莖流計發(fā)展歷史
德國植物生理學(xué)家Huber于1932年提出熱脈沖法，利用熱脈沖作為植株液流的示蹤物，并運用于實際研究。Huber使用一根電阻線作為熱脈沖源，通過安裝在電阻線下方的單個熱電偶感知熱脈沖到達的時間，此即莖流計的雛形。但此法卻很難清楚解釋熱電偶的溫度升降變化。Huber等后來又采用了在熱源上下不等距設(shè)置熱電偶探頭的方法，將熱脈沖在液流傳導(dǎo)系統(tǒng)中的運動和外界環(huán)境中的熱干擾有效地區(qū)分開。然而，Huber測得的熱脈沖傳導(dǎo)速率卻顯著低于實際液流速率。
Marshall改進了Huber的莖流計設(shè)計，將加熱元件和測溫結(jié)點插入植物的木質(zhì)部。他假定熱脈沖在移動時，液流跟木質(zhì)部之間不存在阻礙，熱量可以在樹液和邊材之間自由交換。但依據(jù)Marshall的理論計算出的液流速率亦低于實際速率，需進行修正。
Swanson發(fā)現(xiàn)以往測算中熱脈沖速率和實際液流量存在偏差的真正原因“因傷效應(yīng)”，從而否定了Marshall關(guān)于莖內(nèi)木質(zhì)部同質(zhì)性的假設(shè)。他認為在安裝莖流計熱敏探頭時，探頭周圍損傷部位會產(chǎn)生愈傷組織，使得探頭周圍區(qū)域的熱傳導(dǎo)性能降低，導(dǎo)致熱脈沖速率低于真實液流速率。如果計算中對這種損傷作用加以修正，將大大提高熱脈沖技術(shù)的可應(yīng)用性。
Granier又在熱脈沖速率法的基礎(chǔ)上作出改進，將利用脈沖滯后效應(yīng)為原理的熱脈沖液流檢測儀改進為利用雙熱電偶檢測熱耗散為原理的熱擴散液流探針測量裝置12J。與熱脈沖方法相比較，熱擴散探針的一個突出特點是能夠連續(xù)放熱，實現(xiàn)連續(xù)或任意時間間隔液流速率的測定。熱擴散法具有更高準確度，莖流計也越來越多的使用該原理。
針對熱脈沖和熱擴散方法插針損傷植物莖稈且干擾液流的缺點，William等提出了液流激光測量系統(tǒng)，利用二極管激光器取代加熱金屬絲，用紅外溫度計來取代熱敏電阻，這樣的改進避免植物莖干內(nèi)部組織受到破壞，也能消除因莖流計位置變動所造成的誤差，可惜因該系統(tǒng)造價高昂，目前應(yīng)用并不廣泛。
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