نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• حسین ارزانی ¹
• وحیده عبداللهی ²
• جواد معتمدی ³
• مجید آخشی ⁴

¹ استاد دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

² عضو هیئت علمی مجتمع آموزش عالی سراوان، سیستان و بلوچستان.

³ دانشیار پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، مؤسسۀ تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی.

⁴ کارشناس ارشد آبخیزداری و کارشناس آزمایشگاه، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

امروزه بیشتر توجهات، جهت اندازه­گیری ترکیبات شیمیایی گونه­های مرتعی، بر روش­های فیزیکی و کم هزینه از جمله طیف­سنج اشعۀ مادون قرمز نزدیک (NIRS) متمرکز شده است. از این­رو هدف از پژوهش حاضر، ارائۀ مدل­های کالیبراسیونی برای طیف­سنج مادون قرمز نزدیک انعکاسی (NIRS) به­منظور برآورد مقادیر شاخص­های کیفیت علوفۀ­ گونه­های بوته­ای می­باشد تا از این طریق، ضمن صرفه­جویی در وقت و هزینه، با دقتی مناسب، کیفیت این گیاهان را برآورد کرد. برای این منظور در مجموع، 654 نمونه از مراحل رشد رویشی، گل­دهی و بذر­دهی به­منظور برآورد مقادیر ازت (N)، پروتئین خام (CP)، الیاف نامحلول در شویندۀ اسیدی (ADF)، مادۀ خشک قابل هضم (DMD) و انرژی متابولیسمی (ME) از طریق NIRS، توسط دستگاه DA7200 Perten، پرتوتابی شد. سپس داده­های حاصل از پرتوتابی به­منظور آنالیز چند متغیره، به نرم­افزار Unscrambler منتقل گردید. قبل از برازش مدل، برای یکنواخت و نرمال­سازی پراکنش داده­ها از روش S.Golay و SNV استفاده شد. ایجاد مدل کالیبراسیون با روش PLS1 و اعتبارسنجی مدل به روش Cross Validation انجام شد. سپس قابلیت پیش‌بینی مدل­های ایجاد شده، با در نظر گرفتن آماره­های کالیبراسیون ارزیابی و در مجموع 18 برنامۀ کالیبراسیون تهیه شد. با در نظر گرفتن آماره­های کالیبراسیون می­توان گفت در تمام فاکتورهای مورد مطالعه، ضریب تشخیص بالای 80/0 بوده است. همچنین در همۀ مراحل رشد، ضریب همبستگی بین داده­های مرجع و برآورد شده توسط NIR بالای 90/0 درصد بوده است. بنابراین می­توان بیان کرد کالیبراسیون­های NIR حاصل از این مطالعه می­تواند در برنامه­های کنونی و آینده برای ارزیابی کیفیت علوفۀ گیاهان بوته­ای مورد تغذیۀ دام مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

• کالیبراسیون
• کیفیت علوفه
• گیاهان بوته‌ای
• مرحلۀ رشد
• NIRS

عنوان مقاله [English]

Development of near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) calibration model to estimate the forage quality of shrub species

نویسندگان [English]

• Hossein Arzani ¹
• vahideh Abdollahi ²
• Javad Motamedi ³
• Majid Akhshi ⁴

¹ , Faculty of Natural Resources, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Iran

² Academic member, Higher Educational Complex of Saravan, Sistan and Baluchestan, Iran

³ Associate Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.

⁴ M.Sc. of Watershed Management and Laboratory Expert, Faculty of Natural Resources, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Iran.

چکیده [English]

Nowadays, most attention is focused on physical and non-destructive methods, such as NIRS, to measure the chemical composition of rangeland species. Therefore, the purpose of this study is to provide calibration models for Infrared NIRS to estimate the forage quality of shrub species, so that in addition to saving time and cost, the quality of these plants could be estimated with proper accuracy. For this purpose, 654 samples of vegetative, flowering and seeding stages were irradiated by the DA7200 Perten Instrument to estimate the values of nitrogen (N), crude protein (CP), acid detergent fiber (ADF), dry matter digestiblility (DMD) and metabolizable energy (ME) via NIRS. Then, the data were transferred to the Unscrambler software for multivariate analysis. Before fitting the model, S.Golay and SNV methods were used for normalization of data distribution. Calibration and validation of model were performed using PLS1 method and Cross Validation method, respectively. Then, the predictability of models was evaluated by considering the calibration statistics. A total of 18 calibration programs were developed. Considering the calibration statistics, it could be said that the coefficient of determination was above 80% in all the factors studied. Also, at all growth stages, the correlation coefficient between the reference data and the data estimated by NIR was above 90%. Our results clearly showed that NIR calibrations obtained in this study could be used in current and future programs to assess the forage quality of shrub species used by livestock.

کلیدواژه‌ها [English]

• Keywords: Calibration
• forage quality
• shrub species
• growth stage
• NIRS