探针式植物茎流测定仪热消散法原理介绍

更新时间：2026-05-09

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一、核心原理概述

热消散法（TDP，ThermalDissipationProbe）是目前探针式植物茎流测定仪最主流的检测方法，基于热传导与热平衡原理：通过插入植物茎干木质部的双探针，利用加热探针持续放热，依据上下探针间温度差值变化，反推植物茎秆内液流（茎流）流速与流量，实现无损、长期、连续监测植物蒸腾耗水与水分运输规律。

二、仪器探头结构组成

整套探头为双探针结构，垂直插入植物茎干木质部：

加热探针：内置加热丝，恒定功率持续发热；

参考探针：无加热，仅感应周边介质温度；

两探针上下平行布置，间距固定，外层防水防腐封装，微创插入不破坏植株正常生长。

三、工作过程与物理机制

静态无茎流状态

植物茎干内水分不流动时，加热探针产生的热量仅通过木质部组织向四周传导、自然散热，两支探针温差保持最大且稳定。

动态有茎流状态

植物根系吸水向上输送，木质部汁液形成向上茎流；流动的汁液会带走加热探针周边热量，流速越快，带走热量越多，加热探针温度下降越明显，上下探针温差随之减小。

温度信号转化

仪器实时采集双探针温度差，依托经典Granier热消散经验公式，将温差值换算为茎流密度、茎流速率、瞬时液流量、日累计耗水量等关键参数。

四、核心计算公式逻辑

基于Granier模型核心关系：

温差比值与茎流密度呈负相关，通过标定系数代入，即可由温度差精准计算木质部液流速率，适配乔木、灌木、果树、农作物等不同茎粗植株。

五、技术核心特点

微创探针插入，对植株损伤极小，适合长期野外原位监测；

无需人工标定，稳态热消散原理，数据稳定性强；

可连续24小时自动采集，适配林业生态、果园灌溉、农田蒸散、植物生理科研；

不受光照、微风等小幅环境干扰，适合野外林地、农田、荒漠植被多场景。

六、适用监测场景

植物水分生理研究、森林生态水文、果园精准灌溉决策、农作物蒸腾耗水测算、植被恢复与干旱胁迫监测等科研及农林应用。

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