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Some physiological properties of Cryptomeria japonica leaves from Kanto, Japan: potential factors causing tree decline

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Abstract:

Japanese cedar (Cryptomeria japonica D. Don) has been declining in urban areas of Japan. We examined if the decline was associated with physiological deterioration of leaves and resulting water stress. Leaves from three locations (severe decline, slight decline, and healthy) were analyzed for minimum transpiration rates (MT), amounts of epicuticular wax (EW), contact angles (CA), fractions of unhealthy stomata (US), cuticular thickness, and leaching of elements (LE). Anthropogenic elements (e.g., antimony (Sb)) in aerosols on the leaves were also analyzed by neutron activation analysis. MT, US, and amounts of Sb were 2, 15, and 10 times greater, respectively, at the severe decline location compared with the healthy location. LE was also greater at the severe decline location than at the slight decline and healthy locations. In contrast, CA was greatest at the healthy location and least at the severe decline location. MT correlated with the values obtained from a linear trinomial function that included EW, CA, and US as variables (r = 0.872, P < 0.01), and US correlated with amounts of Sb in aerosols (r = 0.939, P < 0.01). Therefore, it is likely that the deterioration of epicuticular wax and stomatal unhealthiness resulting mainly from clogging with aerosols, in combination with environmental aridification, have placed C. japonica under chronic and sometimes fatal water stress, causing tree decline.

Le cryptoméria du Japon (Cryptomeria japonica D. Don) dépérit dans les zones urbaines au Japon. Nous avons vérifié si le dépérissement est associé à la détérioration physiologique des feuilles et au stress hydrique qui en résulte. Des feuilles provenant de trois endroits caractérisés par un dépérissement sévère, léger ou nul ont été analysées pour le taux minimum de transpiration (MT), la quantité de cire épicuticulaire (EW), l'angle de contact (CA), la proportion de stomates en mauvais état (US), l'épaisseur de la cuticule et le lessivage des éléments (LE). Les éléments dans les aérosols d'origine anthropique (e.g., antimoine (Sb)) présents sur les feuilles ont aussi été soumis à l'analyse par activation neutronique. Les valeurs de MT, US et la quantité de Sb étaient respectivement 2, 15 et 10 fois plus élevées à l'endroit où le dépérissement était sévère comparativement à l'endroit où il n'y avait pas de dépérissement. La valeur de LE était également plus élevée où le dépérissement était sévère qu'aux endroits où il était léger ou nul. Par contre, la valeur de CA était la plus grande où il n'y avait pas de dépérissement et la plus faible où le dépérissement était sévère. Les valeurs de MT étaient corrélées avec les valeurs générées par une fonction linéaire trinomiale dont les variables incluaient EW, CA et US (r = 0,872, P < 0,01). La valeur de US était corrélée avec la quantité de Sb dans les aérosols (r = 0,939, P < 0,01). Par conséquent, il est probable que la détérioration de la cire épicuticulaire et le mauvais état des stomates dû surtout à leur obstruction par les aérosols, combinés à un environnement qui devient plus aride, causent un stress hydrique chronique et parfois fatal qui entraîne le dépérissement de C. japonica.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2001

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