Clonación: - Revista MM

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Clonación:
Industria Forestal Mejorada y “A la Carta”
Redacción M&M
Redacción M&M
La clonación de árboles tiene como objetivo básico, la obtención de individuos con tipologías
idénticas al árbol donante, el cual posee características destacadas al promedio de la
población; esto lleva a un aumento en la calidad y el volumen de árboles utilizados en nuevas
plantaciones; e indirectamente a la reducción de la presión sobre los bosques nativos, entre
otras ventajas.
“A la carta”. Tal como un comensal elige el plato de su preferencia en un restaurante, desde hace varios años, los reforestadores de distintas partes del mundo escogen la madera
que cosecharán previa elección de sus calidades y cualidades;
todo, gracias al desarrollo de una técnica dirigida a mejorar la
industria forestal productora de celulosa, madera aserrada y
energía, cuya base son las plantaciones clonales.
La clonación o multiplicación clonal –muy distinta a la reproducción sexual por la que naturalmente las especies
forestales dan lugar a nuevos individuos mediante la polinización (1)– es una técnica asexual o agámica (sin unión
de gametos y por ende, sin intervención de los órganos reproductivos) en la que un árbol de características deseables
desde el punto de vista comercial, ambiental o paisajista, es
multiplicado –a partir de su raíz, tallo u hojas– en millones
de clones que replican las mismas propiedades del árbol
madre donante; el objetivo: lograr una plantación superior,
homogénea, productiva y por ende, rentable.
El origen de la propagación de plantas por métodos asexuales es tan antiguo como tradicional, se remonta a los tiempos de las primeras civilizaciones pero tomó fuerza a mediados de los años 70, cuando inició a escala comercial con el
empleo de las técnicas de estaca, las mismas que llevaron,
posteriormente, a la aparición de otros métodos como la
miniestaca y la embriogénesis somática (2).
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Actualmente, la importancia de la clonación y la razón por la que se ha convertido una herramienta de ingeniería genética fundamental en la actividad reforestadora –durante los últimos 10 años,
tiempo en el que ha mostrado su mayor
desarrollo– radica en las ganancias que
reporta en los procesos de producción y
cosecha: mejoramiento en la calidad de
las maderas, mayor crecimiento volumétrico de los árboles, mejor adaptabilidad a condiciones específicas de suelos
–aun en circunstancias adversas– e incluso, una mayor resistencia a enfermedades y fenómenos climáticos severos,
como heladas o sequías.
Adicionalmente, le permite a los reforestadores escoger materiales adaptados a su región, es decir adelantar
silvicultura de precisión; tener herramientas para pronosticar el crecimiento y calidad de las trozas a cosechar;
aumentar las cosechas en menor cantidad de área y, al poder planificar en
forma sistemática la plantación, obtener mayor capacidad productiva por
sitio y mejor calidad en los productos,
explica Gustavo Barbosa, gerente del
grupo Kanguroid.
Sus aportes a la silvicultura son claves
en un tiempo en el que la demanda
de productos forestales de calidad
aumenta y la industria debe responder con maderas óptimas; la clonación asegura plantaciones productivas a partir de árboles previamente
seleccionados, cuyas yemas o partes
proveen material genético superior
–llevado a convertirse en prometedoras plántulas en vivero– y árboles
de características especiales para un
producto determinado, lo que puede
hacer una gran diferencia a la hora de
competir comercialmente.
Sistemas y Proceso para
la Multiplicación
El proceso para propagar vegetativamente un árbol se inicia y fundamenta –explica el ingeniero Víctor Nieto–
en la acertada selección de una planta donante que posea características
de superioridad con respecto a los
demás árboles presentes en el bosque, selección que debe, después, validarse por medio de ensayos clonales. “Sobre los árboles seleccionados
se cosechan yemas, esquejes, hojas u
otros explantes a partir de los cuales
es posible iniciar un proceso propagativo”, afirma Nieto.
Al respecto, el ingeniero forestal Enrique
Trujillo afirma que los explantes (3) cosechados pueden ser multiplicados por
métodos de laboratorio o por métodos
convencionales en campo aunque son
los últimos los que han tenido mayor
difusión durante los últimos años por su
practicidad y relativo bajo costo.
La propagación por laboratorio –empleada en los casos que, biológicamente, los métodos convencionales
no funcionan– toma una planta madre
a partir de la cual se inicia la propagación de miles de plantas. Las limitantes
en Colombia, para su aplicación masiva han sido la falta de conocimientos
sobre las técnicas a utilizar, la poca investigación sobre el comportamiento
de los clones en sitios específicos, y su
alto costo, dado que el precio de un
árbol clonado en laboratorio, dependiendo la escala y la técnica empleada,
alcanza los $1.000 a $2.000, mientras
que un árbol logrado tras un proceso
tradicional de semilla puede costar entre $300 y $600.
Foto: Ing. Enrique Trujillo. El Semillero.
Pese a su mayor costo –tema que evalúan algunos reforestadores considerando que para adelantar un proyecto,
el establecimiento de una hectárea en
Colombia cuesta cerca de $2.000.000–
las ventajas de la propagación clonal
son innegables –lo que en algunos
casos incluso obliga a su elección– ya
que a través de ella es posible propagar plantas sanas y limpias de enfermedades, generar material masivamente a partir de un solo explante, y
conservar en espacios reducidos una
gran base genética.
Clonación bajo condiciones controladas.
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La segunda forma de propagación vegetativa enunciada –y la más difundida entre los reforestadores colombianos– es
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Propagación Clonal en el Mejoramiento Genético Forestal
Ventajas
Desventajas
• M
ayor uniformidad de las
poblaciones forestales, comparada con la lograda por
semilla.
• G
eneración de altos riesgos, en producción y en
lo sanitario cuando se usa
material no seleccionado
adecuadamente.
• A
lcanza y mantiene mayor
producción por unidad de
área, si se utiliza material
donante de óptima calidad.
• M
antiene, en el proceso (propagaciones sucesivas) la identidad genética del material.
emanda tiempos más re• D
ducidos para la obtención de
material de mejor calidad.
• M
ayor riesgo de ataque de
plagas o enfermedades si el
material donante no es evaluado previamente.
l ser altamente especifica la
• A
relación de un clon y el sitio,
no es posible fácilmente la
movilidad de un clon a sitios
nuevos sin antes desarrollar
pruebas de comportamiento.
Fuente: Conif
el corte y enraizamiento de yemas juveniles en viveros o
en invernaderos, dispuestas en camas de propagación de
condiciones controladas, luego deben ser inducidas para
que rebroten raíces. A través de este sistema, actualmente
Colombia produce Teca, Melina, Acacia y varios Eucaliptos.
Vale anotar que son varias las empresas que complementan
el proceso con las técnicas de laboratorio para obtener sus
primeros individuos forestales –plantas madre óptimas–
que replican luego en campo.
De acuerdo con el ingeniero Enrique Trujillo, la selección
de árboles donantes depende del objetivo de la reforestación y del uso que tendrá la madera del cultivo. Así, por
ejemplo, si el propósito es la obtención de madera para
biomasa, los árboles seleccionados tendrán como características, un alto volumen de madera y la mayor densidad
posible; si se siembran para la producción de postes, las
condiciones exigidas serán rectitud y altura; y si se necesitan para pulpa, sobre la forma del árbol, primará una buena longitud de la fibra y el máximo volumen por hectárea.
inmediatas en las primeras fases del programa de plantaciones; hecho que permite la captura y el aprovechamiento de la ganancia genética en forma rápida, y hace posible
el desarrollo de actividades básicas de mejoramiento para
recuperar la inversión. El segundo aspecto, que reporta
resultados a mediano y largo plazo, es que el programa
de mejoramiento genético mantenga una base genética lo
suficientemente amplia para permitir un avance continuo
en las siguientes generaciones, asegura la Organización de
las Naciones Unidas para la Agricultura (FAO).
El ingeniero forestal, Víctor Nieto, afirma que el reforestador debe cumplir varios pasos si desea emprender un
negocio exitoso con base en material clonado.
Asegura que, inicialmente, debe tener acceso a suficiente
base genética (plantaciones, ensayos, áreas experimentales) para, a partir de esta, comparar los datos de crecimiento logrados con los datos de crecimiento de plantaciones promedio, y asegurarse de hacer la selección sobre
los individuos más productivos para tener una base para
la generación de clones candidatos. Luego, debe valorar
los clones candidatos mediante ensayos (4) y pruebas (5);
finalmente, es posible adelantar la multiplicación masiva
de los individuos validados para hacerlos comerciales (lo
que los agrónomos llaman “liberar”).
También advierte que el reforestador, durante el proceso,
debe realizar un monitoreo permanente del crecimiento
operativo, comparando siempre el material existente con
el nuevo para reiniciar el ciclo.
Sobre el tiempo para la obtención de resultados, dadas
las notables ventajas en crecimiento de los Eucaliptos
Programa de Mejoramiento Genético
El primero es que la meta a corto plazo sea la producción de semilla mejorada para satisfacer las necesidades
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Foto: Ing. Enrique Trujillo. El Semillero.
Es necesario tener presente que la propagación asexual no
puede agregar valor genético al material propagado, por lo
tanto es indispensable el desarrollo de un programa de mejoramiento genético exitoso para, a partir de éste, propagar
clonalmente los mejores árboles; para lograrlo, es necesario
que el reforestador contemple dos aspectos fundamentales
en relación con sus objetivos, en el tiempo.
Manipulación de yemas.
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–especie sobre la cual los desarrollos investigativos muestran mayores avances–, el ciclo completo puede cerrarse
en cinco o seis años. En otras especies, la selección ideal
de un clon puede tardar mucho más tiempo, hasta tanto los resultados en el crecimiento sobresaliente no sean
validados; de hecho, cuando la especie no responde fácilmente a las técnicas de propagación clonal –como ocurre
en varias especies de pino–, el proceso debe ser complementado con técnicas de laboratorio lo que aumenta significativamente los tiempos y los costos.
De todas maneras vale anotar que los mayores tiempos
que pueda implicar la propagación vegetativa, en la fase
experimental, se ven luego ampliamente compensados
tras el logro de plantas más productivas y homogéneas por
unidad de área, lo cual potencializa la producción industrial. Asegura Nieto que, aunque los métodos de propagación de plantas a partir de semilla son pasos que no pueden obviarse, también hoy son cada vez menos frecuentes
y en contraste, la fase sexual en manos de los mejoradores
genéticos como mecanismo de aumento de las ganancias
genéticas, se populariza y cobra fuerza.
Colombia Frente a los
Líderes de la Clonación Forestal
Hoy, la clonación forestal está abanderada en el mundo por
Malasia, los países nórdicos, Estados Unidos, Costa Rica,
Chile y Brasil, este último considerado, líder mundial de la
propagación clonal de especies forestales; así lo confirman
sus investigaciones y avances con varias especies de Eucaliptos y el alto grado de refinamiento de sus técnicas, al punto que hoy cuenta con viveros que producen más de cinco
millones de plantas clonales y ha caracterizado un amplio
abanico de clones comerciales.
Kellen Gatti, ingeniera forestal brasileña, explica que la consolidación del país carioca en la materia se debe en buena
parte, a que durante la década de los 70, los cultivos heterogéneos de Eucalipto establecidos en Brasil sufrieron
el embate del cáncer de Eucalipto, enfermedad que causó
pérdidas económicas considerables y que obligó al estudio
e implementación permanente de técnicas de clonación,
siendo la más popular, la de estaca.
Gracias a los estudios, el país alcanzó desarrollos importantes en procesos de selección de árboles, rescate de árboles
superiores, evaluación de clones y producción de plántulas;
logró también aumentos en la productividad de las plantaciones en áreas específicas a corto plazo, y en el porcentual de brotación después del corte; y además demostró
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ISO 9001
SC-CER216150
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avances en la multiplicación de clones
adecuados para la producción de celulosa y en la reducción de costos de
producción por área.
Colombia, comparada con Brasil, aunque está dando sus primeros pasos en
clonación forestal, muestra hoy un interesante potencial para el desarrollo
del método, unas instituciones y empresas comprometidas, y profesionales inquietos por promoverla.
Según datos de Conif, hay establecidas
en Colombia, actualmente, 8.110 hectáreas en clones de Eucalipto (E.) grandis y 1.263 ha de E. urograndis en predios de Smurfit Carton de Colombia;
50 ha de clones de E. pellita en predios
de la Reforestadora de la Costa; 4.000
ha de melina en la Costa Atlántica en
predios de Pizano; cerca de 8.000 ha
en E. tereticornis y E. camaldulensis en
la Costa Atlántica; un número cercano
a las 100 ha de Teca, en la Costa Atlántica; y no más de 50 has en Córdoba,
de Acacia mangium.
Las cifras son mucho menores a la que
exhibe, comparativamente, una sola
empresa en Brasil como Fibria, que hoy
produce en sus viveros (estado de São
Paulo), 30 millones de plantas clonales,
al año. Dato que siguen cambiando rápidamente en la medida que cada vez
se utiliza menos semilla y más clones
(ver reporte de Fibria, Cuadro 1).
En realidad, el tránsito tímido que
hace el sector forestal nacional hacia
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la aplicación de la clonación y la comercialización de material asexual
tiene varias causas: el alto costo de la
inversión inicial (6), la falta de conocimiento sobre los procesos técnicos
requeridos, y los escasos ensayos y
datos de validación de los materiales
seleccionados como aptos para propagar masivamente; realidad radicalmente distinta a la producción de
plántulas sexuales en los viveros tradicionales, donde los costos de operación pueden ser menores pero así mismo lo es el control sobre las variables
productivas.
de Agricultura y Desarrollo Rural y
Colciencias ha implementado varios
proyectos piloto en Colombia, para
motivar un cambio cultural en la producción de plantas, desarrollar la infraestructura necesaria para lograrlo
y para asegurar el establecimiento y
seguimiento de los procesos de validación en campo.
Hoy, la propagación clonal es aprovechada en Colombia, principalmente,
por el sector floricultor, y por grandes
empresas reforestadoras, fabricantes
Entidades como Conif desde hace varios años y con el apoyo del Ministerio
Cuadro 1. Programa de plantación vs. uso de semilla y clones
(Sao Paulo) en la empresa Fibria, en Brasil.
La plantación del programa
27500
Gestión
en el estado de Sao Paulo
25000
23970
20722
22500
20000
17500
15216
13319
15000
Area (ha)
Área
(ha)
Hoy, las exploraciones continúan y los
descubrimientos son más significativos gracias a la alianza universidad
- centros de investigación - industria Gobierno a través de sus unidades de
Ciencia y tecnología; de hecho, Brasil
estimula los estudios en este campo,
entregando becas a estudiantes de
pregrado y postgrado e invierte recursos significativos en investigación y desarrollo tecnológico.
Selección de árboles
plus de Teca y Melina
(Puerto Libertador).
11419
12500
10000
7094
7500
5355
5000
2500
2195
0
475
173
358
0
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Año
Brotar
Siembra
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de papel, productores de pulpa y transformadoras de madera como Smurfitt
Kappa Cartón de Colombia, Pizano,
Kanguroid, Refocosta y la Reforestadora del Sinú; todas adelantan planes de
mejora genética de la madera y/o la celulosa y aunque presentan grados distintos de desarrollo, todos persiguen el
propósito de ofrecer productos de alta
calidad que limiten los riesgos de pérdidas económicas, a sus clientes.
Periodo de
ejecución
Especie
Financiador
Lugar de
Ejecución
Alianza
2008 -2010
Teca
MADR
Magdalena
Conif - Refocosta
2012 - 2014
Teca
Colciencias
Córdoba
Conif - Ganados y
Maderas
2008 -2010
Teca, Melina,
Acacia mangium
MADR
Córdoba
Kanguroid - U Córdoba
Conif - Refocosta
2013 - 2015
Eucalyptus sp.
Para que la técnica alcance un empleo generalizado y Colombia pueda,
en el mediano - largo plazo, convertirse en un referente en el tema y
competir con sólidos paquetes tecnológicos de las especies que siembra, la ingeniera Gatti aconseja que
tal como sucede en Brasil, gobierno,
empresas y academia deben trabajar
unidas; invertir en Ciencia y Tecnología, y fortalecer el proceso a través de
transferencia de tecnología, asesoría
y convenios con países desarrollados
en biotecnología.
2005 - 2013
2011 - 2013
Ejemplo Nacional de
Propagación Clonal para
el Futuro
Pocas empresas colombianas le han
apostado a la tecnología clonal, una
de ellas es Bosques del Futuro (del
grupo Kanguroid) que ha incorporado a su plan de trabajo un programa
de mejoramiento genético aplicado a las especies Acacia mangium,
Gmelina arbórea y Tectona grandis,
las cuales fueron elegidas luego de
un estudio sobre especies relevantes
en el departamento de Córdoba, realizado por la reforestadora y la Universidad de Córdoba.
Vale anotar que las empresas que
adelantan programas de mejoramiento genético, los complementan
con pruebas genéticas en campo,
con el uso operativo del material
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2008 -2010
E. pellita
MADR
Casanare
2013
E. pellita fase II
Colciencias
Casanare
Conif - Refocosta
Colciencias
Bolivar
Conif - Monterrey
Forestal
E. grandis - E.
urophylla
Privado
Valle
SKCC
E. urograndis
Privado
Córdoba
Refosinu
Fuente: Conif.
clonal producido, y la aplicación de
la mejor silvicultura posible (que incluye limpias a tiempo, fertilizaciones
en dosis y frecuencias adecuadas; y
podas, para el caso de madera con
fines de aserrado); de esta manera
logran importantes avances en este
campo así como en la propagación
vegetativa.
Hoy, y gracias también al apoyo del
Estado y/o a la inversión directa de
reforestadores privados, el nivel de
conocimiento en esta técnica de propagación muestra aumentos significativos, como lo afirma Dayana Tobar,
jefe de producción e investigación de
Bosques del Futuro.
Ensayos, estacas de Tectona grandis.
“Para la Melina, a nivel comercial,
establecimos un jardín clonal construido a partir de la selección de más
de 25 árboles plus (sobresalientes sobre el promedio de las plantaciones
evaluadas) que, al ser propagados y
plantados en campo, han alcanzado
excelentes crecimientos: para la Teca
hemos logrado una muy buena colección genética de las selecciones hechas en campo; actualmente, están
en proceso de manejo para lograr el
rejuvenecimiento (7) y la propagación.
Para la Acacia hemos desarrollado un
protocolo de clonación de árboles
adultos y establecido huertos semilleros que sometemos a una exhaustiva evaluación, cada seis meses”.
Vale destacar que entre los grandes
logros de las empresas que ahora
trabajan en propagación clonal están
el haber dispuesto material mejorado para su consumo y que, seguramente en el futuro, lo estará para
otros reforestadores en cada región;
la identificación de las acciones sexuales para la mejora de material que
ha llevado a fases de propagación
asexual sobre cruces de mejor desarrollo; el establecimiento de ensayos
y su monitoreo para la construcción
de datos de referencia, y la introducción –para caracterizar y aumentar
las bases genéticas de selección– de
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Esquema de la primera fase del programa de Mejoramiento
Genético - Empresa Bosques del Futuro 3F
Población Base
Selección
Capturar Individuos superlativos
(Banco de germoplasma)
Sexual
(Captura 50% genes)
Ensayos de progenies en
diferentes sitios
Huertos semilleros
Fuente semillera de alta calidad
Ensayos de
Procedencias
Protocolos de enraizamiento
(Ampliar base
y rejuvenecimiento
genética)
Evaluación de clones
Jardines
en diferentes sitios
Clónales
En realidad y según los expertos en
este campo, el éxito comercial de la
propagación clonal, en Colombia,
parece tener una proyección de uso
masiva a futuro; así lo afirma, Víctor
Nieto, director de investigación de la
Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal – Conif.
“A futuro, lo clonal marcará la pauta como fuente del abastecimiento
de semilla asexual, pero funcionará siempre y cuando la técnica vaya
acompañada de un programa de mejora genética que permita el aprovisionamiento de árboles parentales
de mayor capacidad de crecimiento
que el promedio del material vegetal
utilizado en la cosecha previa”.
Sin duda, los avances tecnológicos y
el aumento de la demanda de productos forestales en el mundo fortalecerán la tendencia a la silvicultura
clonal; hecho que favorecerá, entre otros aspectos, el desarrollo de
24
Citas
Asexual
(Captura 100% genes)
semillas resultantes de otros programas de mejoramiento provenientes
de países como Asia, Australia, África
y Costa Rica, y que hoy son evaluadas
en campo.
otros países más desarrollados, seguramente, avanzarán en aumentar la
tolerancia a herbicidas y estrés abióticos, modificar la arquitectura vegetal,
y manipular los contenidos de lignina
y celulosa.
Clon sitio
diversos materiales genéticos que se
adapten a condiciones edafoclimáticas (8) distintas; la reducción de costos inherentes al manejo de materia
prima para la obtención del productos finales; el aumento de las ganancias para las empresas dedicadas a la
actividad reforestadora; y el fortalecimiento de la seguridad ambiental
con el consecuente desarrollo económico y social de la población que
establezca plantaciones.
“Por lo pronto, es necesario tener
las precauciones en el uso de clones
locales o importados de manera masiva, realizando antes una evaluación
de su respuesta en crecimiento y
adaptación mediantes ensayos genéticos, mantener los rigores y la persistencia en la búsqueda de árboles
candidatos para clonar y avanzar en
el conocimiento de los procesos técnicos y tecnológicos para lograr plantas a partir de estaquillas”; señala el
ingeniero Víctor Nieto.
Durante los próximos años, el desafío
apuntará a la incorporación de técnicas de biotecnología para caracterizar el material seleccionado destinado al servicio de la silvicultura clonal;
1) Proceso de transferencia del polen desde los
estambres hasta el estigma o parte receptiva
de las flores en las angiospermas, donde germina y fecunda los óvulos de la flor, haciendo
posible la producción de semillas y frutos.
2) También denominada embriogénesis asexual
o adventicia, consiste en el desarrollo de
embriones a partir de células que no son el
producto de una fusión de gametos durante
la fecundación.
3) Explantes. Tejido vivo separado de su órgano,
propio y transferido a un medio artificial de
crecimiento. El nombre “explante” es una
versión castellanizada del vocablo inglés “explant”; acuñado especialmente para identificar a los tejidos vegetales cultivados in vitro y
sin otro significado.
4) Ensayos clonales: Hace referencia a plantar
los nuevos clones y ver como realmente crecen los árboles en el sitio.
5) Pruebas clonales: Experimenta el material
contra plagas, enfermedades y otras pruebas
que caractericen el clon.
6) La propagación clonal requiere una infraestructura especializada dado que las plantas
donantes de ramas, demandan condiciones
óptimas de nutrición para lograr altos metabolismos productivos, y las estaquillas cosechadas exigen condiciones especiales de
temperatura y humedad para enraizar.
7) Son los ciclos de propagación necesarios para
que un clon tome la forma original de la planta madre, es decir, la de un árbol y no la de la
rama de la cual fue creado.
8) Relativo a la composición y la naturaleza del
suelo en su relación con las plantas y el entorno que la rodea.
Fuentes:
•
•
•
•
•
Gustavo Barbosa Cobos. Presidente Grupo
Kanguroid. [email protected]
Enrique Trujillo N. IF MSc. El Semillero SAS. [email protected]
Dayana Tobar Tamara. Ingeniera Agrónoma de
la Universidad de Córdoba. Estudiante de último semestre de la Maestría en Ciencias Agrónomas con énfasis en Mejoramiento Genético
de la Universidad de Córdoba. Jefe de Producción e Investigación de la Biofábrica Bosques
del Futuro. [email protected]
Víctor Nieto Rodríguez. Director de Investigaciones de la Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal – CONIF. victornieto@
conif.org.co
Kellen Cristina Gatti. Ingeniera Forestal y
Maestría en Ciencias Forestales de la Universidad Federal de Viçosa de Brasil. Docente Investigadora de la Universidad de Córdoba.
[email protected]
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