بازده توليد علوفه هيدرو پونيك از نظر تغذيه دام

حسن فضائلي

آدرس: كرج، مقابل دهقان ويلا، موسسه تحقيقات علوم دامي كشور، ايميل: com.gmail@hfazaeli

چكيده

طي دهه هاي اخير، در بعضي از نقاط جهان در خصوص توليد علوفه با استفاده از فناوري هاي نوين و روش هيدروپونيك تجربيات قابل توجهي به دست آمده است. در اين روش اغلب از دانه جو جهت توليد علف تازه استفاده مي شود به نحوي كه طي مدت 7 الي 10 روز از زمان كشت، رويان دانه فعال شده و ضمن ريشه دواني، ممكن است ارتفاع گياه سبز شده تا حدود 20 سانتيمتر برسد. در نگاه اول به نظر مي رسد كه از هر كيلو گرم بذر، طي مدت كوتاه 7 تا 10 روز مي توان چندين كيلوگرم علوفه تازه توليد نمود، اما اين واقعيت كه چه سهمي از علف تازه توليدي را آب و چه سهمي را مواد مغذي تشكيل مي دهد مورد توجه دقيق قرار نمي گيرد. آن چه كه، در توليد علوفه حائز اهميت است ميزان خالص مواد مغذي قابل هضم و جذب درعلوفه توليدي مي باشد. طي فرايند جوانه زني و رشد اوليه گياه، سهم قابل توجهي از مواد غذايي ذخيره شده در بذر جهت فرآيند سبز شدن به مصرف مي رسد و محصول به دست آمده مجموعه اي از ريشه و سبزينه و دانه نيمه تخليه شده خواهد بود كه بخش اصلي آن را آب تشكيل مي دهد به نحوي كه اگر كل اين علوفه توليد شده خشك شود وزن آن كمتر از دانه مصرف شده در ابتداي كشت خواهد بود. تا به حال در مورد راندمان توليد علوفه و نيز ارزش غذايي علوفه هيدروپونيك مطالب متناقضي منتشر شده است اما بررسي دقيق و تحليلي مقالات علمي حاكي از آن است كه نه تنها توازن مواد مغذي اصلي و به ويژه انرژي در اين سيستم منفي بوده و مصرف علوفه توليدي در جيره غذايي دام ها برتري خاصي را نشان نداده است بلكه هزينه تغذيه دام هارا افزايش داده است. خطر آلودگي هاي قارچي علوفه هيدروپونيك و مسموميت زايي براي دام ها و محصولات توليدي آن ها از ديگرمشكلات اين سيستم مي باشد. بنا بر با توجه به موارد ذكر شده در اين فرايند،

مصرف نهاده و هزينه در اين راستا قابل توجيه نخواهد بود.

مقدمه

توليد سبزه در ايام نوروز با كشت گندم، جو، عدس و غيره، يك سنت باستاني مردم ايران محسوب مي شود. امروزه اين سنت به يك فن آوري جهت رشد گياهان، براي اهداف تحقيقاتي، توليد سبزي جات و غيره تبديل شده است.

براي اين منظور از گل خانه ها و يا اتاقك هاي كشت (تامين كننده نور، رطوبت، تهويه و ...) استفاده مي شود. اين تلاش ها اصولا به منظور توليد جوانه و سبزي ها ي خوراكي براي انسان، به ويژه در كشور هايي كه با محدوديت آفتاب مواجه مي باشند، انجام گرفته است (فضائلي و گل محمدي، 1388).

در زمينه توليد علوفه با روش هيدروپونيك، در بعضي از نقاط جهان تلاش هايي انجام شده است اما تا كنون توسعه اين فن آوري، با هدف تامين علوفه مورد نياز در واحد هاي دامپروري، قابل توجيه نبوده و فرا گير نشده است، چرا كه از نظر تغذيه دام، توازن انرژي غذايي و پروتئين حقيقي حاصل از علف توليدي نسبت به دانه كشت شده منفي مي باشد (فضائلي و همكاران، 1387 ; 2010a ,Nolan and Goodwin ,Dung ; 2013 ,Tranel). درايران نيز طي دو دهه اخير، پژوهش ها و تلاش هايي جهت توسعه اين فن آوري (در مسير توليد علوفه) توسط بخش هاي دولتي و غير دولتي انجام گرفته است.

در اين سيستم، امكان سبز شدن بذر و توليد سبزينه (تا ارتفاع حدود 20 تا 25 سانتيمتر) وجود دارد. حدود 7 تا 10روز پس از كشت بذر، وزن تازه (تر) توده توليد شده به 5 تا 6 برابر بذر مصرف شده مي رسد اما بخش اصلي آن را آب تشكيل مي دهد، به نحوي كه پس از كسر آب موجود در آن، آنچه باقي مي ماند كمتر از بذر خشك مصرف شده اوليه خواهد بود (فضائلي و گل محمدي، 1388 ؛ 2010b ,Nolan and Goodwin ,Dung).

اگر دانه هاي مورد مصرف در تغذيه دام را خيس نموده و فرصت سبز شدن چند روزه به آنها داد شود بديهي است كه با جذب آب، وزن هر دانه چند برابر مي شود. اما اين افزايش وزني از طريق جذب آب را نمي توان به منزله توليد در نظر گرفت. اشتباهي كه در برخي از نوشته ها مشاهده مي شود مربوط به همين نكته مي باشد كه لازم است مورد بحث و ارزيابي قرار بگيرد. در اين مقاله موضوع بازده تبديل دانه غلات به حالت سبز شده درسيستم هيدروپونيك از نظر تغذيه دام مورد بررسي قرار مي گيرد.

فرآيند جوانه زدن

فرآيند جوانه زني و سبز شدن دانه يكي از شگفتي هاي خلقت بوده كه مقدمه رشد و نمو گياه مي باشد. رشد از طريق بزرگ شدن ابعاد گياه واقع مي شود كه با افزايش تعداد سلول ها و يا افزايش برگشت ناپذير ابعاد آن ها ميسر مي شود. اما نمو به منزله تغيير حالت از مرحله اي به مرحله كامل تر است (and Baskin ;2012 ,.al et Ghobadi

2001 ,Baskin). رشد هر گياه، از بذر شروع مي شود. بذر از سه بخش اصلي (گياهك، غذاي ذخيره شده

وپوشش بذر) تشكيل شده است. گياهك همان گياه كوچك و اوليه است و يك محور دو قطبي دارد كه بعد از رشد و خروج از بذر از يك طرف ساقه و از طرف ديگر ريشه گياه آينده را به وجود مي آور د ( ,Dagnia

.( Petterson, Bell and Flanagan, 1992بذر بعد از قرار گرفتن در شرايط مناسب، در اثر جذب آب متورم شده وآنزيم هاي موجود در آن فعال مي شود به نحوي كه مواد غذايي ذخيره شده را براي گياهك به صورت قابل جذب درمي آورد. با رشد گياهك ابتدا ريشه چه تشكيل شده و سپس ساقه چه به وجود مي آيد كه در جهت مخالف ريشه چه رشد مي كند (1984 ,Simon).

ريشه چه و ساقه چه تا زمان تشكيل و فعال شدن ريشه اصلي و نيز فعال شدن برگ ها ي گياه، نياز هاي غذايي مورد نياز خود را از مواد ذخيره شده در دانه تأمين مي كنند ( كوچكي، محصل، نصيري ممقدم وصدرآبادي . 1367 ؛

 .(Baskin and Baskin, 2001

رشد و نمو گياه در سيستم هيدروپونيك

درسيستم هيدروپونيك بذر پس از بوجاري به مدت 12 تا 24 ساعت در آب خيسانده مي شود به طوري كه از آب اشباع شود. سپس آن را در ظرف هاي مخصوص كشت (سيني و غيره) پخش نموده و در محيط مناسب (رطوبت، نور و حرارت) كشت مي كنند به نحوي كه طي 7 تا 10 روز به صورت سبزي يك پارچه با ارتفاع حدود 20 تا 25سانتيمترتبديل مي شود. طي اين مرحله، مواد ذخيره شده موجود در دانه كشت شده مورد سوخت و ساز (متابوليسم)قرار گرفته و بخشي از آن تبديل به ريشه و برگ مي شود (1992 ,Flanagan and Bell ,Petterson ,Dagnia).

بديهي است كه عملكرد كمي و كيفي اين فرآيند تبديلي تحت تاثير پارامترهايي مانند نوع و كيفيت بذر، دما،

رطوبت، مواد غذايي در دسترس، عمق وتراكم بذر در سيني هاي كشت، آلودگي هاي قارچي و بيماري ها و مدت زمان رشد مي باشد (1962 ,Reddy and Thomas ;1992 ,Haire'O and Hunter ,Morgan).

تغييرمحتويات دانه در نتيجه سبز شدن

در مورد دانه جو، معمولا حدود 65 درصد وزني آن را نشاسته تشكيل مي دهد ( 1989 ,Cuddeford) كه به عنوان منبع ذخيره انرژي محسوب مي شود. در واقع همين منبع است كه نياز هاي بذر را در زمان سبز شدن تامين مي كند.

وقتي بذر در شرايط مناسب (رطوبت، دماي مناسب و تهويه) قرار مي گيرد آنزيم هاي آلفا و بتا آميلاز فعال شده و نشاسته را به قند هاي ساده جهت سوخت و ساز و تامين انرژي براي جوانه زدن و رشد اوليه گياه تبديل مي كنند

(2007 ,Hansson and Jensen ,Moller ; 1989 ,Kadam and Chavan). بنابراين با تخليه نشاسته ذخيره شده، نسبت برخي مواد مغذي مانند فيبر و پروتئين افزايش نشان مي دهند. اين در حالي است كه مقدار وزني تركيبات مزبور ممكن است تغييري نداشته باشد كه در مورد پروتئين معمولا چنين مي باشد اما درمورد فيبر، افزايش درصدي و افزايش ميزان واقعي نيز اتفاق مي افتد.

Morgan و همكاران ( 1992) طي آزمايشي دانه جو را در اتاق كشت با دماي 21 و 27 درجه سانتيگراد با استفاده از محلول هاي غذايي كشت نموده و گزارش دادند كه به ازاي هر 1000 گرم بذر مصرف شده، ميزان ماده خشك به دست آمده از علف سبز توليدي در دماي 21 درجه سانتيگراد (طي 8 روز دوره كشت) 746 گرم ودر دماي 27درجه سانتيگراد 790 گرم بود. اين بدين معني است كه براي تبديل دانه به علف سبز، محتويات دانه به ترتيب به ميزان 254 و 210 گرم مورد مصرف قرار گرفته است.

هم چنين پژوهشگران (1985a ,Leeson and Peer) طي آزمايشي، تغييرات مواد مغذي حاصل از كشت دانه جو در سيستم هيدروپونيك را (طي 7 روز دوره كشت) اندازه گيري نموده و گزارش دادند كه با كشت 1026 گرم بذر (بر حسب ماده خشك) در هر سيني مقدار 839 گرم محصول (برحسب ماده خشك) به دست آمد كه نشان دهنده كاهش وزن حدود 18 درصد بوده است. اين در حالي است كه ميزان فيبر از 6/55 گرم به 119 گرم يعني رشد 114

درصدي رسيد. پروتئين خام از 131 گرم به 130گرم رسيد كه كاهش 7/ 0 درصدي را نشان داد. اگرچه درصد پروتئين خام در دانه جو 77/12 و در علف توليد شده 45/15 درصد (درماده خشك) بود اما با توجه به كاهش 18درصدي در فرايند تبديل دانه به علف سبز، كل پروتئين به دست آمده افزايشي نداشته بلكه اندكي كاهش نشان داد.

در يك آزمايش (1969 ,Perry and Hillier) از هر كيلو گرم بذر يولاف، طي يك دوره كشت 6 روزه در سيستم هيدروپونيك، مقدار 5/5 كيلو گرم علف تازه با 4/13 درصد ماده خشك توليد شد كه بازيافت آن (بر حسب ماده خشك) 82 درصد و كاهش وزن حدود 18 درصدي را نشان داد.

بر اساس مطالعه شركت مرينو در نيوزلند ( 2011 ,Company Merino Zealand New The) طي تجربه به دست آمده درمنطقه مكينزي بيسن 0 F� ، ميزان ماده خشك علوفه تازه هيدروپونيك 9/9 درصد بوده است. در اين صورت اگر از هر كيلو گرم دانه كشت شده مقدار 8 كيلو علف سبز به دست آيد، محصول واقعي توليد شده (وزن تر منهاي آب) 12 درصد كمتر از دانه مصرف شده خواهد بود. در هر صورت بر اساس مطالعه پژوهشگران (,Dunga ,Nolan and Goodwin) هيچ گونه گزارشي مبني بر امكان برداشت محصول (خشك) بالاتر از دانه مصرفي وجود نداشته بلكه همگي كاهش بازيافت محصول نسبت به دانه مصرف شده را گزارش كرده اند.

بازدسيستم هيدروپونيك در توليد علوفه

در اين جا منظور از بازده توليد عبارت از مقدار علوفه به دست آمده از هر كيلو گرم بذر كشت شده (برحسب

ارزش تغذيه اي شامل: ماده خشك، انرژي و پروتئين) مي باشد. اگر چه ممكن است از هر كيلو گرم بذر مصرف

شده چندين كيلو گرم علف تازه برداشت گردد اما حدود 80 تا 90 درصد وزن اين محصول را آب تشكيل مي

دهد. بنا بر اين جهت محاسبه بازده توليد بايد نسبت انرژي و مواد مغذي اصلي توليد شده به مصرف شده (موجود در بذر) به عنوان معيار مد نظر قرار گيرد.

جذب آب توسط بذر از زمان خيسانيدن آن شروع شده و تا زمان برداشت علف سبز ادامه دارد. طي اين مدت،

بخشي از مواد اندوخته شده در بذر براي تامين فرآيند سوخت و ساز و تامين انرژي مورد نياز جهت رشد و توليد گياه جديد مورد مصرف قرار مي گيرد به نحوي كه در طي اين مدت بذر كشت شده مقداري از وزن خود را از دست مي دهد. البته اگر گياه كشت شده فرصت كافي براي ادامه حيات داشته باشد، طي مراحل رشد و تكامل، وزن از دست رفته را جبران نموده و به مرحله ذخيره زيست توده مي رسد، اما طي چرخه كوتاه چند روزه در سيستم هيدروپونيك، چنين پديده اي ممكن نمي باشد.

بنا بر اين توازن ماده خشك، انرژي و پروتئين حقيقي به دست آمده نسبت به مقدار مصرف شده منفي خواهد بود كه علت آن مصرف مواد اندوخته موجود در بذر، طي فرآيند سبز شدن، مي باشد چرا كه بر اساس مكانيزم طبيعي در فرآيند تكامل، طي مدت 7 تا 10 روز امكان جبران مواد از دست رفته وجود ندارد

(2001 ,Baskin and Baskin). درمنابع مختلف اين توازن منفي براي ماده خشك از 7 تا 47 درصد گزارش شده است (اصغري تبريزي، 1386؛ فضائلي و همكاران، 2012؛ 2003 ,McIntosh and Sneath ؛ Goodwin ,Dung

  وسيع بودن دامنه تغييرات در گزارش هاي مختلف را مي توان به تفاوت در روش ها و شرايط كشت و داشت و برداشت مربوط دانست.

گروه باغباني دانشگاه دوبلين (دركشور ايرلند) از سال 1986 تحقيقاتي را در زمينه توليد علوفه هيدروپونيك با استفاده از بذرجو آغاز نمود و طي يك سلسله آزمايش هاي متوالي، اثرات مدت زمان، درجه حرارت و هوادهي در مرحله خيسانيدن بذر، تراكم بذر، دما و نور در اتاق كشت، روش ها و دوره هاي آبياري، مواد افزودني و تغذيه گياه بر عملكرد توليد علوفه و ارزش غذايي آن را بررسي نمود و در نهايت گزارش داد كه رسيدن به توازن مثبت يعني افزايش ماده خشك توليدي به ازاي هر واحد دانه مصرفي امكان پذير نخواهد بود

نتايج بعضي از پژوهش ها ي منتشر شده مربوط به عملكرد تبديل دانه جو به علف سبز در جدول 1، آورده شده است. همان طوري كه در جدول مشاهده مي شود، باز يافت ماده خشك، ماده آلي و انرژي با كاهش مواجه بوده و موازنه انرژي و مواد مغذي به دست آمده نسبت به مصرف شده منفي بوده است.

در گزارش ديگر پژوهشگران بيان شده است كه با سبزنمودن دانه جو درسيستم هيدروپونيك، طي يك دوره 8روزه، از هركيلوگرم دانه مصرفي 5 كيلوگرم محصول تازه به دست آمد اما وزن خشك آن مقدار 750 گرم بودكه با 25 درصد كاهش مواجه بود(1985 ,Gooch and Mansbridge).

در آزمايشي كه (گزارش منتشر نشده موسسه تحقيقات علوم دامي كشور، 1392) مخلوط جو ( 100كيلو گرم) و ذرت ( 80 كيلو گرم) در سيستم هيدروپونيك طي 10 روز كشت گرديد، كل علف سبز توليدي حدود 970 كيلو گرم يعني به ازاي هر كيلو گرم بذر مصرفي 5/5 كيلو گرم علف تازه توليد شد. با توجه به مقدار رطوبت اندازه گيري شده در علف تازه (نزديك به 77 درصد) مقدار ماده خشك به دست آمده از هر 1000 گرم ماده خشك مصرف شده 790 گرم بود كه با توازن منفي 21 درصدي همراه بود. تفاوت در نتايج محققين مختلف مي تواند به دلايل مختلف از جمله اختلاف در طول مدت زمان كشت، ارتفاع سبزينه، فاصله زماني آبياري تا نمونه برداري، فاصله زماني نمونه برداري تا توزين آن و نيز قرار دادن نمونه ها در دستگاه خشك كن باشد.

روش تعيين بازده توليد

براي تعيين بازده توليد مي بايستي مقدار بذر مورد استفاده در هر مرحله كشت با دقت توزين شده و از آن نمونه برداري به عمل آيد. علف تازه حاصل از آن نيز بلافاصله پس از برداشت توزين شده و از آن نمونه برداري شود.

چنان چه در هر مرحله كشت 100 عدد سيني مورد استفاده قرار بگيرد، 10 درصد كل سيني ها يعني 10 سيني بايد به طور سيستماتيك انتخاب و در هر سيني نيز از 4 نقطه مختلف نمونه برداري به عمل آيد، به طوري كه از هر سيني حدود 200 گرم نمونه تهيه شود. سپس نمونه ها ي هر سيني در يك كيسه فريزر قرار داده شده و بلافاصله با ترازوي دقيق توزين وپس از تخليه در ظرف مخصوص منتقل شده و درخشك كن (دماي 70 درجه به مدت 96 ساعت و يا دماي 104 درجه سانتيگراد به مدت 48 ساعت) خشك گردد. پس از توزين مجدد نمونه هاي خشك شده، نسبت ماده خشك محاسبه مي شود. جهت برآورد بازده انرژي و پروتئين نيز مي بايستي غلظت انرژي و نيز غلظت پروتئين خام، پروتئين حقيقي و ديگر بخش هاي پروتئيني درنمونه بذر و نيز در نمونه علف حاصل از آن تعيين گردد. آنگاه با ضرب كردن غلظت هر عامل اندازه گيري شده مربوط به بذر در مقدار بذر مصرف شده از يك طرف و ضرب كردن غلظت هر عامل اندازه گيري شده مربوط به علوفه در مقدار علوفه حاصل شده، عملكرد و توازن انرژي و پروتئين و ديگر مواد مغذي اندازه گيري شده، قابل محاسبه خواهد بود. به عنوان مثال اگر ازكشت 1000 گرم جو كه حاوي 900 گرم ماده خشك، 120 گرم پروتئين (در كيلوگرم ماده خشك) و 3000 كيلو كالري انرژي قابل متابوليسم(در كيلوگرم ماده خشك)، طي يك دوره كشت 7 روزه 5200 گرم علف تازه با رطوبت 86 درصد توليد شود كه حاوي 140گرم (14درصد) پروتئين خام و 2900كيلو كالري انرژي قابل متابوليسم در هر 1000 گرم ماده خشك باشد، بازده مواد مغذي آن به شرحي كه درجدول 2 ذكر شده است، محاسبه مي گردد.