La aplicación de carbohidratos como una opción para ......La aplicación de carbohidratos en...

La aplicación de carbohidratos en arbolado urbano

ISA annual international conference [email protected] 1

La aplicación de carbohidratos como una opción para mejorar la vitalidad y crecimiento del arbolado urbano

Tomás Martínez-Trinidad

Profesor Investigador AdjuntoArboricultura y Dasonomía UrbanaPostgrado en Ciencias Forestales

[email protected]

Annual ISA International Conference

Fotosíntesis: fuente de energía (carbohidratos)

6CO2 + 6H20 C6H1206 +6O2

INTRODUCCIÓN



RELACIÓN FUENTE-DEMANDA

• Fuente- Producción

(hojas), o liberación(raíz, tallo)

• Demanda- Almacén,

o Uso

http://online.moraine.cc.il.us /WebSupported/BIO112/sourcetos ink.jpg

Introducción

DISTRIBUCIÓN DE RECURSOS

• Defensa

• Mantenimiento

• Crecimiento

• Reproducción

Introducción

• Exudados raíz

• Almacenamiento

Shigo, A. L. 1991. Modern Arboriculture



Arbolado urbano experimenta diferentes condiciones de estrés

Reservas deEnergía

CrecimientoDefensa

ReproducciónAlmacenamiento

Declinación

Introducción

Introducción

* Apariencia visual- Crecimiento- Tamaño de hoja, color- Densidad de follaje

* Contenido de carbohidratos- Laboratorio (glucosa y almidón)- Tinción de tejidos - almidón- Medidores de glucosa

• Espectrómetro de fluorescencia (Fv/Fm)

* Ohmímetro (Resistencia eléctrica)

MÉTODOS PARA DETERMINAR VITALIDAD



� ¿Se pueden aplicar carbohidratos de manera exógena para mejorar el crecimiento y vitalidad de los árboles?

Pregunta Principal

EXPERIMENTO 1• Estudiar la distribución espacial y estacional de glucosa y

almidón en árboles de Quercus virginiana.

(Larcher, 1980)



MATERIALES AND MÉTODOS

- Árboles (10 cm diam.)Quercus virginiana

- 5 m - espaciamiento

Muestras: N,S,E,O

* Raíces (soporte)* Tronco (1 m altura) * Hojas (media de copa) * Ramillas (1 año)

NS

E

� Hielo, secado, molido, y almacenado (viales)

Determinación de glucosa y almidónSigma GAGO-20

� Extracción glucosa� Determinación (650 nm)� Almidón –muestra remanente –

enzima amiloglucosidasa� Colorimétricamente: a 540 nm

� Muestreo: cada estación

Materiales y Métodos




� Análisis de datos

- Punto cardinal, tipo tejido, época de año

N-S, E-O (entre árboles y filas)

- Procedimiento GLM

- SPSS v.13

R E S U L T A D O S

� El contenido de carbohidratos no fue afectado porpunto cardinal.

0

20

40

60

80

100

March July September January

Time

Glu

cose

con

cent

ratio

n

mg

g-1

DW

Root

Trunk

Twigs

Leaves

Contenido de glucosa en Quercus virginiana en cuatro fechas diferentes.



0

20

40

60

80

March July September January

Time

Sta

rch

co

nce

ntr

atio

n

mg

gluc

ose

g-1

DW

Root

Trunk

Twigs

Leaves

Resultados

Contenido de almidón en Quercus virginiana en cuatro fechas diferentes.

� La raíz y tronco presentaron altos contenidos dealmidón durante el periodo de dormancia.

� El contenido de glucosa: hojas > ramillas > tronco yraíz, mientras que el almidón tuvo un patrón inverso.

EXPERIMENTO 2

� Suelo bajo condiciones controladas y en campo

MATERIALES Y MÉTODOS

• Evaluar los efectos de aplicaciones de carbohidratos en elsuelo sobre la actividad microbiana bajo condiciones delaboratorio y en campo.

Carbohidrato Concentración (g L-1)Testigo 0Glucosa 40, 80, 120Almidón 40, 80, 120Mezcla (50% cu) 40, 80, 120

� 3 rep/ tratamiento



* Laboratorio

- ContenedoresIncubados a 27oC

* Campo- Soluciones

radio 0.5 m

- Ambos casos:Distribución

aleatoria

- Muestreo semanal


�Método de disoluciones-Bacteria - (N.A)-Actinomicetes - (A)-Hongo - (PDA+RB)




�Respiración: Titulación�30 g of suelo (frasco)�3 mL NaOH (vaso)� Incubó 48 hrs.

�2,3 gotas fenolftaleína+1 mL BaCl2* HCl


(Dr. Zuberer)


- Completamente al azar

- Procedimiento GLM

- SPSS v.13

- Prueba de Dunnett



Microbio CampoUFC g-1 suelo

LaboratorioUFC g-1 suelo

Hongo 9.8 x 103 (�4.0)† 13 x 103 (�3.1)Actinomicetes 10.7 x 104 (�5.3) 8 x 104 (�3.5)Bacteria 8.5 x 106 (�3.7) 15 x 106 (�4.8)

Medias de UFC para hongo, actinomicetes, bacteriasen suelo tratado con carbohidratos a diferentes

concentraciones.

RESULTADOS

† Desviación estandar

� La técnica de disoluciones no funcionó para encontrar diferencias en la enumeración de poblaciones microbianas del suelo.

Respiración en muestras de suelo tratadas con glucosa, almidón o mezclas 50:50 enconcentraciones diferentes (0, 40, 80, and 120 gL-1) baj o condiciones de laboratorio.*Significativamente diferente con P�0.05 usando la prueba de Dunnett.

Resultados

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Weeks

Control

Starch 120

Starch 80

Starch 40

** * *

0

200

400

600

800

1000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Weeks

CO

2 Ev

olv

ed (µ

g.g

-1 s

oil)

Control

Glucose 120Glucose 80

Glucose 40

*

*

*

***

*

* *

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

We eks

Control

Mi x 120

Mi x 80

Mi x 40*

*

*

*

*

*

** *

� La respiración en el suelo no fue afectada hasta después de varias semanas de la aplicación de altas concentraciones de almidón.



0

100

200

300

400

500

600

700

0 1 2 3 4 5 6

W eeks

CO 2

Evo

lved

(µg.

g-1 s

oil)

C ontrol

Glucos e 120

Glucos e 80

Glucos e 40*

*

** **

*

0 1 2 3 4 5 6

Weeks

Control

S tarch 120

S tarch 80

S tarch 40

*

*

*

**

0 1 2 3 4 5 6

Weeks

Cont rol

Mix 120

Mix 80

Mix 40

*

*

**

*

Respiración en muestras de suelo tratadas con glucosa, almi dón o mezclas 50:50 en diferentesconcentraciones (0, 40, 80, and 120 gL-1) baj o condiciones de campo.* Significativamente diferente con P�0.05 usando la prueba de Dunnett.

Resultados

� La respiración en el suelo se incrementó significativamente con la aplicación de carbohidratos bajo condiciones de campo y laboratorio.

Evaluar los efectos de aplicaciones de carbohidratos en elsuelo en el crecimiento y vitalidad de Quercus virginiana.

EXPERIMENTO 3

• Absorción xraíz(azúcares)

• Disponibilidad Nutriente- microorganismos - suelo

• Secuestro de Nutrientes- temporal

http://www.organicare.com/howyardworks .html

��

� ��

��

��



* Tratamiento: soluciones al

suelo

� Árboles -10 cm


Aplicaciones:Cada 4 meses

(1.5 años)

•10 L por árbol – alrededor – radio de 0.5 m

� Completamente azar

Carbohidrato Concentración (g L-1)

Glucosa 0, 40, 80, 120Almidón 0, 40, 80, 120

Mezcla (50% cu) 0, 40, 80, 120




• Crecimiento de raíz: * 4 muestras

(6 cm x 15 cm)* a 0.5 m del tronco* Longitud y diámetro

Programa WinRhizo* Peso seco


� Crecimiento: - Diámetro, - Área de copa vertical,

Programa ImageJ - Índice de crecimiento

1

12

medición

mediciónmediciónIC

−=

� Análisis de carbohidratos en ramillas

- Muestras raíz (final)

� Fotosíntesis: - LiCor 6200 - 3 hojas




• Fluorescencia clorofila10 hojas de 1/3 bajo de

la copa

�Composición isotópica de carbono- ramillas y raíces – 18 meses

* Laboratorio de Isótopos Estables en UC Davis* �13C (estándar PDB).


• Valores de �13C- Isótopos estables 12C, 13C

azúcar

Planta C3

Pee Dee Belemnite

* Plantas C3: -20 a -34‰

* Plantas C4: -9 a -16.8‰

OPCION POTENCIAL PARA DETERMINAR LA ABSORCIÓN DE AZÚCARES

Azúcares de C4

� � ��



�Respiración en suelo- 25 mm diam. x 150 mm largo

muestras de suelo (4 meses)- 0.5 m del tronco

* Muestras bolsas de plástico* Hielo Azul

�Análisis de nutrientes (año)- Suelo- Hojas




- Estructura factorial (concentraciones y carbohidratos)4x3 aumentada por el control

- Procedimiento GLM

- SPSS v.13

* Datos de composición isotópica de carbono

* Prueba de Dunnett




0.650.67

0.690.710.730.75

0.770.790.81

0.830.85

Aug '04 Dec '04 Apr '05 Aug '05 Dec '05 Jun '06

Time

Ch

loro

ph

yll

flu

ore

scen

ce

(Fm

/Fv) Glucose Starch Mixture

Efecto general de la aplicación de glucosa, almidón y mezclas 50:50 enfluorescencia de clorofila (Fv /Fm) de Quercus virginiana en diferentes fechas.

A

RESULTADOS

� La aplicación de soluciones en el suelo no tuvieronun impacto significativo en el crecimiento.

0.650.670.69

0.710.730.750.770.790.810.83

0.85

Aug '04 Dec '04 Apr '05 Aug '05 Dec '05 Jun '06

Time

Chlo

roph

yll

fluore

scenc

e (F

m/F

v)

0 40 80 120

Resultados

Efecto general de la aplicación de diferentes c oncentraciones de carbohidratos (0,40, 80 and 120 g L-1) en la fluorescencia de clorofila (Fv /Fm) de Quercus virginianaen diferentes fechas.

0

� El uso de la composición de isótopos de carbono nofuncionó para determinar si los azúcares fueronabsorbidos por las raíces de los árboles.



Efecto general de diferentes concentraciones de carbohi dratos en el conteni do deglucosa en ramillas de Quercus virginiana.

25

28

31

34

0 40 80 120

Concentration (g L-1)

Glu

cose

(mg

g-1 D

W)

Resultados

� La aplicación de altas concentraciones decarbohidratos causó un alto contenido de glucosa enramillas y variación en la fluorescencia de clorofila,aunque las diferencias fueron pequeñas.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 40 80 1 20

Conce ntration (g L -1)

CO

2 E

volv

ed (

µg g

-1 s

oil)

Glucose Starch Mixture

Efecto general de carbohidratos (glucosa, almi dón y mezcla 50:50) en diferentesconcentraciones sobre la respiración en suelo (µg CO2 g-1 s uelo) cuatro mesesdespués de la aplicación de tratamientos.

Resultados

� Altas concentraciones de almidón tuvieron unimpacto en la actividad microbiana cuatro mesesdespués del tratamiento, aunque no produjeron unefecto significativo en vitalidad y crecimiento.




• Determinar el efecto de inyecciones con carbohidratos en elcrecimiento y vitalidad de Quercus virginiana.

EXPERIMENTO 4

� Árboles (20 cm ) cerca de College Station

� Tratamiento: Inyecciones al tronco

- macroinfusión

* Micro o macro

* Baja o alta presión

INYECCIONES EN LOS ÁRBOLES

• Solución - al sistemavascular (Xilema)



Carbohidrato Concentración (g L-1)Glucosa 0, 40, 80, 120Sacarosa 0, 40, 80, 120Mezcla (50% cu) 0, 40, 80, 120


� 10 L por árbolbase de la raíz

� Aplicaciones: enero año1, año2

� Diámetro� Crecimiento de raíz *� Contenido de carbohidratos� Fotosíntesis� Fluorescencia de clorofila� Composición isotópica de C *


* Medido a un año de la aplicación





-Estructura factorial (concentraciones y carbohidratos)4x3 aumentada por el control

- Procedimiento GLM

- SPSS v.13

* Datos de composición isotópica de carbono

* Prueba de Dunnett


RESULTADOS

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

control glucose mixture 50:50 sucrose

Type of sugar

Diam

eter

Gro

wth

Inde

x(c

m.c

m-1)

Índices de crecimiento en diámetro (cm cm-1) deQuercus virginiana inyectado con 3 tipos deazúcares (glucosa, sacarosa,y mezcla 50:50).



0

0.20.4

0.60.8

11.21.4

1.61.8

2

0 40 80 120

Carbohydrate Concentration (g L-1)

Tru

nk in

crem

ent

(cm

)

Media general del incremento en diámetro (cm) de Quercusvirginiana inyectado c on diferentes concentraciones decarbohidratos (0, 40, 80 y 120 gL-1).

Resultados

� La mezcla 50:50 (glucosa y sacarosa) causó unmayor incremento de los índices de crecimiento endiámetro.

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

0 40 80 12 0

Ca rbohydra te Conce nt ra tion (g.L -1)

Glu

cose

co

nten

t(m

g.g

-1 D

W)

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

0 40 80 12 0

Ca rbohydra te Conce nt ra tion (g.L -1)

Sta

rch

con

tent

(mg

glu

cose

.g-1

DW

)

Efecto general de inyecciones con diferentes concentraciones de carbohidratos en elcontenido de glucosa para ramillas y almidón en raíces de Quercus virginiana.

Resultados

Ramillas Raíces

� El contenido de glucosa en ramillas y de almidón enraíces mostraron un incremento en árboles tratadoscon las altas concentraciones de carbohidratos.



0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0 40 80 120

Carbohydrate Concentration (g.L-1)

Chl

orop

hyll

fluor

esce

nce

(Fv/

Fm)

Efecto general de aplicación de carbohidratos por inyecciones altronco en cuatro concentraciones (0, 40, 80, y 120 g L-1) sobre lafluorescencia de clorofila (Fv /Fm) en Quercus virginiana.

Resultados

0

� La fluorescencia de clorofila Fv/Fm se incrementósignificativamente en árboles tratados con altasconcentraciones de carbohidratos.

Tratamiento Raíces RamillasTestigo -26.823 -30.530Glucosa 40 -26.437 -30.430Glucosa 120 -26.823 -30.037Sacarosa 40 -26.697 -29.973Sacarosa 120 -26.697 -29.157*

Composición isotópica de carbono (�13C) en ramillas y raíces de Quercusvirginiana tratados con glucosa y sacarosa a 40 y 120 g L-1.

Resultados

* Significativamente diferentes P�0.05 usando la prueba de Dunnett.

� La composición isotópica de carbono (�13C) nomostró una tendencia clara para corroborar ladistribución de fuentes exógenas de carbohidratos.



CONCLUSIONES GENERALES

� Las diferencias en la concentración de carbohidratosentre los tejidos durante el año remarcan la necesidadde los órganos del árbol entre los periodos decrecimiento ydormancia.

� Aunque el método de disoluciones no funcionó paradeterminar el efecto de carbohidratos en la actividadmicrobiana del suelo, los resultados con la técnica detitulación sugieren que la aplicación de carbohidratospuede funcionar como un método efectivo y prácticopara incrementar la actividad microbiana en el suelo.

� La inyección con carbohidratos puede mejorar elcrecimiento y vitalidad de Quercus virginiana.Desafortunadamente, los valores de �13C nodemostraron una tendencia que corroborara laabsorción y distribución de fuentes exógenas decarbohidratos.

CONCLUSIONES GENERALES

� La aplicación de carbohidratos al suelo no produjo unefecto notable en el crecimiento de los árboles.Aunque la aplicación de altas concentraciones mostrócambios en el contenido de glucosa en ramillas y lafluorescencia de clorofila en hojas, dichas diferenciasfueron pequeñas yno mostraron una tendencia clara.



AGRADECIMIENTOS

� Dr. W. Todd Watson (Consejero)� Dr. Michael Arnold � Dr. Leonardo Lombardini� Dr. David Appel

Dudley Bernard, Russell Book, Corey Stover, Tim Rogers, Alejandro Alarcon, Lisbet Islas-Rodríguez

� Environmental Design Inc.� Texas Forest Service� USDA Forest Service� Colegio de Postgraduados� Conacyt� SEP

¿Preguntas?��

[email protected]

La aplicación de carbohidratos como una opción para ......La aplicación de carbohidratos en...

Documents

Transcript of La aplicación de carbohidratos como una opción para ......La aplicación de carbohidratos en...