La aplicación de carbohidratos como una opción para mejorar la

Transcripción

La aplicación de carbohidratos en arbolado
urbano
La aplicación de carbohidratos como una
opción para mejorar la vitalidad y
crecimiento del arbolado urbano
Annual ISA International
Conference
Tomás Martínez-Trinidad
Profesor Investigador Adjunto
Arboricultura y Dasonomía Urbana
Postgrado en Ciencias Forestales
[email protected]
INTRODUCCIÓN
Fotosíntesis: fuente de energía (carbohidratos)
6CO2 + 6H20
ISA annual international conference [email protected]
C6H1206 +6O2
1
urbano
Introducción
RELACIÓN FUENTE-DEMANDA
• Fuente
- Producción
(hojas),
o liberación
(raíz, tallo)
• Demanda
- Almacén,
o Uso
http://online.moraine.cc.il.us /WebSupported/BIO112/s ourcetos ink.jpg
Introducción
DISTRIBUCIÓN DE RECURSOS
• Crecimiento
• Mantenimiento
• Exudados raíz
• Reproducción
• Defensa
• Almacenamiento
Shigo, A. L. 1991. M odern Arboriculture
2
urbano
Introducción
Arbolado urbano experimenta diferentes condiciones de estrés
Reservas de
Energía
Crecimiento
Defensa
Reproducción
Almacenamiento
Declinación
Introducción
MÉTODOS PARA DETERMINAR VITALIDAD
* 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)
3
urbano
Pregunta Principal
¿Se pueden aplicar carbohidratos
de manera exógena para mejorar el
crecimiento y vitalidad de los
árboles?
EXPERIMENTO 1
• Estudiar la distribución espacial y estacional de glucosa y
almidón en árboles de Quercus virginiana.
(Larcher, 1980)
4
urbano
MATERIALES AND MÉTODOS
- Árboles (10 cm diam.)
Quercus virginiana
- 5 m - espaciamiento
N
S
Muestras:
N,S,E,O
E
* Raíces (soporte)
* Tronco (1 m altura)
* Hojas (media de copa)
* Ramillas (1 año)
Materiales y Métodos
Hielo, secado, molido,
y almacenado (viales)
Muestreo: cada estación
Determinación de glucosa y almidón
Sigma GAGO-20
Extracción glucosa
Determinación (650 nm)
Almidón –muestra remanente –
enzima amiloglucosidasa
Colorimétricamente: a 540 nm
5
urbano
Análisis de datos
- Punto cardinal, tipo tejido, época de año
N-S, E-O (entre árboles y filas)
- Procedimiento GLM
- SPSS v.13
RE S U L TA D O S
El contenido de carbohidratos no fue afectado por
punto cardinal.
Root
T runk
80
mg g-1 DW
Glucose concentration
100
T wigs
Leaves
60
40
20
0
March
July
September
January
Time
Contenido de glucosa en Quercus virginiana en cuatro fechas diferentes.
6
urbano
Resultados
80
Root
DW
Twigs
Leaves
-1
mg glucose g
Starch concentration
Trunk
60
40
20
0
March
July
September
January
Time
Contenido de almidón en Quercus virginiana en cuatro fechas diferentes.
El contenido de glucosa: hojas > ramillas > tronco y
raíz, mientras que el almidón tuvo un patrón inverso.
La raíz y tronco presentaron altos contenidos de
almidón durante el periodo de dormancia.
EXPERIMENTO 2
• Evaluar los efectos de aplicaciones de carb ohidratos en el
suelo sob re la actividad microb iana b ajo condiciones de
lab oratorio y en campo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Suelo bajo condiciones controladas y en campo
Carbohidrato
Testigo
Glucosa
Almidón
Mezcla (50% cu)
Concentración (g L-1)
0
40, 80, 120
40, 80, 120
40, 80, 120
3 rep/ tratamiento
7
urbano
* Laboratorio
- Contenedores
Incubados 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)
8
urbano
Respiración: Titulación
30 g of suelo (frasco)
3 mL NaOH (vaso)
Incubó 48 hrs.
2,3 gotas fenolftaleína
+1 mL BaCl2
* HCl
(Dr. Zuberer)
Análisis de datos
- Completamente al azar
- Procedimiento GLM
- SPSS v.13
- Prueba de Dunnett
9
urbano
RESULTADOS
Medias de UFC para hongo, actinomicetes, bacterias
en suelo tratado con carbohidratos a diferentes
concentraciones.
Microbio
Campo
UFC g-1 suelo
9.8 x 103 ( 4.0)†
10.7 x 104 ( 5.3)
8.5 x 106 ( 3.7)
Hongo
Actinomicetes
Bacteria
†
Laboratorio
UFC g-1 suelo
13 x 103 ( 3.1)
8 x 104 ( 3.5)
15 x 106 ( 4.8)
Desviación estandar
La técnica de disoluciones no funcionó para encontrar
diferencias en la enumeración de poblaciones
microbianas del suelo.
Resultados
*
CO2 Evo lved (µg .g- 1 so il )
1000
*
800
*
600
*
*
*
*
Control
Control
Cont rol
Glucose 120
Glucose 80
St arch 120
Mi x 120
Glucose 40
St arch 40
Mi x 80
St arch 80
*
Mi x 40
*
*
*
*
400
*
200
*
*
*
*
*
*
8
9
*
* *
0
0
1
2
3
4
5
Weeks
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
Weeks
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
We eks
Respiración en muestras de suelo tratadas con glucosa, almidó n o mezclas 50:50 en
concentraciones diferentes (0, 40, 80, and 120 g L-1 ) baj o condiciones de laboratorio.
*Significativamente diferente con P 0.05 usando la prueba de Dunnett.
La respiración en el suelo no fue afectada hasta después
de varias semanas de la aplicación de altas
concentraciones de almidón.
10
urbano
C O2 E volved (µg. g -1 soil )
Resultados
700
C ontrol
Control
Glucos e 120
S tarc h 120
600
Glucos e 80
S tarc h 80
Glucos e 40
S tarc h 40
*
500
*
**
400
300
*
*
**
1
2
*
Mix 120
Mix 80
Mix 40
*
*
*
*
*
Cont rol
*
200
*
*
100
0
0
3
4
5
6
0
1
2
W eeks
3
4
5
6
Weeks
0
1
2
3
4
5
6
Weeks
Respiración en muestras de suelo tratadas con glucosa, almi dón o mezclas 50:50 en diferentes
concentraciones (0, 40, 80, and 120 g L-1 ) baj o condiciones de campo.
* Significativamente diferente con P 0.05 usando la prueba de Dunnett.
La respiración en el suelo se incrementó
significativamente con la aplicación de carbohidratos bajo
condiciones de campo y laboratorio.
EXPERIMENTO 3
Evaluar los efectos de aplicaciones de carbohidratos en el
suelo en el crecimiento y vitalidad de Quercus virginiana.
• Absorción x
raíz
(azúcares)
• Disponibilidad Nutriente
- microorganismos - suelo
• Secuestro de Nutrientes
- temporal
http://www.organicare.com/howyardworks .html
11
urbano
Árboles -10 cm
* Tratamiento:
soluciones al
suelo
Carbohidrato
Glucosa
0, 40, 80, 120
Almidón
0, 40, 80, 120
Mezcla (50% cu)
0, 40, 80, 120
•10 L por árbol – alrededor – radio de 0.5 m
Completamente azar
Aplicaciones:
Cada 4 meses
(1.5 años)
12
urbano
Crecimiento:
- Diámetro,
- Área de copa vertical,
Programa ImageJ
- Índice de crecimiento
IC =
medición 2 − medición
medición
1
1
• Crecimiento de raíz:
* 4 muestras
(6 cm x 15 cm)
* a 0.5 m del tronco
* Longitud y diámetro
Programa WinRhizo
* Peso seco
Análisis de carbohidratos en ramillas
- Muestras raíz (final)
Fotosíntesis:
- LiCor 6200
- 3 hojas
13
urbano
• Fluorescencia clorofila
10 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).
OPCION POTENCIAL PARA DETERMINAR LA
ABSORCIÓN DE AZÚCARES
• Valores de 13C
- Isótopos estables 12C, 13C
Pee Dee Belem nite
* Plantas C3: -20 a -34‰
* Plantas C4: -9 a -16.8‰
azúcar
Azúcares de C4
Planta C3
14
urbano
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
Análisis de datos
- Estructura factorial (concentraciones y carbohidratos)
4x3 aumentada por el control
- Procedimiento GLM
- SPSS v.13
* Datos de composición isotópica de carbono
* Prueba de Dunnett
15
urbano
RESULTADOS
Chlorophyll fluorescence (Fm/Fv)
La aplicación de soluciones en el suelo no tuvieron
un impacto significativo en el crecimiento.
0.85
0.83
Glucose
A
Starch
Mixture
0.81
0.79
0.77
0.75
0.73
0.71
0.69
0.67
0.65
Aug '04
Dec '04
Apr '05
Aug '05
Dec '05
Jun '06
Time
Efecto general de la aplicación de glucosa, almidón y mezclas 50:50 en
fluorescencia de clorofila (Fv /Fm) de Quercus virginiana en diferentes fechas.
Chlorophyll fluorescence (Fm/Fv)
Resultados
0.8 5
0
40
80
1 20
0.8 3
0.8 1
0.7 9
0.7 7
0.7 5
0.7 3
0.7 1
0.6 9
0.6 7
0.6 5
0
A ug '0 4
Dec '04
Apr '0 5
A ug '0 5
De c '05
Jun '0 6
Time
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 virginiana
en diferentes fechas.
El uso de la composición de isótopos de carbono no
funcionó para determinar si los azúcares fueron
absorbidos por las raíces de los árboles.
16
urbano
Resultados
Glucose (mg g-1 DW)
34
31
28
25
0
40
80
120
Concentration (g L-1)
Efecto general de diferentes concentraciones de carbohi dratos en el conteni do de
glucosa en ramillas de Quercus virginiana.
La aplicación de altas concentraciones de
carbohidratos causó un alto contenido de glucosa en
ramillas y variación en la fluorescencia de clorofila,
aunque las diferencias fueron pequeñas.
Resultados
-1
CO2 Evolved (µg g soil)
Gluc os e
Starc h
Mixture
140
120
100
80
60
40
20
0
0
40
80
1 20
-1
Co nce n trat io n ( g L )
Efecto general de carbo hidratos (glucosa, almi dón y mezcla 50:50) en diferentes
concentraciones sobre la respiración en suelo (µg CO2 g-1 s uelo) cuatro meses
después de la aplicación de tratamientos.
Altas concentraciones de almidón tuvieron un
impacto en la actividad microbiana cuatro meses
después del tratamiento, aunque no produjeron un
efecto significativo en vitalidad y crecimiento.
17
urbano
EXPERIMENTO 4
• Determinar el efecto de inyecciones con carbohidratos en el
crecimiento y vitalidad de Quercus virginiana.
Árboles (20 cm )
cerca de College Station
Tratamiento:
Inyecciones al tronco
- macroinfusión
INYECCIONES EN LOS ÁRBOLES
* Micro o macro
* Baja o alta presión
• Solución - al sistema
vascular (Xilema)
18
urbano
Carbohidrato
Glucosa
Sacarosa
Mezcla (50% cu)
0, 40, 80, 120
0, 40, 80, 120
0, 40, 80, 120
10 L por árbol
base 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
19
urbano
Análisis de datos
-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
0.5
(cm.cm-1 )
Diameter Growth Index
0.6
0.4
0.3
0.2
0.1
0
control
glucose
mixt ure 50:50
sucrose
Type of sugar
Índices de crecimiento en diámetro (cm cm-1) de
Quercus virginiana inyectado con 3 tipos de
azúcares (glucosa, sacarosa, y mezcla 50:50).
20
urbano
(cm)
Trunk increment
Resultados
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
40
80
120
Carbohydrate Concentration (g L-1 )
Media general del incremento en diámetro (cm) de Quercus
virginiana
inyectado
c on
diferentes
co ncentraciones
de
carbohidratos (0, 40, 80 y 120 g L-1 ).
La mezcla 50:50 (glucosa y sacarosa) causó un
mayor incremento de los índices de crecimiento en
diámetro.
Ramillas
Raíces
Resultados
60
40
35
S t a rc h c o n te nt
( m g gl u c o s e . g - 1 D W )
50
G l u c o s e c o nt e n t
( m g . g- 1 D W )
30
40
25
30
20
15
20
10
10
5
0
0
0
40
80
Ca rbohydra te Conce nt ra tion (g.L -1)
12 0
0
40
80
12 0
Ca rbohydra te Conce nt ra tion (g.L -1)
Efecto general de inyecciones co n diferentes concen traciones de carbohidratos en el
contenido de glucosa para ramillas y almidón en raíces de Quercus virginiana.
El contenido de glucosa en ramillas y de almidón en
raíces mostraron un incremento en árboles tratados
con las altas concentraciones de carbohidratos.
21
urbano
Chlorophyll fluorescence
(Fv/Fm)
Resultados
0.8
0.75
0.7
0.65
0.6
0
0
40
80
120
Carbohydrate Concentration (g.L-1 )
Efecto general de aplicación de carbohidratos por inyecciones al
tronco en cuatro concen traciones (0, 40, 80, y 120 g L-1 ) sobre la
fluorescencia de clorofila (Fv /Fm) en Quercus virginiana.
La fluorescencia de clorofila Fv/Fm se incrementó
significativamente en árboles tratados con altas
concentraciones de carbohidratos.
Resultados
Composición iso tópica de carbono ( 13 C) en ramillas y raíces de Quercus
virginiana tratados con glucosa y sacarosa a 40 y 120 g L-1 .
Tratamiento
Testigo
Glucosa 40
Glucosa 120
Sacarosa 40
Sacarosa 120
Raíces
-26.823
-26.437
-26.823
-26.697
-26.697
Ramillas
-30.530
-30.430
-30.037
-29.973
-29.157*
* Significativamente diferentes P 0.05 usando la prueba de Dunnett.
La composición isotópica de carbono ( 13C) no
mostró una tendencia clara para corroborar la
distribución de fuentes exógenas de carbohidratos.
22
urbano
CONCLUSIONES GENERALES
Las diferencias en la concentración de carbohidratos
entre los tejidos durante el año remarcan la necesidad
de los órganos del árbol entre los periodos de
crecimiento ydormancia.
Aunque el método de disoluciones no funcionó para
determinar el efecto de carbohidratos en la actividad
microbiana del suelo, los resultados con la técnica de
titulación sugieren que la aplicación de carbohidratos
puede funcionar como un método efectivo y práctico
para incrementar la actividad microbiana en el suelo.
CONCLUSIONES GENERALES
La aplicación de carbohidratos al suelo no produjo un
efecto notable en el crecimiento de los árboles.
Aunque la aplicación de altas concentraciones mostró
cambios en el contenido de glucosa en ramillas y la
fluorescencia de clorofila en hojas, dichas diferencias
fueron pequeñas yno mostraron una tendencia clara.
La inyección con carbohidratos puede mejorar el
crecimiento y vitalidad de Quercus virginiana.
13C
Desafortunadamente, los valores de
no
demostraron una tendencia que corroborara la
absorción y distribución de fuentes exógenas de
carbohidratos.
23
urbano
AGRADECIMIENTOS
Dr.
Dr.
Dr.
Dr.
W. Todd Watson (Consejero)
Michael Arnold
Leonardo Lombardini
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]
24

La aplicación de carbohidratos como una opción para mejorar la

Transcripción

Documentos relacionados

Nature`s Power es una deliciosa mezcla de

Carbohidratos buenos

Nuestro cuerpo es una máquina perfecta que funciona bien si

En competencias de 5 a 10 km los músculos utilizan principalmente