Transfer and Validation of NIRS Calibration Models for Evaluating Forage Quality in Italian Ryegrass Silages

This study was evaluated high end research grade Near infrared spectrophotometer (NIRS) to low end popular field grade multiple Near infrared spectrophotometer (NIRS) for rapid analysis at forage quality at sight with 241 samples of Italian ryegrass silage during 3 years collected whole country for evaluate accuracy and precision between instruments. Firstly collected and build database high end research grade NIRS using with Unity Scientific Model 2500X (650 nm~2,500 nm) then trim and fit to low end popular field grade NIRS with Unity Scientific Model 1400 (1,400 nm~2,400 nm) then build and create calibration, transfer calibration with special transfer algorithm. The result between instruments was 0.000%~0.343% differences, rapidly analysis for chemical constituents, NDF, ADF, and crude protein, crude ash and fermentation parameter such as moisture, pH and lactic acid, finally forage quality parameter, TDN, DMI, RFV within 5 minutes at sight and the result equivalent with laboratory data. Nevertheless during 3 years collected samples for build calibration was organic samples that make differentiate by local or yearly bases etc. This strongly suggest population evaluation technique needed and constantly update calibration and maintenance calibration to proper handling database accumulation and spread out by knowledgable control laboratory analysis and reflect calibration update such as powerful control center needed for long lasting usage of forage analysis with NIRS at sight. Especially the agriculture products such as forage will continuously changes that made easily find out the changes and update routinely, if not near future NIRS was worthless due to those changes. Many research related NIRS was shortly study not long term study that made not well using NIRS, so the system needed check simple and instantly using with local language supported signal methods Global Distance (GD) and Neighbour Distance (ND) algorithm. Finally the multiple popular field grades instruments should be the same results not only between research grade instruments but also between multiple popular field grade instruments that needed easily transfer calibration and maintenance between instruments via internet networking techniques.

이탈리안 라이그라스 사일리지의 품질평가를 위한 근적외선분광 (NIRS) 검량식의 이설 및 검증

본 연구는 종래의 실험실 및 연구용 근적외선 분광분석기를 보급형 현장용 다수의 장비를 이용하여 신속하게 현장에서 조사료의 품질 평가의 예측 정확성을 평가하기 위하여 3년간 전국에서 수집된 이탈리안 라이그라스 사일리지 241점을 이용하여 연구용 장비 Unity Model 2500X에 구축된 Database를 활용하여 현장용 보급형 장비 Unity Model 1400에 맞춰 Database를 업데이트 하고 검량선을 작성 한 후 검량선 이설 알고리즘을 사용하여 검량선 이설결과 연연구용 장비와 거의 동일한 수준의 결과로 0.000%~0.343%로의 차이로서 현장에서 신속하게 NDF, ADF 및 조단백, 조회분등의 화학적 성분 및 수분, pH 젖산의 발효품질, 그리고 TDN, RFV의 조사료 품질 평가치를 실험실 수준과 같이 5분내에 동시에 분석 할수 있는 결과를 얻었다. 하지만 3년 동안 얻어진 검량선 작성용 시료는 유기적인 시료이므로 지역적 년도별 차이를 가져올 수 있다. 이는 향후 모집단에 의한 지속적인 검량식의 업데이트 및 Database 관리기법이 실험실 분석 및 이를 이용 검량식을 유지 관리 할수 있는 중앙 Control Center 의해서 관리되어져야 지속적인 현장분석이 가능하다는 것을 강력히 시사한다. 현장분석기라 하더라도 조사료 같은 농산물은 계속 변화하는 성질을 가지고 있으므로 현장분석시 변위를 쉽게 파악하여 이를 신속히 보강 하지 않으면 장기적인 분석이 되지 않는다. 그동안 여러 근적외선 분광법의 연구들이 이루어져 왔지만 현장에서 직접 사용할 수 없었을 뿐 아니라 지속성의 결여로 장비들이 잘 활용되지 않고 있었다. 조사료 같은 농산물 등은 단기적으로 맞지만 불과 1년 정도가 지나면 분석결과가 상당히 신뢰성이 결여되어 활용도가 떨어지는 현실이다. 결론적으로 조사료의 향후 계속적인 시료의 보강과 모집단 분석을 이용한 체계적인 관리 및 시료의 확충방식을 직관적으로 할 수 있는 GD(Global Distance) 및 ND(Neighbour Distance) 기법의 신호등 방식으로 손쉬운 한글화된 운영체재를 사용하게 된다면 향후 효과적인 분석을 수행할 수 있어 이에 대한 여러 기대효과가 예상되어진다. 마지막으로는 동일 목적으로 다수의 장비를 운영할 경우 장비마다 동일한 시료가 동일한 결과가 나올 수 있도록 하는 기법 및 손쉽게 검량식을 작성 할 수 있는 프로그램과 작성된 검량식을 장비에 직접 기존의 컴퓨터 Network에 연결 전송하고 관리하는 Network 기능이 필수적이라 할 수 있겠다.