McCree 莫克利的研究与作用曲线

遗憾的是莫克利博士于2014年5月12日在Eugene OR去世，他1972年发表的文章成为他对植物光谱技术永久的贡献，对莫克利的深入研究可以清楚的认识到莫克利的曲线不能简单的理解，今天，我们介绍他的研究成果是为了正确理解莫克利博士揭示的曲线意义。

莫克利的论文有3个主题，我们今天只谈植物的相对作用曲线。

作用光谱：植物相对光合作用对不同波长的光的辐射能量响应函数，这也是我们至今都在探索和研究的植物光合作用的吸收效率函数，这个函数影响着光质的作用效率与能耗指标。

首先，我们要了解这项研究是如何进行的，以下是研究的条件：

1．针对22种不同植物以波长的25nm为间隔进行测量平均值。

2．光合作用速率是在受控室中的叶部进行测试的，PPFD变化约30〜60 umol/ m2s。

3．光吸收率是通过测量叶片样品在光腔中的透射量来测定的。

4．光源是冷白荧光灯和白炽灯，光谱范围是350nm-750nm，光周期16小时。

5. 莫克利的研究数据分别来源室外与室内相同的作物。

6. 实验的二氧化碳浓度、温度、环境光等的变化很小，对于相对曲线的影响很小的。

7. 测试植物的品种：

8. 测试设备：

测试叶片的装置测试光参数的装置

由于测试设备所处的年代太久，就不作详细介绍。

莫克利通过测试仪器，分别对室内种植与室外种植进行了细致的测试，这个工作是枯燥且工作量巨大，需要长时间的研究工作和艰苦的数据处理，这种枯燥和不断重复的研究工作是需要有毅力完成的，他的研究工作至今都在影响植物光谱技术的发展，几乎各国的研究人员都在参考莫克利的研究成果，日本倾向的修正曲线也是在莫克利的研究基础上增加到61种植物的曲线。

相对作用曲线：相对作用曲线是光合作用对不同波长的光辐射响应的相对权重。

下图是我们根据莫克利研究数据绘出的曲线，这些曲线都是用能量响应数据绘制的

对比一下日本倾向的修正曲线（61种植物）（注：日本倾向的修正曲线提法是基于日本文献引用较多，而其他国家的研究文献引用较少，在这里仅仅是为了区别）。61种植物是包括莫克利的室内20种与户外的8种，以及日本科学家做的草本26种木本7种，没有提供具体植物资料资料。

日本倾向的修正曲线

我们把两种作用曲线叠加在一起的绘制的图形，可以更加清晰地了解。

从两种曲线叠加后可以看出，研究的结果一致，只是随着植物样品数据的增加，数据的平均值趋于平缓。

之所以没有绘制出莫克利曲线的光量子曲线，是因为日本倾向的曲线代表性强，已经绘有光量子数据的曲线。

莫克利的研究还提供有相对量子产率曲线和吸收率曲线，在此就不详细介绍。

相对量子产率曲线 相对吸收率曲线

我们通过对莫克利的数据研究分析，可以得出以下结论：

1）相对作用曲线是光合作用对不同波长的光响应的相对权重，需要清楚的是，即便在曲线的峰值相对作用为1，也仅仅是代表在光合作用中光辐射的一部分被有效地吸收。

2）该曲线不代表一个特定植物的光辐射所需求的指标，可以理解为某些波长区域在光合作用里的重要性，但没有要求精确到植物的实际光辐射波长。

3）莫克利曲线并非理想的植物灯光谱的光质。植物灯模拟莫克利曲线并非有效，这是一个定性表达的光谱，许多设计者在植物灯试图匹配莫克利曲线轮廓纯属误解；目前，国际上没有通用的光质修正曲线可以直接对植物灯光谱的光质进行加权。

4）尽管绿光的平均吸收率低，但是绿光在植物的光合作用仍然是需要的，绿光的作用除了光合作用外，还存在其他机理，目前还没有一致的结论。

5）曲线是采用数据的平均值且归一化的处理，使得某些因素的影响降到最小，但并不等于没有影响。也就是说，其他因素的影响在曲线没有被有效的反应出来。

6）低光量的测试数据没有反应高光量产生的差别。

7）实验品种仍然偏低，植物实验的品种类型过于分散。

8）实验的光源的光质单一，还不能体现目前LED光源的光质对植物的影响。

9）同一植物品种的不同种源并没有数据体现。

10）植物生长环境与种植基质的影响没有数据体现。

莫克利博士的研究，是基于那个时代的条件和技术环境，他的技术研究在是通过发表一篇论文体现，然而，这项工作研究的复杂与艰辛是难以表达的，一个科学家的研究精神与技术财富深远地影响着今天的植物灯光谱技术，我们在研究他的技术数据的同时，体会到他的科学精神，那就是没有名利的踏实和勤奋的工作，光合作用的基础研究需要在枯燥下的艰辛与坚持，我们的技术研究需要这种精神。

尽管我对他的研究充满敬意，但技术需要客观和严谨的看待，莫克利曲线对植物灯光谱技术的光质修正的加权具有指导意义，但不能直接引用，对于照明技术，我们有视效函数来准确体现人眼对光辐射产生的视觉效果，但与照明的视效函数作用相同的植物的吸收效率函数目前没有标准的定义，我们还无法解决植物吸收效率与能耗这个矛盾，需要具有莫克利精神的技术人员去共同努力。

我写这篇文章，是希望系统的介绍莫克利博士的研究内容，不仅是从技术层面分析莫克利的作用曲线，更重要的是纪念这位平凡而伟大的科学家K. J. McCREE博士，让从事植物灯光谱技术的技术人员记住他对植物光谱技术的贡献，可以学习到莫克利博士想要表达的技术思想。

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