EMS81樹木莖流觀測系統(tǒng)

EMS81樹木莖流觀測系統(tǒng)

EMS81樹木莖流觀測系統(tǒng)為EMS51的全新升級版，由MicroSet 8X控制單元、SF81莖流傳感器及不銹鋼加熱電極片等組成，用于直徑12cm以上的樹干莖流監(jiān)測。MicroSet 8X控制單元內(nèi)置數(shù)據(jù)采集器和DR26樹干生長監(jiān)測傳感器接口，可同步監(jiān)測樹干生長。EMS81作為一個(gè)獨(dú)立完整的監(jiān)測單元（同時(shí)監(jiān)測樹干莖流和樹干生長），既可以每個(gè)單元獨(dú)立工作、獨(dú)立通過充電電池供電以監(jiān)測一顆樹木的莖流，也可選配多個(gè)單元組成復(fù)合監(jiān)測系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)測不同距離之間多株樹木的莖流和樹干生長，整個(gè)復(fù)合系統(tǒng)可統(tǒng)一供電也可每個(gè)單元單獨(dú)供電。

對于大徑級樹木、相對不規(guī)則的樹干、或土壤水分極度不均一的林分如斜坡上的樹干等，建議選配2個(gè)樹干莖流監(jiān)測單元，安裝在相對的位置上（如陽面和陰面），測得的平均值作為整株樹干的莖流。

工作原理：

樹木莖流測量根據(jù)熱平衡原理，THB (Tissue heat balance) 加熱技術(shù)，樹干內(nèi)部木質(zhì)部直接加熱，利用電極片間流經(jīng)木質(zhì)部的電流直接加熱樹木木質(zhì)部組織，電極片溫度由插針式溫度傳感器監(jiān)測，能量需求與莖流量成比例，發(fā)熱能量（mW）通過專業(yè)軟件換算成莖流值。熱平衡原理可描述為：輸入能量等于散失的傳導(dǎo)熱與莖流溫度的升高，用公式表示如下：

P = Q · dT · c_w + dT · z

公式中P為輸入能量（W），Q為莖流速度（Kg/秒），dT為測量點(diǎn)溫度差（K），c_w為水的比熱（J.kg^-1.K^-1），z為測量點(diǎn)傳導(dǎo)熱喪失系數(shù)（W.K^-1）。THB法不需要任何校準(zhǔn)，測量的莖流為kg/hr，適于直徑12cm以上的樹木莖流觀測。

性能特點(diǎn)：

1. THB加熱技術(shù)，3+1電極片直接加熱，高精確度、高穩(wěn)定性、高分辨率、低能耗，能耗隨莖流增大而增大，不會(huì)產(chǎn)生樹干組織過熱問題
2. 每個(gè)EMS81即可作為一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測單元，也可組成復(fù)合多通道系統(tǒng)，以靈活安裝監(jiān)測不同距離及不同林分的莖流、蒸騰作用及水通量
3. 支持SDI12協(xié)議組網(wǎng)（限特定型號）
4. 可選配DR26樹木生長傳感器，同時(shí)監(jiān)測樹干生長
5. 可選配Minikin溫濕度與太陽輻射／光合有效輻射監(jiān)測單元、降雨量監(jiān)測及土壤水分溫度監(jiān)測等
6. 可選配Monitoring FluorPen葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測單元，以監(jiān)測樹木脅迫生理生態(tài)
7. 可選配微根窗根系動(dòng)態(tài)觀測系統(tǒng)，以研究分析樹木蒸騰與根系動(dòng)態(tài)的關(guān)系等
8. 紅外數(shù)據(jù)下載，簡便易行
9. 配備免費(fèi)軟件，可設(shè)置數(shù)采、下載和顯示數(shù)據(jù)圖表及統(tǒng)計(jì)分析

技術(shù)指標(biāo)：

1. 莖流測量THB (Tissue heat balance) 加熱技術(shù)，樹干內(nèi)部（木質(zhì)部）直接加熱，利用電極間流經(jīng)木質(zhì)部的電流直接加熱植物組織，加熱電流0.2Amp（與莖流幅度有關(guān)），頻率為1kHz
2. 高精確度、高穩(wěn)定性、高分辨率，能量需求與莖流量成比例，發(fā)熱能量（mW）通過軟件換算成莖流值
3. 能耗低，平均能耗0.3～0.4W@dT=1K，大4W
4. 3+1電極片，其中3個(gè)電極片（具絕緣端）用于傳導(dǎo)電流致木質(zhì)部以給電極片周邊的木質(zhì)部加熱，加熱電流40－200Am；一個(gè)電極片為參考電極（沒有絕緣端），安裝在加熱電極下端100mm處
5. 電極片長度有60mm、70mm、80mm三個(gè)規(guī)格，對應(yīng)25mm、35mm和45mm木質(zhì)部深度，以適用于不同徑級類型的樹木
6. 溫度傳感器為特制3+1插針式，恒定溫差1K、2K或3K可預(yù)設(shè)置
7. 樹干直徑：適于12cm及以上徑級的樹木
8. 數(shù)據(jù)采集器可存貯120000組數(shù)據(jù)，每10分鐘采集一次莖流與樹干生長的情況下可以存儲(chǔ)1年的數(shù)據(jù)
9. 內(nèi)置精密時(shí)鐘，時(shí)鐘精確度±1分鐘每月，可通過專業(yè)軟件下載和瀏覽具時(shí)間戳的數(shù)據(jù)圖表
10. 專業(yè)數(shù)據(jù)下載分析軟件，可直接給出每小時(shí)每單位周長樹干的莖流量（kg），可進(jìn)行數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)在線觀測、柱狀圖、數(shù)據(jù)修復(fù)、統(tǒng)計(jì)分析（如每小時(shí)平均、每日平均、總計(jì)、小值、大值、數(shù)據(jù)相關(guān)分析、回歸分析）與圖表展示及系統(tǒng)設(shè)置等
11. DR26樹木生長傳感器專為樹干生長長期觀測而設(shè)計(jì)，為不銹鋼和防紫外線塑料制作，堅(jiān)固耐用，適于8cm以上的樹干生長監(jiān)測，測量生長范圍為65mm，分辨率1微米
12. 溫濕度與太陽輻射數(shù)據(jù)采集器（備選）：溫度精確度±0.2°C，相對濕度精確度±2%，太陽輻射的精確度±5%；重量80g
13. USB/IrDA紅外數(shù)據(jù)下載，通過USB與計(jì)算機(jī)相聯(lián)
14. 電源：12－15V，低于10.5V時(shí)自動(dòng)停止
15. 工作溫度：−20~50°C

產(chǎn)地：歐洲

參考文獻(xiàn)：

1. Pietras, J., Stojanovi?, M., Knott, R., Pokorný, R., 2016. Oak sprouts grow better than seedlings under drought stress.  iForest – Biogeosciences For. 009, e1–e7.
2. Plichta, R., Urban, J., Gebauer, R., Dvo?ák, M., ?urkovi?, J., 2016. Long-term impact of Ophiostoma novo-ulmi on leaf traits and transpiration of branches in the Dutch elm hybrid “Dodoens.”  Tree Physiol. tpv144.
3. Gebauer, R., Vola?ík, D., Urban, J., Børja, I., Nagy, N.E., Eldhuset, T.D., Krokene, P., 2015. 

Effects of prolonged drought on the anatomy of sun and shade needles in young Norway spruce trees.  Ecol. Evol. n/a–n/a.

1. Hoelscher, M.-T., Nehls, T., Jänicke, B., Wessolek, G., 2015.  Quantifying cooling effects of facade greening: shading, transpiration and insulation. Energy Build. 114, 283–290.