Ann. For. Sci. 61 (2004) 203-213
DOI: 10.1051/forest:2004014

Infra-red images of heat field around a linear heater and sap flow in stems of lime trees under natural and experimental conditions

Nadezhda Nadezhdina^a, Helmut Tributsch^b and Jan Cermák<sup>a

a</sup>  Institute of Forest Ecology, Mendel University of Agriculture and Forestry, Zemedelska 3, Brno 61300, Czech Republic
^b  Hahn-Meitner Institute, Dept. Solare Energetik, 14109 Berlin, Germany

(Received 26 February 2003; accepted 20 August 2003)

Abstract - The heat field deformation method, HFD, for sap flow measurements was applied under field conditions simultaneously with the infra-red imaging of the smoothed stem surface in two lime (Tilia cordata Mill.) trees. Deformation of the heat field generated in the stems by the linear heater was measured by thermocouples, installed in axial and tangential directions around the heater in different xylem depths. The frontal and radial views of the heat field were visualized at the same time by the infra-red, IR, camera under conditions of zero-flow and moving sap. The IR-technique basically underlines the established interpretation of sap flow dynamics, but contributes by a more complex and visualized picture. The IR also shows directly the xylem anisotropy. The ability of HFD-method for measurements of bi-directional sap flow rates and flows approaching zero was confirmed by simultaneous comparing with IR-images. Fast responding and capabilities of HFD-method for studying tree architecture and function were demonstrated.

Résumé - Images infra-rouges du champ calorifique autour d'un appareil de chauffage linéaire et flux de sève dans des troncs de tilleul en conditions naturelles et expérimentales. La méthode de déformation du champ calorifique (HFD) a été appliquée à des mesures du flux de sève en conditions naturelles, simultanément avec la photographie infra-rouge de la surface du tronc lisse de deux arbres. La déformation du champ calorifique produite dans les troncs par chauffage linéaire a été mesurée avec des thermocouples installés dans des directions axiales et tangentielles autour du chauffage à différentes profondeurs de xylème. Les vues frontales et radiales du champ calorifique ont été simultanément visualisées par une caméra infrarouge, IR, dans des conditions de flux nul ou non nul de sève. La technique IR appuie l'interprétation établie de la dynamique du flux de sève, mais fournit aussi une information plus complexe et plus imagée, qui pourrait être employée pour l'optimisation du positionnement des sondes thermiques. La détection IR montre également l'anisotropie du xylème (axiale et tangentielle), qui a été mesurée et représentée. Les capacités de la méthode HFD, pour des mesures du flux bi-directionnel de sève et des flux extrêmement faibles approchant zéro (tels que la re-saturation des flux pendant la nuit), ont été confirmées par comparaison simultanée avec des images IR. La rapidité ainsi que les possibilités uniques qu'offre la méthode HFD pour étudier l'architecture et le fonctionnement de l'arbre ont été démontrées. Pendant les expériences de découpage, la redistribution du flux dans le parcours du xylème a pu être étudiée.

Key words: cutting / bi-directional, low and "zero"-flow / flow redistribution / heat field deformation method

Mots clés : découpage / bi-directionnel, faible et « zéro »-flux / redistribution du flux / méthode de déformation du champ calorifique

Corresponding author: Nadezhda Nadezhdina nadezdan@mendelu.cz

© INRA, EDP Sciences 2004