MartinezTrinidad_LaAplicacion

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La aplicación de carbohidratos en arbolado 
urbano
ISA annual international conference -
tomtz@colpos.mx 1
La aplicación de carbohidratos como una 
opción para mejorar la vitalidad y 
crecimiento del arbolado urbano
Tomás Martínez-Trinidad
Profesor Investigador Adjunto
Arboricultura y Dasonomía Urbana
Postgrado en Ciencias Forestales
tomtz@colpos.mx
Annual ISA International 
Conference
Fotosíntesis: fuente de energía (carbohidratos)
6CO2 + 6H20 C6H1206 +6O2
INTRODUCCIÓN
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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
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Arbolado urbano experimenta diferentes condiciones de estrés
Reservas de
Energía
Crecimiento
Defensa
Reproducción
Almacenamiento
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
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� ¿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)
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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) 
N
S
E
� Hielo, secado, molido, 
y almacenado (viales)
Determinación de glucosa y almidón
Sigma GAGO-20
� Extracción glucosa
� Determinación (650 nm)
� Almidón –muestra remanente –
enzima amiloglucosidasa
� Colorimétricamente: a 540 nm
� Muestreo: cada estación
Materiales y Métodos
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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 por
punto cardinal.
0
20
40
60
80
100
March July September January
Time
G
lu
co
se
 c
on
ce
nt
ra
tio
n
m
g
 g
-1
D
W
Root
Trunk
Twigs
Leaves
Contenido de glucosa en Quercus virginiana en cuatro fechas diferentes.
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0
20
40
60
80
March July September January
Time
S
ta
rc
h
 c
o
n
ce
n
tr
at
io
n
m
g 
gl
uc
os
e 
g
-1
D
W
Root
Trunk
Twigs
Leaves
Resultados
Contenido de almidón en Quercus virginiana en cuatro fechas diferentes.
� La raíz y tronco presentaron altos contenidos de
almidón durante el periodo de dormancia.
� El contenido de glucosa: hojas > ramillas > tronco y
raíz, 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 el
suelo sobre la actividad microbiana bajo condiciones de
laboratorio y en campo.
Carbohidrato Concentración (g L-1)
Testigo 0
Glucosa 40, 80, 120
Almidón 40, 80, 120
Mezcla (50% cu) 40, 80, 120
� 3 rep/ tratamiento
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* Laboratorio
- Contenedores
Incubados a 27oC
* Campo
- Soluciones
radio 0.5 m
- Ambos casos:
Distribución 
aleatoria
- Muestreo semanal
Materiales y Métodos
�Método de disoluciones
-Bacteria - (N.A)
-Actinomicetes - (A)
-Hongo - (PDA+RB)
Materiales y Métodos
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�Respiración: Titulación
�30 g of suelo (frasco)
�3 mL NaOH (vaso)
� Incubó 48 hrs.
�2,3 gotas fenolftaleína
+1 mL BaCl2
* HCl
Materiales y Métodos
(Dr. Zuberer)
� Análisis de datos
- Completamente al azar
- Procedimiento GLM
- SPSS v.13
- Prueba de Dunnett
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Microbio Campo
UFC g-1 suelo
Laboratorio
UFC 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, bacterias
en 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 en
concentraciones 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
C
O
2 
Ev
o
lv
ed
 (µ
g
.g
-1
 s
o
il)
Control
Glucose 120
Glucose 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.
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0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5 6
W eeks
C
O 2
 E
vo
lv
ed
 (µ
g.
g-
1 s
oi
l)
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 diferentes
concentraciones (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 el
suelo en el crecimiento y vitalidad de Quercus virginiana.
EXPERIMENTO 3
• Absorción x
raíz
(azúcares)
• Disponibilidad Nutriente
- microorganismos - suelo
• Secuestro de Nutrientes
- temporal 
http://www.organicare.com/howyardworks .html 
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* Tratamiento: 
soluciones al
suelo
� Árboles -10 cm
MATERIALES Y MÉTODOS
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, 120
Almidón 0, 40, 80, 120
Mezcla (50% cu) 0, 40, 80, 120
Materiales y Métodos
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• Crecimiento de raíz: 
* 4 muestras 
(6 cm x 15 cm)
* a 0.5 m del tronco
* Longitud y diámetro
Programa WinRhizo
* Peso seco
Materiales y Métodos
� Crecimiento: 
- Diámetro, 
- Área de copavertical, 
Programa ImageJ 
- Índice de crecimiento
1
12
medición
mediciónmedición
IC
−
=
� Análisis de carbohidratos en ramillas
- Muestras raíz (final)
� Fotosíntesis: 
- LiCor 6200 
- 3 hojas
Materiales y Métodos
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• 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).
Materiales y Métodos
• 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
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�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 
Materiales y Métodos
� Análisis de datos
- Completamente al azar
- Estructura factorial (concentraciones y carbohidratos)
4x3 aumentada por el control
- Procedimiento GLM
- SPSS v.13
* Datos de composición isotópica de carbono 
* Prueba de Dunnett 
Materiales y Métodos
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0.65
0.67
0.69
0.71
0.73
0.75
0.77
0.79
0.81
0.83
0.85
Aug '04 Dec '04 Apr '05 Aug '05 Dec '05 Jun '06
Time
C
h
lo
ro
p
h
yl
l 
fl
u
o
re
sc
en
ce
 
(F
m
/F
v) Glucose Starch Mixture
Efecto general de la aplicación de glucosa, almidón y mezclas 50:50 en
fluorescencia de clorofila (Fv /Fm) de Quercus virginiana en diferentes fechas.
A
RESULTADOS
� La aplicación de soluciones en el suelo no tuvieron
un impacto significativo en el crecimiento.
0.65
0.67
0.69
0.71
0.73
0.75
0.77
0.79
0.81
0.83
0.85
Aug '04 Dec '04 Apr '05 Aug '05 Dec '05 Jun '06
Time
C
h
lo
ro
ph
y
ll 
flu
o
re
sc
e
nc
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 virginiana
en diferentes fechas.
0
� El uso de la composición de isótopos de carbono no
funcionó para determinar si los azúcares fueron
absorbidos por las raíces de los árboles.
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Efecto general de diferentes concentraciones de carbohi dratos en el conteni do de
glucosa en ramillas de Quercus virginiana.
25
28
31
34
0 40 80 120
Concentration (g L-1)
G
lu
co
se
 (m
g 
g-
1 D
W
)
Resultados
� 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.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 40 80 1 20
Conce ntration (g L -1)
C
O
2 
E
vo
lv
ed
 (
µg
 g
-1
 s
o
il)
Glucose Starch Mixture
Efecto general de carbohidratos (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.
Resultados
� 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.
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MATERIALES Y MÉTODOS
• Determinar el efecto de inyecciones con carbohidratos en el
crecimiento 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 sistema
vascular (Xilema)
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Carbohidrato Concentración (g L-1)
Glucosa 0, 40, 80, 120
Sacarosa 0, 40, 80, 120
Mezcla (50% cu) 0, 40, 80, 120
Materiales y Métodos
� 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 *
Materiales y Métodos
* Medido a un año de la aplicación
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� Análisis de datos
- Completamente al azar
-Estructura factorial (concentraciones y carbohidratos)
4x3 aumentada por el control
- Procedimiento GLM
- SPSS v.13
* Datos de composición isotópica de carbono 
* Prueba de Dunnett 
Materiales y Métodos
RESULTADOS
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
control glucose mixture 50:50 sucrose
Type of sugar
Di
am
et
er
 G
ro
w
th
 In
de
x
(c
m
.c
m
-1
)
Índices de crecimiento en diámetro (cm cm-1) de
Quercus virginiana inyectado con 3 tipos de
azúcares (glucosa, sacarosa,y mezcla 50:50).
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0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 40 80 120
Carbohydrate Concentration (g L-1)
Tr
u
nk
 in
cr
em
en
t 
(c
m
)
Media general del incremento en diámetro (cm) de Quercus
virginiana inyectado c on diferentes concentraciones de
carbohidratos (0, 40, 80 y 120 gL-1).
Resultados
� La mezcla 50:50 (glucosa y sacarosa) causó un
mayor incremento de los índices de crecimiento en
diámetro.
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)
G
lu
co
se
 c
o
nt
en
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)
S
ta
rc
h 
co
n
te
nt
(m
g
 g
lu
co
se
.g
-1
 D
W
)
Efecto general de inyecciones con diferentes concentraciones de carbohidratos en el
contenido de glucosa para ramillas y almidón en raíces de Quercus virginiana.
Resultados
Ramillas Raíces
� El contenido de glucosa en ramillas y de almidón en
raíces mostraron un incremento en árboles tratados
con las altas concentraciones de carbohidratos.
La aplicación de carbohidratos en arbolado 
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0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0 40 80 120
Carbohydrate Concentration (g.L-1)
C
hl
or
op
hy
ll 
flu
or
es
ce
nc
e 
(F
v/
Fm
)
Efecto general de aplicación de carbohidratos por inyecciones al
tronco en cuatro concentraciones (0, 40, 80, y 120 g L-1) sobre la
fluorescencia de clorofila (Fv /Fm) en Quercus virginiana.
Resultados
0
� La fluorescencia de clorofila Fv/Fm se incrementó
significativamente en árboles tratados con altas
concentraciones de carbohidratos.
Tratamiento Raíces Ramillas
Testigo -26.823 -30.530
Glucosa 40 -26.437 -30.430
Glucosa 120 -26.823 -30.037
Sacarosa 40 -26.697 -29.973
Sacarosa 120 -26.697 -29.157*
Composición isotópica de carbono (�13C) en ramillas y raíces de Quercus
virginiana 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) no
mostró una tendencia clara para corroborar la
distribución de fuentes exógenas de carbohidratos.
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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 unmétodo efectivo y práctico
para incrementar la actividad microbiana en el suelo.
� La inyección con carbohidratos puede mejorar el
crecimiento y vitalidad de Quercus virginiana.
Desafortunadamente, los valores de �13C no
demostraron una tendencia que corroborara la
absorción y distribución de fuentes exógenas de
carbohidratos.
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.
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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?
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