植物莖流量測(cè)定儀主要通過(guò)熱示蹤法測(cè)定植物莖稈內(nèi)部水分流動(dòng)速率，進(jìn)而推算蒸騰耗水量與水分利用效率，其核心原理是利用水分流動(dòng)對(duì)熱信號(hào)傳遞的影響反推莖流速率。以下是具體方法及技術(shù)分類：
一、熱脈沖法（HeatPulseMethod）
原理：
向莖稈中某一點(diǎn)瞬間施加短暫熱脈沖（通過(guò)植入加熱探針實(shí)現(xiàn)），隨后用位于加熱探針上下方的溫度傳感器監(jiān)測(cè)熱脈沖在莖流帶動(dòng)下的移動(dòng)速度。水分向上流動(dòng)時(shí)，會(huì)攜帶熱脈沖同步擴(kuò)散，導(dǎo)致上方傳感器先檢測(cè)到溫度峰值，下方傳感器后檢測(cè)到（或檢測(cè)不到）溫度變化。通過(guò)計(jì)算熱脈沖從加熱點(diǎn)到上方傳感器的時(shí)間差、距離，結(jié)合莖稈物理參數(shù)（如直徑、木質(zhì)部比例），即可推算莖流速率。
特點(diǎn)：
優(yōu)勢(shì)：響應(yīng)速度快，適合監(jiān)測(cè)莖流速率較高的木本植物（如喬木、灌木）。
局限：對(duì)探針植入精度要求高；莖流速率過(guò)低時(shí)（如夜間蒸騰微弱），熱脈沖易受莖稈自身熱傳導(dǎo)干擾，測(cè)量精度下降。
二、熱平衡法（EnergyBalanceMethod）
原理：
基于能量守恒邏輯，向莖稈某一段區(qū)域持續(xù)加熱，假設(shè)加熱能量?jī)H通過(guò)三種途徑散失：莖稈自身熱傳導(dǎo)、向周圍環(huán)境的熱輻射，以及被流動(dòng)的莖流帶走。采用包裹式加熱帶替代探針，完整包裹莖稈段，避免植入損傷，更適合莖稈較細(xì)的草本植物或農(nóng)作物（如小麥、玉米、棉花）。
特點(diǎn)：
優(yōu)勢(shì)：避免探針植入對(duì)莖稈的損傷。
局限：能耗較高；受環(huán)境溫度波動(dòng)影響大，需在監(jiān)測(cè)過(guò)程中進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
三、熱擴(kuò)散法（ThermalDissipationMethod，Granier法）
原理：
由瑞典植物生理學(xué)家Granier于1985年提出，是目前應(yīng)用廣泛的技術(shù)。在莖稈中植入兩根平行探針：
加熱探針：持續(xù)通以恒定電流，保持溫度高于環(huán)境溫度。
參考探針：不加熱，僅監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度。
當(dāng)莖流速率為0時(shí)（如夜間），加熱探針熱量主要通過(guò)莖稈熱傳導(dǎo)散失，與參考探針溫差最大；莖流速率增加時(shí)，流動(dòng)水分帶走更多熱量，溫差減小。莖流速率與溫差呈特定負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過(guò)預(yù)先標(biāo)定的“Granier校準(zhǔn)方程”，實(shí)時(shí)獲取溫差即可換算莖流速率。
特點(diǎn)：
優(yōu)勢(shì)：操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性強(qiáng)、功耗低；適合長(zhǎng)期野外監(jiān)測(cè)；對(duì)莖稈直徑適應(yīng)性廣（從幾毫米的灌木到幾十厘米的大樹(shù)均可適用）。
應(yīng)用：農(nóng)業(yè)、林業(yè)監(jiān)測(cè)的主流技術(shù)方案。
四、技術(shù)組件協(xié)同工作原理
傳感器：
探針式（熱脈沖法、熱擴(kuò)散法）：由1-3根金屬探針組成（加熱探針+溫度監(jiān)測(cè)探針），材質(zhì)為不銹鋼或銅，直徑僅1-2mm，鋒利，可輕松植入莖稈木質(zhì)部且損傷極小。
包裹式（熱平衡法）：由柔性加熱帶與溫度傳感器集成，可根據(jù)莖稈直徑靈活調(diào)整包裹范圍，適用于柔軟或纖細(xì)的莖稈。
數(shù)據(jù)采集模塊：
內(nèi)置高精度AD轉(zhuǎn)換器（模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)）與微處理器，控制傳感器加熱邏輯、接收溫度信號(hào)，并將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為莖流速率。
部分機(jī)型支持本地?cái)?shù)據(jù)緩存（可存儲(chǔ)數(shù)月數(shù)據(jù)），避免斷電或信號(hào)中斷導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。
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更新時(shí)間：2025-12-03
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