植物茎流仪依托植株茎秆内部木质部水分输运热响应特性,原位监测植株体内液流速率、液流通量,是植物水分利用机理、农林作物耗水规律、生态植被水循环研究核心监测设备,行业主流分为茎热平衡法、热脉冲法两大检测技术路线,两类技术依托差异化热激励、热信号采集、数据反演机理适配不同茎秆规格、植被品类监测工况,底层物理原理与适用边界具备明确区分性。
热脉冲法为脉冲式间歇热激励测量原理,植物茎流仪探针分为加热探针、双侧测温探针两组分体结构,作业过程向植株茎秆木质部输送瞬时定量脉冲热源,热源随茎秆内部向上输运的原生水分同步迁移,上下游测温探针时序捕捉热源温度波峰传导时差、温度衰减幅度。依托木质部水分流体导热、热对流耦合物理机理,结合植株茎秆木质部截面组织结构参数,反演内部水分纵向输运速度与实时通量,该技术属于被动时序测温架构,单次热源激励能耗低,热源作用时长极短,弱化持续热能对植物茎秆活体组织、养分输运生理结构的干扰,适配乔木、大径木本植被粗茎秆监测场景。
茎热平衡法为持续稳态热激励测量原理,植物茎流仪环式包覆探针包裹植物完整茎秆截面,对外层茎秆施加恒定持续性低热载荷,构建茎秆表皮、木质部、内部液流多层稳态热平衡体系。系统实时采集稳态工况下加热模块输入热功率、茎秆径向散热损耗、轴向介质对流热损耗、环境空气自然散热量四大热力参数,基于全域热能收支平衡方程,剥离茎秆自身组织固体导热耗散量,分离得到木质部液流对流携热数值,直接耦合反演实时茎流通量,无需依托时序温差时差核算,稳态数据输出连续性更强。
两类技术核心差异集中在热源激励模式、热信号核算逻辑、植株生理干扰程度:热脉冲法间歇激励、时序温差核算、适配大径植株;茎热平衡法稳态供热、热收支平衡核算、适配草本作物细茎秆。两类技术均规避植株损伤式取样检测,保持植被原生生长工况,依托热物性非接触式监测完成茎流量化,构成植物茎流监测两大核心技术体系。