植物茎流测量介绍

德国植物生理学家Huber于1932年提出热脉冲法最先利用热脉冲作为植物液流的示踪物，并率先运用于实际研究。Huber使用一根电阻线作为热脉冲源，通过安装在电阻线下方的单个热电偶感知热脉冲到达的时间，此即茎流计的雏形。但此法却很难解释清除热电偶的温度升降变化。后来Huber又采用了在热源上下不等距设置热电偶探头的方法，将热脉冲在液流传导系统中的运动和外界环境中的热干扰有效地区分开。然而，Huber测得的热脉冲传导速率却显著低于实际液流速率。Marshall改进了Huber的设计，将加热元件和测温结点插入植物的木质部，他假定热脉冲在移动时液流跟木质部之间不存在阻碍，热量可以在树液和边材之间自由交换。但依据Marshall的理论计算出的液流速率也低于实际速率，需要进行修正。Swanson发现以往测算中热脉冲速率和实际液流量存在偏差的真正原因是：“因伤效应”，从而否定了Marshall关于茎内木质部同质性的假设。他认为在安装热敏探头时探头周围损伤部位会产生愈伤组织，使得探头周围区域的热传导性能降低，导致热脉冲速率低于真实液流速率。如果计算中对这种损伤作用加以修正，将大大提高热脉冲技术的可应用性。Swanson于1981年通过数值计算模型模拟热对流及传导现象给出了修正参数表。Swanson的研究是热脉冲技术发展中的一个里程碑。Edwards等为了求得更准确的单位时间内通过树干断面内的流量，研究了形成层以下不同深度处的液流变化，得出了液流速率随深度变化的关系。至此热脉冲液流检测方法及理论系统构建完成。

Granier等又在热脉冲速率法的基础上作出改进，将利用热脉冲滞后效应委员李的热脉冲液流检测仪改进为利用双热电偶检测耗散为原理的热扩散液流探针测量装置。于热脉冲方法相比较，热扩散探针的一个突出特点是能够连续放热，实现连续或任意时间间隔的液流速率的测定。热扩散法具有更高准确度，正越来越广泛的应用于树干液流的研究。

热脉冲法是将两个传感器探针纵向插入被测织物的木质部或茎部中，插入深度相同，探针之间插入一个加热元件，加热器距离上部温度探头50mm，距离下部温度探头10mm。当加热器释放热脉冲时开始计时，上下探针温度相同时记录下所用的时间，由此求出热脉冲的速度。对于低速茎流植物茎流速度慢，两端探针达到温度相同时所需时间长，热损耗大，测量结果误差大。针对热脉冲法的缺陷，新的测量方法热比率(HRM)法将加热器放在了两个探针的中点处，随着热脉冲释放热量，记录探针t时刻温度与（t-1）时刻温度之差。热比率法相较于热脉冲法的优势在于：首先在热比率法中加热器是处在两个探针的中点处，这样解决了探针位置偏差问题。其次因为热比率法测量的是探针t时刻温度与（t-1）时刻温度之差所以要比等到两个探针温度相同时所需的时间少很多，大大降低了热脉冲传导过程中的热损耗引起的测量误差。

将传感器探针插入木质部中会导致植物机械性硬伤，不但会干扰茎流路径，而且植物相应伤口的机能会在伤口处产生侵填体阻塞茎流通道，因此测量结果将受到影响会比实际值偏小，这里可以采用有限差分数学模型构造出代数方程来解决伤口修正问题。通常测得的是离散点的茎流速度，木质部中只有边材输送茎流，其面积为木材截面积减去心材面积这样根据样品边材面积对茎流速度进行加权得到茎流的流量。

热脉冲法是将两个传感器探针纵向插入被测织物的木质部或茎部中，插入深度相同，探针之间插入一个加热元件，加热器距离上部温度探头50mm，距离下部温度探头10mm。当加热器释放热脉冲时开始计时，上下探针温度相同时记录下所用的时间，由此求出热脉冲的速度。对于低速茎流植物茎流速度慢，两端探针达到温度相同时所需时间长，热损耗大，测量结果误差大。针对热脉冲法的缺陷，新的测量方法热比率(HRM)法将加热器放在了两个探针的中点处，随着热脉冲释放热量，记录探针t时刻温度与（t-1）时刻温度之差。热比率法相较于热脉冲法的优势在于：首先在热比率法中加热器是处在两个探针的中点处，这样解决了探针位置偏差问题。其次因为热比率法测量的是探针t时刻温度与（t-1）时刻温度之差所以要比等到两个探针温度相同时所需的时间少很多，大大降低了热脉冲传导过程中的热损耗引起的测量误差。

将传感器探针插入木质部中会导致植物机械性硬伤，不但会干扰茎流路径，而且植物相应伤口的机能会在伤口处产生侵填体阻塞茎流通道，因此测量结果将受到影响会比实际值偏小，这里可以采用有限差分数学模型构造出代数方程来解决伤口修正问题。通常测得的是离散点的茎流速度，木质部中只有边材输送茎流，其面积为木材截面积减去心材面积这样根据样品边材面积对茎流速度进行加权得到茎流的流量。