电阻抗断层扫描(ERT)在热带林木内部结构无损分析中的创新应用

《Canadian Journal of Forest Research》：Application of electrical resistance tomograph (ERT): innovative non-destructive method in analysing interiors of standing trees in tropics

本刊推荐：为解决热带经济树种心材检测和腐朽诊断难题，研究人员开展电阻抗断层扫描(ERT)技术应用研究，通过树干多点位电阻抗测量成功实现心材-边材边界精准识别和腐朽程度评估，为热带森林可持续管理提供非侵入式实时监测方案。

　　

在热带林业研究领域，准确评估站立树木的内部结构一直是个重大挑战。传统方法需要通过钻孔或破坏性取样来检测心材形成和腐朽状况，这不仅会损伤树木，还难以实现连续监测。对于檀香木（Santalum album L.）、紫檀（Pterocarpus santalinus L.f.）和沉香木（Aquilaria agalocha Roxb.）等高经济价值热带树种而言，心材的质量直接决定其商业价值，而内部腐朽则会严重影响树木的健康状况和利用价值。因此，开发一种能够无损探测树木内部结构的技术手段，对热带森林的可持续经营和珍稀树种保护具有重要意义。

发表于《Canadian Journal of Forest Research》的这项研究，首次系统探讨了电阻抗断层扫描（Electrical Resistance Tomography, ERT）技术在三种重要热带树种内部结构分析中的应用潜力。研究人员创新性地将ERT技术 adapted 为树木专用检测工具，通过测量树干横截面的电阻抗分布，成功实现了对心材-边材边界和腐朽区域的非破坏性识别。

关键技术方法包括：利用定制化ERT系统对站立树木进行多电极环形测量，通过逆算法重建树干横截面电阻抗分布图；选取檀香木、紫檀和沉香木为代表树种，在印度卡纳塔克邦开展实地检测；通过电阻抗值与木材物理特性（密度、含水率）的相关性分析，建立心材与腐朽区域的识别标准。

心材-边材边界识别

研究显示，ERT技术能清晰区分心材与边材区域。由于心材部分含水率较低且密度较高，其电阻抗值显著高于边材。通过树干横截面的电阻抗等值线图，可以准确划定心材范围，为经济树种的心材形成评估提供量化依据。

木材腐朽检测

腐朽木材因细胞结构破坏和含水率变化，表现出独特的电阻抗特征。轻度腐朽区域电阻抗值升高，而严重腐朽区域因水分积聚导致电阻抗值降低。这种特征使ERT能够检测早期腐朽，为树木健康监测提供早期预警。

树种特异性响应

三种树种对ERT的响应存在差异。檀香木因心材富含油脂类物质，电阻抗值最高；紫檀心材密度大，电阻抗边界最为清晰；沉香木因心材形成过程特殊，电阻抗分布呈现独特模式。这种差异表明ERT技术需要针对不同树种建立特异性诊断标准。

研究结论证实，ERT作为一种非破坏性检测技术，能够有效评估热带树种的心材形成状况和健康状态。该技术通过电阻抗空间分布特征，为心材-边材边界识别和腐朽检测提供可靠依据。讨论部分强调，ERT技术的实时监测特性使其特别适合长期跟踪心材发育动态和腐朽进程，为热带森林管理决策提供数据支持。这项研究的创新之处在于将地球物理勘探领域的ERT技术成功应用于林业领域，为解决热带林木内部结构分析难题开辟了新途径，对珍稀树种保护和可持续利用具有重要实践价值。