تعيين ايجاد مدل كاليبراسيون طيف‌سنج مادون قرمز نزديك انعكاسي (NIRS) جهت برآورد كيفيت علوفۀ گونه‌هاي بوته‌اي

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

امروزه بيشتر توجهات، جهت اندازه گيري تركيبات شيميايي گونه هاي مرتعي، بر روش هاي فيزيكي و كم هزينه از جمله طيف سنج اشعه مادون قرمز نزديك (NIRS) متمركز شده است. از اين رو هدف از پژوهش حاضر، ارائه مدل هاي كاليبراسيوني براي طيف سنج مادون قرمز نزديك انعكاسي (NIRS) به منظور برآورد مقادير شاخص هاي كيفيت علوفه گونه هاي بوته اي مي باشد تا از اين طريق، ضمن صرفه جويي در وقت و هزينه، با دقتي مناسب، كيفيت اين گياهان را برآورد كرد. براي اين منظور در مجموع، 654 نمونه از مراحل رشد رويشي، گل دهي و بذر دهي به منظور برآورد مقادير ازت (N)، پروتئين خام (CP)، الياف نامحلول در شوينده اسيدي (ADF)، ماده خشك قابل هضم (DMD) و انرژي متابوليسمي (ME) از طريق NIRS، توسط دستگاه DA7200 Perten، پرتوتابي شد. سپس داده هاي حاصل از پرتوتابي به منظور آناليز چند متغيره، به نرم افزار Unscrambler منتقل گرديد. قبل از برازش مدل، براي يكنواخت و نرمال سازي پراكنش داده ها از روش S.Golay و SNV استفاده شد. ايجاد مدل كاليبراسيون با روش PLS1 و اعتبارسنجي مدل به روش Cross Validation انجام شد. سپس قابليت پيش بيني مدل هاي ايجاد شده، با در نظر گرفتن آماره هاي كاليبراسيون ارزيابي و در مجموع 18 برنامه كاليبراسيون تهيه شد. با در نظر گرفتن آماره هاي كاليبراسيون مي توان گفت در تمام فاكتورهاي مورد مطالعه، ضريب تشخيص بالاي 0/80 بوده است. همچنين در همه مراحل رشد، ضريب همبستگي بين داده هاي مرجع و برآورد شده توسط NIR بالاي 0/90 درصد بوده است. بنابراين مي توان بيان كرد كاليبراسيون هاي NIR حاصل از اين مطالعه مي تواند در برنامه هاي كنوني و آينده براي ارزيابي كيفيت علوفه گياهان بوته اي مورد تغذيه دام مورد استفاده قرار گيرد.

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.