угловатые; сильнооблиственные. Куст раскидистый. Цветение среднее, кратковременное. Цветоносы длинные, неокрашенные. Венчик белый. Ягодообразование редкое. Клубни овальные с тупой вершиной и плоским столонным следом, белые. Кожура гладкая. Глазки мелкие, мякоть белая. Урожайность товарных клубней на сортоучастках Центрального региона 109-332 ц/га, на 80-104 ц/га выше стандартов. Содержание крахмала 13.3-15.8%, вкусовая оценка хорошая и удовлетворительная. Масса товарного клубня 78-122г . Лежкость 84 – 96%. Товарность высокая – 88-97%. За годы испытания на Спасском сортоучастке средняя урожайность товарных клубней составила 187ц/га, - на 57ц/га выше стандарта.

   Устойчив к раку. Восприимчив к фитофторозу, но поражается слабее стандартов, вирусными болезнями – на уровне стандартов.

   Ценность сорта: раннеспелость, хороший товарный вид клубней, высокая их лежкость.

2. Характеристика  почвенно-климатических условий.

2.1.Характеристика почвенных условий.

   Чернозем по сравнению с другими почвами характеризуется более высоким естественным плодородием, имеет мощный гумусовый горизонт, содержит значительно больше гумуса и общего азота в пахотном горизонте с постепенном снижением их по профилю.

   Общее содержание  фосфора (Р2О5) – 5,0-10,0 мг/100г почвы.  Реакция почвы рН=6, гидролитическая  кислотность 0,8 – 3,6 мг/экв на 100 г почвы. Чернозем богат калием, его содержание 6 – 10 мг/100г почвы. Несмотря на высокое потенциальное плодородие чернозема, обеспеченность его условиями формами азота и подвижным фосфором очень часто невысокая. Поэтому на этой почве высоко эффективны фосфорные и азотные удобрения.

Таблица 2 Характеристика почвенных условий.

   Тяжелосуглинистые почвы плохо подходят для возделывания раннего картофеля из-за своего тяжелого механического состава. Поэтому в комплекс предпосевной обработки почвы мы включим фрезерование. Это позволит понизить значение плотности почвы до оптимального значения 1,1-1,2 г/см. Такая культура как картофель нейтрально относится к кислотности почвы. Заданная кислотность полностью удовлетворяет требованиям картофеля, известкование не требуется. Содержание элементов N Р К не высокое и для получения запланированного урожая необходимо вносить минеральные удобрения.

2.2. Характеристика погодных условий.

Таблица 3 Характеристика погодных условий

   Новодеревенский район входит в состав третьего агроклиматического района. В этом районе лето более теплое и сухое, чем в остальных районах области. Суммы средних суточных температур воздуха за период активной вегетации растений составляет 2300-2350, ГТК-1,0. Дни с атмосферными засухами в этом районе наблюдаются почти ежегодно. Дата перехода среднесуточной температуры почвы через 5 С на глубине 5 см – 16.04, на глубине 10 см – 17.04; через 10 С на глубине 5 см – 28.04, на глубине 10 см – 1.05; через 15 С на глубине 5 см – 16.05, на глубине 10 см – 20.05. Самые ранние сроки наступления периода со среднесуточной температурой выше 10 С – 11-12.04, а самые поздние сроки 25.05. Наибольшая продолжительность этого периода составляет 172 дня, а наименьшая-113 дней. Переход через 0 С начинается 1-4.04 и продолжается 211-218 дней; переход через 5 С – 16-17.04 и продолжается 177-180 дней; переход через 10 С – 20.04-1.05 и продолжается 141-145 дней.

   Погодные условия Новодеревенского района соответствует требованиям проектируемой культуры. Температура во2-3 декадах мая оптимальная для прорастания клубней. В июне температура благоприятна для формирования листьев и роста корней. Погода с июня – июля способствует образованию роста и развития клубней. Для картофеля оптимальной суммой осадков является 300мм, в данном климатическом районе сумма осадков составляет 155мм, что является недостаточным.

3. Технология  возделывания проектируемой культуры

3.1. Выбор предшественника (клевер 1 г. п.)

  Лучшие предшественники картофеля – озимые зерновые, возделываемые по занятым парам; многолетние травы (по пласту и обороту пласта); зернобобовые культуры; люпин, рапс. Из многолетних трав наибольшее агротехническое значение имеют бобовые. Положительное их действие на почву и последующую культуру многосторонне. Бобовые растения - накапливают в почве азот. В первый год посева клевера в почве осталось накопленного азота 45,9 кг и на второй—176,8 кг на 1 га. Чем выше урожай клевера, тем больше накапливается азота в почве. При среднем урожае клевера в пожнивных остатках содержится азота более 150 кг. В пожнивных и корневых остатках клевера также находится больше фосфора, калия и кальция по сравнению с зерновыми культурами. Так как многолетние бобовые травы оставляют в почве значительное количество органических остатков, они улучшают не только пищевой режим, но и физические свойства почвы.

3.2. Система  удобрений.

   Так как картофель  пропашная культура и хорошо  отзывается на внесение органических  удобрений, то мы осенью род  основную обработку почвы вносим 40 т перепревшего навоза.

Таблица 4 Расчет доз минеральных  удобрений на запланированный урожай