Variability of leaf wetting and water storage capacity of branches of 12 deciduous tree species
Authors:
- Anna Klamerus‐Iwan,
- Sylwia Łagan,
- Marcin Zarek,
- Ewa Słowik‐Opoka,
- Bartłomiej Wojtan
Abstract
Leaf surface wettability and factors which determine it are key in determining the water storage capacity of tree crowns and thus the interception of entire stands. Leaf wettability, expressed as the droplet inclination angle, and the surface free energy largely depend not only on the chemical composition of the leaves but also on their texture. The study concerns 12 species of trees common in Central Europe. The content of epicuticular waxes was determined in the leaves, and values ranging from 9.145 [μg/cm2] for horse chestnut (Aesculus hippocastanum L.) to 71.759 [μg/cm2] for birch (Betula pendula Roth.) were obtained. Each additional μg/cm2 increases the canopy water storage capacity by 0.067 g g−1. For all species, the inclination angles of water, diiodomethane and glycerin droplets to the leaf surface were measured and the surface free energy was calculated. It is shown that it is the wax content and the species that constitute independent predictors of water storage capacity. These factors explain the 95.56% effect on the value of canopy water storage capacity. The remaining 4.44% indicate non‐species‐related individual features or the ability to mitigate pollutants as well as possible environmental factors. Wax analyzed separately from other factors causes a slight increase (by 0.067 g/g) of S. Nevertheless, the influence of the surface condition as a result of species‐related variability is decisive forthe value of the canopy water storage capacity. The research was interdisciplinary. Within the discipline of Mechanical Engineering, an assessment of the wetting of the leaf surface was made, with is closely related to the adhesion phenomena, especially with mechanical and specific adhesion.
- Record ID
- CUT0140a44bd4e247189c2f1d3c05284865
- Publication categories
- ;
- Author
- Journal series
- Forests, ISSN , e-ISSN 1999-4907, Monthly
- Issue year
- 2020
- Vol
- 11
- No
- 11
- Pages
- [1-21]
- Article number
- 1158
- Other elements of collation
- il. (w tym kolor.); Bibliografia (na s.) - 19-21; Bibliografia (liczba pozycji) - 50; Oznaczenie streszczenia - Abstr.; Numeracja w czasopiśmie - Vol. 11, Iss. 11
- Substantive notes
- Section: Forest Ecology and Management
- Keywords in English
- ecohydrology, canopy water storage capacity, contact angle, wettability, surface free energy
- Abstract in Polish
- Zwilżalność powierzchni liści i czynniki ją determinujące są kluczowe w określaniu zdolności retencyjnych koron drzew, a tym samym intercepcji całych drzewostanów. Problem zwilżania powierzchni wiąże się ściśle ze zjawiskami adhezji, szczególnie z adhezją mechaniczną i specyficzną. Pojęcie stanu energetycznego warstwy wierzchniej opisać można jako ilościową charakterystykę jej potencjału termodynamicznego, będącego efektem poziomu energii zmagazynowanej w elementarnych składnikach struktury warstwy. W poszukiwaniu optymalnego parametru charakteryzującego stan energetyczny warstwy wierzchniej liści, którego obserwacje i pomiary umożliwiłyby ocenę właściwości tej warstwy pod kątem zdolności retencyjnych koron drzew zastosowano metodę oceny swobodnej energii powierzchniowej wykorzystywaną w inżynierii mechanicznej i materiałowej. Badania dotyczą 12 gatunków drzew powszechnych w Europie Środkowej. Zawartość wosków epikutykularnych oznaczono w liściach od 9,145 [μg/cm^2] dla kasztanowca (Aesculus hippocastanum L.) do 71,759 [μg/cm^2] dla brzozy (Betula pendula Roth.). Każdy dodatkowy μg/cm^2 zwiększa pojemność czaszy o 0,067 g/g. Dla wszystkich gatunków zmierzono kąty nachylenia kropli wody, dijodometanu i gliceryny do powierzchni liścia i na ich podstawie obliczono energię swobodną powierzchni. Wykazano, że to zawartość wosku i gatunek stanowią niezależne predyktory zdolności retencyjnej wody. Czynniki te wyjaśniają wpływ 95,56% na wartość pojemności magazynowej wody przez baldachim. Pozostałe 4,44% wskazuje na cechy osobnicze niezwiązane z gatunkami lub zdolność do ograniczania zanieczyszczeń, a także na możliwe czynniki środowiskowe. Wosk analizowany oddzielnie od innych czynników powoduje nieznaczny wzrost (o 0,067 g/g) S. Niemniej jednak wpływ stanu powierzchni w wyniku zmienności gatunkowej decyduje o wartości zdolności retencyjnej drzewostanu.
- DOI
- DOI:10.3390/f11111158 Opening in a new tab
- URL
- https://www.mdpi.com/1999-4907/11/11/1158 Opening in a new tab
- Language
- eng (en) English
- License
- Score (nominal)
- 100
- Additional fields
- Indeksowana w: Web of Science, Scopus
- Uniform Resource Identifier
- https://cris.pk.edu.pl/info/article/CUT0140a44bd4e247189c2f1d3c05284865/
- URN
urn:pkr-prod:CUT0140a44bd4e247189c2f1d3c05284865
* presented citation count is obtained through Internet information analysis, and it is close to the number calculated by the Publish or PerishOpening in a new tab system.