Existe una creciente preocupación sobre la sostenibilidad y los impactos ambientales del uso de fertilizantes minerales en la agricultura. El aumento del reciclaje de nutrientes, el uso de estiércoles animales y verdes, y fertilizantes hechos a partir de desechos orgánicos domésticos pueden reducir la dependencia de los fertilizantes minerales. Sin embargo, la disponibilidad relativa de nutrientes (especialmente nitrógeno) es menor en los fertilizantes orgánicos en comparación con los minerales, lo que puede resultar en rendimientos significativamente más bajos en cultivos de alta demanda de nutrientes como la papa. Por lo tanto, es importante comprender mejor los factores que afectan la eficiencia en el uso de nutrientes (rendimiento por unidad de entrada de fertilizante) de los fertilizantes orgánicos. Aquí mostramos que (a) el manejo de cultivos previos (fertilización convencional orgánica y regímenes de protección de cultivos), (b) tipo y cantidad de fertilizante orgánico (estiércol compostado de ganado, estiércol compostado de pollo, pellets) y (c) regímenes de riego (optimizado y restringido) afectaron significativamente el contenido de clorofila en las hojas, la concentración de N en los tubérculos de papa, el proteoma y el rendimiento. La inferencia de proteínas mediante coincidencia en geles indicó que varios grupos funcionales se ven afectados significativamente por el manejo de cultivos previos y el tipo y cantidad de fertilizante orgánico, incluyendo la respuesta al estrés/defensa, la glicólisis y la destinación y almacenamiento de proteínas. Estos resultados indican vías genómicas que controlan las respuestas de los cultivos (eficiencia en el uso de nutrientes y rendimiento) según los diferentes tipos y cantidades de fertilizantes orgánicos que pueden estar vinculados a los genes respectivos.