Изучение структуры корневой системы дерева методом 3D-сканирования
https://doi.org/10.21266/2079-4304.2025.255.23-36
Аннотация
В статье представлены результаты изучения корневой системы Picea abies в условиях произрастания в среднетаежном районе с помощью 3D-сканирования. Для исследования было выбрано отдельно стоящее дерево возрастом 34 года и высотой 17 м. Была проведена эксгумация корневой системы квадратом 4×4 м со штамбом в центре. Для 3D-сканирования было проведена оцифровка на 360° с трех сторон корневой системы с помощью ручного 3D-сканера Artec Evo. В результате сканирования была реконструирована 3D-модель корневой системы с 251 отдельным корнем с диаметром от 0,5 см и более. Анализ 3D-модели показал, что общая протяженность корневой системы составила 18408 см, а средняя длина одного корня – 74,5 см. Диаметры корней варьировались от 0,5 до 18 см, преобладали значения в 1–3 см. Морфометрическая структура корневой системы включала четыре основных крупных корня с диаметрами 14–22 см, исходящих от ствола дерева и направленных перпендикулярно друг другу, к которым примыкали корни условного 2-го и 3-го порядков. В диагональном направлении выделялись участки повышенного роста корней разных порядков. В целом полученные результаты соответствуют представлениям о корневой архитектонике этого вида дерева.
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № 075-03-2023-128)
Об авторах
А. В. Кабонен
Петрозаводский государственный университет
Россия
Россия
Кабонен Алексей Валерьевич – директор Центра цифрового мониторинга северных и арктических экосистем, кандидат сельско-хозяйственных наук
185910, пр. Ленина, д. 33, г. Петрозаводск
П. А. Рязанцев
Карельский научный центр РАН
Россия
Россия
Рязанцев Павел Александрович – старший научный сотрудник Отдела комплексных научных исследований
185000, ул. Пушкинская, д. 11, г. Петрозаводск
Ю. В. Суханов
Петрозаводский государственный университет
Россия
Россия
Суханов Юрий Владимирович – доцент кафедры технологии лесного комплекса и ландшафтной архитектуры, кандидат технических наук
185910, пр. Ленина, д. 29, г. Петрозаводск
AuthorID: 640407
Д. А. Кувшинов
Петрозаводский государственный университет
Россия
Россия
Кувшинов Дмитрий Александрович – доцент кафедры технологии и организации строительства, кандидат технических наук
185910, пр. Ленина, д. 33, г. Петрозаводск
Список литературы
1. Демидов И.Н., Лукашов А.Д. Рельеф и четвертичные отложения Ботанического сада Петрозаводского государственного университета как основа его современных ландшафтов // Hortus Botanicus. 2001. №1. С. 25–33.
2. Калинин М.И. Корневедение. М.: Экология, 1991. 173 с.
3. Колесников В.А. Методы изучения корневой системы древесных растений. М.: Лесн. пром-сть, 1972. 152 с.
4. Рязанцев П.А., Кабонен А.В., Родионов А.И. Определение архитектоники корневой системы деревьев методом георадиолокации // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2020. №51. С. 179–204.
5. Atkinson J.A., Pound M.P., Bennett M.J., Wells D.M. Uncovering the hidden half of plants using new advances in root phenotyping // Current Opinion in Biotechnology. 2019. Vol. 55. P. 1–8.
6. Böhm W. Methods of studying root systems. Berlin: Springer, 1979. 190 p.
7. Fourcaud T., Ji J., Zhang Z., Stokes A. Understanding the impact of root morphology on uprooting mechanisms: a modelling approach // Annals of Botany. 2008. Vol. 101. P. 1267–1280.
8. Gärtner H., Wagner B., Heinrich I., Denier C. 3D laser scanning: a new method for analyzing coarse tree root systems // Forest Snow and Landscape. 2009. Vol. 82. P. 95–106.
9. Koeser A.K., Roberts J., Miesbauer J.W., Lopes A.B., Kling G.J., Lo M., Morgenroth J. Testing the accuracy of imaging software for measuring tree root volumes // Urban Forest Urban Green. 2016. №18. P. 95–99.
10. Lejot J., Delacourt C., Piégay H., Fournier T., Trémélo M.-L., Allemand P. Very high spatial resolution imagery for channel bathymetry and topography from an unmanned mapping controlled platform // Earth Surf. Process. Landforms. 2007. Vol. 32. P. 1705–1725.
11. Miller J., Morgenroth J., Gomez C. 3D modelling of individual trees using a handheld camera: accuracy of height, diameter and volume estimates // Urban Forest Urban Green. 2015. Vol. 14. P. 932–940.
12. Montagnoli A., Lasserre B., Sferra G., Chiatante D., Scippa G.S., Terzaghi M., Dumroese R. Formation of annual ring eccentricity in coarse roots within the root cage of Pinus ponderosa growing on slopes // Plants. 2020. Vol. 9, iss. 2. Art. no. 181.
13. Pratt R.B., Jacobsen A.L., North G.B., Sack L., Schenk H.J. Plant hydraulics: new discoveries in the pipeline // New Phytol. 2008. Vol. 179, iss. 3. P. 590–593.
14. Puhe J. Growth and development of the root system of Norway spruce (Picea abies) in forest stands – a review // Forest Ecology and Management. 2003. Vol. 175, iss. 1–3. P. 253–273.
15. Rist F., Herzog K., Mack J., Richter R., Steinhage V., Töpfer R. High-Precision Phenotyping of Grape Bunch Architecture Using Fast 3D Sensor and Automation // Sensors. 2018. Vol. 18. Art. no. 763.
16. Todo C., Ikeno H., Yamase K., Tanikawa T., Ohashi M., Dann-oura M., Kiumura T., Hirano Y. Reconstruction of conifer root systems mapped using 3D laser scanning point cloud data compared to manual measurement // Forests. 2021. Vol. 12, iss. 8. Art. no. 1117.
17. Vennetier M., Zanetti C., Meriaux P., Mary B. Tree root architecture: new insights from a comprehensive study on dikes // Plant and Soil. 2015. Vol. 387. P. 81–101.
Рецензия
Для цитирования:
Кабонен А.В., Рязанцев П.А., Суханов Ю.В., Кувшинов Д.А. Изучение структуры корневой системы дерева методом 3D-сканирования. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2025;(255):23-36. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2025.255.23-36
For citation:
Kabonen A.V., Ryazantsev P.A., Sukhanov Yu.V., Kuvshinov D.A. Study of the structure of the tree root system using 3D scanning. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii. 2025;(255):23-36. (In Russ.) https://doi.org/10.21266/2079-4304.2025.255.23-36
Просмотров:
40
Послать статью по эл. почте 