Kartoffel

Wesen, Bau und Fortpflanzung

Die Kartoffel (Solanum tuberosum) ist eine Nutzpflanze aus der Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae). Im Alltag bezeichnet man meist die unterirdisch wachsenden Knollen. Sie sind Sprossknollen und die einzigen Pflanzenteile, die für Menschen als Nahrung geeignet sind, weil sie vergleichsweise wenig Solanin enthalten. Die Kartoffel ist weltweit eines der wichtigsten Nahrungsmittel und wird außerdem als Futtermittel und Industrierohstoff genutzt.

Kartoffelpflanzen sind ausdauernde, krautige Pflanzen. Sie wachsen aufrecht oder kletternd und können über 1 m hoch werden. Unterirdische oder oberflächennahe Ausläufer, die Stolonen, bilden an ihren Enden verdickte Knollen. Die wechselständigen Blätter sind unpaarig gefiedert, 10 bis 30 cm lang und 5 bis 15 cm breit. Die Blüten stehen in trugdoldenförmigen Blütenständen. Die zwittrigen, radiärsymmetrischen Blüten sind fünfzählig; ihre Krone ist weiß bis blau und hat einen Durchmesser von 3,5 bis 4 cm.

Die Früchte sind gelblich-grüne, zweikammerige Beeren mit vielen Samen. Sie enthalten Solanin und sind deshalb nicht für den menschlichen Verzehr geeignet. Auch alle grünen Pflanzenteile und die Keime der Knollen können giftig sein. Die Knolle besitzt sogenannte Augen, also Knospen in den Achseln kleiner Blattnarben. Nach einer Ruhephase treiben diese Augen wieder aus. Das der Mutterpflanze zugewandte Ende heißt Nabelende; an der gegenüberliegenden Spitze liegt die Endknospe.

Die Keimung aus Samen erfolgt epigäisch: Zuerst treten Wurzelanlage und Hypokotyl aus der Samenschale hervor, später die Keimblätter. Für den landwirtschaftlichen Anbau werden jedoch überwiegend Knollen verwendet. Aus Achselknospen am unteren Spross entstehen Stolonen, deren Enden sich durch primäres Dickenwachstum zu Knollen umwandeln. Dadurch kann sich die Pflanze vegetativ, also ohne Samen, vermehren.

Systematisch gehört die Kartoffel zur Gattung Solanum, zur Untergattung Potatoe und zur Sektion Petota. Solanum tuberosum wurde 1753 von Carl von Linné beschrieben. Die Sektion Petota umfasst schätzungsweise 190 Arten. Phylogenetische Untersuchungen führten die südamerikanischen Landsorten und die kultivierte Kartoffel auf Solanum bukasovii aus dem Solanum-brevicaule-Komplex zurück; damit wurde die These mehrerer unabhängiger Ursprünge widerlegt. Das Genom besitzt 1n = 12 Chromosomen und mehr als 39.000 proteincodierende Gene. Die meisten Kultursorten sind tetraploid: 2n = 4x = 48. Die moderne Kartoffel entstand nach genetischen Untersuchungen vor etwa neun Millionen Jahren durch eine Kreuzung von Tomatenpflanzen mit kartoffelähnlichen, nicht knollentragenden Gewächsen. Die Fähigkeit zur Knollenbildung erleichterte ihre Ausbreitung und Anpassung.

Herkunft, Geschichte und weltweite Bedeutung

Die heute kultivierten Kartoffeln stammen von verschiedenen Landsorten aus den Anden ab. Ihr ursprüngliches Gebiet reicht vom westlichen Venezuela bis nach Argentinien sowie zur chilenischen Insel Chiloé und zum Chonos-Archipel. Auf Chiloé wurden die ältesten bekannten Spuren wilder Kartoffeln gefunden; ihr Alter wird auf 13.000 Jahre geschätzt. In Peru gibt es mehr als 3.000 endemische Kartoffelsorten. Viele von ihnen sind an die besonderen geologischen und klimatischen Bedingungen der peruanischen Anden angepasst, insbesondere an deren Lichtverhältnisse.

Andine Siedlungskulturen domestizierten die Kartoffel vor schätzungsweise 8000 Jahren. Ein haltbares und leicht transportierbares Kartoffelprodukt ist Chuño, das durch Gefriertrocknung im Boden konserviert wird. Es wird als wichtiges Lebensmittel für die Entwicklung präkolumbischer andiner Hochkulturen wie Tiwanaku und des Inkareiches beschrieben.

Der Weg nach Europa ist nicht vollständig geklärt. Die Kartoffel gelangte über die Kanarischen Inseln nach Spanien. Belegt sind Transporte von Gran Canaria nach Antwerpen im November 1567 sowie von Teneriffa über Gran Canaria nach Rouen im Jahr 1574. Der früheste Beleg in Spanien stammt aus dem Jahr 1573, als das Hospital de la Sangre in Sevilla Kartoffeln einkaufte. Von Spanien aus verbreitete sich die Pflanze nach Italien und langsam auf dem europäischen Festland. Auf den britischen Inseln ist sie 1596 in einem Pflanzenkatalog aus London belegt.

Zunächst wurde die Kartoffel in Europa teilweise als Zierpflanze wegen ihrer Blüten und ihres Laubes angebaut. Der großflächige Anbau setzte sich regional zu unterschiedlichen Zeiten durch: etwa um 1600 in Irland, 1684 in Lancashire, 1716 in Sachsen, 1728 in Schottland, 1738 in Preußen, 1760 in Dänemark, 1783 in Frankreich und der spanischen Levante sowie 1797 in Kastilien. Außerhalb tropischer, arktischer und subarktischer Klimazonen wird die Kartoffel heute weltweit angebaut. In Teneriffa und Madeira sind unter geeigneten Bedingungen zwei Ernten pro Jahr möglich.

Anbau und wirtschaftliche Daten

Kartoffeln benötigen für gutes Wachstum ein Tagesmittel von 18 bis 20 °C. Für die Knollenbildung ist eine maximale Nachttemperatur von 15 °C günstig; die optimale Bodentemperatur für das Knollenwachstum liegt bei 15 bis 18 °C. Unter 10 °C oder über 30 °C stellt die Pflanze ihr Wachstum nahezu ein. Frühe Sorten benötigen 90 bis 120 Tage, mittlere 120 bis 150 Tage und späte 150 bis 180 Tage. Pflanzkartoffeln werden normalerweise bei mindestens 8 °C Bodentemperatur gesetzt. Für vorgekeimte Knollen ist eine Keimlänge von 15 bis 20 mm erstrebenswert.

Ein Kartoffelfeld sollte zur Verringerung von Krankheiten und Schädlingen nur etwa alle drei Jahre mit Kartoffeln bestellt werden. Der optimale pH-Wert liegt bei 5 bis 6. Als Nährstoffbedarf werden 80 bis 120 kg Stickstoff, 50 bis 80 kg Phosphor und 125 bis 160 kg Kalium je Hektar genannt. Für Sorten mit einer Reifezeit von 120 bis 150 Tagen sind 500 bis 700 mm jährlicher Niederschlag günstig. In Deutschland liegen die Erträge meist bei 30 bis 50 t/ha; bei einzelnen Stärkekartoffelsorten wurden mit gezielter Bewässerung über 80 t/ha berichtet. Der Kartoffelanbau kann wegen der Bodenbearbeitung die Gefahr von Bodenerosion durch Wasser erhöhen.

In Europa werden Kartoffeln gewöhnlich in Dämmen angebaut. Pflanzkartoffeln kommen 8 bis 10 cm tief in den Boden. Die Reihen sind meist 60 bis 90 cm voneinander entfernt, in Deutschland häufig 75 cm; der Pflanzenabstand in der Reihe beträgt 25 bis 40 cm. Für Speisezwecke werden etwa 40.000 bis 45.000 Pflanzen je Hektar angestrebt, für Pflanzkartoffeln rund 60.000. Unkraut wird mechanisch, thermisch, mit Herbiziden oder durch eine Kombination dieser Verfahren bekämpft. Am Ende der Vegetationszeit stirbt das Kraut ab oder wird gezielt entfernt, damit die Knollen ausreifen, sich von den Stolonen lösen und ihre Schale festigen.

Weltweit wurden 2023 laut FAO 383 Millionen Tonnen Kartoffeln auf 16,8 Mio. Hektar erzeugt; der durchschnittliche Ertrag betrug 22,8 t/ha. China war mit 93.430.000 t größter Produzent, gefolgt von Indien mit 60.142.000 t. Deutschland erzeugte 11.607.300 t und lag damit auf Rang 6. Die 20 wichtigsten Anbauländer erbrachten zusammen 81,3 % der Welternte. In Deutschland lag die Anbaufläche 2023 bei 264.700 ha, der durchschnittliche Ertrag bei 43,8 t/ha. Für 2025 nennt der Artikel über 300.000 ha Anbaufläche und 13,4 Mio. t Erntemenge; zugleich wird dies als beste Kartoffelernte seit 25 Jahren bezeichnet. Die Angaben stehen neben älteren Reihen und sind daher zeitbezogen.

In Entwicklungsländern nahm der Kartoffelanbau besonders in Asien zu. Früh reifende Sorten mit 80 bis 100 Tagen Vegetationszeit können beispielsweise in Indien die Anbaupause zwischen Reis und Weizen nutzen. In Äthiopien erfolgt der Anbau überwiegend in Rotations- und Mischkulturen während der großen Regenzeit, häufig mit Handarbeit oder Ochsen. In Peru wird die Erzeugung hauptsächlich von Kleinbauern mit weniger als 3 ha getragen; dort unterscheidet man unter anderem zwischen frühem und großem Pflanzen.

Inhaltsstoffe, Giftigkeit und Lagerung

Der physiologische Brennwert beträgt 297 kJ beziehungsweise 70 kcal je 100 g essbarem Anteil. Bei einem Abfallanteil von 20 % enthalten 100 g essbarer Kartoffel durchschnittlich 77,8 g Wasser, 14,8 g Kohlenhydrate, 2,1 g Ballaststoffe, 2,0 g Eiweiß, 0,1 g Fett und 1,0 g Mineralstoffe. Davon entfallen 14,1 g auf Stärke. Kartoffelproteine sind zwar mengenmäßig gering, besitzen aber eine hohe biologische Wertigkeit. Die Zusammensetzung schwankt abhängig von Boden, Klima, Düngung, Pflanzenschutz und anderen Anbaubedingungen.

Kartoffeln enthalten unter anderem Kalium, Magnesium, Calcium, Eisen, Zink sowie die Vitamine B1, B2, B6, Folsäure und C. Die Zubereitung beeinflusst den Vitamingehalt. Eine mit Schale gekochte Kartoffel enthält im Vergleich zur geschälten knapp doppelt so viel Vitamin C. Insgesamt lassen sich etwa 140 Verbindungen nachweisen, die Geschmack und Geruch beeinflussen.

In der Schale und der darunterliegenden Schicht liegen Alkaloide wie Solanin und Chaconin. Sie bilden eine natürliche Abwehr gegen Bakterien und Insekten. Licht fördert das Ergrünen und erhöht den Solaningehalt; auch Verletzungen können die Bildung von Solanin auslösen. Grüne Stellen und Keime müssen vor dem Verzehr entfernt werden. Zeitgenössische Sorten enthalten meist 3 bis 7 mg Solanin je 100 g, hauptsächlich in der Schale. Erste Vergiftungserscheinungen bei Erwachsenen können ab 200 mg Solanin auftreten. Der Gehalt wird durch dunkle Lagerung, Schälen und Zubereitung reduziert. Bitter schmeckende Kartoffelgerichte sollen nicht verzehrt werden. Für kleine Kinder sowie geschwächte Personen wird vom Verzehr ergrünter Kartoffeln abgeraten.

Ziel der Lagerung ist es, die Keimruhe möglichst lange aufrechtzuerhalten und zugleich Pilz-, Bakterien- und Schädlingsbefall zu verhindern. Kartoffeln werden zunächst langsam, höchstens um 1 bis 2 °C pro Tag, abgekühlt und abgetrocknet. Die niedrigste Stoffwechselintensität wird bei 3 °C erreicht, doch entstehen dann vermehrt Zucker. Speisekartoffeln lagert man deshalb dunkel und gut belüftet bei 5 bis 10 °C und etwa 90 % Luftfeuchtigkeit. Zu viel Licht und Wärme fördern Keimung, Ergrünen und Solaninbildung; zu trockene Luft lässt die Knollen welken, Feuchtigkeitsstau begünstigt Schimmel. Seit 2019/2020 ist Chlorpropham in der EU nicht mehr als Keimhemmungsmittel zugelassen.

Sorten, Nutzung und Verarbeitung

Weltweit gibt es rund 7000 Kartoffelsorten. Sie wurden für unterschiedliche Verwendungszwecke und geografische Anbaugebiete gezüchtet. Die größte Gendatenbank unterhält das Internationale Kartoffelinstitut in Lima; sie enthält etwa 100 wilde und 3800 traditionell kultivierte Sorten aus den Anden.

Nach der Reifezeit werden unter anderem frühreife Sorten mit 90 bis 110 Tagen, mittelfrühreife Sorten mit 120 bis 140 Tagen sowie mittelfrüh-späte Sorten mit 140 bis 160 Tagen unterschieden. Frühkartoffeln werden meist im Juni oder Juli geerntet. Ihre frühe Ernte begrenzt häufig die Stärkeeinlagerung. Weitere Unterscheidungsmerkmale sind Stärkegehalt, Schalen- und Fleischfarbe, Knollenform und Schalenbeschaffenheit.

Speisekartoffeln werden nach ihren Kocheigenschaften in Kochtypen eingeteilt. Festkochende Kartoffeln gehören zu A und A-B, haben eine feste, feinkörnige und feuchte Konsistenz und springen beim Kochen nicht auf. Sie eignen sich etwa für Bratkartoffeln, Gratins und Kartoffelsalat. Vorwiegend festkochende Kartoffeln gehören zu B-A und B; sie springen wenig auf und werden unter anderem für Salz- und Pellkartoffeln, Bratkartoffeln, Suppen und Püree verwendet. Mehlig kochende Kartoffeln gehören zu B-C und C, sind trockener und grobkörniger, springen häufig auf und eignen sich besonders für Eintöpfe und Kartoffelpüree. Die Handelskennzeichnung erfolgt in Deutschland zusätzlich mit farbigen Streifen: grün für festkochend, rot für vorwiegend festkochend und blau für mehlig kochend.

Kartoffeln werden unmittelbar als Nahrung, als Pflanzgut, als Futtermittel und industriell genutzt. In Deutschland wurden 2023 rund 76 % der Ernte direkt als Nahrungsmittel verwendet, etwa 8 % industriell, 9 % als Pflanzgut und 3 % als Futtermittel. Zu den verarbeiteten Lebensmitteln gehören Pommes frites, Chips, Kroketten, Fertig-Rösti und Kartoffelpüree aus Trockenflocken. Der Pro-Kopf-Verbrauch in Deutschland sank von 70 kg im Jahr 2000 auf 57 kg im Jahr 2010.

Kartoffelstärke dient der menschlichen und tierischen Ernährung sowie als nachwachsender Rohstoff. In Deutschland wurden 2008 rund 1,53 Mio. t Stärke produziert; 42 % davon stammten aus Kartoffeln. Die Industrie nutzt Stärke unter anderem für Papier, Pappe, Klebstoffe, Fruchtzubereitungen und Milchprodukte. Für die Papier- und Wellpappenindustrie werden jährlich etwa 50.000 bis 60.000 t native Kartoffelstärke verwendet; mehr als 250.000 t dienen der Herstellung modifizierter Stärken.

Krankheiten, Schädlinge und moderne Züchtung

Kartoffeln können durch Pilze, Bakterien, Viren, Insekten, Asseln, Fadenwürmer und Nagetiere geschädigt werden. Zu den wichtigen Pilzkrankheiten gehören Kartoffelfäule beziehungsweise Kraut- und Knollenfäule (Phytophthora infestans), Dürrfleckenkrankheit (Alternaria solani), Weißhosigkeit oder Kartoffelpocken (Rhizoctonia solani), Pulverschorf, Kartoffelkrebs, Silberschorf und verschiedene Welkekrankheiten. Bakterielle Erkrankungen sind unter anderem Schwarzbeinigkeit und Nassfäule, Kartoffelschorf, Bakterienringfäule und Schleimkrankheit. Virale Erkrankungen umfassen Blattrollkrankheit, Strichelkrankheit und Ringnekrose, Mosaikkrankheiten, Stängelbuntkrankheit und Eisenfleckigkeit.

Zu den Schädlingen zählen Blattläuse, Drahtwürmer, Feld- und Waldmaikäfer, Kartoffelkäfer, Saatschnellkäfer und Wintersaateule. Außerdem können Kellerasseln, Goldnematoden, Stängelälchen, Feldmäuse, Schermäuse und Wildschweine erhebliche Schäden verursachen.

Die Kenntnis des Kartoffelgenoms soll Züchtungen mit höherem Ertrag, besserer Qualität, höherem Nährwert und stärkerer Krankheitsresistenz ermöglichen. Die Gewinnung neuer Sorten dauert derzeit 10 bis 12 Jahre. Mehr als 800 Krankheitsresistenzgene wurden entdeckt, darunter mögliche Gene gegen Goldnematoden und Kartoffelfäule.

Die transgene Sorte Amflora wurde durch Ausschalten der Amylose-Synthese fast vollständig amylopektinhaltig und dadurch für industrielle Anwendungen geeignet. Sie wurde im März 2010 zum Anbau zugelassen; die Genehmigung wurde später zurückgezogen. Das TILLING-Verfahren erzeugte ebenfalls eine Kartoffel mit ausschließlich Amylopektin, jedoch ohne Gentechnik.

Bei cisgenen Kartoffeln werden Resistenzgene aus Wildkartoffeln in Kulturkartoffeln eingebracht. Sie enthalten keine Fremdgene. Beispiele sind Bionica und die in den USA 2017 zugelassene Innate® der zweiten Generation. Innate® ist resistenter gegen Krautfäule, Druckflecken und Qualitätseinbußen bei kalter Lagerung und enthält weniger Asparagin, wodurch beim starken Erhitzen weniger Acrylamid entsteht. In Europa sind cisgene Kartoffeln dennoch als gentechnisch veränderte Organismen eingestuft und nicht zum Anbau zugelassen; diese Einschränkung ist umstritten. Im August 2017 waren weltweit 47 gentechnisch veränderte Kartoffelsorten zum Anbau und Verkauf zugelassen, ihr Anbau blieb mit weniger als 0,01 % der Fläche des transgenen Anbaus sehr gering.