Plusieurs instruments NIRS en main sont actuellement commercialisés. Sur la photo, l'unité Aurora NIR
Au cours de la dernière décennie, les spectromètres à réflectance dans le proche infrarouge (NIRS) sont passés du laboratoire au terrain et peuvent désormais tenir dans la paume de votre main. Mais comment fonctionnent ces systèmes et pourquoi l'étalonnage est-il si important ? Comment le résultat peut-il être intégré à votre prise de décision ?
Le spectromètre poliSPECThe NIR éclaire l'échantillon et mesure la lumière réfléchie. Si nous faisons un tracé de la lumière réfléchie pour chaque longueur d'onde de lumière, nous remarquerons que certaines longueurs d'onde ont été mieux réfléchies que d'autres. La technique de spectroscopie de réflectance dans le proche infrarouge suppose que la lumière manquante a été absorbée par l'échantillon et est liée à ses propriétés chimiques.
X-NIR
Bien que cette hypothèse soit avantageuse, il y a quelques mises en garde. Bien que nous ne puissions pas voir la lumière proche infrarouge, elle obéit aux mêmes lois physiques que la lumière visible. Par conséquent, non seulement la composition chimique de l'échantillon influence la lumière mesurée mais également les propriétés physiques. Par exemple, avez-vous déjà mal évalué la couleur d'un objet parce que sa finition de surface affectait la manière dont la lumière était diffusée ou réfléchie ? De plus, l'interaction et l'absorption superposée de la lumière par les produits chimiques rendent la prédiction de la composition chimique d'un échantillon encore plus difficile.
L'étalonnage est la clé
La gestion de la variabilité est le travail de l'étalonnage du spectromètre et, par conséquent, l'étalonnage est la partie la plus importante de la méthode NIRS. Le tableau 1 décrit les différents étalonnages disponibles pour les systèmes commerciaux portables actuels.
Vous remarquerez qu'un étalonnage distinct est utilisé pour chaque espèce de culture et pour les cultures fraîches ou ensilées. En effet, le fabricant a déterminé que les performances d'étalonnage peuvent être améliorées par cette séparation. Dans le développement de l'étalonnage, il est important soit de contrôler la variabilité afin qu'elle n'influence pas l'étalonnage, soit de l'inclure afin que l'étalonnage puisse en tenir compte.
Les résultats obtenus à partir de ces unités NIRS portatives ne seront probablement pas aussi précis que ceux d'un laboratoire de test commercial. Rappelez-vous notre discussion sur le contrôle de la variabilité. Les laboratoires d'analyse de fourrage NIRS travaillent sans relâche non seulement pour sécher (l'eau est un puissant absorbeur de lumière proche infrarouge) et broyer vos échantillons de fourrage, mais aussi pour entretenir leurs instruments et leurs étalonnages. Les laboratoires ont également mis en place des protocoles pour suivre au quotidien les performances de leur instrument. Les étalonnages utilisés dans de nombreux laboratoires sont maintenus par un consortium de laboratoires qui surveillent les performances d'étalonnage et partagent des échantillons pour améliorer la précision des prédictions.
De plus, la méthode de référence utilisée pour calibrer votre NIRS peut être différente de celle utilisée par le laboratoire d'analyse des fourrages. Il vaut la peine de demander au fabricant du système NIRS de fournir ses méthodes de référence avant d'investir, surtout si vous prévoyez d'utiliser l'instrument en conjonction avec des tests de laboratoire périodiques - une bonne pratique à mon avis.
Le NIRS à la ferme présente certains avantages par rapport au NIRS en laboratoire. Les résultats sont rapides et peuvent être facilement intégrés aux décisions de gestion. De plus, vous pouvez numériser plus d'échantillons pour vous assurer que vous travaillez avec une analyse à partir d'un échantillon plus représentatif, pour évaluer la variabilité de vos aliments pour animaux et pour prendre des décisions en fonction des tendances historiques de l'analyse.
Surveiller la variabilité du fourrage
Les précisions publiées vous aideront à déterminer comment les prédictions de votre unité NIR portative pourraient être utilisées pour évaluer la variabilité de votre programme d'alimentation. Par exemple, considérons un producteur qui aimerait utiliser un spectromètre NIR portatif pour gérer la matière sèche dans l'ensilage de maïs. Le producteur considère qu'un fabricant rapporte une précision de plus ou moins 1,5 % de matière sèche.
Qu'est-ce que cela veut dire exactement?
Ce n'est pas toujours clair et nécessite généralement une discussion avec le fournisseur de l'instrument. Cependant, cela signifie généralement que si vous prédisez un échantillon d'ensilage de maïs contenant 35 % de matière sèche, la teneur réelle en matière sèche se situe entre 33,5 % et 36,5 %.
De combien la matière sèche varie-t-elle dans vos fourrages ?
Je pense qu'il est prudent de dire que c'est plus que plus ou moins 1,5 %, et par conséquent, ces instruments ont une utilité dans la gestion de la ration de matière sèche. Plusieurs études aux États-Unis et en Europe appuient cette conclusion.
Qu'en est-il de la gestion de la matière sèche dans les autres ingrédients alimentaires ?
Tout d'abord, un étalonnage distinct pour cet ingrédient devrait exister. Ensuite, vous comparerez la variabilité de l'ingrédient avec la précision de l'instrument. Par exemple, une étude de 2015 sur la variabilité de la composition des ingrédients alimentaires a indiqué que la matière sèche de la farine de soja variait de 1,9 %. Si la précision de prédiction de la matière sèche du spectromètre NIR pour le tourteau de soja était de plus ou moins 1,5 %, alors ce système aurait peu d'utilité dans la gestion de l'humidité du tourteau de soja. Par conséquent, il faut tenir compte de l'économie de la gestion du tourteau de soja en fonction de la matière sèche.
Ce processus doit être étendu à chaque constituant chimique que votre exploitation souhaite prédire et gérer (par exemple, les fibres détergentes neutres, l'amidon et les protéines brutes), en gardant à l'esprit que le NIRS est particulièrement sensible aux molécules organiques.
J'espère que cet article jettera un peu de lumière (jeu de mots) sur l'utilité et le nombre croissant d'options dont disposent les producteurs pour l'analyse du fourrage en main avec le NIRS.
Cet article est paru dans le numéro d'avril/mai 2018 de
Hay &Forage Grower aux pages 32 et 33.
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