کاربرد برخی از مدل های غیر خطی در پیش بینی کینتیک تولید گاز در جیره های مختلف گوسفند با تکیه بر دقت این مدل ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 عضو هیئت علمی دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

سابقه و هدف: آزمون تولید گاز به منظور بررسی ارزش غذایی مواد خوراکی در تغذیه دام استفاده می‌شود. در آزمون تولید گاز، حجم گاز تولید شده در طول زمان انکوباسیون با استفاده از یک مدل غیر خطی برازش می‌شود و از این طریق برخی فراسنجه‌های مربوط به تخمیر شکمبه‌ای ماده خوراکی پیش‌بینی می‌گردد. در طول سال‌های گذشته، محققین تغذیه دام، انواع مدل‌های غیر خطی را برای این منظور پیشنهاد نموده‌اند. اما گزارش شده است که هر کدام از این مدل‌ها، فراسنجه‌های تخمیر شکمبه‌ای را با دقت متفاوتی پیش‌بینی کرده و نتایج متناقضی را ارایه داده‌اند. هدف از انجام این آزمایش، مقایسه دقت برخی از مدل‌های غیر خطی در پیش‌بینی کینتیک تولید گاز در جیره‌های مختلف بود.
مواد و روش‌ها: برای انجام این آزمایش، تعداد 5 جیره غذایی با نسبت‌های مختلف علوفه به کنسانتره (30:70، 40:60، 50:50، 60:40 و 70:30) تهیه شدند. مواد خوراکی مورد استفاده برای تهیه این جیره‌ها، شامل علوفه یونجه، کاه گندم، دانه جو، سبوس گندم و کنجاله سویا بودند. جهت بررسی کینتیک تخمیر شکمبه‌ای جیره‌های آزمایشی از آزمون تولید گاز در 3 دوره جداگانه استفاده شد. در هر دوره، مایع شکمبه، قبل از خوراک‌دهی صبحگاهی از تعداد 3 راس گوسفند نر نژاد مهربان مجهز به فیستولای شکمبه‌ای گرفته شد. سپس، مقدار 200 میلی‌گرم ماده خشک از هر کدام از جیره های آزمایشی به همراه 30 میلی‌لیتر مایع شکمبه بافری شده به داخل هر یک از ویال‌های شیشه‌ای (در 3 تکرار) منتقل و همه ویال ها درپوش گذاری شدند. ویال های آماده شده (تعداد 3 عدد ویال هم به عنوان بلانک در نظر گرفته شد) در دمای 39 درجه سانتی‌گراد انکوباسیون شده و حجم گاز تولید شده در زمان‌های 2، 4، 6، 8، 10، 12، 16، 20، 24، 36، 48، 72، 96، 120، 144 ساعت پس از انکوباسیون ثبت گردید. نتایج به دست آمده (حجم گاز تولید شده در زمان‌های مختلف انکوباسیون) با استفاده از مدل-های اکسپونانشیال، اکسپونانشیال همراه با فاز تأخیر، میچرلینگ، کورکمز-اوکاردس و ویبول برازش شدند. نکویی برازش مدل‌ها با استفاده از آماره‌های میانگین مربعات خطا، ضریب تبیین، انحراف مطلق میانگین باقیمانده، میانگین درصد خطا و کارآیی نسبی انجام شد. از آزمون-های دوربین-واتسون و معیار اطلاعات آکائیک نیز به‌منظور انتخاب بهترین مدل‌ استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد مدل‌ها از نظر پیش‌بینی پتانسیل تولید گاز تفاوت معنی‌داری با هم نداشتند. مدل اکسپونانشیال دارای بیشترین مقدار میانگین مربعات خطا (74/35)، انحراف مطلق میانگین باقیمانده (67/4)، میانگین درصد خطا (46/4) و کمترین مقدار ضریب تبیین (970/0) بود (05/0p

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application of some nonlinear models for prediction of gas production kinetic in different rations of sheep in term of the accuracy of these models

نویسنده [English]

  • Saeid Moradi 1
1 Animal Science Department, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: The in vitro gas production test (IVGP) is used for evaluating the nutritional value of feedstuffs in animal nutrition. In IVGP, the volume of gas produced during incubation time is fitted by using a nonlinear model and some parameters related to ruminal fermentation kinetic are predicted. In last year’s, animal nutrition researchers have proposed a variety nonlinear models for this purpose. However, it has been reported that each of these models have predicted ruminal fermentation parameters with different accuracy and presented contradictory results. The purpose of this experiment was to compare the accuracy of some nonlinear models for predicting of gas production kinetics in different diets.
Materials and methods: For this experiment, 5 diets with different forage to concentrate ratio (70:30, 60:40, 50:50, 40:60 and 30:70) were prepared. Feedstuffs which used for preparing of these diets included alfalfa hay, wheat straw, barley grain, wheat bran and soybean meal. For investigating the ruminal fermentation kinetic of the experimental diets, the IVGP was used in 3 separate runs. For each run, rumen fluid was obtained from three fistulated Mehraban rams before the morning feeding. Then, 200 mg of each dried experimental diets with 30 ml of buffered rumen fluid were transferred into each glass vial (in 3 replications) and all vials were capped. The prepared vials (Three vials were considered as the blanks) were incubated at 39 ° C and the volume of gas produced were recorded at 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 36, 48, 72, 96, 120, 144 hours after incubation. The results (the volume of gas produced at different incubation times) were fitted for exponential (EXP), exponential with lag time (EXPL), Mitscherling (MIT), Korkmaz-Uckardes (KOR) and Weibull (WEB) models. The models goodness of fit were performed using mean square error (MSE), coefficient of determination (R2), residual mean absolute deviation (RMAD), mean percentage error (MPE) and relative efficiency (RE). Durbin-Watson (DW) test and Akaike's information criterions (AIC) were used for selection of the best model.
Results: Results showed that the models had no significant difference in term of asymptotic gas volume (A). The EXP model had the highest MSE (35.74), RMAD (4.67), MPE (4.46) and lowest R2 (0.970), (p

کلیدواژه‌ها [English]

  • Akaike
  • relative efficiency
  • gas production kinetic
  • Nonlinear Models
  • goodness of fit
1.AOAC. 1995. Official Methods of Analysis, 16th ed. Association of Official Analytical Chemists, Arlington, VA.
2.Burnham, K.P. and Anderson, D.R. 2002. Model Selection and Multimodel Inference: a practical information-theoretic approach, 2nd edition. Springer-Verlag, New York.
3.Dhanoa, M.S., Lopez, S., Dijkstra, J., Davies, D.R., Sanderson, R., Williams, A.B., Zileshi, Z. and France, J. 2000. Estimating the extent of degradation of ruminant feeds from a description of their gas production profiles observed in vitro: Comparison of models. British Journal of Nutrition. 83: 131–142.
4.Draper, N.R. and Smith, H. 1981. Applied regression analysis. Wiley, New York, USA.
5.France, J., Dijkstra, J., Dhanoa, M.S., Lopez, S. and Bannink, A. 2000. Estimating the extent of degradation of ruminant feeds from a description of their gas production profiles observed in vitro: Derivation of models and other mathematical considerations. British Journal of Nutrition. 83: 143–150.
6.Huhtanen, P., Seppälä, A., Ahvenjärvi, S. and Rinne, M. 2008. Prediction of in vivo neutral detergent fiber digestibility and digestion rate of potentially digestible neutral detergent fiber: comparison of models. Journal of Animal Science. 86: 2657–2669.
7.Korkmaz, M. and Uckades, F. 2014. An alternative robust model for in situ degradation studies “Korkmaz-Uckardes”. Iranian Journal of Applied Animal Science. 4(1): 45-51.
8.Korkmaz, M., Uckardes, F. and Kaygisiz, A. 2011. Comparision of wood, gaines, parabolic, hayashi, dhanno and polynomial models for lactation season curve of Simmental cows. Journal of Animal and Plant Sciences. 3: 448-458.
9.Lei, Y. G., Li, X.Y., Wang, Y.Y., Li, Z. Z., Chen, Y. L. and Yang, Y. X. 2018. Determination of ruminal dry matter and crude protein degradability and degradation kinetics of several concentrate feed ingredients in Cashmere goat. Journal of Applied Animal Research. 46(1): 134-140. 
10.McDonald, P., Edwards, R.A., Greenhalgh, J.F.D. and Morgan, C.A. 1995. Animal nutrition. Longman Scientific and Technical, New York. USA. 607Pp.
11.Menke, K. H. and Steingass, H. 1988. Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis in vitro gas production using rumen fluid. Animal Research and Development. 28: 7-55.
12.Menke, K.H., Raab, L., Salewski, A., Steingass, H., Fritz, D. and Schneider, W. 1979. The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feeding stuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro. The Journal of Agricultural Science. (Cambridge). 93: 217-222.
14.NRC. 2007. Nutrient Requirements of Small Ruminants: Sheep, Goats, Cervids, and New World Camelids. Natl. Acad. Press, Washington, DC.
15.Peripolli, V., Prates, E.R., Barcellos, J. O.J., McManus, C.M., Wilbert, C.A., Braccini, J., Camargo, C. M. and Lopes, R. B. 2014. Models for gas production adjustment in ruminant diets containing crude glycerol. Livestock Research for Rural Development 26: 2.
16.Sahin M., Uckardes F., Canbolat, O., Kamalak, A. and Atalay, A.I. 2011. Estimation of partial gas production times of some feedstuffs used in ruminant nutrition. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi Journal. 17: 731-734.
17.SAS. 1999. The SAS system for windows. Release 8.0.1. SAS Institute Inc, Cary, USA.
18.Uckardes, F. and Efe, E. 2014. Investigation on the usability of some mathematical models in in vitro gas production techniques. Slovak Journal of Animal Science. 47 (3): 172-179.
19.Uckardes, F., Korkmaz, M. and Ocal P. 2013. Comparison of models and estimation of missing parameters of some mathematical models related to in situ dry matter degradation. Journal of Animal and Plant Sciences. 23: 999-1007.
20.Van Soest, P.J., Robertson, J.B. and Lewis, B. A. 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science. 74: 3583–3597.
21.Wang, M., Tang, S.X., and Tan, Z.L. 2011. Modeling in vitro gas production kinetics: Derivation of Logistic-Exponential (LE) equations and comparison of models. Journal of Animal Feed Science and Technology. 165: 137-150.
22.Zaboli, Kh. 2016. Comparison of fitting of some mathematical models to describe the ruminal fermentation kinetics according to gas production technique for alfalfa hay. Animal Production Research. 5(3): 35-47. (In Persian).
23.Zaboli, Kh., and Maleki, M. 2016. Prediction of ruminal fermentation kinetic of corn silage using some models by in vitro method. Journal of Ruminant Research. 4(3): 117-134. (In Persian).