Identification of fine root species by visible near-infrared spectral reflectance

可见近红外光谱反射率鉴定细根品种

• 批准号: 21K19140
• 负责人: 牧田 直樹
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19140/
• 关键词: 樹木根; 分光技術; 植物形質; 炭素循環; 細根; 近赤外分光; 針葉樹; 広葉樹; 形質

多種多様な樹種が混在する森林生態系において、各植物種の機能を理解するためには、その種を同定することが必須である。しかし、詳細な形態情報をもとに種の分類と検索法が確立されている地上部（葉や樹皮）と異なり、根の種識別に関しては、色や形態構造等の情報が乏しく、いまだに客観的な識別法の確立には至っていない。この結果、様々な種が混在している森林生態系での地下部の研究では、その識別の困難さゆえに、根の種を同定せず「根」という区分でひとくくりに扱っているのが現状である。本課題では、可視-近赤外分光技術を駆使して、根の種識別の課題に挑戦している。分光技術は、対象物からの反射光を連続した多波長に分光し画像として計測する非破壊観測法である。植物組織の分光反射の波長依存性と強度（反射スペクトル）は、色素や有機物、水分などの内部の化学組成や細胞構造の発達段階を反映する。このため、反射スペクトルはリモートセンシングの分野では地上植生の分類や、窒素、水分などのマッピングに利用されており、観測者の主観を排除した客観的評価や再解析を可能にしている。本研究は、この技術を樹木根の観測に応用し、客観的かつ瞬時に種の識別できる方法の確立を目的とした。本年度は、初年度に確立した根系の可視-近赤外分光反射率の技術を用いて、380～2500nm の連続多波長の分光反射率画像を撮影し、様々な種における樹木根の分光反射率を観察した。結果、根系の分光反射率は、樹種ごとで値が大きく異なる、一方、波長ごとに樹種差を超えた類似したパターンを示した。それらのデータを集約した結果、現段階での樹種判別は、約６０％の正答率であった。

Many many others が な tree species in す る forest ecosystems に お い て, function of each plant species の を understand す る た め に は, そ の kind を be す る こ と が must で あ る. し か し, detailed な form intelligence を も と に の classified と 検 が line method to establish さ れ て い る aboveground や bark (leaves) と different な り, root の identification of に masato し て は や, color morphological structure such as の intelligence が spent し く, い ま だ に guest の 観 な identification method to establish に は to っ て い な い. こ の results, others 々 な が mix in し て い る forest ecosystems で の underground part の research で は, そ の recognition difficulty の さ ゆ え に, root の を with fixed せ ず と "root" い う distinguish で ひ と く く り に Cha っ て い る の が status quo で あ る. This topic で で, visual-near-infrared spectroscopy technology を駆 makes <s:1> て, root <s:1> species identification <e:1> topic に challenges る て る る る. Spectroscopic technology は, like things seaborne か ら の reflected light を even 続 し た multiwavelength に spectral し portrait と し て measuring す る not broken 壊 観 measurement method で あ る. Plant tissue <s:1> spectral reflectometry <e:1> wavelength dependence と intensity (reflection スペ <s:1> ト ト <e:1>), pigment や organic matter, water な <s:1> <s:1> <s:1> internal <s:1> chemical composition や, cell structure <e:1> occurrence stage を reaction する. こ の た め, reflection ス ペ ク ト ル は リ モ ー ト セ ン シ ン グ の eset で は the ground vegetation classification の や, smothering element, water な ど の マ ッ ピ ン グ に using さ れ て お り, 観 participants の 観 を exclude し た guest review 価 観 や resolution を may again に し て い る. は, this study こ の technology を trees root の 観 measuring に 応 し, guest 観 か つ instantaneous に の recognition で き の る method established を purpose と し た. は, at the beginning of this year's annual に establish し た root の visual - nearly bare outside spectral reflectance を の technology with い て, 380 ~ 2500 nm の even 続 multiwavelength の spectral reflectance portrait を pinch of shadow し and others 々 な kind に お け る trees root の spectral reflectance を 観 examine し た. Results, root の spectral reflectance は, tree species ご と で numerical が big き く different な る, one party, the wavelength ご と に tree species difference を super え た similar し た パ タ ー ン を shown し た. Youdaoplaceholder0 それら デ タを タを タを タを intensive た results, current stage で tree species discrimination, approximately 60% <s:1> correct answer rate であった.

项目成果

近赤外反射画像を用いたヒノキ細根の枯死判定

使用近红外反射图像确定日本扁柏树根的死亡

• 发表时间: 2022
• 作者: 中路達郎・小熊宏之・牧田直樹・菅井徹人・遠藤いず貴・福澤加里部・池野英利・大橋瑞江

Comparison of fine root anatomy along root diameter among 20 tree species in a cool temperate mixed forest

寒温带混交林20种树种沿根径细根解剖结构比较

• 发表时间: 2022
• 作者: Endo I;Kobatake M;Tanikawa N;Nakaji T;Ohashi M;Makita N.
• 通讯作者: Makita N.

樹木の枯死根特性と枯死判定との関係

树木死根特征与树木死亡判定的关系

• 发表时间: 2023
• 作者: 小峠 達大;山野 隆志;福澤 秀哉;大橋瑞江，中路達郎，牧田直樹，野口享太郎，福澤加里部，檀浦正子，平野恭弘
• 通讯作者: 大橋瑞江，中路達郎，牧田直樹，野口享太郎，福澤加里部，檀浦正子，平野恭弘