1. Introducción

La papa (Solanum tuberosum L.) es uno de los cuatro cultivos alimenticios más importantes del mundo junto con el trigo, arroz y maíz (^{Devaux et al., 2010}). Aproximadamente 1,4 mil millones de personas consumen papa y la producción total mundial anual del cultivo sobrepasa los 300 millones de toneladas (^{Centro Internacional de la Papa [CIP], 2015}).

En Ecuador, el rendimiento promedio nacional fue de 16,28 t ha^-1, siendo la variedad Superchola la más cultivada con un 62 % (^{Ministerio de Agricultura y Ganadería [MAG], 2019b}). La producción se concentra principalmente en las provincias de la Sierra, de las cuales Carchi tiene la mayor superficie cosechada, con alrededor de 6.145 ha y un rendimiento medio de 21,68 t ha^-1(^{MAG, 2019a}).

La nutrición mineral es un factor que contribuye a mejorar el rendimiento y calidad de la papa. Los nutrientes deben ser aplicados en función de las cantidades y épocas que se requiere. Es así que la extracción de nitrógeno está entre 100 a 290 kg ha^-1, para el fósforo de 20 a 65 kg ha^-1 y de potasio 150 a 480 kg ha^-1 para rendimientos entre 20 a 60 t ha^-1 (^{Inostroza et al., 2017}).

Una alternativa para suministrar los nutrientes de manera oportuna es la utilización de la “fertirrigación” que son los fertilizantes disueltos en el agua de riego, constituyéndose en una tecnología muy importante para el uso eficiente de los nutrientes y el agua (^{Santos Coello y Ríos Mesa, 2016}). Esta Esta aplicación de los fertilizantes debe sincronizarse con las épocas de mayor absorción del cultivo, para de esta manera lograr una mejor eficiencia en el uso de los mismos durante el ciclo, esto mediante la generación de planes de fertirrigación (^{Bertsch, 2005}).

El conocimiento de la absorción de nutrientes en cada etapa fenológica del cultivo, proporciona información para realizar programas de fertilización. También se debe considerar en estos programas la oferta nutrimental del suelo, la eficiencia de recuperación del fertilizante, época de siembra, condiciones del clima, manejo del cultivo, sistema de irrigación, entre otros (^{Villas-Bôas, 2001}).

Siendo la utilización de semilla de papa de calidad un factor primordial para la obtención de buenos rendimientos con la sanidad adecuada, se planteó como objetivo la determinación de las curvas de absorción de nutrientes en la variedad de papa Superchola con lo cual se podrá mejorar las recomendaciones de fertirrigación en la producción de semilla prebásica.

2. Materiales y Métodos

La investigación se realizó en condiciones de invernadero en el Departamento de Manejo de Suelos y Aguas (DMSA) de la Estación Experimental Santa Catalina (EESC) del Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), ubicado en las coordenadas geográficas 0° 22´ 2” de latitud sur y 78° 33´ 18” de longitud oeste y 3.058 m s. n. m.

El experimento se instaló en condiciones semihidropónicas, en el cual se utilizó como sustrato el suelo, el cual fue desinfectado con carboxin + captan. Las propiedades químicas del suelo se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1 Análisis químico del suelo.Table 1. Soil chemical analysis. 

Se utilizaron plántulas de papa provenientes de esquejes de la variedad Superchola. Como contenedor se utilizó una funda plástica de 15 litros de capacidad, colocándose una planta, para tener en cada tratamiento 36 fundas (180 fundas total), dándonos una densidad de 13.333 plantas ha^-1.

Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con cinco tratamientos: T1, Testigo; T2, Método Racional (^{Rodríguez Sanfuentes, 1990}); T3, INIAP (^{Araujo Jaramillo et al., 2021}); T4, Steiner (^{Steiner, 1984}); y T5, Pilvicsa. Las dosis aplicadas de macroelementos para cada tratamiento en estudio se presentan en la Tabla 2. La fertirrigación se aplicó con una frecuencia de tres veces por semana, con dosis crecientes de agua de 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 hasta 1,0 L planta^-1, durante el ciclo del cultivo.

Tabla 2 Tratamientos experimentales.Table 2. Experimental treatments. 

Para la determinación de la biomasa y los nutrientes se tomaron muestras en cuatro órganos de las plantas de papa (raíces, tallos con hojas y tubérculos). Los muestreos se realizaron considerando las fases fenológicas del cultivo (Tabla 3). Las plantas se secaron en una estufa con aire circulante forzado a una temperatura de 65 °C durante 72 horas. Luego se molieron y posteriormente se realizaron las determinaciones analíticas. El nitrógeno se determinó por semi Semimicro-Kjeldahl modificado (^{Alcántar González y Sandoval Villa, 1999}). El fósforo por foto colorimétrico-metavadanato de amonio en extracto de digestión húmeda nítrico-perclórica. Para el azufre por turbidimétrico-cloruro de bario en extracto de digestión húmeda nítrico-perclórica. Las bases cambiables como K, Ca y Mg por espectrometría de emisión atómica en extracto de digestión húmeda nítrico- perclórica (^{Díaz-Romeu y Hunter, 1978}).

Tabla 3 Fases fenológicas para el muestreo de la semilla de papa.Table 3. Phenological stages for seed potato sampling. 

La cosecha se realizó en forma manual a los 131 días después del trasplante, en 12 plantas de cada tratamiento y se clasificaron en categorías (Tabla 4).

^{Araujo Jaramillo et al. (2021)}

Tabla 4 Categoría de semilla prebásica de papa.Table 4. Category of pre-basic potato seed. 

Para modelar la absorción de cada nutriente se utilizó la función logística normal (^{Alonso Báez et al., 2002}), de acuerdo con la ecuación [1].

donde:

Los resultados obtenidos de biomasa (seca), absorción de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg y S) y rendimiento total fueron sometidos a análisis estadísticos, utilizándose el programa R versión 3.6.1 del 2019, así como el análisis de comparación medias por Tukey (p < 0,05).

3. Resultados y Discusión

De acuerdo con la fenología del cultivo de papa, la acumulación y distribución de la biomasa en la planta total en los tratamientos evaluados, las curvas de crecimiento tuvieron una tendencia similar durante el ciclo del cultivo, además de presentar diferencias estadísticas en todas las fechas evaluadas. Los mayores valores de biomasa se obtuvieron en los tratamientos T3, T4 y T5 a los 131 ddt, con 175,82, 185,93 y 205,68 g planta^-1; respectivamente, lo cual se refleja en el crecimiento del follaje y altura de la planta (Tabla 5). Estos resultados son superiores a los reportados por ^{Flores-López et al. (2009)}; quienes realizaron una investigación similar en hidroponía con sustrato de perlita, encontrando valores entre 44,58 y 67,56 g planta^-1, la diferencia se debe a que usaron la papa variedad Gigant de la subespecie tuberosum con densidades de siembra de 8 a 45 plantas m^-2.

Tabla 5 Biomasa por órgano y total a los 131 días después del trasplante en el cultivo de papa.Table 5. Organ and total biomass at 131 days after transplanting. 

La absorción de N total en las etapas iniciales fue baja (Figura 1), la cual se incrementó a medida que se formaron los tubérculos, lo que concuerda con lo reportado por ^{Koch et al. (2019)} quienes sostienen que la necesidad de N del cultivo de papa es baja en las primeras cuatro a cinco semanas de crecimiento, y que además entre el 58 y 70 % del N total se absorbe durante la etapa de desarrollo del tubérculo. Se presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos, siendo superiores a los 131 ddt T3 y T5 con 4,6 y 4,4 g planta^-1 (60,75 y 58,72 kg ha^-1), respectivamente; valores similares a los reportados por ^{Goins et al.(2004)} con medias de 4,19 g planta^-1 bajo un sistema hidropónico de flujo permanente de nutrientes (NFT). Las cuantificaciones fueron inferiores a las publicadas por ^{Koch et al. (2019)} quienes reportaron una absorción de 113,0 kg ha^-1de N.

Figura 1 Absorción de N.Figure 1. N uptake. 

La absorción de N total en T3 y T5 fue superior a lo reportado por ^{Cayambe Terán (2010)} para la variedad Superchola, quien obtuvo un valor de 2,93 g planta^-1 de N a la finalización del ciclo (185 ddt) bajo la técnica de aeroponía para la obtención de semilla prebásica.

Los resultados obtenidos con el modelo logístico, demostraron que el tratamiento que presentó la mayor tasa de absorción de N fue T3, con tres fases: una lineal que presentó un incremento lento hasta los 40 ddt con una tasa de absorción de 12,58 mg planta^-1 día^-1; la siguiente fase de crecimiento fue más rápida con 46,10 mg planta^-1 día^-1 y se extendió hasta los 95 ddt; finalmente, hasta la culminación del ciclo la tasa de absorción disminuyó a un promedio de 40,52 mg planta^-1 día^-1 (Figura 1 y Tabla 6).

Tabla 6 Parámetros de la función logística normal para N, P y K.Table 6. Normal logistic function parameters for N, P and K. 

En la dinámica de la absorción de P total, se encontró diferencias estadísticas, con valores pequeños en su primera etapa (Figura 2), lo cual coincide con lo escrito por ^{Koch et al. (2019)}, quien mencionó que la absorción de P es similar al N, es decir, pequeña en sus primeras semanas de crecimiento y que la mayor cantidad de este elemento se absorbe durante la fase de maduración de los tubérculos, este crecimiento se mantuvo hasta los 103 ddt para todos los tratamientos, a partir de los 131 ddt el tratamiento T5 acumuló el mayor valor con 0,97 g planta^-1 (12,91 kg ha^-1), esto se encuentra por debajo de lo reportado por ^{Koch et al. (2019)} con una absorción de 19,62 kg ha^-1, pero siendo superior a lo encontrado por ^{Neshev y Manolov (2015)}, quienes obtuvieron absorción de 0,40 g planta^-1 para la papa variedad Picasso en una investigación desarrollada en macetas con suelo como sustrato.

Figura 2 Absorción de P.Figure 2. P uptake. 

Los 0,97 g planta^-1 de P alcanzados en esta investigación fueron superiores a lo reportado por ^{Cayambe Terán (2010)} para la variedad Superchola, quien tuvo un valor de 0,46 g planta^-1 de P a los 185 ddt en la producción de semilla prebásica bajo la técnica de aeroponía.

Los resultados de la aplicación del modelo logístico indican que T5 presentó la mayor tasa de absorción de P, con 3 fases: la primera con un incremento lento hasta los 40 ddt y una absorción de 0;99 mg planta^-1 dia^-1; la siguiente de crecimiento rápido con 5;79 mg planta^-1 dia^-1 y se extendió hasta los 90 ddt, hasta la finalización del ciclo (131 ddt), donde la tasa de absorción de P fue más acelerada con 15,50 mg planta^-1 día^-1 (Figura 2 y Tabla 6).

La absorción de K total presentó diferencias estadísticas, con un crecimiento constante hasta los 103 ddt (Figura 3), luego de lo cual aumentó su tasa hasta los 131 ddt, T5 extrajo el mayor valor con 8,25 g planta^-1(110.05 kg ha^-1), este valor se encuentra por debajo de lo publicado por ^{Koch et al. (2019)} con 162,68 kg ha^-1, contrariamente, los 8,25 g planta^-1 de K fueron superiores a los obtenidos por ^{Neshev y Manolov (2015)}, quienes tuvieron la absorción de 3,77 g planta^-1 en la papa variedad Picasso.

Figura 3 Absorción de K.Figure 3. K uptake. 

El valor encontrado de 8,25 g planta^-1de K fue superior a lo reportado por ^{Cayambe Terán (2010)} quien trabajó en la producción de semilla prebásica en aeroponía con la variedad Superchola y reportó un valor de 3,16 g planta^-1 a la finalización del ciclo.

La alta disponibilidad del potasio en el suelo de estudio y la absorción concuerda con lo publicado por ^{Horneck y Rosen (2008)} y ^{Burke (2012)} en cuanto a que el K es el elemento que mayor cantidad remueve el cultivo de papa, llegando a extraer alrededor de 415 kg ha^-1 al final del ciclo, con una tasa de absorción máxima de 15,6 kg ha^-1 día^-1.

Con la aplicación del modelo logístico, T5 obtuvo la mayor tasa de absorción de K con tres fases, la primera de bajo incremento con 10,30 mg planta^-1 día^-1y una duración de 40 ddt, la siguiente de crecimiento rápido con 78,64 mg planta^-1 día^-1 y se extendió hasta los 120 ddt, la tasa de absorción se incrementó a 109,96 mg planta^-1 día^-1 hasta la finalización del ciclo. Esta respuesta coincide con lo reportado por ^{Alonso Báez et al. (2002)} (Figura 3 y Tabla 6).

En la dinámica de absorción de Ca se encontró diferencias estadísticas, con un crecimiento lento hasta los 83 ddt (Figura 4), luego subió rápidamente a los 103 ddt obteniendo en T5 la mayor absorción a los 131 ddt con 1,57 g planta^-1 (20,88 kg ha^-1), lo cual se encuentra por arriba de los 9,29 kg ha^-1 publicado por ^{Koch et al. (2019)} y de los 0,177 g planta^-1 reportado por ^{Coraspe-León et al. (2009)}, quienes trabajaron en la producción de tubérculos-semilla prebásica de papa en condiciones de invernadero en macetas con arcilla expandida como sustrato y con la variedad Atlantic, misma que es de la subespecie tuberosum.

Figura 4 Absorción de Ca.Figure 4. Ca uptake. 

Los 20,88 kg ha^-1 de Ca encontrados, fueron superiores a los 12 kg ha^-1 reportados por ^{Cabalceta et al. (2005)} quien trabajó a campo abierto, a una densidad de 33.300 plantas ha^-1 y con la variedad MNF-80 de la subespecie tuberosum. Por otro lado, los 1,57 g planta^-1 de Ca total reportados fueron inferiores a los 1,94 g planta^-1 que obtuvo ^{Cayambe Terán (2010)} en la producción de semilla prebásica de papa variedad Superchola.

Los resultados obtenidos para el modelo logístico para Ca, mostraron que T5 presentó la mayor tasa de absorción en tres etapas: la primera de bajo incremento con una tasa de 4,12 mg planta^-1 día^-1y 50 ddt de duración, la siguiente más rápida con 16,43 mg planta^-1 día^-1 y se extendió hasta los 105 ddt, la tercera se mantuvo a un promedio de 16,48 mg planta^-1 día^-1hasta la finalización del ciclo (Figura 4 y Tabla 7).

Tabla 7 Parámetros de la Función logística normal para Ca, Mg y S.Table 7. Normal logistic function parameters for Ca, Mg and S. 

La absorción de Mg total presentó diferencias estadísticas, con un crecimiento lento hasta los 83 ddt (Figura 5), luego se incrementó hasta los 103 ddt obteniendo T5 la mayor absorción a los 131 ddt con 0,52 g planta^-1 (6,92 kg ha^-1) siendo superior a los 4,22 kg ha^-1 de ^{Koch et al. (2019)}, y de los 0,054 g planta^-1 reportados por ^{Coraspe-León et al. (2009)}, quienes evaluaron la producción de tubérculos semilla prebásica de papa en invernadero en macetas con arcilla expandida como sustrato y con la papa variedad Atlantic, fue también inferior a los 10 kg ha^-1 reportados por ^{Cabalceta et al. (2005)} quienes experimentaron a campo abierto, con una densidad de 33.300 plantas ha^-1 y variedad MNF-80 de la subespecie tuberosum.

Figura 5 Absorción de Mg.Figure 5. Mg uptake. 

Por otro lado, los 0,52 g planta^-1 de Mg que se obtuvieron fueron superiores a los 0,38 g planta^-1encontrados por ^{Cayambe Terán (2010)} en la producción de semilla prebásica en la papa variedad Superchola con la técnica de aeroponía.

Con los resultados de la absorción de Mg se construyó la curva de absorción bajo el modelo logístico obteniéndose que, T5 presentó la mayor tasa de absorción en tres fases: la primera de bajo incremento con 1,26 mg planta^-1 día^-1hasta los 50 ddt; la siguiente de crecimiento más rápido con 5,65 mg planta^-1 día^-1 y se extendió hasta los 105 ddt; posteriormente, hasta la finalización del ciclo la tasa se mantuvo a un valor promedio de 5,30 mg planta^-1 día^-1 (Figura 5 y Tabla 7).

En la dinámica de la absorción del S total se obtuvo diferencias estadísticas, con un crecimiento regular a lo largo del ciclo sin mayores variaciones hasta los 103 ddt (Figura 6) luego de lo cual presentó un incremento notable, T5 absorbió 0,55 g planta^-1 (7,30 kg ha^-1), valor que fue superior a los 0,36 g planta^-1 reportado por ^{Coraspe-León et al. (2009)}, quienes estudiaron la producción de tubérculos semilla prebásica de papa en condiciones de invernadero en macetas con arcilla expandida como sustrato y la papa variedad Atlantic de la subespecie tuberosum; inferiores a los 11,0 kg ha^-1 reportados por ^{Cabalceta et al. (2005)}, quienes experimentaron a campo abierto con una densidad de 33.300 plantas ha^-1 y variedad MNF-80 de la subespecie tuberosum.

Figura 6 Absorción de S.Figure 6. S uptake. 

Los 0,55 g planta^-1 obtenidos en esta investigación fueron superiores a los 0,20 g planta^-1 reportados por ^{Cayambe Terán (2010)} en la obtención de semilla prebásica de la variedad Superchola, bajo la técnica de aeroponía.

Los valores de S total obtenidos se utilizaron en el modelo logístico, el cual presentó para T5 una tasa de absorción de S con tres fases: la primera con un incremento lento hasta los 55 ddt y una absorción de 1,45 mg planta^-1 dia^-1; la siguiente de crecimiento rápido con 5,57 mg planta^-1 dia^-1 y se extendió hasta los 120 ddt; de aquí en adelante y hasta la finalización del ciclo la tasa de absorción aumentó a 7,03 mg planta^-1 dia^-1 (Figura 6 y Tabla 7).

El rendimiento de la semilla prebásica de papa, para T5 presentó un valor promedio de 10,73 t ha^-1 (804,92 g planta^-1) fue superior a lo publicado por ^{Cayambe Terán (2010)} quien reportó un valor promedio de 377,22 g planta^-1 y ^{Mullo Panoluisa (2014)} con 107,89 g planta^-1, que trabajaron con la variedad Superchola (Figura 7).

Figura 7 Rendimiento de semilla prebásica de papa.Figure 7. Pre-basic seed potato yield. 

Al comparar con otras variedades de papa de la subespecie tuberosum, se encontró que el rendimiento total (804,92 g planta^-1) es superior a lo publicado por ^{Chang et al.(2011)}, quienes bajo la técnica de aeroponía estudiaron diferentes valores de conductividad eléctrica de la solución nutritiva y tuvieron rendimientos para la categoría prebásica de 193, 227 y 281 g planta^-1 en las variedades Jayoung, Haryeong y Superior (Solanum tuberosum), respectivamente, a los 90 ddt. El rendimiento total también fue superior al reportado por ^{Corrêa et al. (2008)}, quienes compararon tres sistemas de producción de semilla prebásica (camas, macetas y el sistema NTF) y encontraron valores para la variedad Monalisa a los 90 ddt de 43,15, 27,27 y 25,07 g planta^-1, respectivamente.

Estas diferencias con sistemas similares de producción de semilla prebásica se atribuyen a que esta investigación utilizó como sustrato suelo donde frecuentemente se cultiva papa, lo cual incidió en el incremento del rendimiento. Esto es importante ya que al comparar con el rendimiento del testigo T1 (377,17 g planta^-1) es mayor a los autores citados, quienes trabajaron con este tipo de producción de semilla.

Los rendimientos de cada categoría (Tabla 8) indican que T5 alcanzó la mayor cantidad de semilla en las categorías Gruesa, Grande y Mediana que son las que se considera como aptas para pasar a la siguiente categoría (básica) con el 88,75% de la producción; de otro lado T4 presentó un buen rendimiento total (Figura 7), el porcentaje de las tres categorías fue de 69,52%.

Tabla 8 Rendimiento por categoría de semilla prebásica de papa.Table 8. Yield by category of pre-basic seed potato. 

4. Conclusiones

La absorción de nutrientes fue mayor con el T5 (Pilvicsa), considerando una densidad de 13.333 plantas ha^-1 con 58,72, 12,91, 110,05, 20,88, 6,92 y 7,30 kg ha^-1, para N, P, K, Ca, Mg y S, respectivamente.

En el rendimiento de semilla prebásica de papa el mejor fue T5 (Pilvicsa) con 10,73 t ha^-1 siendo mayor con un 46,87% que el T1 (Testigo), demostrando el efecto de la aplicación de la solución nutritiva en fertirriego.

La generación de curvas de absorción de nutrientes para el cultivo de papa variedad Superchola se ajustó con los datos experimentales del modelo logístico obteniendo coeficientes de determinación (R.) mayores a 0,8.

Las funciones obtenidas permiten predecir la demanda nutrimental total por etapa en función del tiempo de crecimiento, por lo tanto pueden ser utilizados para programar la aplicación de N, P, K, Ca, Mg y S en el cultivo de papa variedad Superchola en condiciones de invernadero y utilizando fertirrigación.

Contribuciones de los autores