RESPUESTA DEL CAMOTE EN CULTIVO SIN SUELO A DIFERENTES NIVELES DE NPK

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A. Rodríguez-Delfín1; A. Posadas2; C. León-Velarde2; V. Mares2; R. Quiroz2.

1Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral, Universidad Nacional Agraria La Molina. Av. La

Molina s/n. La Molina. Lima 12. Perú. Correo-e: delfín@lamolina.edu.pe (¶autor responsable) 7

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2 División de Manejo de Recursos Naturales, Centro Internacional de la Papa. Av La Molina. Lima 12. Perú

RESUMEN

Se realizó un experimento en Lima, Perú, con el objetivo de evaluar diferentes

concentraciones de NPK y determinar la solución nutritiva más apropiada para el

crecimiento y rendimiento del camote. Las plantas fueron cultivadas en el otoño-invierno

mediante el uso de la técnica de cultivo sin suelo, en un sustrato de arena de cantera

inerte, y fueron regadas con 15 soluciones nutritivas con diferentes niveles de NPK. Se

empleó un diseño de composición central rotable con 15 tratamientos. Las plantas

empezaron a formar raíces tuberosas entre los 35 y 49 días después del transplante (ddt)

y el ciclo de cultivo duró 150 días. Se obtuvo producción de raíces tuberosas en los 15

tratamientos estudiados. A los 150 ddt, el mayor (30.10 t.ha-1) y menor (2.71 t.ha-1)

rendimiento se alcanzó con las combinaciones 200-90-370 y 140-10-250,

respectivamente. Las respuestas a las diferentes combinaciones de N, P y K

estudiadas tuvieron una tendencia creciente, excepto a las bajas concentraciones de P

(10 kg.ha-1 de P2O5) y K (40 kg.ha-1 de K2O) donde las plantas de camote redujeron la

acumulación de materia seca a medida que se aumentó la concentración de K y P,

respectivamente. Al contrario, a mayores concentraciones de P (60-120 kg.ha-1 de

P2O5) y K (250-450 kg.ha-1 de K2O), la respuesta al aumento de las respectivas

concentraciones de K y P fue creciente. En todos los casos de concentraciones de P y

K, la respuesta al N fue positiva, siendo mayor a las concentraciones intermedias y

altas de los otros dos nutrientes. Los resultados obtenidos con el ajuste de la superficie

de respuesta indican que se podrían alcanzar altos rendimientos de materia seca con

las combinaciones 200-250 kg

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.ha-1 de N, 90-120 kg.ha-1 de P2O5 y 370-450 kg.ha-1 de

K2O. No obstante, los niveles de fertilización aplicados no fueron lo suficientemente

altos como para alcanzar el punto de rendimiento máximo por lo que las combinaciones

mencionadas fueron estimadas por el modelo utilizado, el que no evidenció falta de

ajuste. Los resultados sugieren que una adecuada formulación de abonamiento para

cultivo de camote sería 200-90-370, lo que requiere ser verificado en condiciones de

campo. Estos resultados serán utilizados para la parametrización de un modelo de

crecimiento de camote que se encuentra en construcción.

Palabras Clave: Ipomoea batatas L., superficie de respuesta, hidroponía, sustrato

SWEET POTATO RESPONSE AT DIFFERENT LEVELS OF NPK IN SOILLESS

CULTURE

ABSTRACT An experiment was carried out in Lima, Peru, with the aim to evaluate different 21

NPK concentrations and find the best nutrient solution for sweet potato growth 22

and yield. Plants were grown during the autumn-winter season in an inert quarry 23

sand substrate, and were differentially watered with 15 nutrient solutions with 24

different NPK levels. A rotatable central composite design with 15 treatments was 25

used. The plants began to form root tubers some 35 to 49 days after 1

transplanting (dat) and the crop cycle took 150 days. Root tubers were produced 2

in all the 15 tested treatments. At 150 dat, the highest (30.10 t.ha-1) and lowest 3

(2.71 t.ha-1) yields were obtained with the 200-90-370 and 140-10-250 NPK 4

solutions, respectively. Yields shown a tendency to increase in response to 5

higher N, P and K combinations except at low P (10 kg.ha-1 of P2O5) and K (40 6

kg.ha-1 of K2O) concentrations which caused a decreased dry matter 7

accumulation as the K and P concentration was increased, respectively. On the 8

contrary, at the highest P (60-120 kg.ha-1 of P2O5) and K (250-450 kg.ha-1 of 9

K2O) concentrations, increases of the respective concentrations of K and P 10

caused yield increases. In all cases of P and K concentrations, the yield 11

response to N was positive, being greater at the intermediate and high 12

concentrations of the other two nutrients. The results obtained with the 13

adjustment of the response surface indicate that high dry matter yields could be 14

obtained by fertilizing with 200-250 kg.ha-1 of N, 90-120 kg.ha-1 of P2O5 and 370-15

450 kg.ha-1 of K2O. However, the fertilization levels applied in the experiment 16

were not high enough as to elicit the maximum yield point thus the above-17

mentioned NPK combinations were estimated by the model, which did not shown 18

any lack of adjustment. The results suggest that a suitable formulation of 19

fertilization for a sweet potato crop would be 200-90-370, which requires to be 20

verified in the field. These results will be used for the parameterization of a sweet 21

potato growth model that is being constructed. 22

Keywords: Sweet potato Ipomoea batatas L., surface response, hydroponics, substrate 1

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INTRODUCCIÓN

El camote es el quinto cultivo de importancia económica a nivel mundial, principalmente

en países en vías de desarrollo (Zhang et al., 2000). Desde el punto de vista de la

nutrición mineral y asimilación de nutrientes, es un cultivo rústico y de bajo costo de

producción que se cultiva casi todo el año. Sin embargo, hay diferencias entre las

variedades de camote en su respuesta a los niveles de nutrientes minerales en el suelo.

Por ejemplo, la variedad “Paramutai” es más sensible a las deficiencias de N, K, Mg, S

y Fe, mientras que “Precolombino de Paracas” es más sensible a la falta de Ca y P

(Terry, 1992).

El cultivo sin suelo es una opción para estudiar diferentes concentraciones de los

nutrientes minerales esenciales. Estos son proveídos a las plantas a través de una

solución nutritiva con concentraciones conocidas de nutrientes, la cual puede ser

ajustada a muchos cultivos (Baixauli y Aguilar, 2002; Furlani, 2003) de acuerdo con sus

necesidades específicas en diferentes etapas de su crecimiento y desarrollo (Morgan,

1998; Rodríguez-Delfin et al., 2001; Taiz y Zeiger, 2006). Entre los cultivos que pueden

ser producidos mediante esta técnica se cuentan el camote y otros que producen raíces

tuberosas y tubérculos (Furlani, 1998; Rodríguez-Delfín et al., 1991, 2001, 2003, 2004).

Para el ajuste de las soluciones nutritivas se debe hacer un diagnóstico nutricional y

establecer un adecuado balance de todos los nutrientes necesarios para aumentar el

rendimiento. Este balance es más importante que mantener cada nutriente en una

concentración individualmente adecuada (Cadahia, 2005). Los valores críticos de NPK

varían considerablemente dependiendo de las especies de cultivos, estado de

crecimiento y parte de la planta de importancia económica. El fósforo y el potasio son

muy importantes para la formación, crecimiento y desarrollo de raíces y tubérculos

(Rodríguez-Delfín et al., 1991; Terry, 1992; Taiz y Zeiger, 2006). En la papa y la

mashua, la falta de potasio induce un menor desarrollo de las raíces y estolones

cortos, lo que reduce significativamente la producción de tubérculos (Rodríguez-Delfín

et al., 2001a). En el caso del camote, las deficiencias de fósforo y potasio provocan un

desarrollo pobre de las raíces tuberosas. Sin embargo, la información sobre los valores

críticos de NPK en el cultivo del camote es limitada.

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El objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de diferentes concentraciones de NPK

aplicadas mediante soluciones nutritivas al cultivo sin suelo, a fin de determinar los

niveles de fertilización más apropiados para el crecimiento y rendimiento del camote. Se

realizó un análisis de superficie de respuesta para determinar la interacción entre

diferentes niveles de las variables independientes N, P y K, evidenciada por la

respuesta de las variables dependientes peso seco total (PST) y peso seco de camote

o raíz tuberosa (PSC) a diferentes combinaciones de esos nutrientes. Estos resultados

serán utilizados para la parametrización de un modelo de crecimiento de camote que se

encuentra en construcción.

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación fue realizada en Perú (Latitud: 12 0 05´06´´ S. Longitud: 76 0 57 ´00 ´´

W. Altitud: 243 m.s.n.m) durante los meses de abril a septiembre de 2006. Las plantas

crecieron a cielo abierto bajo las siguientes condiciones ambientales: radiación

circunglobal 3.4919664 E+8 J m-2 mes-1; temperaturas máxima y mínima 22.9 0C y 14.9 1

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0C respectivamente; precipitación 2.6 mm mes-1; humedad relativa 82.9 %; temperatura

diurna 20.9 0C y temperatura nocturna 16.9 0C.

Se empleó un diseño de composición central rotable (León-Velarde y Quiroz, 1997;

Ayala y Pardo, 1995; Chacín, 1998; Tineo, 2001) con 15 tratamientos, con 2 repeticiones

para los arreglos Factorial y Axial y 6 repeticiones para el arreglo Central (2k *2k +1)

donde k son los factores NPK. La unidad experimental fue un contenedor con 12 plantas

de camote del cultivar “Huambachero”. El número total de plantas fue 408.

El establecimiento se hizo mediante esquejes uniformes de 0.25 m de longitud,

transplantados a un sustrato de arena de cantera, previamente lavada, con tamaño de

partículas de 0.5 mm a 1.0 mm en contenedores de madera de 1.5 x 1.0 x 0.3 m,

forrados interiormente con polietileno de color negro de 6 micras de grosor. El

distanciamiento entre plantas fue de 0.3 m x 0.3 m.

Los esquejes fueron inicialmente regados con agua hasta observarse la formación de

raíces adventicias. El riego con los 15 tratamientos nutricionales o soluciones nutritivas

evaluadas empezó a los 7 días después del transplante (ddt). Las soluciones nutritivas

se aplicaron sobre el sustrato al pie de cada planta. Durante el primer mes los riegos

fueron interdiarios y luego diarios hasta la cosecha, aplicándose a cada planta 250 ml de

solución nutritiva por riego. Cada planta recibió un total de 22.75 litros de solución

nutritiva durante el ciclo de cultivo.

Las soluciones nutritivas fueron preparadas con agua de pozo (C2-S1): conductividad

eléctrica (CE) 0.92 dS

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.m-1, pH 7.4, cationes (meq.litro-1): Ca2+ 5.00, Mg2+ 1.60, K+ 0.10,

Na+ 1.20; aniones (meq.litro-1): NO3- 0.14, HCO3

- 2.95, SO42- 2.60, Cl- 2.0; 0.2 mg.litro-1

de B, 14.1 Na % y SAR 0.66. La concentración (mg.litro-1) de Ca, Mg y de los

micronutrientes fue la misma para las 15 soluciones nutritivas evaluadas: Ca 150; Mg

40; Fe 1.0; Mn 0.5; B 0.6; Zn 0.15; Cu 0.10 y Mo 0.05. El Mg, S y micronutrientes fueron

aportados a través de la solución hidropónica concentrada B La Molina, empleándose 2

ml por litro de agua (Rodríguez-Delfín et al., 2001b, 2004). Para ajustar la

concentración de K al nivel deseado, se varió la concentración de S entre 70 y 150

mg.litro-1. La concentración de macronutrientes de las soluciones nutritivas evaluadas

se presenta en el Cuadro 1.

La CE de las soluciones nutritivas fluctuó entre 1.5 y 2.5 dS.m-1. Los valores de pH

fluctuaron entre 6.0 y 6.5, los cuales están dentro del rango óptimo para las formas

asimilables de los nutrientes minerales para la mayoría de los cultivos.

La cosecha se realizó a los 150 ddt. Se cosecharon 2 plantas por tratamiento a excepción

del tratamiento central (140-60-250) del que se cosecharon 6 plantas. Se registró el peso

fresco y peso seco de raíz tuberosa y el peso seco de hojas, tallos y raíces. A partir de

estas mediciones se calculó el índice de cosecha (IC).

RESULTADOS

En el Cuadro 2 se presentan los efectos de los diferentes niveles de NPK sobre el

crecimiento y rendimiento de las plantas de camote. Los resultados muestran que la

respuesta en peso seco total (PST) y peso seco de raíz tuberosa o camote (PSC) a las

diferentes combinaciones de N, P y K estudiadas fue lineal (P<0.01). El R

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2 fue 0.82 y

0.84 para el PST y PSC respectivamente. Los coeficientes para estimar ambos

parámetros fueron significativamente diferentes de cero (Cuadro 3). El IC salió no

significativo. No hubo evidencia de falta de ajuste en el modelo usado.

Las Figuras 1, 2 y 3 muestran las curvas de respuesta del PSC, productos de la

combinación de diferentes concentraciones de dos elementos en presencia de una

concentración constante del tercer nutriente de la combinación NPK. A la más baja

concentración de P (10 kg.ha-1 de P2O5), los aumentos en la concentración de K

causaron una disminución en la acumulación de materia seca, independientemente del

nivel de N (Fig. 1.a). A este nivel de P, la respuesta al K es decreciente, tendencia que

se mantuvo en los 5 niveles de N estudiados, siendo más severa la reducción en la

acumulación de PSC a medida que disminuyó la concentración de N. En contraste, la

respuesta de la acumulación de PSC al aumento de la concentración de K es positiva a

concentraciones superiores a 60 kg.ha-1 de P2O5, siendo mayor la acumulación de

materia seca a mayores niveles de N (Figura 1.b y 1.c).

Un análisis similar entre diferentes niveles de P y K a una determinada concentración

de N (Figura 2.a), muestra que al nivel de 20 kg.ha-1 de N, el PSC disminuye conforme

se aumenta el nivel de K, cuando el nivel de P corresponde a las dos más bajas

concentraciones aplicadas en el ensayo: 10 y 30 kg.ha-1 de P2O5. En cambio, a mayores

niveles de P, la ganancia de materia seca en respuesta a las concentraciones de K

tendió a ser positiva. Esta misma respuesta se observó a las concentraciones de 140 y

250 kg

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.ha-1 de N (Figura 2.b, y 2.c). En las tres concentraciones de N, la respuesta es

creciente a partir de 250 kg.ha-1 de K2O y, correspondientemente mayor en valor y

pendiente en las tres mayores concentraciones de P (Figura 2). Aunque las

tendencias de las curvas de respuesta al P y K fueron similares en los tres niveles de N,

en el caso de los dos menores niveles de N, la producción de materia seca fue mucho

menor que la obtenida al mayor nivel.

Respecto a la relación entre las concentraciones de N y P a un nivel constante de K, los

resultados muestran que a una concentración de 40 kg.ha-1 de K2O, los aumentos en la

concentración de P causaron una reducción de la acumulación de materia seca,

independientemente del nivel de N, aunque el volumen de producción fue mayor a

mayores niveles de N (Figura 3.a). En contraste, a las concentraciones de 250 y 450

kg.ha-1 de K2O, la respuesta al aumento de la concentración de P fue positiva, siendo

las pendientes más pronunciadas a la concentración de 450 kg.ha-1 de K2O y los

volúmenes de producción proporcionales a los niveles de N (Figura 3.b y 3.c).

DISCUSIÓN

Experimentalmente, la combinación 200-90-370 es la que produjo mayores

rendimientos de PST y PSC con un índice de cosecha de 78.35 %. En condiciones de

campo, esto sería equivalente a un rendimiento de aproximadamente 30.1 t.ha-1 de

camote fresco (Cuadro 2). Como referencia, se tiene que el rendimiento promedio de

camote en la Región Lima, que aporta el 40 % de la producción nacional, es de 23.11

t.ha-1 mientras que el promedio nacional es de 17.83 t.ha-1 (Ministerio de Agricultura,

2006). Sin embargo, este rendimiento referencial se obtiene durante el verano, con

mayor luminosidad y calor. En cuanto a lo estimado por el modelo de superficie de

respuesta, el mayor rendimiento se obtendría con la combinación 250-120-450, la que

daría un rendimiento de 48.5 t

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.ha-1 de camote fresco con un índice de cosecha de 80.44

%.

La diferencia entre lo observado y lo estimado por el modelo puede deberse a que los

tratamientos evaluados no alcanzaron los niveles máximos de aplicación de NPK por

encima de los cuales se encontrara un punto de inflexión en la respuesta, lo que explica

la tendencia positiva en las combinaciones con los mayores niveles de nutrientes.

En todos los casos, la respuesta al N ha sido proporcional a su nivel de aplicación. En

general, las plantas tienen un alto requerimiento de N y su deficiencia rápidamente

inhibe el crecimiento (Taiz y Zeiger, 2006). Bajo las condiciones marginales

establecidas por las menores concentraciones de N en el experimento (20 y 70 kg.ha-1

de N), la acumulación de materia seca total disminuyó, independientemente del nivel de

los otros elementos. La deficiencia de N produce una disminución en proteínas en los

cloroplastos y, por lo tanto, una degradación de su estructura (Barker y Pilbeam, 2007)

que afecta su capacidad fotosintética, lo que se traduce en un menor rendimiento tanto

de la parte aérea como de la parte subterránea del cultivo. Aunque con altas dosis de N

las plantas que producen raíces y tubérculos desarrollan más follaje y menos llenado de

producto comercial, en el experimento no se llegó a esa situación por los niveles

aplicados.

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La deficiencia de P suprime o retrasa el crecimiento y desarrollo de la planta y las hojas

y tallos adquieren una coloración roja y púrpura, síntomas que se observaron en las

plantas que crecieron con la combinación 140-10-250. A niveles bajos de P no se

encontró respuesta al K. Por otro lado, la deficiencia de K en las plantas produce

retardo en el crecimiento; la tasa de crecimiento de los entrenudos es afectada y las

plantas producen tallos cortos, tal como se observó en las plantas tratadas con el nivel

de abonamiento 140-60-40. El bajo rendimiento (2.71 t.ha-1 de camote) obtenido con la

combinación 140-10-250 refleja el efecto importante que el P tiene en la formación de

raíces tuberosas (Terry, 1992) y la poca capacidad del camote de extraer P en

condiciones marginales.

Como el camote es un cultivo rústico desde el punto de vista de la nutrición mineral y de

asimilación de nutrientes, los niveles de fertilización generalmente recomendados para

la costa peruana son relativamente bajos (80-60-120) (Villagómez, 2007) e intermedios

(110-120-180) (Molina, 2004). No obstante esas recomendaciones y lo señalado por

Folquer (1978) de que para una cosecha promedio de 15 t.ha-1 el cultivo de camote

extrae 70 kg N, 20 kg P2O5 y 110 kg K2O, el rendimiento cercano al promedio nacional

(15.90 t.ha-1) obtenido en este experimento con el menor nivel de K (140-60-40) muestra

al camote como un cultivo eficiente en la absorción y utilización de K.

De acuerdo con los resultados obtenidos con el modelo, las combinaciones de 250-120-

450, 250-90-450 y 250-120-370 pueden producir rendimientos superiores a las 40 t.ha-1

de camote, niveles de fertilización que no se aplican en los campos de cultivo por

considerarse al camote un cultivo de bajo valor comercial.

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AGRADECIMIENTO

Nuestro agradecimiento a la Secretaría Técnica del CGIAR (Consultive Group on

International Agriculture Research) por haber financiado el presente trabajo de

investigación.

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1

2

3

4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

CUADRO 1. Concentración de macronutrientes en mg.litro-1 de las soluciones nutritivas evaluadas y sus equivalentes en kg

1 2 3 4

.ha-1

Soluciones Tratamien

to N P K N P2O5 K2O

mg.litro-1 Kg.ha-1

50-10-75 Factorial 50 10 75 70 30 120 50-10-225 Factorial 50 10 225 70 30 370 50-30-75 Factorial 50 30 75 70 90 120 50-30-225 Factorial 50 30 225 70 90 370 150-10-75 Factorial 150 10 75 200 30 120 150-10-225 Factorial 150 10 225 200 30 370 150-30-75 Factorial 150 30 75 200 90 120 150-30-225 Factorial 150 30 225 200 90 370 16-20-150 Axial 16 20 150 20 60 250 184-20-150 Axial 184 20 150 250 60 250 100-3-150 Axial 100 3 150 140 10 250 100-37-150 Axial 100 37 150 140 120 250 100-20-24 Axial 100 20 24 140 60 40 100-20-276 Axial 100 20 276 140 60 450 100-20-150 Central 100 20 150 140 60 250 5

6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

CUADRO 2. Efecto de diferentes niveles de NPK sobre el crecimiento y rendimiento (kg

1 2 3 4

.ha-1) de plantas de camote cultivadas sin suelo en el otoño-invierno 2006. Rendimientos obtenidos experimentalmente y según modelo de superficie de respuesta.

Niveles Camote Total IC Experimental PS (kg.ha-1) PF (kg.ha-1) PS (kg.ha-1) % 70-30-120 70-30-370 70-90-120 70-90-370 200-30-120 200-30-370 200-90-120 200-90-370 20-60-250 250-60-250 140-10-250 140-120-250 140-60-40 140-60-450 140-60-250

1.25 1.49 1.57 5.98 5.32 5.39 5.16 8.73 1.36 7.71 0.80 4.02 4.69 2.94 2.68

4.51 5.19 5.32

19.81 16.78 17.90 17.63 30.10 5.08

29.88 2.71

14.79 15.90 11.44 9.77

2.02 2.24 2.26 8.14 7.01 7.44 7.09

11.14 2.02

10.24 1.30 5.51 6.59 3.93 3.95

61.57 66.76 69.40 73.42 75.94 72.38 72.80 78.35 67.40 75.27 61.60 72.90 71.23 74.73 67.92

Modelo 200-10-450 250-120-370 250-90-450 250-120-450

11.48 11.60 12.19 13.83

40.28 40.69 42.78 48.52

14.39 14.58 15.34 17.19

79.76 79.56 79.48 80.44

5

6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

CUADRO 3. Coeficientes de regresión obtenidos para las variables peso seco total (PST) y peso seco de raíz tuberosa o camote (PSC).

1 2 3

Coeficiente PST PSC Intercepto Nivel Nitrógeno (N) Nivel Fósforo (P) Nivel Potasio (K) N x N P x P K x K N x P N x K P x K

65.17 ** 38.86 ** 20.74 * 7.47 ns 16.19 ns 0.10 ns 11.03 ns -4.92 ns -3.37 ns 19.33 ns

44.21 ** 30.49 ** 16.34 * 6.52 ns 13.50 * 0.95 ns 9.24 ns -3.38 ns -2.15 ns 15.96 ns

** (P <0.01); * (P< 0.05) 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36