Prefiero modificar el array sobre sí mismo en lugar de usar `array_replace`. Sin embargó, te dejé ambas soluciones. [Prueba en IDEONE][1]

  [1]: https://ideone.com/U0xpyI

    <?php
    
    $precios = array (
    
        "frutas" => array (
    
    "manzanas" => 15,
    "peras" => 5,
    "naranjas" => 3,
    ),
    
    "verduras" => array (
      "clave" => 15,
      "clave2" => 5,
      "clave3" => 3,
    )
    
    );
    
    var_dump($precios);
    
    // Los precios de frutas suben 5%
    
    $tmp = array();
    
    foreach ($precios['frutas'] as $clave => $valor) {
      $tmp[$clave]=ceil($valor*(1+0.05));
    //  $precios['frutas'][$clave]=ceil($valor*(1+0.05));
    }
    
    
    
    $precios=array_replace($precios,array('frutas'=>$tmp));
    
    $tmp = array();
    // los precios de las verduras suben un 3%
    foreach ($precios['verduras'] as $clave => $valor) {
      $tmp[$clave]=ceil($valor*(1+0.03));
     // $precios['verduras'][$clave]=ceil($valor*(1+0.03));
    }
    $precios=array_replace($precios,array('verduras'=>$tmp));
    
    
    var_dump($precios);
    
    ?>

comentarios:

<code>=</code> es la forma de realizar asignaciones en el sentido "tradicional": lo que está a la derecha del <code>=</code> se asigna a lo que está en la izquierda; mientras que <code>=></code> funciona al contrario y se usa en ciclos "for". por otro lado, al multiplicar un valor por un valor decimal obtienes el porcentaje, siendo 0.05 equivalente al 5% y 1 equivalente al 100%. al sumar ambos valores tengo el 105%, lo que es igual: un incremento del 5%.