Download Camote en Cultivo Sin Suelo - International Potato Center

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RESPUESTA DEL CAMOTE EN CULTIVO SIN SUELO A DIFERENTES NIVELES DE
NPK
A. Rodríguez-Delfín1; A. Posadas2; C. León-Velarde2; V. Mares2; R. Quiroz2.
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Molina s/n. La Molina. Lima 12. Perú. Correo-e: delfí[email protected] (¶autor responsable)
8
2
Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral, Universidad Nacional Agraria La Molina. Av. La
División de Manejo de Recursos Naturales, Centro Internacional de la Papa. Av La Molina. Lima 12. Perú
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RESUMEN
11
Se realizó un experimento en Lima, Perú, con el objetivo de evaluar diferentes
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concentraciones de NPK y determinar la solución nutritiva más apropiada para el
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crecimiento y rendimiento del camote. Las plantas fueron cultivadas en el otoño-invierno
14
mediante el uso de la técnica de cultivo sin suelo, en un sustrato de arena de cantera
15
inerte, y fueron regadas con 15 soluciones nutritivas con diferentes niveles de NPK. Se
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empleó un diseño de composición central rotable con 15 tratamientos. Las plantas
17
empezaron a formar raíces tuberosas entre los 35 y 49 días después del transplante (ddt)
18
y el ciclo de cultivo duró 150 días. Se obtuvo producción de raíces tuberosas en los 15
19
tratamientos estudiados. A los 150 ddt, el mayor (30.10 t.ha-1) y menor (2.71 t.ha-1)
20
rendimiento se alcanzó con las combinaciones 200-90-370 y 140-10-250,
21
respectivamente.
22
estudiadas tuvieron una tendencia creciente, excepto a las bajas concentraciones de P
23
(10 kg.ha-1 de P2O5) y K (40 kg.ha-1 de K2O) donde las plantas de camote redujeron la
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acumulación de materia seca a medida que se aumentó la concentración de K y P,
25
respectivamente. Al contrario, a mayores concentraciones de P (60-120 kg.ha-1 de
26
P2O5) y K (250-450 kg.ha-1 de K2O), la respuesta al aumento de las respectivas
Las respuestas a las diferentes combinaciones de N, P y K
1
concentraciones de K y P fue creciente. En todos los casos de concentraciones de P y
2
K, la respuesta al N fue positiva, siendo mayor a las concentraciones intermedias y
3
altas de los otros dos nutrientes. Los resultados obtenidos con el ajuste de la superficie
4
de respuesta indican que se podrían alcanzar altos rendimientos de materia seca con
5
las combinaciones 200-250 kg.ha-1 de N, 90-120 kg.ha-1 de P2O5 y 370-450 kg.ha-1 de
6
K2O. No obstante, los niveles de fertilización aplicados no fueron lo suficientemente
7
altos como para alcanzar el punto de rendimiento máximo por lo que las combinaciones
8
mencionadas fueron estimadas por el modelo utilizado, el que no evidenció falta de
9
ajuste. Los resultados sugieren que una adecuada formulación de abonamiento para
10
cultivo de camote sería 200-90-370, lo que requiere ser verificado en condiciones de
11
campo. Estos resultados serán utilizados para la parametrización de un modelo de
12
crecimiento de camote que se encuentra en construcción.
13
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Palabras Clave: Ipomoea batatas L., superficie de respuesta, hidroponía, sustrato
15
16
SWEET POTATO RESPONSE AT DIFFERENT LEVELS OF NPK IN SOILLESS
17
CULTURE
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20
21
ABSTRACT
An experiment was carried out in Lima, Peru, with the aim to evaluate different
22
NPK concentrations and find the best nutrient solution for sweet potato growth
23
and yield. Plants were grown during the autumn-winter season in an inert quarry
24
sand substrate, and were differentially watered with 15 nutrient solutions with
25
different NPK levels. A rotatable central composite design with 15 treatments was
1
used. The plants began to form root tubers some 35 to 49 days after
2
transplanting (dat) and the crop cycle took 150 days. Root tubers were produced
3
in all the 15 tested treatments. At 150 dat, the highest (30.10 t.ha-1) and lowest
4
(2.71 t.ha-1) yields were obtained with the 200-90-370 and 140-10-250 NPK
5
solutions, respectively. Yields shown a tendency to increase in response to
6
higher N, P and K combinations except at low P (10 kg.ha-1 of P2O5) and K (40
7
kg.ha-1 of K2O) concentrations which caused a
8
accumulation as the K and P concentration was increased, respectively. On the
9
contrary, at the highest P (60-120 kg.ha-1 of P2O5) and K (250-450 kg.ha-1 of
10
K2O) concentrations, increases of the respective concentrations of K and P
11
caused yield increases.
12
response to N was positive, being greater at the intermediate and high
13
concentrations of the other two nutrients. The results obtained with the
14
adjustment of the response surface indicate that high dry matter yields could be
15
obtained by fertilizing with 200-250 kg.ha-1 of N, 90-120 kg.ha-1 of P2O5 and 370-
16
450 kg.ha-1 of K2O. However, the fertilization levels applied in the experiment
17
were not high enough as to elicit the maximum yield point thus the above-
18
mentioned NPK combinations were estimated by the model, which did not shown
19
any lack of adjustment. The results suggest that a suitable formulation of
20
fertilization for a sweet potato crop would be 200-90-370, which requires to be
21
verified in the field. These results will be used for the parameterization of a sweet
22
potato growth model that is being constructed.
decreased
dry matter
In all cases of P and K concentrations, the yield
1
Keywords: Sweet potato Ipomoea batatas L., surface response, hydroponics, substrate
2
3
INTRODUCCIÓN
4
El camote es el quinto cultivo de importancia económica a nivel mundial, principalmente
5
en países en vías de desarrollo (Zhang et al., 2000). Desde el punto de vista de la
6
nutrición mineral y asimilación de nutrientes, es un cultivo rústico y de bajo costo de
7
producción que se cultiva casi todo el año. Sin embargo, hay diferencias entre las
8
variedades de camote en su respuesta a los niveles de nutrientes minerales en el suelo.
9
Por ejemplo, la variedad “Paramutai” es más sensible a las deficiencias de N, K, Mg, S
10
y Fe, mientras que “Precolombino de Paracas” es más sensible a la falta de Ca y P
11
(Terry, 1992).
12
13
El cultivo sin suelo es una opción para estudiar diferentes concentraciones de los
14
nutrientes minerales esenciales. Estos son proveídos a las plantas a través de una
15
solución nutritiva con concentraciones conocidas de nutrientes, la cual puede ser
16
ajustada a muchos cultivos (Baixauli y Aguilar, 2002; Furlani, 2003) de acuerdo con sus
17
necesidades específicas en diferentes etapas de su crecimiento y desarrollo (Morgan,
18
1998; Rodríguez-Delfin et al., 2001; Taiz y Zeiger, 2006). Entre los cultivos que pueden
19
ser producidos mediante esta técnica se cuentan el camote y otros que producen raíces
20
tuberosas y tubérculos (Furlani, 1998; Rodríguez-Delfín et al., 1991, 2001, 2003, 2004).
21
Para el ajuste de las soluciones nutritivas se debe hacer un diagnóstico nutricional y
22
establecer un adecuado balance de todos los nutrientes necesarios para aumentar el
23
rendimiento. Este balance es más importante que mantener cada nutriente en una
24
concentración individualmente adecuada (Cadahia, 2005). Los valores críticos de NPK
1
varían considerablemente dependiendo de las especies de cultivos, estado de
2
crecimiento y parte de la planta de importancia económica. El fósforo y el potasio son
3
muy importantes para la formación, crecimiento y desarrollo de raíces y tubérculos
4
(Rodríguez-Delfín et al., 1991; Terry, 1992; Taiz y Zeiger, 2006). En la papa y la
5
mashua, la falta de potasio induce un menor desarrollo de las raíces y estolones
6
cortos, lo que reduce significativamente la producción de tubérculos (Rodríguez-Delfín
7
et al., 2001a). En el caso del camote, las deficiencias de fósforo y potasio provocan un
8
desarrollo pobre de las raíces tuberosas. Sin embargo, la información sobre los valores
9
críticos de NPK en el cultivo del camote es limitada.
10
11
El objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de diferentes concentraciones de NPK
12
aplicadas mediante soluciones nutritivas al cultivo sin suelo, a fin de determinar los
13
niveles de fertilización más apropiados para el crecimiento y rendimiento del camote. Se
14
realizó un análisis de superficie de respuesta para determinar la interacción entre
15
diferentes niveles de las variables independientes N, P y K, evidenciada por la
16
respuesta de las variables dependientes peso seco total (PST) y peso seco de camote
17
o raíz tuberosa (PSC) a diferentes combinaciones de esos nutrientes. Estos resultados
18
serán utilizados para la parametrización de un modelo de crecimiento de camote que se
19
encuentra en construcción.
20
21
MATERIALES Y MÉTODOS
22
La investigación fue realizada en Perú (Latitud: 12 0 05´06´´ S. Longitud: 76 0 57 ´00 ´´
23
W. Altitud: 243 m.s.n.m) durante los meses de abril a septiembre de 2006. Las plantas
24
crecieron a cielo abierto bajo las siguientes condiciones ambientales: radiación
1
circunglobal 3.4919664 E+8 J m-2 mes-1; temperaturas máxima y mínima 22.9 0C y 14.9
2
0
3
diurna 20.9 0C y temperatura nocturna 16.9 0C.
C respectivamente; precipitación 2.6 mm mes-1; humedad relativa 82.9 %; temperatura
4
5
Se empleó un diseño de composición central rotable (León-Velarde y Quiroz, 1997;
6
Ayala y Pardo, 1995; Chacín, 1998; Tineo, 2001) con 15 tratamientos, con 2 repeticiones
7
para los arreglos Factorial y Axial y 6 repeticiones para el arreglo Central (2k *2k +1)
8
donde k son los factores NPK. La unidad experimental fue un contenedor con 12 plantas
9
de camote del cultivar “Huambachero”. El número total de plantas fue 408.
10
11
El establecimiento se hizo mediante esquejes uniformes de 0.25 m de longitud,
12
transplantados a un sustrato de arena de cantera, previamente lavada, con tamaño de
13
partículas de 0.5 mm a 1.0 mm en contenedores de madera de 1.5 x 1.0 x 0.3 m,
14
forrados interiormente con polietileno de color negro de 6 micras de grosor. El
15
distanciamiento entre plantas fue de 0.3 m x 0.3 m.
16
17
Los esquejes fueron inicialmente regados con agua hasta observarse la formación de
18
raíces adventicias. El riego con los 15 tratamientos nutricionales o soluciones nutritivas
19
evaluadas empezó a los 7 días después del transplante (ddt). Las soluciones nutritivas
20
se aplicaron sobre el sustrato al pie de cada planta. Durante el primer mes los riegos
21
fueron interdiarios y luego diarios hasta la cosecha, aplicándose a cada planta 250 ml de
22
solución nutritiva por riego. Cada planta recibió un total de 22.75 litros de solución
23
nutritiva durante el ciclo de cultivo.
24
1
Las soluciones nutritivas fueron preparadas con agua de pozo (C2-S1): conductividad
2
eléctrica (CE) 0.92 dS.m-1, pH 7.4, cationes (meq.litro-1): Ca2+ 5.00, Mg2+ 1.60, K+ 0.10,
3
Na+ 1.20; aniones (meq.litro-1): NO3- 0.14, HCO3- 2.95, SO42- 2.60, Cl- 2.0; 0.2 mg.litro-1
4
de B, 14.1 Na % y SAR 0.66. La concentración (mg.litro-1) de Ca, Mg y de los
5
micronutrientes fue la misma para las 15 soluciones nutritivas evaluadas: Ca 150; Mg
6
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
7
aportados a través de la solución hidropónica concentrada B La Molina, empleándose 2
8
ml por litro de agua (Rodríguez-Delfín et al., 2001b, 2004). Para ajustar la
9
concentración de K al nivel deseado, se varió la concentración de S entre 70 y 150
10
mg.litro-1. La concentración de macronutrientes de las soluciones nutritivas evaluadas
11
se presenta en el Cuadro 1.
12
13
La CE de las soluciones nutritivas fluctuó entre 1.5 y 2.5 dS.m-1. Los valores de pH
14
fluctuaron entre 6.0 y 6.5, los cuales están dentro del rango óptimo para las formas
15
asimilables de los nutrientes minerales para la mayoría de los cultivos.
16
17
La cosecha se realizó a los 150 ddt. Se cosecharon 2 plantas por tratamiento a excepción
18
del tratamiento central (140-60-250) del que se cosecharon 6 plantas. Se registró el peso
19
fresco y peso seco de raíz tuberosa y el peso seco de hojas, tallos y raíces. A partir de
20
estas mediciones se calculó el índice de cosecha (IC).
21
22
23
RESULTADOS
1
En el Cuadro 2 se presentan los efectos de los diferentes niveles de NPK sobre el
2
crecimiento y rendimiento de las plantas de camote. Los resultados muestran que la
3
respuesta en peso seco total (PST) y peso seco de raíz tuberosa o camote (PSC) a las
4
diferentes combinaciones de N, P y K estudiadas fue lineal (P<0.01). El R2 fue 0.82 y
5
0.84 para el PST y PSC respectivamente. Los coeficientes para estimar ambos
6
parámetros fueron significativamente diferentes de cero (Cuadro 3). El IC salió no
7
significativo. No hubo evidencia de falta de ajuste en el modelo usado.
8
9
Las Figuras 1, 2 y 3 muestran las curvas de respuesta del PSC, productos de la
10
combinación de diferentes concentraciones de dos elementos en presencia de una
11
concentración constante del tercer nutriente de la combinación NPK. A la más baja
12
concentración de P (10 kg.ha-1 de P2O5), los aumentos en la concentración de K
13
causaron una disminución en la acumulación de materia seca, independientemente del
14
nivel de N (Fig. 1.a). A este nivel de P, la respuesta al K es decreciente, tendencia que
15
se mantuvo en los 5 niveles de N estudiados, siendo más severa la reducción en la
16
acumulación de PSC a medida que disminuyó la concentración de N. En contraste, la
17
respuesta de la acumulación de PSC al aumento de la concentración de K es positiva a
18
concentraciones superiores a 60 kg.ha-1 de P2O5, siendo mayor la acumulación de
19
materia seca a mayores niveles de N (Figura 1.b y 1.c).
20
21
Un análisis similar entre diferentes niveles de P y K a una determinada concentración
22
de N (Figura 2.a), muestra que al nivel de 20 kg.ha-1 de N, el PSC disminuye conforme
23
se aumenta el nivel de K, cuando el nivel de P corresponde a las dos más bajas
24
concentraciones aplicadas en el ensayo: 10 y 30 kg.ha-1 de P2O5. En cambio, a mayores
1
niveles de P, la ganancia de materia seca en respuesta a las concentraciones de K
2
tendió a ser positiva. Esta misma respuesta se observó a las concentraciones de 140 y
3
250 kg.ha-1 de N (Figura 2.b, y 2.c). En las tres concentraciones de N, la respuesta es
4
creciente a partir de 250 kg.ha-1 de K2O y, correspondientemente mayor en valor y
5
pendiente en las tres mayores concentraciones de P (Figura 2). Aunque las
6
tendencias de las curvas de respuesta al P y K fueron similares en los tres niveles de N,
7
en el caso de los dos menores niveles de N, la producción de materia seca fue mucho
8
menor que la obtenida al mayor nivel.
9
10
Respecto a la relación entre las concentraciones de N y P a un nivel constante de K, los
11
resultados muestran que a una concentración de 40 kg.ha-1 de K2O, los aumentos en la
12
concentración de P causaron una reducción de la acumulación de materia seca,
13
independientemente del nivel de N, aunque el volumen de producción fue mayor a
14
mayores niveles de N (Figura 3.a). En contraste, a las concentraciones de 250 y 450
15
kg.ha-1 de K2O, la respuesta al aumento de la concentración de P fue positiva, siendo
16
las pendientes más pronunciadas a la concentración de 450 kg.ha-1 de K2O y los
17
volúmenes de producción proporcionales a los niveles de N (Figura 3.b y 3.c).
18
19
DISCUSIÓN
20
Experimentalmente, la combinación 200-90-370 es la que produjo mayores
21
rendimientos de PST y PSC con un índice de cosecha de 78.35 %. En condiciones de
22
campo, esto sería equivalente a un rendimiento de aproximadamente 30.1 t.ha-1 de
23
camote fresco (Cuadro 2). Como referencia, se tiene que el rendimiento promedio de
24
camote en la Región Lima, que aporta el 40 % de la producción nacional, es de 23.11
1
t.ha-1 mientras que el promedio nacional es de 17.83 t.ha-1 (Ministerio de Agricultura,
2
2006). Sin embargo, este rendimiento referencial se obtiene durante el verano, con
3
mayor luminosidad y calor. En cuanto a lo estimado por el modelo de superficie de
4
respuesta, el mayor rendimiento se obtendría con la combinación 250-120-450, la que
5
daría un rendimiento de 48.5 t.ha-1 de camote fresco con un índice de cosecha de 80.44
6
%.
7
8
La diferencia entre lo observado y lo estimado por el modelo puede deberse a que los
9
tratamientos evaluados no alcanzaron los niveles máximos de aplicación de NPK por
10
encima de los cuales se encontrara un punto de inflexión en la respuesta, lo que explica
11
la tendencia positiva en las combinaciones con los mayores niveles de nutrientes.
12
13
En todos los casos, la respuesta al N ha sido proporcional a su nivel de aplicación. En
14
general, las plantas tienen un alto requerimiento de N y su deficiencia rápidamente
15
inhibe el crecimiento (Taiz y Zeiger, 2006). Bajo las condiciones marginales
16
establecidas por las menores concentraciones de N en el experimento (20 y 70 kg.ha-1
17
de N), la acumulación de materia seca total disminuyó, independientemente del nivel de
18
los otros elementos. La deficiencia de N produce una disminución en proteínas en los
19
cloroplastos y, por lo tanto, una degradación de su estructura (Barker y Pilbeam, 2007)
20
que afecta su capacidad fotosintética, lo que se traduce en un menor rendimiento tanto
21
de la parte aérea como de la parte subterránea del cultivo. Aunque con altas dosis de N
22
las plantas que producen raíces y tubérculos desarrollan más follaje y menos llenado de
23
producto comercial, en el experimento no se llegó a esa situación por los niveles
24
aplicados.
1
2
La deficiencia de P suprime o retrasa el crecimiento y desarrollo de la planta y las hojas
3
y tallos adquieren una coloración roja y púrpura, síntomas que se observaron en las
4
plantas que crecieron con la combinación 140-10-250. A niveles bajos de P no se
5
encontró respuesta al K. Por otro lado, la deficiencia de K en las plantas produce
6
retardo en el crecimiento; la tasa de crecimiento de los entrenudos es afectada y las
7
plantas producen tallos cortos, tal como se observó en las plantas tratadas con el nivel
8
de abonamiento 140-60-40. El bajo rendimiento (2.71 t.ha-1 de camote) obtenido con la
9
combinación 140-10-250 refleja el efecto importante que el P tiene en la formación de
10
raíces tuberosas (Terry, 1992) y la poca capacidad del camote de extraer P en
11
condiciones marginales.
12
13
Como el camote es un cultivo rústico desde el punto de vista de la nutrición mineral y de
14
asimilación de nutrientes, los niveles de fertilización generalmente recomendados para
15
la costa peruana son relativamente bajos (80-60-120) (Villagómez, 2007) e intermedios
16
(110-120-180) (Molina, 2004). No obstante esas recomendaciones y lo señalado por
17
Folquer (1978) de que para una cosecha promedio de 15 t.ha-1 el cultivo de camote
18
extrae 70 kg N, 20 kg P2O5 y 110 kg K2O, el rendimiento cercano al promedio nacional
19
(15.90 t.ha-1) obtenido en este experimento con el menor nivel de K (140-60-40) muestra
20
al camote como un cultivo eficiente en la absorción y utilización de K.
21
22
De acuerdo con los resultados obtenidos con el modelo, las combinaciones de 250-120-
23
450, 250-90-450 y 250-120-370 pueden producir rendimientos superiores a las 40 t.ha-1
1
de camote, niveles de fertilización que no se aplican en los campos de cultivo por
2
considerarse al camote un cultivo de bajo valor comercial.
3
4
AGRADECIMIENTO
5
Nuestro agradecimiento a la Secretaría Técnica del CGIAR (Consultive Group on
6
International Agriculture Research) por haber financiado el presente trabajo de
7
investigación.
8
9
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10
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18 TINEO, A. 2001. Manual para el Análisis de Diseños Experimentales de Superficie de
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2
genetic diversity of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) cultivars from tropical
3
America using AFLP. Genetic Resources and Crop Evolution 47: 659-665.
4
5
6
7
8
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40
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1
2
3
4
CUADRO 1. Concentración de macronutrientes en mg.litro-1 de las soluciones nutritivas
evaluadas y sus equivalentes en kg.ha-1
Soluciones
50-10-75
50-10-225
50-30-75
50-30-225
150-10-75
150-10-225
150-30-75
150-30-225
16-20-150
184-20-150
100-3-150
100-37-150
100-20-24
100-20-276
100-20-150
5
6
7
8
9
10
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31
Tratamien
to
Factorial
Factorial
Factorial
Factorial
Factorial
Factorial
Factorial
Factorial
Axial
Axial
Axial
Axial
Axial
Axial
Central
N
P
50
50
50
50
150
150
150
150
16
184
100
100
100
100
100
mg.litro-1
10
10
30
30
10
10
30
30
20
20
3
37
20
20
20
K
75
225
75
225
75
225
75
225
150
150
150
150
24
276
150
N
P2O5
K2O
70
70
70
70
200
200
200
200
20
250
140
140
140
140
140
Kg.ha-1
30
30
90
90
30
30
90
90
60
60
10
120
60
60
60
120
370
120
370
120
370
120
370
250
250
250
250
40
450
250
1
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4
CUADRO 2. Efecto de diferentes niveles de NPK sobre el crecimiento y rendimiento
(kg.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
Experimental
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
Modelo
200-10-450
250-120-370
250-90-450
250-120-450
5
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19
20
21
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23
Camote
PS (kg.ha-1)
PF (kg.ha-1)
1.25
4.51
1.49
5.19
1.57
5.32
5.98
19.81
5.32
16.78
5.39
17.90
5.16
17.63
8.73
30.10
1.36
5.08
7.71
29.88
0.80
2.71
4.02
14.79
4.69
15.90
2.94
11.44
2.68
9.77
11.48
11.60
12.19
13.83
40.28
40.69
42.78
48.52
Total
PS (kg.ha-1)
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
IC
%
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
14.39
14.58
15.34
17.19
79.76
79.56
79.48
80.44
1
2
3
CUADRO 3. Coeficientes de regresión obtenidos para las variables peso seco total
(PST) y peso seco de raíz tuberosa o camote (PSC).
Coeficiente
Intercepto
Nivel Nitrógeno (N)
Nivel Fósforo (P)
Nivel Potasio (K)
NxN
PxP
KxK
NxP
NxK
PxK
4
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36
** (P <0.01); * (P< 0.05)
PST
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
PSC
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