Ann. For. Sci. 66 (2009) 608
Number of pages: 7
DOI: 10.1051/forest/2009043

Sap flow measurement by a single thermal dissipation probe: exploring the transient regime

Imen Mahjoub¹, Mohamed M. Masmoudi¹, Jean P. Lhomme² and Netij Ben Mechlia<sup>1

1</sup>  INAT, 43 Avenue Charles Nicolle, 1082 Tunis-Mahrajène, Tunisie
²  IRD (UR 060), CEFE-CNRS, 1919 route de Mende, 34293 Montpellier, France

Received 4 November 2008; Accepted 28 February 2009; Published online 31 July 2009

Abstract
•  In thermal dissipation method the stationary regime is used to estimate sap flow density from the temperature difference between a heating probe and a non-heating one.
•  A new approach, based on the non-stationary regime of a single heating probe, is investigated on an olive tree branch. Probe temperature is monitored for different flow densities and for heating and cooling modes. Measurement sequences of 10 min using 5 s time steps are made just after the heating is switched on or off.
•  Results show that temperature variation has a quasi-exponential phase whose duration decreases for increasing flow densities. Thermal indices using temperature of the probe measured at initial, final, and intermediate times t_i were developed. Relationships between sap flow density and thermal indices were found to be linear for t_i = 10 s - 60 s with better coefficients of determination in cooling mode (R² = 0.94-0.96) than in heating (R² = 0.83-0.93). Validation tests confirmed the robustness of the single probe method with lowest error obtained for t_i = 20 s.
•  Single probe method seems to be a promising technique to measure tree sap flow. Its application could be considered under cooling mode using t_i=20 s and relatively short measurement sequences e.g. 5–10 min.

Résumé - Mesure du flux de sève par sonde de dissipation thermique unique : exploitation du régime transitoire.
•  La méthode de dissipation de chaleur utilise le régime stationnaire pour estimer la densité de flux de sève à partir de la température d'une sonde chauffée et une sonde non chauffée.
•  Une nouvelle approche exploitant le régime transitoire d'une seule sonde est testée sur une branche d'olivier. Des séquences de mesure de la température de la sonde sont réalisées pour différentes densités de flux. Les mesures sont effectuées toutes les 5 s pendant les 10 min qui suivent la mise en route ou l'arrêt du chauffage.
•  La variation de la température présente une phase quasi-exponentielle de durée inversement proportionnelle à la densité de flux. Des indices thermiques utilisant les températures de la sonde aux instants initial, final et intermédiaire t_i ont été développés. Les relations entre les densités de flux et ces indices sont de type linéaire pour t_i = 10 s - 60 s avec des coefficients de détermination plus élevés en refroidissement (R² = 0.94-0.96) qu'en chauffage (R² = 0.83-0.93). Un travail de validation a confirmé la robustesse de la méthode, l'optimum étant t_i = 20 s.
•  La méthode de la sonde unique semble être une technique prometteuse pour mesurer le flux de sève des arbres. Son application est envisageable en mode refroidissement avec t_i = 20 s et des séquences de mesure relativement courtes : 5–10 min.

Key words: sap flow / thermal dissipation / single probe / transient regime / olive species

Mots clés : flux de sève / dissipation de chaleur / sonde unique / régime transitoire / olivier

Corresponding author: masmoudi.med@inat.agrinet.tn netij.benmechlia@iresa.agrinet.tn

© INRA, EDP Sciences 2009