Картофель происходит из Чили и прилегающей и нему части Тихоокеанского побережья, характеризующихся легкими песчаными почвами, умеренно прохладным и влажным климатом. Растение картофеля в филогенезе в период клубнеобразования приспособилось к развитию в условиях пониженных температур (+13, +15°), обильного увлажнения, высокой относительной влажности воздуха более 75% и длинного дня (12—15 ч).
Клубни картофеля начинают прорастать при температуре +4, +8°, а рост корневой системы происходит при +2, +3°. Однако оптимальной для прорастания клубней является температура +17°.
Наибольший эффект фотосинтеза наблюдается при температуре +15, +20°. Эта же температура является оптимальной и для клубнеобразования. С ее повышением фотосинтез падает, а процесс клубнеобразования замедляется. В период созревания клубней оптимальная температура +18°.
Требования картофеля к влаге весьма высокие. Особенно много влаги картофель потребляет в период интенсивного роста и развития ботвы, а также в период бутонизации и цветения, то есть в период усиленного завязывания и роста клубней. Оптимальной влажностью почвы для роста клубней является 80% ее полной полевой влагоемкости и в период их созревания — 60%. Для этого необходимо, чтобы в период клубнеобразования выпало не менее 300 мм осадков. При недостатке влаги в почве клубни прекращают дальнейший рост и «простаивают», от чего сильно снижается урожай, а при дальнейшем выпадении осадков или поливе клубни израстают, часто приобретая уродливую форму. При излишке влаги клубни также прекращают рост, задыхаются и загнивают.
Картофель — растение довольно светолюбивое. При пыльном загущении посевов или при затемнении их горными травами его растения становятся слаборазвитыми, бледно-зелеными и вытянутыми, иногда даже погибают.
Потребность картофеля в удобрениях весьма велика. В период от всходов до бутонизации, кроме фосфора и калия, требует много азота. В период массового завязывания и роста клубней потребность в фосфорно-калийном питании усиливается. Особенно отзывчив картофель на внесение в почву органоминеральных смесей.
Для выращивания картофеля пригодны все почвы, за исключением чистых песков, глин, заболоченных и сильно засоленных участков. Однако наиболее пригодными под картофель являются почвы рыхлые, богатые питательными веществами, наносные, а также супесчаные и суглинистые черноземы.
Народнохозяйственное значение картофеля характеризуется универсальностью его использования. Прежде всего, он является одним из важнейших продуктов питания. В его клубнях содержится много крахмала, ради которого, главным образом, и выращивают это растение. Кроме этого, клубни имеют белок, жир и другие вещества, необходимые для питания человека.
Картофель размножают вегетативным способом — клубнями и лишь изредка (в селекционной работе) семенами. Развитие картофеля при вегетативном размножении происходит следующим образом. Находящиеся в хранилищах клубни начинают прорастать в конце зимы или ранней весной и после посадки в поле дают всходы. В зависимости от температурных условий и сорта продолжительность периода от посадки до появления всходов колеблемся от 10—12 до 30—35 дней и больше. Картофель, посаженный весной в холодную почву, прорастает и всходит медленнее, чем при летних сроках посадки. Через месяц после появления всходов, а иногда и раньше, начинается бутонизация, а затем цветение. Естественное отмирание, пожелтение ботвы в зависимости от времени посадки и сорта картофеля начинается через три-четыре месяца после всходов. Одновременно с бутонизацией, а иногда и раньше, на подземной части стебля образуются столоны и клубни. Наиболее интенсивное клубнеобразование совпадает с периодом массового цветения. Ко времени начала отмирания (пожелтения) ботвы отток питательных веществ из листьев в клубни останавливается, рост их прекращается, клубни созревают и переходят в состояние покоя. Период покоя в зависимости от условий хранения и сорта картофеля продолжается 3—5 месяцев, после чего клубни получают способность к прорастанию.
Оптимальной для клубнеобразования картофеля считают температуру почвы 17—19°С. При температуре более 29°С клубнеобразование прекращается.
В период высоких температур в результате замедленного фотосинтеза клубни теряют способность к дальнейшему росту, а при возобновлении фотосинтеза прорастают на столонах материнского растения, образуя мелкие дочерние клубеньки. Это явление, называемое израстанием, часто наблюдается при ранних сроках посадки и заметно снижает урожай картофеля в районах Средней Азии.
Температура приземного слоя воздуха — 3°С уже губительна для растений картофеля, поэтому ранние осенние заморозки часто резко снижают его урожай. Клубни замерзают при -1, 2°С.
Картофель — светолюбивое растение, однако характерный для южных районов, в частности для Средней Азии, избыток инсоляции отрицательно влияет на его развитие, урожай и семенные качества
Картофель очень требователен к содержанию влаги в почве, особенно в период клубнесозревания. Однако в переувлажненной после посадки почве высаженные клубни могут загнить, а чрезмерная влажность в период клубнесозревания способствует загниванию корневой системы и гибели растений от недостатка воздуха. Несмотря на высокие требования к влаге, картофель довольно хорошо переносит засуху, С ее наступлением ослабляются транспирация и фотосинтез, приостанавливаются рост и клубнеобразование, но гибели растений не происходит. После прекращения засухи клубнеобразование возобновляется, хотя урожай будет сниженным.
Картофель требователен к физическим свойствам почвы — ее рыхлости, воздухо- и водопроницаемости. Избыточное содержание солей в почве, ослабляя энергию прорастания, уменьшая число проросших глазков, снижает всхожесть посадочных клубней, отрицательно влияет на рост надземной части и резко снижает урожайность картофеля, потому что под кустом образуется меньше клубней.
Картофель предъявляет повышенные требования к содержанию питательных веществ в почве и отзывчив на внесение удобрений. Чтобы увеличить коэффициент размножения, картофель иногда размножают мелкими частями клубней или даже отдельными глазками. Эффективный способ бесклубневого размножения картофеля — посадка белыми или зелеными ростками. Белые ростки появляются к весне при хранении картофеля в темноте. Зеленые ростки получают, проращивая клубни семенного картофеля в песке. Урожайность картофеля, посаженного ростками, ниже, чем при посадке клубнями, но при хорошем уходе достигает 120—130 д/га.
Большой практический интерес представляет метод размножения картофеля семенами, так как широкое внедрение его в производство позволило бы сэкономить огромное количество пищевого продукта. Картофель, выращиваемый в горах, обильно цветет и образует много плодов и семян. Для получения рассады на 1 га требуется 50—75 г семян. Посев их делают в конце марта, рассаду пикируют и в мае высаживают в поле. Сеянцы картофеля дают довольно крупные товарные клубни; на одном растении их может быть 1—1,5 кг. Однако многие сорта картофеля при посеве семенами расщепляются и дают в потомстве растения с пониженной жизнеспособностью и урожайностью. Поэтому необходимо подбирать высокоурожайные, слаборасщепляющиеся сорта, такие, как Альма, Центифолия, Смысловский и др. В отдельных случаях в производственных опытах удавалось получить урожай до 140—150 ц/га; это говорит о перспективности метода посева картофеля семенами и необходимости более тщательного его изучения и внедрения в производство.