Caracterización del suelo en el área experimental

El suelo, sin antecedentes de cultivo, se caracterizó como oxisol amarillo con la siguiente composición físico-química en la capa de 0 a 20 cm, determinada mediante la metodología de ^{Claessen, de Oliveira-Barreto, Lopes-de Paula y Nascimento-Duarte (1997)}: pH (H₂O) = 4.48, Ca²⁺ = 0.80 cmol_c·dm^-3, Mg²⁺ = 0.40 cmol_c·dm^-3, K⁺ = 0.02 cmol_c·dm^-3, Al³⁺ = 0.20 cmol_c·dm^-3, H+Al = 3.0 cmol_c·dm^-3, P = 1.80 mg·dm^-3, suma de bases = 1.22 cmol_c·dm^-3, capacidad total de intercambio catiónico - CIC total (T) = 4.22 cmol_c·dm^-3, CIC efectiva (t) = 1.42 cmol_c·dm^-3, saturación de bases (SB) = 28.92 %, saturación de aluminio (SA) = 14.08 %, materia orgánica (MO) = 5.06 g·kg^-1, arcilla = 4.0 %, limo = 4.0 % y arena = 92.0 %. De acuerdo con ^{Rós et al. (2014)}, estos niveles de nutrientes son bajos para el cultivo de camote. La preparación del terreno experimental consistió en formar camas elevadas de 2 x 1 m (2 m²) y aplicar 2 t·ha^-1 de caliza dolomítica a una profundidad de 20 cm.

Diseño experimental, tratamientos y variables analizadas

Se realizaron cinco experimentos simultáneos e independientes con el fin de ofrecer dos opciones para el uso de fertilizantes orgánicos en el cultivo de camote en suelos de la sabana no cultivados anteriormente. Los primeros cuatro experimentos se establecieron para determinar las dosis más eficientes de cuatro fertilizantes orgánicos (experimento [EX] 1 a 4): estiércol de ganado (0, 10, 20, 30 y 40 t·ha^-1), pollinaza (0, 5, 10, 15 y 20 t·ha^-1), compost A (0.00, 0.75, 1.5, 2.25 y 3.00 t·ha^-1) y compost B (0.00, 0.75, 1.5, 2.25 y 3.00 t·ha^-1).

El quinto experimento (EX 5) tuvo por objeto comparar fertilizantes orgánicos en las cantidades comerciales recomendadas para proporcionar información útil para los agricultores de camote en las regiones de la sabana. Se utilizaron las mismas fuentes de fertilizante orgánico de los experimentos anteriores, más una adicional (compost C) y un tratamiento testigo, lo cual dio un total de seis tratamientos: 1) testigo (sin fertilización orgánica), 2) estiércol de ganado (20 t·ha^-1), 3) pollinaza (10 t·ha^-1), 4) compost A (1.5 t·ha^-1), 5) compost B (1.5 t·ha^-1) y 6) compost C (0.375 t·ha^-1).

La pollinaza y el estiércol de ganado se adquirieron en una granja comercial y una de animales criados extensivamente, respectivamente; ambos se cernieron con una malla de 10 mm. Los otros productos (compost A [Ribumim®], compost B [Fertium®] y compost C [MAP Gold®]) se adquirieron comercialmente y tuvieron las siguientes especificaciones: el compost A (mejorador de suelo basado en turba rica en humus) tenía una CIC total de 80 cmol_c·dm^-3, una capacidad de retención de agua (CRA) de 80 % y un contenido total de carbono orgánico (CCO) de 14 %; el compost B (mejorador de suelo con alto contenido de sustancias húmicas derivadas de la humificación de materiales orgánicos) tenía un CCO de 17 %, CIC total de 90 cmolc·dm^-3, CRA de 60 %, color oscuro y una densidad de 0.95 g·cm^-3, y el compost C (mejorador de suelo) tenía 9 % de N, 40 % de P₂O₅, 15 % de S, 0.1 % de B, 0.05 % de Cu, 0.3 % de Mn, 0.5 % de Zn y 0.6 % de sustancias húmicas.

En los cinco experimentos se utilizó un diseño de bloques aleatorios, con tres bloques (repeticiones) en cada experimento. Cada unidad experimental constó de 14 plantas cultivadas en hileras dobles de 0.3 m entre plantas x 0.4 m entre hileras, lo cual corresponde a 70,000 plants·ha^-1.

A los 107 días de haber plantado, se evaluaron las siguientes variables en los primeros cuatro experimentos: productividad de tallos (Pt; t·ha^-1), número de raíces comerciales (NRC; ha^-1), productividad de raíces comerciales (PRC; t·ha^-1), productividad total (PT; t.ha^-1) y masa de raíces comerciales (MRC; g). Para la PT se consideraron las raíces con masa igual o superior a 40 g. Para la PRC y el NRC, se consideraron las raíces con masa de materia fresca entre 80 y 1,000 g, y de buen aspecto (uniformes y lisas) (^{Rós et al., 2014}). La Pt se midió utilizando la materia seca obtenida después de 72 h en el horno, que es el período necesario para obtener una masa constante.

En el quinto experimento, las variables evaluadas fueron: Pt, NRC, PRC, PT, MRC, longitud de raíces comerciales (LRC; cm), diámetro de raíces comerciales (DRC; cm), sólidos solubles totales (SST; °Brix) de los camotes y sustancias químicas residuales en el suelo después de la cosecha (pH [H₂O], Ca⁺² [cmol_c·dm^-3], Mg⁺² [cmol_c·dm^-3], K [cmol_c·dm^-3], P [mg·dm^-3], saturación de bases [V %] y materia orgánica del suelo [MOS; g·kg^-1]).

La PRC, el DRC y los SST se midieron inmediatamente después de la cosecha, para lo cual se utilizó un calibrador digital, una regla graduada y un refractómetro digital portátil, respectivamente. Los resultados fueron el promedio de cinco raíces elegidas aleatoriamente en cada repetición. Para el análisis del aporte químico residual de los diferentes tratamientos, se recogieron muestras compuestas de cada porción de la capa de 0 a 20 cm y se enviaron a un laboratorio para su análisis químico dos días después de la recolección.

Al momento de aplicar el producto de manera manual, también se aplicaron 300 kg·ha^-1 de superfosfato triple (00-36-00) y 400 kg·ha^-1 de N-P-K (04-30-10). A los 30 días de haberse plantado, se administró una fertilización de cobertura de 200 kg·ha^-1 de N-P-K (20-00-20).

Desde la plantación, cuando las plántulas de camote cv. Canadians tenían de 6 a 8 nudos y medían 30 cm de altura, se aplicó riego complementario por aspersión convencional hasta la cosecha. No obstante, este sistema se activó sólo ocasionalmente debido a que el suelo permaneció húmedo durante casi todo el período experimental. El control de malezas se logró mediante arranque manual. Las plantas se monitorearon para detectar síntomas de roya blanca (Albugo Ipomoeae-panduranae), y cuando se identificaron, se aplicaron 250 g·L^-1 (dosis recomendada) de un fungicida sistémico (Tenaz 250 SC) del grupo químico triazol, cuyo ingrediente activo es el Flutriafol.

Análisis estadístico

Después de comprobar la distribución normal (Lilliefors) y la homogeneidad (Cochram) de las varianzas, los datos se sometieron a un análisis de la varianza. Posteriormente, se realizó un análisis de regresión de los efectos significativos (P ≤ 0.05) de los tratamientos con fertilizante en los primeros cuatro experimentos, probando los modelos lineal y cuadrático. La prueba de comparación de medias de Tukey (P ≤ 0.05) se utilizó para comparar los productos evaluados en el quinto experimento. Todos los datos fueron analizados utilizando el programa estadístico Sisvar (^{Ferreira, 2011}). Para determinar la correlación entre los tratamientos y las variables analizadas en el quinto experimento, se aplicó un análisis multivariado de componentes principales (CP) utilizando el paquete estadístico Infostat (^{Di-Rienzo et al., 2008}).

Evaluación de las dosis de fertilizante orgánico (EX 1−4)

Se identificaron respuestas positivas a la fertilización orgánica complementaria en todas las variables (P ≤ 0.05). Los diferentes fertilizantes mostraron variaciones significativas al aumentar las dosis de aplicación.

Productividad de tallos

Los fertilizantes orgánicos promovieron un aumento significativo en la Pt, presentando un modelo lineal con ambos tipos de estiércol y con el compost A; mientras que los resultados del tratamiento con el compost B se ajustan a un modelo cuadrático con dosis crecientes aplicadas (Figura 1). La pollinaza promovió la mayor Pt con la dosis más alta (20 t·ha^-1) al producir 6.37 t·ha^-1 y un incremento de 1.12 t·ha^-1 de Pt por cada 5 t·ha^-1 de estiércol aplicado (Figura 1a). Aunque se observaron similitudes en los modelos ajustados de estiércol de ganado y pollinaza, la dosis más alta de estiércol de ganado (40 t·ha^-1) produjo 3.54 t·ha^-1 de Pt, con un incremento de 0.4 t·ha^-1 por cada 10 t·ha^-1 de estiércol aplicado (Figura 1b).

Figura 1 Productividad de tallos de camote (Ipomoea batatas L.) al aplicar pollinaza (a), estiércol de ganado (b), compost A (c) y compost B (d). 

La Pt con el estiércol de ganado fue mayor que la obtenida con la dosis más alta del compost A (3 t·ha^-1), la cual fue de 2.82 t·ha^-1. Las concentraciones intermedias del compost A (0.75, 1.5 y 2.25 t·ha^-1) presentaron pequeñas diferencias entre sí, pero promovieron una Pt mayor que la fertilización mineral (dosis 0, Figura 1c). En cuanto al fertilizante comercial compost B, el modelo cuadrático ajustado observado dio como resultado una Pt máxima de 2.53 t·ha^-1, con una dosis de aplicación de 1.99 t·ha^-1 (Figura 1d).

Número de raíces comerciales

En el caso del NRC, todos los productos, excepto el compost A, se ajustaron a un modelo cuadrático con dosis crecientes aplicadas (Figura 2). Los valores más significativos para el NRC se obtuvieron con pollinaza al aplicar 13.95 t·ha^-1, lo cual condujo a una producción máxima de 473.8 mil raíces comerciales por ha. Cabe señalar que el uso de estiércol, independientemente de la dosis aplicada, duplicó la producción de camote en comparación con el uso de fertilizantes de origen mineral (Figura 2a), lo cual confirma los efectos positivos de la fertilización orgánica.

Figura 2 Número de raíces comerciales (NRC) de camote (Ipomoea batatas L.) al aplicar pollinaza (a), estiércol de ganado (b), compost A (c) y compost B (d).  

Aunque el incremento de las dosis de estiércol de ganado aumentó el NRC, se adoptó el modelo cuadrático porque la tasa de crecimiento aumentó significativamente solamente después de la aplicación de 20 t·ha^-1. Esto indicó que el mayor NRC se obtuvo con altas dosis de estiércol de ganado, siendo la dosis de 40 t·ha^-1 la más efectiva al producir 368.2 mil raíces comerciales por ha (Figura 2b).

La dosis más efectiva del compost B (1.77 t·ha^-1) produjo 282.83 mil raíces comerciales por ha (Figura 2d), más camotes de los obtenidos con la mayor dosis del compost A (249 mil·ha^-1) (Figura 2c).

Productividad total y comercial de raíces

Se observaron similitudes en las PT y PRC en función de las dosis aplicadas en todos los productos evaluados, con respuestas cuadráticas a los niveles de pollinaza y de compost B, y respuestas lineales a las dosis crecientes de estiércol de bovino y de compost A (Figura 3). Los valores de la PRC se elevaron en relación con la PT obtenida con las dosis crecientes de fertilizante (Figura 3). Estos resultados muestran que cada fertilizante orgánico utilizado, independientemente de la dosis de aplicación, promueve porcentajes más altos de rendimiento comercial en comparación con la ausencia de fertilización orgánica. Por consiguiente, la fertilización orgánica causó un mayor rendimiento de los camotes.

Figura 3 Productividad total (PT) y comercial (PRC) de camote (Ipomoea batatas L.) al aplicar pollinaza (a), estiércol de ganado (b), compost A (c) y compost B (d).  

Se obtuvo una PT de camote de 86.7 t·ha^-1 con la aplicación de 17.8 t·ha^-1 de pollinaza, mientras que la PRC más alta (76.6 t·ha^-1) se logró con 19.6 t·ha^-1 de pollinaza (Figura 3a). Estos resultados, también observados en otras variables, fueron mejores que los alcanzados con la dosis máxima de estiércol de ganado (40 t·ha^-1), la cual resultó en una PT de 62.2 t·ha^-1 y una PRC de 51.7 t·ha^-1 (Figura 3b).

Aunque se observaron respuestas diferentes entre los fertilizantes orgánicos comerciales, estos no fueron tan eficaces como los dos tipos de estiércol. Los valores de productividad obtenidos con la mayor dosis del compost A (3 t·ha^-1) fueron de 46.1 t·ha^-1 para la PT y de 36.0 t·ha^-1 para la PRC (Figura 3c). Estos valores fueron similares a los obtenidos con el compost B, que dio como resultado una PT de 46.4 t·ha^-1 con una dosis de 1.9 t·ha^-1 y una PRC de 38.4 t·ha^-1 con una dosis de 1.8 t·ha^-1 (Figura 3d).

Masa de las raíces comerciales

Entre las variables analizadas, únicamente las diferentes dosis del estiércol de ganado fueron significativamente diferentes entre sí en cuanto a la MRC (mostrando una relación lineal), lo cual resultó en una biomasa promedio de 176.4 g al aplicar 20 t·ha^-1 (Figura 4). El uso de pollinaza, compost B y compost A produjo una MRC promedio de 140.7, 134.3 y 133.61 g, respectivamente, independientemente de la dosis de aplicación. Estos datos indican que la diferencia de productividad entre las dosis de cada producto se ve influenciada directamente por la cantidad de raíces producidas, y no por el tamaño de los camotes producidos.

Figura 4 Masa de raíces comerciales (MRC) de camote (Ipomoea batatas L.) al aplicar estiércol de ganado.  

Análisis comparativo de los fertilizantes orgánicos (EX 5)

Todos los parámetros de rendimiento, excepto la MRC y los SST, presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos, lo cual indica que la fertilización orgánica no influyó en la masa radicular ni en el contenido de azúcar de los camotes (Cuadro 1). Los resultados obtenidos para el NRC, la PT y la PRC confirmaron la superioridad de la pollinaza sobre otros fertilizantes, aunque la aplicación de este tipo de estiércol generó menores DRC que el uso del compost C. Si bien los otros fertilizantes dieron lugar a menores rendimientos en comparación con la pollinaza, éstos tuvieron un mayor efecto sobre el NRC, la PT, la PRC y la LRC que el testigo, lo cual refuerza la importancia de la fertilización orgánica para los camotes en los suelos de la sabana.

Aporte químico residual de la fertilización orgánica después del cultivo de camote

El contenido de nutrientes residuales del suelo después de la cosecha sirvió de apoyo para hacer inferencias sobre el rendimiento. Los valores de pH y Ca²⁺, independientemente del fertilizante aplicado, resultaron superiores a 6.5 y 0.9 cmol_c·dm^-3, respectivamente, con la excepción del compost C y el compost A. La pollinaza, que fue responsable de los mayores incrementos en el rendimiento, dio lugar a la mayor acumulación de nutrientes después de la cosecha, como lo indican los valores de P y SB. Sin embargo, la pollinaza, junto con los demás fertilizantes, presentó valores de K inferiores a los obtenidos con el compost C (Cuadro 2). Los valores de la MOS fueron superiores cuando se aplicó fertilizante orgánico en comparación con la aplicación de fertilizante convencional, lo que dio lugar a cambios exiguos en el contenido de MOS a lo largo del experimento (Cuadro 2). Esta variable fue el principal factor diferenciador entre los fertilizantes orgánicos y los convencionales.

Caracterización de los tratamientos y las variables por componentes principales

Los análisis mostraron que los dos primeros CP explicaron el 83.2 % de la varianza en las variables (Cuadro 3); donde el PC1 y el PC2 contribuyeron con 41.9 % y 41.3 % de la varianza, respectivamente.

De acuerdo con el método de ^{Tobar-Tosse et al. (2015)}, las variables se consideran relevantes con un valor absoluto superior a 0.5. En este sentido, las variables que presentaron mayor poder de discriminación en el CP1 fueron el NRC (0.97), la PT (0.97), la PC (0.96), el contenido de P (0.90), la Pt (0.73), la MOS (0.68), la LRC (0.65), el contenido de Ca²⁺ (0.63) y los SST (-0.59). Además, ^{Tobar-Tosse et al. (2015)} indican que las variables con el mismo signo operan directamente; es decir, cuando el valor de una variable aumenta, el valor de la otra también aumenta. Por el contrario, las variables con signos opuestos son inversas; es decir, cuando el valor de una variable aumenta, el valor de la otra disminuye. Así, las variables NRC, PT, PRC, contenido de P, Pt, MOS, LRC y contenido de Ca²⁺ actúan directamente entre sí, e inversamente a los SST de los camotes.

En el CP2, las variables con el mayor poder de discriminación fueron DRC (0.95), contenido de K (0.90), MRC (0.65), SST (0.64), Pt (0.62), LRC (0.59), pH (-0.70), contenido de Ca²⁺ (-0.76), SB (-0.90) y contenido de Mg²⁺ (0.94). Además, se observó que el DRC, la MRC, los SST, la LRC y el NRC de los camotes aumentaron al incrementar el contenido de K⁺ en el suelo y al disminuir el pH, el Ca²⁺, la SB y el contenido de Mg²⁺.

La Figura 5 presenta las correlaciones positivas observadas por tratamiento a la derecha del CP1 (pollinaza, estiércol de ganado y compost B), y las correlaciones negativas por tratamiento a la izquierda del CP1 (compost C, compost A y testigo). Las variables con una correlación positiva aparecen en la parte superior del CP2, y las que tienen una correlación negativa en la parte inferior del CP2. Al analizar las correlaciones entre las variables estudiadas, se encontró que la PT y la PRC dependen estrechamente del número de camotes producidos, y que tienen una correlación más débil con la MRC, la LRC y la Pt. Tanto la PT como la PRC estuvieron influenciadas positivamente por los contenidos de MOS y de P, que fueron suministrados por la pollinaza y el estiércol de ganado.

Figura 5 Diagrama Biplot de las proyecciones de las variables y los tratamientos con fertilización orgánica. Pt = productividad de tallos; NRC = número de raíces comerciales; PT = productividad total; PRC = productividad de raíces comerciales; MRC = masa de raíces comerciales; LRC = longitud de raíces comerciales; DRC = diámetro de raíces comerciales; SST = sólidos solubles totales; Ca = calcio; Mg = magnesio; K = potasio; P = fósforo; SB = saturación de bases; MOS = materia orgánica del suelo.  

El contenido de K se correlacionó positivamente con los SST y el DRC, y negativamente con los niveles de pH, SB (V %) y Ca²⁺. El Mg²⁺ no se correlacionó con la producción de camote. El tratamiento testigo, aislado de las variables y los otros tratamientos (Figura 5), mostró que la aplicación aislada de fertilizante convencional está estrictamente contraindicada para la introducción del cultivo de camote en suelos de la sabana, ya que no contribuyó a incrementar las variables estudiadas.

La Pt se evaluó teniendo en cuenta su valor nutritivo para humanos y animales. Las raíces se pueden cocinar y los tallos se pueden usar como forraje (ensilado o fresco). A pesar del incipiente uso asignado a este material en Brasil, tiene un importante contenido de proteína cruda y una buena digestibilidad (^{Monteiro, 2007}). En este estudio se obtuvieron rendimientos más altos utilizando pollinaza y estiércol de ganado que los obtenidos por ^{Andrade et al. (2012)} en cinco cultivares y siete clones de camote en Diamantina (Minas Gerais, Brasil), cultivados en un suelo con antecedentes de cultivo y suplementado con 10 t·ha^-1 de estiércol de ganado, 180 kg·ha^-1 de P₂O₅, 45 kg·ha^-1 de K₂O y 30 kg·ha^-1 de N.

Los tallos bien desarrollados aseguran la producción de plántulas para cultivos subsiguientes, y son esenciales para la producción de fotoasimilados en las plantas, lo cual resulta en incrementos mayores en el rendimiento y en el número de raíces. Esto fue observado con el uso de pollinaza en el presente estudio (Cuadro 1), y en estudios anteriores en condiciones de sabana en otras regiones del mundo (^{Adekiya, Aboyeji, Agbede, Dunsin, & Adebiyi, 2018}; ^{Egbe, Afaupe, & Idoko, 2012}).

El contenido de P significativamente superior y las concentraciones bajas de H⁺ y Al³⁺, acompañadas de valores de SB y pH altos (Cuadro 2), fueron los responsables de la superioridad de la pollinaza entre los fertilizantes probados. Esto también fue observado por ^{Rós et al. (2014)} en un ensayo de fertilización en camote. Los niveles de K disminuyeron con todos los fertilizantes, excepto con el compost C, en comparación con los niveles medidos antes de la fertilización. Este resultado confirma la alta capacidad de extracción de nutrientes de las plantas de camote (^{Thumé, Dias, da Silveira, & Rodrigues-de Assis, 2013}; ^{Rós et al., 2014}). Lo anterior indica que debido a los altos requerimientos nutricionales del cultivo de camote, éste debe ser abastecido con una fertilización eficiente, como la aplicación de pollinaza.

Los efectos del P se pueden deber al incremento de la MOS, que fue otro factor determinante en el crecimiento productivo de los camotes. De acuerdo con ^{Altoé-Baldotto y Borges-Baldotto (2014)}, el aumento de la MOS, además de estar directamente relacionado con el ciclo de nutrientes (como N, K, Ca, Mg, S y los micronutrientes por humidificación), incrementa la disponibilidad de compuestos orgánicos de P en forma de fosfato. Dadas las condiciones de los experimentos, esta información adquiere gran relevancia, ya que en los suelos de la sabana los niveles naturalmente altos de P están presentes en formas no disponibles para las plantas (^{García-Benedetti et al., 2011}). Por lo tanto, durante la introducción del cultivo de camote en suelos de la sabana aún no cultivados, el suministro de MOS es una práctica primordial que se debe llevar a cabo para asegurar rendimientos productivos adecuados.

La baja productividad encontrada con los fertilizantes comerciales evaluados (compost A, compost B y compost C) se pudo haber originado debido a su finalidad, ya que son mejoradores del suelo, sin un alto aporte nutricional en su constitución disponible para las plantas. Es probable que si estos productos se hubieran utilizado junto con el estiércol, se habrían observado efectos más significativos. Esta posibilidad requiere ser evaluada en investigaciones futuras.