НОВЫЙ ГИБРИДНЫЙ МЕТОД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТРАНСПИРАЦИОННЫХ ПОТОКОВ ВЛАГИ У ДЕРЕВЬЕВ
Г.П. Тихова1, А.Г. Павлов2, В.Б. Придача1, Т.А. Сазонова1
1Институт леса Карельского научного центра РАН, 185910, Республика Карелия, Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11
tikhovag@gmail.com
2ООО «ИнтелТек Лаб», 185001, Петрозаводск, просп. Октябрьский, 24
alex@critical.ru
Ключевые слова: скорость ксилемного потока, метод Гранье, метод измерения скорости распространения тепловых импульсов, математическое моделирование тепловых процессов, sap flow velocity, Granier technique, heat pulse velocity method, mathematical modeling of heat processes
Страницы: 78-90
Аннотация
Проведен сравнительный обзор существующих подходов к измерению скорости ксилемного потока у древесных растений. Проанализированы преимущества и выявлены недостатки или ограничения методик, имеющих конкретные аппаратные реализации. На основе результатов проведенного сравнительного анализа метода регистрации распространения теплового импульса в его различных вариантах и метода термодиссипации (Гранье) представлена новая гибридная методика измерения линейной скорости ксилемного потока с использованием техники встречных импульсов, позволяющая увеличить точность получаемых результатов. Разработана математическая модель предлагаемого подхода, позволяющая определить ожидаемую точность измерений и потенциальные границы применения новой техники в полевых исследованиях. В основу математической модели предлагаемого метода положено описание динамики тепловых процессов в объеме 1 дм3 ксилемной ткани. Полученные зависимости использованы для создания программного обеспечения, позволяющего моделировать движение встречных тепловых импульсов в условиях укороченного времени между их подачей. Предложен алгоритм верификации нулевой скорости ксилемного потока в стволе дерева с заданной точностью. Разработана компьютерная программа, позволяющая определить наибольший допустимый временной интервал для заданной точности определяемых значений при скорости, близкой к нулю. Созданная программа позволяет продемонстрировать форму теплового сигнала в зависимости от времени в заданной точке ствола. Проведены вычислительные эксперименты по математическому моделированию различных режимов работы предложенной системы регистрации линейной скорости пасоки в стволе дерева с целью определения уровня ошибок, возникающих при сокращении паузы между встречными импульсами до значений, приемлемых в полевых исследованиях. Модельные расчеты показали, что новый метод позволяет повысить точность измерения скорости пасоки при низких и высоких значениях скорости в зонах, где известные методы наименее точны. При этом факт нулевой скорости потока выявляется без каких-либо дополнительных измерительных процедур и устройств.
DOI: 10.15372/SJFS20170407 |
