För närvarande marknadsförs flera NIRS-instrument. På bilden här är Aurora NIR-enheten
Under det senaste decenniet har nära-infraröda reflektansspektrometrar (NIRS) gått från labbet till fältet och kan nu passa i din handflata. Men hur fungerar dessa system, och varför är kalibreringen en så viktig faktor? Hur kan resultatet införlivas i ditt beslutsfattande?
POLISPECKEN NIR-spektrometern lyser upp provet och mäter det reflekterade ljuset. Om vi gör en plot av ljuset som reflekteras för varje ljusvåglängd, kommer vi att märka att vissa våglängder reflekterades bättre än andra. Den nära-infraröda reflektansspektroskopitekniken antar att det saknade ljuset absorberades av provet och är relaterat till dess kemiska egenskaper.
X-NIR
Även om detta antagande är fördelaktigt, finns det några varningar. Även om vi inte kan se nära-infrarött ljus, lyder det samma fysiska lagar som synligt ljus. Följaktligen påverkar inte bara den kemiska sammansättningen av provet det uppmätta ljuset utan också de fysikaliska egenskaperna. Har du till exempel någonsin missbedömt färgen på ett föremål eftersom dess ytfinish påverkade hur ljuset spreds eller reflekterades? Dessutom gör kemikaliers interaktion och överlappande absorption av ljus att förutsäga den kemiska sammansättningen av ett prov ännu mer utmanande.
Kalibrering är nyckeln
Att hantera variabilitet är jobbet för spektrometerns kalibrering, och följaktligen är kalibreringen den viktigaste delen av NIRS-metoden. Tabell 1 visar de olika kalibreringarna som är tillgängliga för nuvarande handhållna kommersiella system.
Du kommer att notera att en separat kalibrering används för varje gröda och för färska eller ensilerade grödor. Detta beror på att tillverkaren har bestämt att kalibreringsprestandan kan förbättras genom denna separation. Vid kalibreringsutveckling är det viktigt att antingen kontrollera variabiliteten så att den inte påverkar kalibreringen, eller inkludera den så att kalibreringen kan ta hänsyn till den.
Resultaten från dessa handhållna NIRS-enheter kommer förmodligen inte att vara lika exakta som de från ett kommersiellt testlabb. Kom ihåg vår diskussion om att kontrollera variabilitet. NIRS fodertestlaboratorier arbetar outtröttligt för att inte bara torka (vatten är en stark absorbator av nära-infrarött ljus) och mala dina foderprover utan också för att underhålla sina instrument och kalibreringar. Laboratorierna har också implementerat protokoll för att övervaka deras instruments prestanda dagligen. Kalibreringarna som används vid många laboratorier underhålls av ett konsortium av laboratorier som övervakar kalibreringsprestanda och delar prover för att förbättra prediktionsnoggrannheten.
Dessutom kan referensmetoden som används för att kalibrera din NIRS vara annorlunda än den som används av fodertestlaboratoriet. Det är värt att be tillverkaren av NIRS-systemet att tillhandahålla sina referensmetoder innan du investerar, särskilt om du planerar att använda instrumentet i samband med periodiska laboratorietester - en bra praxis enligt min mening.
NIRS på gården har vissa fördelar jämfört med laboratorie-NIRS. Resultaten är snabba och kan lätt införlivas i ledningsbeslut. Dessutom kan du skanna fler prover för att säkerställa att du arbetar med analys från ett mer representativt urval, för att bedöma variationer i ditt foder och för att fatta beslut baserat på historiska trender i analysen.
Övervaka fodervariation
Publicerade noggrannheter hjälper dig att avgöra hur förutsägelser från din handhållna NIR-enhet kan användas för att bedöma variabiliteten i ditt utfodringsprogram. Låt oss till exempel överväga en producent som skulle vilja använda en handhållen NIR-spektrometer för att hantera torrsubstans i majsensilage. Tillverkaren anser att en tillverkare rapporterar en noggrannhet på plus eller minus 1,5 procent av torrsubstansen.
Vad betyder det exakt?
Det är inte alltid tydligt och kräver vanligtvis en diskussion med instrumentleverantören. Men generellt betyder det att om du förutsäger ett prov av majsensilage som är 35 procent torrsubstans, är den faktiska torrsubstanshalten mellan 33,5 procent och 36,5 procent.
Hur mycket varierar torrsubstansen i ditt foder?
Jag tror att det är säkert att säga att det är mer än plus eller minus 1,5 procent, och följaktligen är dessa instrument användbara för att hantera ransonering av torrsubstans. Flera studier i USA och Europa stöder denna slutsats.
Hur är det med att hantera torrsubstans i andra foderingredienser?
Först skulle det behövas en separat kalibrering för den ingrediensen. Därefter skulle du jämföra ingrediensens variation med instrumentets noggrannhet. Till exempel indikerade en studie från 2015 av sammansättningsvariationer av foderingredienser att sojamjöls torrsubstans varierade med 1,9 procent. Om torrsubstansförutsägelsenoggrannheten för NIR-spektrometern för sojamjöl var plus eller minus 1,5 procent, skulle det systemet ha liten nytta för att hantera sojamjölfuktighet. Följaktligen måste man överväga ekonomin i att hantera sojamjöl baserat på torrsubstans.
Denna process bör utvidgas till varje kemisk beståndsdel som din verksamhet vill förutsäga och hantera (till exempel neutral tvättmedelsfiber, stärkelse och råprotein), med tanke på att NIRS är särskilt känsligt för organiska molekyler.
Jag hoppas att den här artikeln belyser nyttan av och det växande antalet alternativ som producenter har för att analysera foder med NIRS.
Den här artikeln publicerades i april/maj numret 2018 av
Hö- och foderodlare på sidan 32 och 33.
Inte en prenumerant? Klicka för att hämta den tryckta tidningen
