Клубни картофеля обычно не выносят температуры -1, -2° С, 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 накоплению в них значительного количества сахара (иногда до 8%) они могут даже перезимовать в почве. Перезимовавшие клубни обычно рано пробуждаются, трогаются в рост и часто становятся местом временного обитания насекомых-вредителей (жуков, тлей), а в дальнейшем засорителем посева последующей культуры.

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

Клубни, прошедшие период покоя и высаженные в почву, начинают прорастать при температуре 3 - 5° С, но при этом происходит очень слабый рост и развитие почек без образования корневой системы. При температуре ниже 3° и выше 31° С рост и развитие почек на клубнях задерживаются, а пребывание картофеля в течение нескольких дней при — 1 - 1,5° С и 35° С обычно ведет к повреждению почек.

Корни у картофеля образуются обычно при температуре почвы не ниже 7° С. 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 при температуре выше 25°С. Нормальное прорастание клубней картофеля отмечается при температуре почвы 7 - 8°С, но оптимальная для прорастания температура 18 - 20°С. Всходы в этом случае появляются на 10 - 12-й день после посадки, в то время как при температуре почвы ниже 7°С всходы нередко появляются через 30 - 35 и даже через 50 дней. Лучшее клубнеобразования в средней полосе происходит при температуре почвы 16 - 19°С, что примерно соответствует температуре воздуха 21 - 25°С.

При снижении температуры рост клубней задерживается, а при 2°С прекращается. Повышенная температура почвы способствует большему образованию и ветвлению столонов, т.е. ведет к усиленным ростовым явлениям в ущерб накоплению урожая 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 может усилиться интенсивность дыхания, при котором расход углеводов будет превышать их накапливание, что задержит клубнеобразование. Сумма температур выше 10° С за вегетационный период, необходимая для полного развития растений, для ранних и среднеранних сортов в среднем равна 1000 - 1400°, для позднеспелых — 1400 - 1600°.

Требования к влаге. Картофель — растение, требовательное к влажности почвы. Потребность во влаге изменяется у картофеля по фазам роста. Критическим периодом является фаза начала цветения. Недостаток влаги в почве в этот период приводит к сильному снижению урожая клубней картофеля. Даже кратковременные засухи в фазу бутонизации снижают урожай клубней на 17 - 23%. Различное отношение картофеля к влажности почвы по фазам роста нашло свое выражение в широко известной формулировке А. Г. Лорха (1948), который говорил, что урожай клубней картофеля ранних сортов определяется осадками июля, среднеспелых сортов — осадками июля - августа и поздних — осадками июля – августа - сентября.

Транспирационный коэффициент, или количество воды, затрачиваемое растением на образование единицы сухого вещества, равен у картофеля 400 -550, хотя в отдельных опытах он изменялся от 167 до 659. Это указывает на то, что картофельное растение по своей природе весьма пластично и обладает большой приспособленностью к условиям произрастания.

В отдельные жаркие дни куст картофеля может испарить до 4 л воды. В южных районах, где картофель вегетирует при более высокой температуре и низкой влажности, он испаряет еще больше воды. Поэтому в культуре картофеля во всех районах недостаточного увлажнения решающее значение имеют агротехнические приемы, направленные на накопление и сохранение влаги в почве. При высокой агротехнике, на плодородных почвах и при достаточном обеспечении растений элементами питания картофель экономно расходует воду.

Наиболее благоприятные условия для роста картофеля и образования высокого урожая клубней создаются при влажности почвы 70 - 80% полной полевой влагоемкости (ППВ) в зоне распространения основной массы корней в период цветения и клубнеобразования и 60 - 65% — в период накопления крахмала в клубнях.

Снижение влажности почвы до 60% ППВ в условиях средней полосы уменьшает урожай на 3 - 9%, а до 40% — на 40 - 43%. При влажности почвы 40% ППВ цветение запаздывает на 4 - 6 дней, а при 20 - 30% — на 9 - 10 дней. Соответственно задерживается начало клубнеобразования и отмирания ботвы.

Для обеспечения высоких урожаев картофеля в средней полосе необходимо, чтобы за вегетацию выпадало не менее 300 мм осадков. Если же учитывать потери влаги с поверхности почвы, водопотребление посевами картофеля может значительно возрасти, особенно с продвижением в более жаркие районы.

В этих условиях недостающее количество влаги должно восполняться орошением. При неравномерном выпадении осадков растение картофеля хорошо отзывается на орошение и в Нечерноземной зоне.

А. Г. Лорх в условиях Подмосковья рекомендовал поливать картофель на легких почвах чаще, при нормах 250 - 300 м3 на 1 га, а на тяжелых реже, но при нормах 300 - 400 м3 на 1 га.

Большое значение в водоснабжении картофельного растения в первые периоды его роста имеют запасы влаги материнского клубня, которые выполняют роль страхового фонда, восполняющего недостаток почвенной влаги в наиболее напряженные часы суток. Эту же роль при дальнейшем росте играют и вновь образующиеся клубни. Таким образом, клубни картофеля являются как бы запасными вместилищами, которые заполняются в условиях достатка влаги и из которых растение черпает влагу при ее недостатке в почве.

Картофель лучше многих других полевых культур способен потреблять воду из воздуха при помощи листьев.

Эти особенности картофельного растения дают возможность ему сравнительно легко переносить кратковременные периоды засухи.

Требования к воздушному режиму почвы. Большое количество кислорода из почвенного воздуха в процессе дыхания поглощает корневая система. Суточная потребность в нем корней растений картофеля составляет около 1 мг на 1 г сухого вещества. Наиболее высокую потребность в кислороде испытывает корневая система в период клубнеобразования. В опытах Бушнеля (Bushnell, 1956) в ранней стадии клубнеобразования 1 г корней (в пересчете на сухие) адсорбировал от 6,7 до 12 мл кислорода в 1 час, что в 5 - 10 раз больше по сравнению с корнями других растений. Чтобы иметь достаточное количество кислорода в почве, необходимо сохранять ее в достаточно рыхлом состоянии с объемной массой не более 1 - 1,2 г/см3. В рыхлых почвах лучше проходит газообмен между почвенным и атмосферным воздухом. В избыточно увлажненных, сильно уплотненных, плохо обработанных почвах содержание кислорода нередко опускается до 2%, а содержание углекислого газа резко увеличивается. В таких условиях клубни картофеля задыхаются и загнивают. Оптимальная концентрация углекислого газа в почве должна быть менее 1 %.