莖流計(jì)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(yùn)用于實(shí)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(gè)熱電偶感知熱脈沖到達(dá)的時(shí)間，此即莖流計(jì)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(yùn)動(dòng)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(shí)際液流速率。
Marshall改進(jìn)了Huber的莖流計(jì)設(shè)計(jì)，將加熱元件和測溫結(jié)點(diǎn)插入植物的木質(zhì)部。他假定熱脈沖在移動(dòng)時(shí)，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(jì)算出的液流速率亦低于實(shí)際速率，需進(jìn)行修正。
Swanson發(fā)現(xiàn)以往測算中熱脈沖速率和實(shí)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(rèn)為在安裝莖流計(jì)熱敏探頭時(shí)，探頭周圍損傷部位會(huì)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(shí)液流速率。如果計(jì)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(jìn)，將利用脈沖滯后效應(yīng)為原理的熱脈沖液流檢測儀改進(jìn)為利用雙熱電偶檢測熱耗散為原理的熱擴(kuò)散液流探針測量裝置12J。與熱脈沖方法相比較，熱擴(kuò)散探針的一個(gè)突出特點(diǎn)是能夠連續(xù)放熱，實(shí)現(xiàn)連續(xù)或任意時(shí)間間隔液流速率的測定。熱擴(kuò)散法具有更高準(zhǔn)確度，莖流計(jì)也越來越多的使用該原理。
針對熱脈沖和熱擴(kuò)散方法插針損傷植物莖稈且干擾液流的缺點(diǎn)，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(jì)來取代熱敏電阻，這樣的改進(jìn)避免植物莖干內(nèi)部組織受到破壞，也能消除因莖流計(jì)位置變動(dòng)所造成的誤差，可惜因該系統(tǒng)造價(jià)高昂，目前應(yīng)用并不廣泛。
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