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Development of estimation methods for maximum depth and structure of tree roots using ground penetrating radar

Research Project

Project/Area Number 20H03028
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 40010:Forest science-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Hirano Yasuhiro  名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (60353827)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤堂 千景  兵庫県立農林水産技術総合センター, 森林林業技術センター, 上席・主任研究員 (00463414)
池野 英利  福知山公立大学, 情報学部, 教授 (80176114)
檀浦 正子  京都大学, 農学研究科, 准教授 (90444570)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Keywords樹木根 / 根系深さ / 地中レーダ / 森林土壌 / 人工林 / スギ
Outline of Research at the Start

豪雨や強風に伴う樹木の根返りや流木化防止の観点から、樹木根系の深さを評価する必要がある。これまで根系深さを知るためには掘り取りなど破壊的測定が必要であったが、本研究では地中レーダを用いた地表面のみの探査で非破壊的に根の最大深さを推定することに取り組む。また樹高や幹直径など樹木地上部の指標や、地下水位や土壌硬度など土壌環境要因もレーダ探査結果とともに考慮し、土を掘らずに樹木の根の最大深さを推定する手法を提案する。

Outline of Final Research Achievements

To prevent tree overturning from heavy rainfall and strong winds under a changing climate, it is necessary to evaluate the maximum depth of the root system. While destructive excavation has been the main method for root system evaluation, this study aimed to estimate the maximum root system depth nondestructively using ground penetrating radar and to clarify the relationship between the root system depth and related tree above-ground and soil characteristics. The results showed that the root system structure of Cryptomeria japonica could be estimated using ground-penetrating radar. On the other hand, the ground-penetrating radar tended to overestimate the root system structure because it also detected the roots of surrounding trees. We also found that the height of Pinus thunbergii trees well represented the maximum depth of the root system.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

気候変動に伴う豪雨や強風により樹木の根返りや流木化を防ぐ必要がある。樹木の根返りには根の最大深さや根の健全な発達状態を評価する必要がある。またこれまで根系評価では土壌を掘り取る破壊的な調査が主流であった。本研究では土壌を掘らずに根系を推定する方法として地中レーダ探査を用いて非破壊的に明らかにすること、また樹木の地上部や土壌特性から根系最大深さを推定できるかについて明らかにすることを目的とした。その結果、地中レーダを用いてスギ根系構造の推定は可能であったが、幹直下の根の評価が困難なことや根の広がりを過大評価することが示唆された。またクロマツでは樹高が根の最大深さ指標となる可能性を指摘した。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 応用森林学会大会 公開講演会「持続可能な都市山管理-六甲山の減災を考える-」2023

    • Author(s)
      山瀬敬太郎・大橋瑞江・池野英利・谷川東子・藤堂千景・檀浦正子・堀田紀文・平野恭弘
    • Journal Title

      Shinrin Kagaku

      Volume: 98 Issue: 0 Pages: 38-39

    • DOI

      10.11519/jjsk.98.0_38

    • ISSN
      0917-1908, 2424-1490
    • Year and Date
      2023-06-01
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  • [Journal Article] 3D reconstruction using Structure-from-Motion: a new technique for morphological measurement of tree root systems2022

    • Author(s)
      Okamoto Yuki、Ikeno Hidetoshi、Hirano Yasuhiro、Tanikawa Toko、Yamase Keitaro、Todo Chikage、Dannoura Masako、Ohashi Mizue
    • Journal Title

      Plant and Soil

      Volume: 477 Issue: 1-2 Pages: 829-841

    • DOI

      10.1007/s11104-022-05448-8

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Maximum rooting depth of Pinus thunbergii Parl. estimated with depth at the center point of rotation in a tree-pulling experiment in a coastal forest in Japan2022

    • Author(s)
      Todo C, Yamase K, Ikeno H, Tanikawa T, Ohashi M, Hirano Y
    • Journal Title

      Forests

      Volume: 13 Issue: 9 Pages: 1506-1506

    • DOI

      10.3390/f13091506

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Root system of the giant <i>Cryptomeria japonica</i> tree collapsed at Shinmei shrine in Okute town, Gifu, in July 2020.2021

    • Author(s)
      平野恭弘・南光一樹・土居龍成・西村澪・杁山哲矢・谷川東子
    • Journal Title

      Root Research

      Volume: 30 Issue: 3 Pages: 65-75

    • DOI

      10.3117/rootres.30.65

    • NAID

      130008093518

    • ISSN
      0919-2182, 1880-7186
    • Year and Date
      2021-09-20
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  • [Journal Article] Reconstruction of Conifer Root Systems Mapped with Point Cloud Data Obtained by 3D Laser Scanning Compared with Manual Measurement 査読有り2021

    • Author(s)
      Chikage Todo, Hidetoshi Ikeno, Keitaro Yamase, Toko Tanikawa, Mizue Ohashi, Masako Dannoura, Toshifumi Kimura, Yasuhiro Hirano
    • Journal Title

      Forests

      Volume: 12 Issue: 8 Pages: 1117-1117

    • DOI

      10.3390/f12081117

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  • [Journal Article] Detection of Tree Roots Using Ground Penetrating Radar for Disaster Mitigation2020

    • Author(s)
      谷川東子, 山瀬敬太郎, 藤堂千景, 池野英利, 大橋瑞江, 檀浦正子, 金澤洋一, 平野恭弘
    • Journal Title

      Water Science

      Volume: 64 Issue: 3 Pages: 87-112

    • DOI

      10.20820/suirikagaku.64.3_87

    • NAID

      130008139803

    • ISSN
      0039-4858, 2432-4671
    • Year and Date
      2020-08-01
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  • [Journal Article] A quantitative evaluation of soil mass held by tree roots2020

    • Author(s)
      Tanikawa Toko、Ikeno Hidetoshi、Todo Chikage、Yamase Keitaro、Ohashi Mizue、Okamoto Toru、Mizoguchi Takeo、Nakao Katsuhiro、Kaneko Shinji、Torii Atsushi、Inagaki Yoshiyuki、Nakanishi Asami、Hirano Yasuhiro
    • Journal Title

      Trees

      Volume: 35 Issue: 2 Pages: 527-541

    • DOI

      10.1007/s00468-020-02054-y

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  • [Journal Article] 樹木の根を知るニーズ ~根の広がりと強度の評価~2020

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      平野恭弘
    • Journal Title

      グリーンエージ

      Volume: 47 Pages: 20-23

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      金子祥也・谷川東子・藤堂千景・池野英利・山瀬敬太郎・ 大橋瑞江・檀浦正子・杁山哲矢・黒見信輔・柳瀬亮太・平野恭弘
    • Organizer
      第135回日本森林学会大会
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    • Author(s)
      藤堂千景・山瀬敬太郎・池野英利・谷川東子・大橋瑞江・ 檀浦正子・平野恭弘
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      第135回日本森林学会大会
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  • [Presentation] 牧田直樹・福澤加里部・檀浦正子・平野恭弘2024

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      森林生態系における樹木根の発達と機能の最近の理解の進展
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      第135回日本森林学会大会
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      2023 Annual Research Report
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      平野恭弘
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      2023 Annual Research Report
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  • [Presentation] Eco-DRRと森林根系に着目した減災効果の定量的評価に向けた最新知見2023

    • Author(s)
      平野恭弘
    • Organizer
      第61回治山シンポジウム
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  • [Presentation] 巨礫のある土壌・無い土壌に生育するスギの根に地中レーダを探査した際の検出精度2023

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      金子祥也、谷川東子、藤堂千景、池野英利、山瀬敬太郎、大橋瑞江、檀浦正子、杁山哲矢、 黒見信輔、柳瀬亮太、平野恭弘
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      第58回根研究集会
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      遠山諒人、平野恭弘、谷川東子、大橋瑞江、山瀬敬太郎、藤堂千景、檀浦正子、池野英利
    • Organizer
      第58回根研究集会
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  • [Presentation] 巨礫を含む土壌に生育するスギ林根系の地中レー ダを用いた検出精度2023

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      金子祥也・谷川東子・藤堂千景・池野英利・山瀬敬太郎・ 大橋瑞江・檀浦正子・杁山哲矢・黒見信輔・平野恭弘
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      第134回日本森林学会大会
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  • [Presentation] 二周波地中レーダを用いたスギ林の根 系と石礫の検出精度の検証2022

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      金子祥也・谷川 東子・藤堂 千景・池野英利・山瀬敬太郎・大橋瑞江・檀浦正子・杁山哲矢・黒見信輔・平野恭弘
    • Organizer
      第12回中部森林学会大会
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      Yamase K, Tanikawa T, Dannoura M, Todo C, Yamamoto T, Ikeno H, Ohashi M, Aono K, Doi R, Hirano Y
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      Okamoto Y, Ikeno H, Hirano Y, Tanikawa T, Yamase K, Todo C, Dannoura M, Ohashi M
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      8th International Symposium on Physiological Processes in Roots of Woody Plants
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  • [Presentation] 二周波地中レーダを用いたスギ根系と石礫の同時検出2022

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      金子祥也・ 谷川東子・ 藤堂千景・ 池野英利・ 山瀬敬太郎 ・ 大橋瑞江・ 檀浦正子・ 杁山哲矢・ 黒見信輔 ・ 平野恭弘
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      Y Okamoto, H Ikeno, Y Hirano, T Tanikawa, K Yamase, C Todo, M Dannoura, M Ohashi
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      第69回日本生態学会
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  • [Presentation] 巨礫を多く含む土壌に生育するスギ根系の二周波地中レーダを用いた検出2022

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      金子祥也・ 谷川東子・ 藤堂千景・ 池野英利・ 山瀬敬太郎 ・ 大橋瑞江・ 檀浦正子・ 杁山哲矢・ 黒見信輔 ・ 平野恭弘
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      藤堂千景、池野英利、山瀬敬太郎、谷川東子、大橋瑞江、檀浦正子、木村敏文、平野恭弘
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      第 133 回日本森林学会大会
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      岡本祐樹,池野英利,平野恭弘,谷川東子,山瀬敬太郎,藤堂千景,檀浦正子,大橋瑞江
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      池野英利, 澤志萌, 平野恭弘, 藤堂千景, 山瀬敬太郎, 谷川東子, 檀浦正子, 大橋瑞江
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      大橋瑞江, 平野恭弘, 檀浦正子
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  • [Presentation] 岐阜県大湫町神明神社の大杉倒木の根系状況2020

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      平野恭弘, 南光一樹, 土居龍成,西村澪,杁山哲矢,谷川東子
    • Organizer
      第 52 回根研究集会
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      岡本祐樹,大橋瑞江,平野恭弘,谷川東子,山瀬敬太郎,藤堂千景,檀浦正子,池野英利
    • Organizer
      第 52 回根研究集会
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  • [Book] 根っこのふしぎな世界 くらしと根っこはつながっている2023

    • Author(s)
      中野明正 平野恭弘 小泉文久
    • Total Pages
      47
    • Publisher
      文研出版
    • ISBN
      9784580825994
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      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] 第73回 応用森林学会大会 公開講演会 持続可能な都市山管理 ー六甲山の減災を考えるー

    • URL

      http://applforsci.jp/pdf/lecture_2022.pdf

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  • [Remarks] 岐阜県瑞浪市大湫町の大杉の倒木化は、根系の発達制限が原因だった

    • URL

      https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/2021/09/post-57.html

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      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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