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樹幹周とは、樹木の幹の周囲を測る尺度です。これは、森林管理において、生木や立木の大きさや成長を記録する最も古く、最も迅速かつ簡便な方法の一つです。測定方法や機器は国によって異なって標準化されています。この測定法は、異なる場所や異なる樹種の優れた個体を比較する際によく用いられます。
幹周とは、木の幹の軸に垂直に測った幹の周囲の長さの測定値です。米国では、胸高、つまり地面から4.5 フィート (1.4 m)の高さで測定されます。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 世界の他の地域では、1.3 メートル (4.3フィート)、[ 4 ] 1.35 メートル (4.4フィート) [ 5 ] 1.4 メートル (4.6フィート)、[ 6 ] [ 7 ]または1.5 メートル (4.9フィート) [ 8 ]の高さで測定されます。木の根元は、高さと幹周の両方で、木の髄が下の地面と交わる高さ、またはドングリが芽生えた場所として測定されます。[ 1 ] [ 2 ] 斜面では、これは木の上側と下側の地面の中間地点とみなされます。この「胸高」値は、数十年にわたる林業での使用実績から受け継がれてきた測定値です。これは、測定の簡便性と容易さから開発されました。幹周を測定する理想的な高さは一つではありません。木の幹は根元で外側に広がっています。木によっては、この広がりや支柱が幹のごく短い距離にしか伸びていないものもあれば、30フィート（9.1メートル）以上も伸びているものもありますが、一貫性を保つために、測定は依然としてこのデフォルトの高さで行われます。木の根元の広がりがこのデフォルトの幹周の高さよりも高い場合は、可能であれば根元の広がりよりも上の位置で2回目の幹周測定を行い、その高さを記録するのが理想的です。
樹幹周は、さまざまなチャンピオンツリープログラムや記録活動の一環として一般的に測定されるパラメータの 1 つです。樹木の測定で概説されているその他の一般的に使用されるパラメータには、高さ、樹冠の広がり、および体積があります。樹高測定、樹冠測定、および樹体積測定の方法論に関する追加の詳細は、ここのリンクで紹介されています。たとえば、American Forests は、Big Tree Program [ 3 ]の一環として Big Tree Points を計算する式を使用しており、樹高 1 フィートごとに 1 ポイント、幹周 1 インチごとに 1 ポイント、平均樹冠の広がり 1 フィートごとに 1/4 ポイントを樹木に与えます。その樹種でポイントの合計が最も高い樹木が、登録簿でチャンピオンとして認定されます。樹種と場所の情報に加えて、一般的に測定されるもう 1 つのパラメータは、木材の体積です。樹木の測定の概要は、記事 Tree Measurement Overviewに記載されており 、これらの基本的な測定を行うためのより詳細な手順は、Will Blozan 著の「The Tree Measuring Guidelines of the Eastern Native Tree Society」に記載されています。[ 1 ] [ 2 ]
最も幹周が太い木は、南アフリカのグレンコー・バオバブ（Adansonia digitata ）で、地表付近の直径は52.2フィート（15.9m ）、幹周は164フィート（50m）に相当する。2009年にこの空洞の木は2つに割れた。[ 9 ]メキシコ、オアハカ州サンタ・マリア・デル・トゥーレの アルボル・デル・トゥーレ（Taxodium mucronatum）は、幹周が119.8フィート（36.5m ）、高さが116.1フィート（35.4m ） 、樹冠の幅が144フィート（43.9m ）で、これは2005年にロバート・ヴァン・ペルト博士によって測定された。したがって、トゥーレの木の直径は、テープ巻きの値から外挿すると38.1フィート（11.61m ）となる。しかし、この木は支柱が発達していて形が不規則なので、円として表される木材の断面積として定義される公称直径を計算すると、胸高直径は30.8 フィート (9.4 m)となり、はるかに小さい数値ですが、木の大きさをより正確に表しています。[ 10 ] トゥーレの木は、同じ根塊から生えた 3 つの別々の幹が一緒に成長して木の巨大な基部を形成した多幹の木であり、そのため、幹が 1 つだけの木とは幹周を公平に比較することはできないと主張する人もいます。幹周の大きいバオバブの多くも、多幹の集まりである可能性があります。カリフォルニア州キングスキャニオン国立公園のジェネラルグラントの木( Sequoiadendron giganteum )は明らかに単幹の木です。高さ4.5 フィート (1.37 m)で測定された幹周は91.2 フィート (27.80 m)でした。[ 11 ]非常に太い幹周を持つ木に関する歴史的な記録がある。しかし、これらを額面通りに受け取るべきではない。これらの古い記録では、幹周はしばしば地面の高さで測定され、木の根元のかなり広い部分も含まれていた。また、測定された木は複数の幹の塊であったり、幹周の測定では単一の木として扱われた萌芽木であったりする。
多くのチャンピオンツリーリスト（ただし全てではない）や科学目的で収集されたデータでは、単幹の木と多幹の木を区別する必要がある。一緒に成長する2本の小さな幹は、同じ条件下で成長する単幹の木よりもはるかに早く大きな合計の周囲径に達するため、データを1つのデータセットにまとめると偏りが生じる。単幹の木とは、地表で切断した場合に髄が1つしかない木と定義される。多幹の木は、地表で2つ以上の髄を持つ。この定義では、幹が一緒に成長したかどうか、また、遺伝的に同じで単一の根塊から成長しているかどうかは関係ない。木が地表で複数の髄を持っている場合、それは多幹の木である。[ 1 ] [ 2 ] [ 12 ] 有効な測定値データベースを維持するためには、単幹の木と多幹の木のデータを分離することが重要である。どちらの形式のデータも収集する価値はあるが、それぞれ異なる形式として扱うべきであり、幹が複数ある木については、幹周測定に含まれる幹の数を明記する必要がある。
幹周の測定は、通常、適切な高さで幹の軸に垂直な平面に巻いたメジャーテープ（テープ）で行います。胸高で木の幹に巻くのは一見簡単そうに見えますが、この測定では誤差が生じることがよくあります。最もよくある誤差は、単幹の木と多幹の木の測定値を混同し、両者を区別しないことです。単幹の木でも、不規則な隆起や窪みがよく見られます。胸高より下で枝が裂けている木もあります。また、不定芽、ひこばえ、枯れ枝がある木もあります。幹が垂直ではなく斜めに立っている木もあります。このような特徴を持つ木の幹周は、異なる測量士によって異なる方法で測定され、結果に違いが生じる可能性があります。上記の困難に対処するための基本的なガイドラインは、American Forests [ 3 ]によって開発され、世界中の他の樹木測定グループが使用するガイドラインのほとんどは、American Forests のガイドラインに基づいています。ネイティブツリー協会の測定ガイドライン[ 1 ] [ 2 ]も、いくつかの追加の詳細を除けば、概ねアメリカンフォレストの規定に従っています。多くの木には、幹に沿ってこぶ、隆起、節があります。これらが4.5フィートの周長測定高さにある場合、これらを測定に含めると、周長測定値が誤って膨らんでしまいます。その場合、周長測定は、異常成長の下の最も狭い点で行い、周長測定の高さを記録します。場合によっては、異常成長のすぐ上で周長を測定した方が、木の実際の周長をより正確に表すことがあります。このような場合は、そこで測定を行い、木の根元からの高さを記録します。
樹木によっては、高さ4.5 フィート (1.37 m)以下に枝がある場合があります。幹周測定の目的は樹木の幹の完全な寸法を得ることなので、測定は、重要な枝分かれの真下の最も狭い点で行う必要があります。標準以外の高さで幹周を測定する場合は、樹木の根元からの測定値の高さを記録しておく必要があります。不定芽、ひこばえ、枯れ枝は無視できます。樹木が胸高より下で枝分かれしている場合は、他の枝を無視して、胸高で最も太い枝の幹周を測定するというガイドラインもあります。しかし、重要な枝分かれの真上で測定することで、幹の体積または断面積の大部分が全体から分割されている場合、これは幹の幹周の完全かつ公平な測定値ではありません。枝の髄が地上より上の主幹の髄と交差しない場合は、それは枝ではなく別の幹であり、この樹木は多幹樹木とみなされます。
木が傾いている場合は、幹の軸に沿って4 + 1/2フィート (1.37 m)のところで周囲を測定します。距離は、木の中心の基点から幹の側面に沿って測定する必要があります。測定は、幹に対して直角 (90 度) で行います。一部のグループは、木が斜面にある場合、斜面の中間点からではなく、上側の胸の高さで周囲を測定することを推奨しています。たとえば、英国の Tree Register があります。[ 8 ] どちらのオプションにも利点があります。斜面の上側で測定する方が簡単な場合が多く、木の高い位置にあるため、幹の基部の広がりが少なくなり、斜面で非常に大きな幹を測定する場合、周囲ループの上側は常に地面より上になります。斜面の中間点を基準点として周囲を測定することにも利点があります。木は 1 つの芽から始まり、そこから上向きと外側に成長したことを考えてみてください。これは、木の髄が木を支える地面と交わる点です。これは、木の高さを測定するための論理的な基準点であり、したがって、幹周も同じ基準点に対して測定する必要があります。この点は、木が成長するにつれて、時間の経過とともに同じ場所に固定されます。さらに、これは幹周の測定高さに関係なく、すべての木に存在し、一貫している基準点です。低い枝分かれ、大きなこぶ、あるいは傾斜地にある幹周の大きな木の斜面の上側など、非標準的な高さで幹周が測定された場合でも、すべての高さは、すべての木に存在するこの単一の点に対して一貫して参照できます。斜面の中間点を測定することが推奨されるオプションです。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
西アメリカに生育するセコイアなど、幹周りが非常に太い木も、幹周り測定に問題が生じる可能性があります。緩やかな斜面に生えている場合、木の髄が地面から出ているあたりで幹周りを4.5フィートの高さで測定すると、テープの上端が地面より下になる可能性が高くなります。この場合、標準的な幹周り測定を木の高側の地面から4.5フィートの高さで行い、測定の説明にその旨を記載するのがより良い方法です[ 13 ] [17]。この測定点の高さは、斜面の中間にある標準的な基準点からの高さも記録する必要があります。高さがわずか6フィートしかない山頂の矮小な木々の森を測定する場合、4.5フィートの高さで幹周りを測定しても意味がありません。このような矮小な木々の場合は、基部から1フィート上の高さで幹周りを測定する方が適切かもしれません。重要なのは、幹周り測定は可能な限り標準的な高さで行うべきだということです。この測定が意味をなさない場合は、より適切な位置で追加の周囲長測定を行い、その高さを記録する必要があります。[ 13 ] 周囲長測定値を直径に変換すると、常に胴体の断面積が過大評価されるため、直径に変換するよりも、生の周囲長値を直接記録するのが最善です。周囲長値を近似直径に変換することは、他のタイプの分析で必要になった場合にいつでも後で行うことができます。
木の幹周を直接測定することは、生徒が身近な環境について実践的に学ぶことができる一般的な教育手法です。[ 14 ]これは、測定、数値の使用、簡単な計算などのトピックを導入するために小学校でよく使用されます。簡単な手法を使用して木の年齢を推定することができます。
胴回りの測定は、写真撮影による遠隔測定、または望遠鏡式レチクルを用いた測定によって行うことができます。これらの場合、測量者の位置から見た直径が実際に測定され、その直径にπ（パイ）を掛けることで胴回りが計算されます。
レチクル付き単眼鏡は、目盛りが内蔵された望遠鏡で、遠くから木の直径などの物体の幅を正確に測定するために使用できます。単眼鏡を通して物体を覗くと、その幅は目盛りの単位数として読み取ることができます。対象物が測量者から遠ければ遠いほど、望遠鏡では小さく見え、目盛りの単位数は少なくなります。この変化は距離に対して一定です。対象物までの距離はレーザー距離計で測定できます。幹の測定箇所からの距離にレチクルの読み取り値を掛け、光学係数で割ると、対象の直径が得られます。最良の結果を得るには、メーカーのデフォルト値を使用するのではなく、各デバイスごとにスケーリング係数をテストして計算する必要があります。このプロセスは、基本的な周囲長測定に加えて、後述する体積測定にも適用できます。さまざまなメーカーからさまざまなレチクル付き単眼鏡が販売されています。手持ち式機器として使用できますが、三脚に取り付けるとより正確な測定値が得られます。[ 15 ] Criterion RD 1000 のようなハイエンドの電子測量機器には、電子版のレチクルスケールが内蔵されており、直径の測定に使用できます。写真に既知のサイズのものが写っていてスケールとして使用できる場合は、木の写真を使用して幹周やその他の測定値を決定できます。測定値を近似するには、次の情報を知っている必要があります。1) カメラから木までの距離、2) カメラからスケールまでの距離、3) スケールとして使用するオブジェクトのサイズ。Excel スプレッドシートを使用して、距離に応じてスケールの見かけのサイズが変化する割合を決定し、その値を使用して、断面が円形で木の正面までの距離がわかっている場合に木の直径を計算できます。幹周は、直径に円周率を掛けて計算します。この方法は、実際の寸法が不明な歴史的な写真の木の幹周を計算するために使用できます。距離や写真に写っている人物の大きさについては仮定を置く必要があるが、妥当な推定は可能である。[ 16 ] NTSは、写真撮影プロセスを樹木の体積モデリングに適用するための予備テストを実施している。[ 17 ] [ 18 ] 多くの人にとって重要な考慮事項は、これらの計算を行うために必要な機器が最小限で済むことです。レーザー距離計、基準物体（定規）、デジタルカメラ、および Excel が必要です。望遠鏡レチクルは必要ありません。体積推定のためのより良いデータを生成するには、複数の角度からの写真が必要です。このプロセスは望遠鏡レチクルを使用して取得した測定値よりも精度は劣りますが、樹木の体積の有意義な近似値を生成することができます。[ 1 ] [ 19 ]
多幹樹は、単幹樹に次いで最も一般的な樹形です。多くの場合、これらは単一の根塊から複数の幹が成長したものです。これは、一部の樹種において、最初の幹が損傷または折れた場合に、元の根塊から2本以上の新しい芽が成長する際に頻繁に発生します。これらは遺伝的には同じですが、成長形態が異なるため、単幹樹とは異なる測定カテゴリーとして扱う必要があります。これらの複数の幹は、通常、根元で一緒に成長して大きな塊を形成し、より高い位置で個々の幹に分かれます。胸高で個々の幹になっている場合は、個々の幹を個別に測定し、個々の単幹樹として扱うことができます。胸高で一緒に成長している場合は、その高さで幹の周囲を測定し、その周囲測定値に含まれる幹の数を記載する必要があります。胸高で樹木が大きく外側に広がっている場合は、胸高と地面の間の最も狭い点で周囲を測定し、その高さを記録します。
低い枝やこぶなど、単幹樹木について概説されているその他の幹周測定ガイドラインは、複数幹樹木の幹周にも適用されます。複数幹樹木の場合、最も高い幹の高さが複数幹樹木全体の高さとなり、すべての幹の樹冠幅を合わせたものが複数幹樹木の樹冠幅となります。個々の幹のうち1本が他の幹よりも著しく大きい場合は、それを単幹樹木として扱うことができます。その幹の幹周は、幹が他の幹から出ている部分で測定され、その幹の高さと樹冠幅は個別に測定されます。
すべての木が単一の幹を持つわけではなく、また、他の単一の幹を持つ木は、その大きさや形状のために追加の測定上の問題を引き起こします。変わった形態には、木に影響を与えた異常な状況によって成長した形態や、他のほとんどの樹種では見られない変わった成長形態を持つ木が含まれます。Frank [ 13 ]は、さまざまな木の形態の分類システムを提案しました。1) 単一の幹を持つ木、2) 複数の幹を持つ木、3) クローン萌芽、4) クローン群落、5) 結合して抱き合う木、6) 倒木、7) 樹木複合体、8) ガジュマルのような木、9) 大きな気根系を持つ木、10) 着生木。この初期の枠組みは、NTS 内の議論の中で進化し続けていますが、これらのさまざまな木の成長形態を測定する方法の最初の出発点と提案を提供します。これらの木のほとんどは独特な形や珍しい形をしており、簡単に測定できないため、推奨されるアプローチは、木の詳細な記述を作成し、その記述を補強し、より明確にするために測定できる項目を記載することです。これらの木は、数値測定値の集合ではなく、記述形式の結果であっても、記録する必要があります。[ 20 ] 可能な限り一貫して測定すべきパラメータがいくつかあり、高さはその一例です。幹と樹冠が占める断面積も、一般的に測定可能なパラメータです。その特定の木に関する記述を補足すると思われるその他の測定値も取得できます。可能な限りGPS位置を取得する必要があります。GPS機器がない場合は、Googleマップまたは地形図から位置を取得する必要があります。これらの基本事項に加えて、規定値を超える幹の数、最大の幹の最大周囲長、およびその特定の木のグループに適切と思われる値などを記録する必要があります。これらの珍しい木の写真は、説明されている内容の理解を大幅に深め、他の人がその木をイメージするのに役立つため重要です。特定の木の写真を研究者のメモにあるその木の説明と関連付けることができるプロセスまたはシステムが必要です。記述と測定の目的は、木または木のグループを記録することです。[ 20 ]
これらの珍しい形態それぞれに適したアプローチを開発する必要があります。たとえば、パンドアスペンなどのクローンコロニーは、何エーカーにも及ぶ場合があります。コロニーが占める面積と、存在する最大の個々の幹のサイズを測定する必要があります。ガジュマルのような木も同様に、広い範囲に広がる複数の幹で構成されています。これらの標本の多くでは、内部の幹に簡単にアクセスできないか、まったくアクセスできません。測定のアプローチとしては、多数の幹が占める面積、樹冠が占める面積、樹高、および調査者が適切と考えるその他の測定値を測定することです。これらの測定値は、物語の説明と写真で補完されます。これらの珍しい形態の木のすべてのケースにおける目標は、その特徴を記録することです。[ 13 ] 幹周は、基本的に特定の高さでの木の断面のスナップショットと考えることもできます。木の根元が非常に複雑な場合、根元にテープを巻くだけでは、木の実際の幹周や特徴を正しく表せないことがあります。その例として、前述のメキシコ、オアハカ州サンタ・マリア・デル・トゥーレにあるトゥーレの大木[ 10 ]が挙げられます。トゥーレの木は、テープで測ると直径が38フィート1.4インチ（1,161.8cm ）ですが、不規則な形状のため、円として表した断面の木材面積は、実効直径がわずか30フィート9インチ（937cm ）でした。木の根元は、フレームマッピング技術を使用して3次元でマッピングされました。長方形のフレームが木の周囲に張られました。基準線から幹の端までの一連の測定値が、木の表面の不規則性をマッピングし、デカルト座標x - yに変換されました。このプロセスは、木の3次元モデルを作成するために、異なる高さで繰り返されました。[ 21 ] このマッピングプロセスは自動化できます。テイラー[ 22 ] [ 23 ]は、光学視差スキャン技術を用いたクラウドマッピングプロセスを開発しており、木の幹の周囲で数千の測定が行われます。これらを使用して幹の3次元モデルを再現することができ、幹の周囲長や直径などのデータを計算できます。
幹周の長期モニタリングでは、測定が毎回同じ場所で行われるように、木の正確な位置をマークする必要があります。林業データによると、直径成長の減速は体積成長の相応の減速と相関していますが、幹の商業部分ではなく木全体の質量を考慮すると、その関連性は単純ではありません。直径は線形成長を表し、体積は三次元コンテキスト内での成長を表します。半径方向の成長率の減速は、対応する断面積または体積の成長の減速なしに発生する可能性があります。たとえば、Leverett [ 24 ]による研究では、老齢のホワイトパインの木でさえ、かなりの木材量を増やし続けており、平均してモニタリングされた 11 本の木が年間11.9 立方フィート (0.34 m 3 )を追加していることが示されています。対照的に、マサチューセッツ州ストックブリッジにある樹齢約300年のアイスグレンマツは、樹齢90～180年の樹木の年間成長率の約半分で、5年間のモニタリング期間で平均わずか5.8立方フィート（0.16立方メートル） /年となっている。体積の増加は、高さと幹周の両方の増加によるものである。