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

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03028
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40010:Forest science-related
• Research Institution: Nagoya 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
• Keywords: 樹木根 / 根系深さ / 地中レーダ / 森林土壌 / 人工林

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.

Free Research Field

森林科学

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。