近日，工学院研究团队在农业工程领域权威期刊《农业工程学报》（中文领军期刊）发表题为“基于探地雷达的白蜡树根系形态特征及生物量定量分析”的研究成果。该研究创新性地将探地雷达（GPR）技术应用于树木根系检测，建立了一套完整的根系形态特征与生物量无损分析方法，为林业生态监测与智能林业发展提供了关键技术支撑。
根系作为植物吸收水分养分、稳固植株的关键器官，其形态特征与生物量分布是理解生态系统物质循环的重要基础。然而，传统挖掘、土壤取芯等侵入性检测方法不仅耗时费力，还会破坏根系原生生长环境，难以实现动态监测。探地雷达作为一种地球物理技术，虽已在根系检测中初现应用潜力，但如何精准解译雷达信号、重建三维根系构型（RSA）并实现生物量定量分析，仍是领域内的关键挑战。
研究团队以中国北方9年生白蜡树为对象，采用900MHz探地雷达进行方形网格扫描，通过GPR C-scan数据体构建三维根系模型。该技术通过提取反射双曲线顶点定位根系空间位置，结合雷达波传播时长估测根系直径，最终将根系抽象为圆台体模型，实现了长度、表面积、体积等形态参数的定量分析。实验数据显示，GPR重建的根系总长度、总表面积、总体积与整根挖掘结果相比，准确率分别达66.77%、80.72%和93.84%，生物量估算准确率达76.09%。
图1：GPR 在方形网格扫描法下获取的C-scan 数据
图2：两种方法重建根系构型效果的对比
这项研究突破了传统检测的破坏性局限，建立了“雷达扫描-三维重建-生物量反演”的全流程无损分析方法。研究发现，GPR对0.1-0.4米深度的根系识别率达76.9%，且能有效捕捉根系生长角度、分枝分布等复杂特征。该技术可广泛应用于森林资源调查、城市绿化根系保护、水土保持评估等领域，为气候变化下根系生态适应性研究提供了关键工具。
本研究的第一作者为工学院博士研究生樊国秋，通讯作者为工学院副教授梁浩，887700葡京线路检测，888葡京集团检测线路，必赢76net线路官网为第一完成单位。
该工作得到了国家自然科学基金（42001298）及国家重点研发计划项目（2023YFC3006804）的资助。
论文链接：http://www.tcsae.org/article/doi/10.11975/j.issn.1002-6819.202410186?viewType=HTML
