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Die Kartoffel (Solanum tuberosum L.) gehört zu der Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae). Das oberirdische Sprosssystem der Kartoffel kann eine Höhe von bis zu 1 m erreichen. Neben den Laubtrieben werden auch blattlose Erdtriebe, die Stolonen gebildet, an deren Ende die Knollen durch parenchymatisches Dickenwachstum entstehen.
Aus den Augen der Kartoffelknolle entwickeln sich durchschnittlich 3 - 8 Einzeltriebe. Jeder Trieb bildet 2 - 5 Knollen aus. Die zuerst gebildeten Knollen erreichen ein höheres Gewicht als diejenigen, die sich später entwickeln. Nur die in einem Zeitraum von 2 - 3 Wochen nach Beginn der Knollenbildung angelegten Knollen erreichen noch eine ausreichende Größe.
Kurz vor Beginn der Blüte stellen die Stolonen ihr Längenwachstum ein und entwickeln die Verdickungen. Nun beginnt die Phase der Blüte und der generativen Organe. Das sich anschließende Wachstum der Knollen besteht zunächst in einem Aufbau des Gewebes und aus einer Volumenzunahme. Erst im weitern Verlauf des Wachstums erfolgt die Einlagerung von Assimilaten und die Synthese der Stärke. Dies ist auch ein Grund dafür, dass Kartoffeln mit einer kurzen Vegetationszeit (Frühkartoffeln) meist auch einen niedrigeren Stärkegehalt aufweisen.
Die Blütenfarbe ist sortentypisch weiß, rötlich oder bläulich. Der Blütenstand ist ein Doppelwickel, Mehrwickligkeit kommt mehr oder weniger häufig vor. Die je fünf Kelch-, Blüten- und Staubblätter sind verwachsen. Die ungenießbaren, etwa kirschgroßen Früchte sind Beeren mit zahlreichen Samen (etwa 150).
Der Entwicklungsverlauf wird in mehrere Abschnitte unterteilt: Keimung, Blatt- und Stängelaufbau, Erscheinen der Blütenanlagen und Blühperiode (Knollenbildung vollzieht sich im Zeitraum von kurz bis zum Beginn der Blüte), Fruchtentwicklung und Samenreife (gleichzeitig Knollenausbildung und Reservestoffeinlagerung) gefolgt vom Absterben der Pflanze.
Das Maximum der Krautentwicklung wird bereits nach der Blüte erreicht; die Knollensubstanz nimmt bereits bei abfallender Gesamtpflanzenmasse noch zu.
Der Begriff „Ertrag“ ist bei der Kartoffel vom Verwendungszweck abhängig. Bei Stärkekartoffeln wird ein hoher Stärkeertrag angestrebt, der sich aus dem Flächenertrag und dem Stärkegehalt der Kartoffeln ergibt. Bei Speisekartoffeln steht wiederum nur der Flächenertrag im Vordergrund.
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