Hayvan Dışkısı Analizi ile Ekonomik Kayıplarınızı Engelleyebilir ve Sürdürülebilirliğe Katkı Sağlayabilirsiniz!
KONU NIRS Tarafından Hayvan Dışkısında Nem, Azot, Kalsiyum, Toplam Fosfor, Brüt Enerji ve Fitat Fosfor İçeriğinin Tahmin Edilmesi İLGİ TERCÜME VE DERLEME ANAHTAR KELİMELER Hayvan Dışkısı Analizi ile Ekonomik Kayıplarınızı Engelleyebilir ve Sürdürülebilirliğe Katkı Sağlayabilirsiniz! Uzmanı Sevcan ŞENTÜRK KAYNAKÇA Enerji, Mineraller, Fitat, Dışkı, Yakın Kızılötesi Yansıma Spektroskopi, Sürdürülebilirlik YAYININ KAPSAMI Batten, G. D., 1998. Plant analysis using near infrared reflectance spectroscopy: The potential and the limitation. Aust. J. Exp. Agric. 38:697 706. Berzaghi, P., J. S. Shenk, and M. O. Westerhaus, 2000. Local prediction with near infrared multi-product databases. J. Near Infrared Spectrosc. 8:1 9. KSÜ Doğa Bil. Derg., 16(1), 2013 Hayvansal Üretim-Çevre İlişkileri ve Organik Hayvancılık (www.zmo.org.tr) Derlemedir Tercümedir Kişisel veya kurumsal değerlendirmedir Ürün Tanıtımıdır
ÖZET Amerika nın Georgia eyaletinde bulunan bir üniversitede hayvan dışkısının NIRS sistemleri aracılığıyla hızlı bir şekilde analiz edilebilmesi ve bu analizin firmalara olan katkısı üzerine bir çalışma yapıldı. Bu çalışmada 143 adet dışkı örneği kullanıldı. Kurutulmuş örnekler ilk aşamada bir değirmen aracılığıyla öğütüldü. Öğütülen örneklerin kimyasal analizleri yapılarak nem, azot, kalsiyum, enerji, toplam fosfor, fitat P değerleri elde edildi. 143 adet dışkı iki bölüme ayrıldı. NIR kalibrasyon eğrileri oluşturmak için, XDS Rapid Content Analyzer cihazında 123 adet dışkı örneğinin taraması yapıldı. Ayrılmış olan diğer 20 adet örnek ise kalibrasyon doğrulaması, çapraz teyitler ve en iyi standart hata kombinasyonu düzeltmeleri için kullanıldı. SONUÇ Bu çalışma ile NIRS kullanılarak, hayvan dışkı içeriğindeki nem, N, Ca, brüt enerji, toplam P ve fitat P değerlerini tahmin etmenin mümkün olduğu sonucuna varıldı. NIRS teknolojisi tarafından bu parametrelerin tayin edilebilecek olması, hayvanların besin kullanımının belirlenmesini sağlayabilecektir. Aynı zamanda hayvan tarafından dışarı atılan bileşenlerin tahmin edilmesinde kullanılarak, çevre kirliliğinin izlenmesinde faydalı olabilecektir.
«Hayvan dışkısı; serbest bırakıldığı zaman çevre kirliliğine ve mali kayıplara neden olan, etkin takibi yapıldığı zaman ekonomik geri dönüşüm sağlayan bir atıktır.» Giriş Hayvan dışkısı, yemden ürüne uzanan biyolojik çevrilim sürecinin doğal bir atığı olup, genel anlamda çözünebilir ve kolaylıkla parçalanabilir organik madde ve inorganik nitelikli bileşenleri içermektedir. Azot (N), fosfor (P) ile birlikte hayvansal üretim çevre ilişkileri bağlamında en fazla tartışılan unsur olarak bilinmektedir. Dışkı ile atılan azot, kimyasal dönüşümü sonucu nitrat, diazot monoksit (N₂O), azot monoksit (NO) ve azot dioksit (NO₂) gibi değişik gazlara dönüşebilmektedir. Çevresel sorunlar dışkı ve idrarla atılan azotlu bileşiklerin atmosfer, toprak ve yer altı sularında oluşturduğu kirlenmeden ileri gelir. Hayvanın türü, uygulanan yetiştiricilik yöntemleri ve entansifleşmenin düzeyi dışkının çevre üzerindeki baskısını etkiler. Dışkının azot ve fosfor içeriği ağırlıklı olarak beslenme tarzından etkilenmektedir. İnsan beslenmesi ve sağlığı açısından hayvansal yiyeceklerin önemi hiçbir zaman küçümsenemez. Artan nüfusa bağlı olarak hayvan sayısı ve hayvansal ürün artışını bu nedenle doğal karşılamak gerekir. Ancak insanın sağlıklı yaşaması ve doğanın korunması da yiyecek kaynaklarının çoğaltılması kadar büyük önem taşır. Bu bakımdan bir alanda titizlikle kazanılan ilerlemeler, diğer alanda yerini başarısızlığa ve olumsuzluğa bırakmamış olur. Çiftlik hayvanları tarafından yılda yaklaşık 40 milyon ton sıvı atık ve 1 milyar ton katı atık atıldığı tahmin edilmektedir. Hayvancılık işletmelerinde çevre sorunlarına neden olan atıklar, aynı zamanda önemli bir ekonomik potansiyeldir. Bu nedenle hayvancılığa bağlı atıkların değerlendirilmesi yoluna gidilmesi ile çevre baskısı azaltıldığı gibi atıl durumda bulunan ekonomik kaynak da değerlendirilmiş olacaktır. Başarılı bir şekilde düşük-p diyetler kullanmak için; ham maddelerde fitat P değerine ve bu değeri belirlemek için bir cihaza ihtiyaç vardır. Bu süreçlerin kimyasal analizleri çok zahmetli ve zaman almaktadır.
«NIRS sistemleri ile hayvan dışkısının hızlı bir şekilde analiz edilebilecek olması, hayvanlar için yeterli-p diyetler hazırlanmasını sağlar.» Materyal ve Yöntemler DENEY 1 Ticari olarak yetiştirilen küçükbaş hayvanlardan alınan dışkı örnekleri NIRS- 24 yazılım programı aracılığıyla 400-2500 dalga boyu aralığında NIR cihazı kullanılarak, Fitat P değeri için analiz edildi. Dışkı örnekleri çeşitli miktarlarda NIRS okumalarına tabii tutularak, örnek miktarlarının analizlere olan etkisi araştırıldı. Çeşitli örnek ağırlıkları, 8, 10, 12, 14, 16, 18, ve 20 g şeklinde idi. Tablo 1-Örnek Diyet Kompozisyonu Mısır-Soya Küspesi Diyetleri İçerik Yeterli P Eksik P % Mısır 52,78 53,24 Soya Küspesi 38,09 38,09 Yağ 5,00 5,00 DCP 1,73 0,61 Mermer Tozu 1,33 1,99 Sodyum Chloride 0,45 0,45 DL-Methionine (98%) 0,19 0,19 Vitamin premix 0,25 0,25 Mineral premix 0,08 0,08 Hesaplanan kompozisyon Metabolik enerji (kcal/kg) 3.114 3.130 Protein 23,1 23,1 Ca 1,00 1,00 Total P 0,71 0,5 Fitat P 0,45 0,24 DENEY 2 143 adet dışkı örneğindeki toplam fitat P değeri Kilburn ve Edwards tarafından yapılan çalışmaların sonucunda elde edildi. Bu çalışmalarda yeterli P ya da eksik P olmak üzere iki farklı düzeyde mısır-soya bazlı diyetlerle beslenen hayvanlar kullanıldı (Tablo 1). Hayvanlar uygun ortamlarda yetiştirildi ve belirtilen besleme diyetleri kullanıldı. Ortamda aydınlatma sürekli idi. Örnekler 78 C lik bir fırında toplanarak, 24 saat boyunca kurutuldu. Tüm numuneler daha sonra bir atmosfer nemi ile dengelenmesi için 48 saat boyunca laboratuvar tezgahı üzerinde bekletildi. Bu bekletilen numuneler öğütüldü ve plastik bir torba içerisine yerleştirildi. Kuru dışkı Dumas yöntemi ile Ca, toplam P, fitat P, nem ve N için analiz edildi. Enerji değeri aynı zamanda bir bomba kalorimetresi kullanılarak ölçüldü. Dışkı örnekleri kimyasal analize tabii tutulduktan sonra, kızılötesi yansıtma spektrumları için bu değerler Log 1/R olarak kalibrasyon geliştirme programına kaydedildi.
«Hayvan dışkısı örneklerinin ağırlığı ve derinliği kalibrasyon oluşumunda ve analiz süreçlerinde etkilidir.» Sonuçlar ve Tartışma DENEY 1 Örnek ağırlığı ve örnek derinliği arttıkça fitat P için NIRS tahminleri etkilendi (Tablo 2). Örnek derinliğinin ve ağırlığının artması, NIRS tahminlerinde azalmaya neden oldu (Şekil 1 ve 2). Referans standart yöntemler aracılığıyla elde edilen değerler ile NIRS te okunarak elde edilen spektral veriler arasındaki fark dikkate alınarak, kalibrasyon için regresyon denklemleri oluşturuldu. Kalibrasyon denklemlerinde numunenin belirli bir ölçüde kullanılması önemlidir. Numunenin yüksek oranda kullanılması emicilik düzeyi yüksek olduğu takdirde, Fitat P değeri o oranda yüksek olacaktır. Bu tarz sapmaları engellemek için belirli bir numune kabı örnek alındı ve bu numune kabı dolacak şekilde numune kullanıldı. Tablo 2 Fitat P (%) Örnek ağırlığı (g) Örnek derinliği (mm) 1 2 3 Ortalama SE 0 0² 12,37 17,83 3,51 11,24 5,109 6 2 0,82 0,82 0,82 0,82 0,002 8 4 0,81 0,83 0,81 0,82 0,007 10 6 0,81 0,81 0,81 0,81 0,003 12 7 0,80 0,79 0,79 0,79 0,004 14 8 0,78 0,77 0,76 0,77 0,007 16 9 0,78 0,76 0,75 0,76 0,010 18 10 0,75 0,74 0,75 0,75 0,006 20 10 0,75 0,74 0,73 0,74 0,009 Şekil 1: Örnek derinliği (mm) Şekil 2: Örnek ağırlığı (g)
Deney 2 «Örnekler iki bölüme ayrılarak, bir kısmı kalibrasyon oluşturmak için diğer bir kısmı ise kalibrasyon doğrulamaları için kullanıldı.» Popülasyonda bulunan tüm hayvanların dışkılarını temsil edecek örneklerin spektral varyasyon aralığı ve bileşenlerinin analiz değerleri, etkin kalibrasyon oluşturma prosedürüne göre Tablo 3 ve Tablo 4 te özetlenmiştir. Tablo 3 - NIRS Tarafından Fitat P Bileşenleri Bileşen Mean Range R² SECV¹ SD/SECV SD² Nem (%) 9,62 7,73-13,59 0,96 0,300 4,23 1,27 N (%) 5,31 4,28-6,48 0,88 0,185 2,00 0,37 Ca (%) 1,66 0,85-2,60 0,84 0,147 2,18 0,32 P (%) 1,13 0,66-1,75 0,91 0,106 2,64 0,28 Brüt Enerji (kcal/kg) 3.560 3.309-3.882 0,86 63,87 1,88 120,23 Fitat P (%) 0,634 0,32-0,97 0,86 0,078 2,13 0,17 Tablo 4 - Hayvan Dışkısı Kompozisyonu İçin NIR Kalibrasyonu Doğrulama Değerleri Bileşen SEP¹ Slope R² Nem (%) 0,342 0,95 0,93 N (%) 0,193 0,78 0,99 Ca (%) 0,143 0,84 0,86 P (%) 0,134 0,77 0,93 Brüt Enerji (kcal/kg) 74,66 0,77 0,88 Fitat p (%) 0,091 0,82 0,82
«Yem ve ham maddelerin NIRS sistemleri aracılığıyla analizlerinde başarı sağlanması, diğer çalışmalara yol gösterici oldu.» DENEY 2 (devamı) Uluslararası standartlar komiteleri öncelikli olarak yem ve ham maddelerde, standart parametrelerin NIRS tarafından analizinin geçerliliğini onayladı. Bu alanda sağlanan ilerleme, hızlı analiz tekniğinin diğer alanlarda da kullanılması için birçok deneme çalışması yapılmasına neden oldu. Fitat P nin NIR tarafından tahmini Özellikle bir dışkıda nem, N, Ca, toplam P, brüt enerji ve fitat P analizlerinin yapılması için, uzun zaman ve yüksek maliyetlerin gerekli olması, birçok firmanın bu analizi etkin bir şekilde yaptırmasını engellemektedir. Bu durumun aksine NIRS cihazlarında hayvan dışkı kalibrasyonlarının geliştirilmesi, bu parametreler için az zaman alan ve düşük maliyetli taramalar yapılabileceği anlamına gelmektedir. NIRS tarafından nitrojen tahmini NIRS tarafından dışkı neminin tahmini NIRS tarafından brüt enerji tahmini
Hayvan Dışkı Analizinin Sürdürülebilirlik Açısından Önemi Nedir? «Hayvan dışkılarında hızlı analiz tekniği ile N, Fitat P, kalsiyum ve enerji değerlerinin tahmin edilmesi, işletme için maliyetleri azaltıp, çevre kirliliğini engelleyerek sürdürülebilirliliğe katkı sağlar.» Hayvansal üretimin kaçınılmaz bir yan ürünü olan dışkının normalden fazla miktarda olması arzu edilmez. Çünkü dışkı belli miktarda sindirim sisteminde kullanılmayan besin maddelerini de içerir ve fazla üretim yanlış beslemenin bir göstergesi olup yem israfı demektir. Öte yandan anormal dışkı birikimi çevre kirliliğine neden olur. Özellikle değerli olan azot ve fosfor gibi kaynakların önemli bir düzeyi dışkı ile atılmaktadır. Aslında topraktan kaldırılan azot ve fosfor gibi elementlerin dışkı yolu ile tekrar toprağa kazandırılması önemli bir geri dönüşüm olayıdır. Ancak aşırı azot toprak ve sularda nitrifikasyona sebep olarak kirlenme, sularda yosun birikmesi nedeni ile oksijen tükenmesi ve gaz oluşturma şeklinde çeşitli zararlara neden olmaktadır. Genelde çevre ile ilgili olarak dışkının çevreye yaydığı en çok azot tabanlı gazların olumsuz etkisi değerlendirilmektedir. Hava kalitesine potansiyel bir etkiye sahip olan fazla N in önemli bir kaynağı dışkıdır (NRC, 2002). Fazla dışkı işletmede idari işleri de zorlaştırır. Bu nedenle verimi düşürmeyen ancak dışkı üretimini azaltacak yemleme uygulamaları hem kârı artırır hem de iş gücünü azaltır. Hayvan dışkısının analizi ile beslemeciler en az dışkı üretimine imkân sağlayan bir rasyon oluşturabilirler veya serbest yemleme yerine ihtiyaca göre yemleme denilen yemleme şekillerini deneyebilirler. Bu aşamada prensip; hayvanın ihtiyacını karşılayan en küçük azot ve fosfor atılımını sağlayan rasyon oluşturarak, en az dışkı üretimi sağlamaktır.
Dışkı Miktar ve İçeriğinin Takibi Neden Önemlidir? Hayvan beslemenin nasıl gittiğini anlama açısından hayvan dışkısı fikir vermektedir. Bu bilgi çerçevesinde; «Hayvan dışkısını hızlı bir şekilde analiz ederek, hayvanların ihtiyaçlarına göre yemleme programları oluşturabilirsiniz.» Daha önceden hayvanların yemleme sistemlerinde kapsamlı bir değişim gerektiğinde veya geleceğe yönelik bir plan yapılmasını sağlayabilir. Yapılan özel bir yemleme programının hayvan performansına yansıması görülebilir. Yem tüketimi, besin madde kullanım randımanı, besin madde sindirilebilirliği gibi önemli bilgileri takip edebilmek için dışkı üretim ve içeriği bazı pratik bilgileri verebilir.