كاربرد برخي از مدل هاي غير خطي در پيش بيني كينتيك توليد گاز در جيره هاي مختلف گوسفند با تكيه بر دقت اين مدل ها

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

سابقه و هدف: آزمون توليد گاز به منظور بررسي ارزش غذايي مواد خوراكي در تغذيه دام استفاده مي‌شود. در آزمون توليد گاز، حجم گاز توليد شده در طول زمان انكوباسيون با استفاده از يك مدل غير خطي برازش مي‌شود و از اين طريق برخي فراسنجه‌هاي مربوط به تخمير شكمبه‌اي ماده خوراكي پيش‌بيني مي‌گردد. در طول سال‌هاي گذشته، محققين تغذيه دام، انواع مدل‌هاي غير خطي را براي اين منظور پيشنهاد نموده‌اند. اما گزارش شده است كه هر كدام از اين مدل‌ها، فراسنجه‌هاي تخمير شكمبه‌اي را با دقت متفاوتي پيش‌بيني كرده و نتايج متناقضي را ارايه داده‌اند. هدف از انجام اين آزمايش، مقايسه دقت برخي از مدل‌هاي غير خطي در پيش‌بيني كينتيك توليد گاز در جيره‌هاي مختلف بود. مواد و روش‌ها: براي انجام اين آزمايش، تعداد 5 جيره غذايي با نسبت‌هاي مختلف علوفه به كنسانتره (30:70، 40:60، 50:50، 60:40 و 70:30) تهيه شدند. مواد خوراكي مورد استفاده براي تهيه اين جيره‌ها، شامل علوفه يونجه، كاه گندم، دانه جو، سبوس گندم و كنجاله سويا بودند. جهت بررسي كينتيك تخمير شكمبه‌اي جيره‌هاي آزمايشي از آزمون توليد گاز در 3 دوره جداگانه استفاده شد. در هر دوره، مايع شكمبه، قبل از خوراك‌دهي صبحگاهي از تعداد 3 راس گوسفند نر نژاد مهربان مجهز به فيستولاي شكمبه‌اي گرفته شد. سپس، مقدار 200 ميلي‌گرم ماده خشك از هر كدام از جيره هاي آزمايشي به همراه 30 ميلي‌ليتر مايع شكمبه بافري شده به داخل هر يك از ويال‌هاي شيشه‌اي (در 3 تكرار) منتقل و همه ويال ها درپوش گذاري شدند. ويال هاي آماده شده (تعداد 3 عدد ويال هم به عنوان بلانك در نظر گرفته شد) در دماي 39 درجه سانتي‌گراد انكوباسيون شده و حجم گاز توليد شده در زمان‌هاي 2، 4، 6، 8، 10، 12، 16، 20، 24، 36، 48، 72، 96، 120، 144 ساعت پس از انكوباسيون ثبت گرديد. نتايج به دست آمده (حجم گاز توليد شده در زمان‌هاي مختلف انكوباسيون) با استفاده از مدل-هاي اكسپونانشيال، اكسپونانشيال همراه با فاز تأخير، ميچرلينگ، كوركمز-اوكاردس و ويبول برازش شدند. نكويي برازش مدل‌ها با استفاده از آماره‌هاي ميانگين مربعات خطا، ضريب تبيين، انحراف مطلق ميانگين باقيمانده، ميانگين درصد خطا و كارآيي نسبي انجام شد. از آزمون-هاي دوربين-واتسون و معيار اطلاعات آكائيك نيز به‌ منظور انتخاب بهترين مدل‌ استفاده شد. يافته ها: نتايج نشان داد مدل ها از نظر پيش بيني پتانسيل توليد گاز تفاوت معني داري بتا هتم نداشتتند. نتيجه گيري: به طور كلي، نتايج اين تحقيق نشان داد كه مدل اكسپونانشيال كينتيك توليد گاز جيره هاي مورد آزمايش را با دقت كمتري پيش بيني كرد و بالاترين دقت را نيز مدل ويبول داشت.

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. Over the past years, 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, five 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 three 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 three 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 < 0.05). The lowest MSE (2.63) and RMAD (1.13) were observed in the WEB model (P < 0.05). The RE of the WEB model was higher than the other models. The highest (56.18) and lowest (23.29) AIC values were observed in the EXP and WEB models, respectively. The DW value in the EXP, EXPL, MIT, KOR and WEB models were 0.260, 1.187, 1.187, 0.955 and 1.653, respectively. Conclusion: Generally, results showed that the EXP model predicted gas production kinetic of the tested diets less accurately and the WEB model had the highest accuracy.