Đang tải... (xem toàn văn)
Sử dụng các hàm hồi quy phi tuyến tính để mô hình hóa quá trình sinh trưởng bò brahman nuôi tại moncada
SỬ DỤNG CÁC HÀM HỒI QUY PHI TUYẾN TÍNH ĐỂ MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG BÒ BRAHMAN NUÔI TẠI MONCADA Lương Anh Dũng, Nguyễn Xuân Trạch, Lê Văn Thông, Lê Bá Quế và Phạm Vũ Tuân Trung tâm Giống Gia súc lớn TW TÓM TẮT Mô hình hoá quá trình sinh trưởng của gia súc lớn là một lĩnh vực cần nghiên cứu nhằm giúp cho việc dự đoán sớm khối lượng ở các mốc tuổi. Từ số liệu theo dõi về khối lượng của đàn bê Brahman sơ sinh và số liệu cân khối lượng đồng loạt của 85 con cái từ 0,23 đến 38,33 tháng tuổi và 50 con đực từ 0,43 tháng đến 37,02 tháng tuổi, quá trình sinh trưởng của bò cái và bò đực Brahman được mô hình hóa bằng các hàm Gompertz, Logistic, Brody, Negative Exponential và Bertalanffy thông qua thủ tục hồi quy phi tuyến tính. Kết quả cho thấy rằng hàm Brody là hàm phù hợp nhất để mô tả sinh trưởng của bò Brahman. Các hàm Brody Y=580,39[1-0,9602EXP(-0,0310x)] và Y=740,49[1-0,9590EXP(-0,0235x)] được đề nghị áp dụng để ước tính khối lượng (Y, kg) của bò cái và bò đực Brahman theo tuổi (x, tháng). 1. Đặt vấn đề Giống bò phổ biến ở nước ta hiện nay là bò Vàng địa phương có tầm vóc nhỏ bé. Để cải tạo bò địa phương, từ những năm 1970, nước ta bắt đầu thực hiện chương trình “Sind hoá” đàn bò Vàng với các giống bò Red Sindhi, Sahiwal và Brahman. Bò Brahman có ngoại hình chắc khỏe, tầm vóc và tốc độ sinh trưởng lớn hơn so với các giống bò Zêbu khác, đồng thời cũng chịu đựng rất tốt điều kiện nhiệt đới nóng ẩm, sức kháng bệnh tốt và có khả năng chuyển hoá tốt thức ăn có hàm lượng xơ cao (Lê Quang Nghiệp và CS., 2006). Chính vì thế, những năm gần đây bò Brahman được dùng nhiều để cải tạo bò vàng Việt Nam thông qua thụ tinh nhân tạo, mặt khác cũng được nhập nội để nhân thuần nhằm sản xuất thịt bò chất lượng cao đáp ứng nhu cầu thị trường. Để ước tính được khối lượng ở các độ tuổi khác nhau của một giống bò, có thể nghiên cứu áp dụng phương pháp mô hình hoá sinh trưởng đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới theo các hàm hồi quy phi tuyến tính giữa khối lượng và tuổi. Ở Việt Nam, Trần Quang Hạnh và Đặng Vũ Bình (2009) đã xây dựng mô hình hóa sinh trưởng của bò cái Holstein Friesian (HF) và con lai F 1 , F 2 , F 3 (HF x Lai Sind) nuôi tại Lâm Đồng; Phạm Thế Huệ (2010) mô hình hóa sinh trưởng của bò Lai Sind, F 1 (Brahman × Lai Sind) và F 1 (Charolais × Lai Sind) nuôi tại Đak Lăk. Tuy nhiên, chưa có tác giả nào nghiên cứu mô hình hoá sinh trưởng của bò Brahman thuần nuôi tại Việt Nam. Vì vậy, chúng tôi thực hiện nghiên cứu mô hình hoá sinh trưởng bò Brahman thuần nuôi tại Việt Nam thông qua một số hàm để lựa chọn mô hình sinh trưởng (hàm sinh trưởng) phù hợp nhất để ước tính khối lượng của bò Brahman theo tuổi. 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Vật liệu nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu - 135 bê Brahman sinh ra tại Moncada từ tháng 3 năm 2008 đến tháng 7 năm 2011, trong đó 85 con cái từ 0,23 đến 38,33 tháng tuổi và 50 con đực từ 0,43 tháng đến 37,02 tháng tuổi. 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu Trạm Nghiên cứu và sản xuất tinh đông lạnh Moncada (Ba Vì, Hà Nội) 2.1.3. Thời gian nghiên cứu Từ năm 2008 đến tháng 10 năm 2011. 2.1.4. Điều kiện nghiên cứu Đàn bò được chăn nuôi theo phương thức bán chăn thả. Thức ăn cỏ xanh, cỏ khô, thức ăn tinh và khoáng được bổ sung tại chuồng ngày 2 lần vào buổi sáng và chiều tối. Khẩu phần ăn của đàn bò được tính sẵn cho từng lứa tuổi, giai đoạn dựa theo tiêu chuẩn RNC (1987). 2.2. Nội dung nghiên cứu Mô hình hoá quá trình sinh trưởng của bò Brahman thuần nuôi tại Moncada. 2.3. Phương pháp nghiên cứu Khối lượng đàn bê sơ sinh được xác định bằng cân đồng hồ; khối lượng đàn bê ở các độ tuổi được xác định bằng cân điện tử Digi-Star (Hoa Kỳ). Căn cứ vào khối lượng cân và độ tuổi của bò, quá trình sinh trưởng được mô hình hoá theo các hàm hồi quy phi tuyến Gompertz (1825), Brody (1945), Bertalanffy (1957), logisctic và hàm negative exponential như sau: - Hàm Gompertz: Y = m*EXP[-a*EXP(-b*x)] - Hàm Logistic: Y = m/[1 + a*EXP(-b*x)] - Hàm Brody: Y = m*[1-a*EXP(-b*x)] - Hàm Negative exponential: Y = m- m*EXP(-b*x) - Hàm Bertalanffy: Y = m*[1-a*EXP(-b*x)] 3 Trong đó : + Y: Khối lượng bò (kg) + m: Khối lượng trưởng thành dự đoán (kg) + a: Hằng số tích hợp liên quan đến khối lượng sơ sinh + b: Tốc độ tăng trưởng + EXP: Cơ số logarit tự nhiên (e = 2,71828) + x: Tuổi của bò (tháng) Các tham số m, a, b được xác định bằng thủ tục hồi quy phi tuyến của Marquardt (1963) bằng phần mềm Statgraphics Centurion XV (2009). Các tham số tối ưu được ước lượng trên cơ sở cực tiểu hoá tổng bình phương các phần dư. Các tham số đánh giá độ tin cậy của phương trình (càng lớn càng tốt): - R² (R-Squared): Hệ số xác định - Adj-R² (Adjusted R-Squared): Hệ số xác định hiệu chỉnh Các tham số đánh giá độ chính xác của phương trình (trị tuyệt đối càng nhỏ càng tốt): - ME (Mean Error): Sai số - MAE (Mean Absolute Error): Sai số tuyệt đối Các tham số đánh giá khả năng dự đoán tiềm năng của mô hình (sai số giữa giá trị dự đoán và giá trị thực, trị tuyệt đối càng nhỏ càng tốt): - MPE (Mean Prediction Error): Sai số dự đoán - MAPE (Mean Absolute Prediction Error): Sai số dự đoán tuyệt đối - RAPE (Relative Abosolute Prediction Error): Sai số dự đoán tương đối RAPE(%) = 100 MAPE x X 2.4. Xử lý số liệu Số liệu được xử lý bằng phần mềm Excel 2003 và Statgraphics Centurion XV (2009). 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Mô hình hoá sinh trưởng bò Brahman ở Moncada bằng các hàm hồi quy phi tuyến tính Kết quả ước lượng các tham số m, a và b của các phương trình hồi quy về sinh trưởng của bò Brahman cái và đực được trình bày trong bảng 1 và minh họa ở các đồ thị 1-10. Các tham số thống kê đánh giá độ tin cậy, độ chính xác và khả năng dự đoán của các hàm sinh trưởng được thể hiện trong bảng 2. Bảng 1. Các hàm sinh trưởng của bò Brahman nuôi ở Moncada Hàm sinh trưởng Giới tính Phương trình hồi quy R 2 (%) Gompertz cái Y = 408,90EXP[-2,2979EXP(-0,0935x] 99,17 đực Y = 483,38EXP[-2.2398EXP(-0.0787x)] 98,39 Logistic cái Y = 374,47/[1 + 6,1470EXP(-0,1526x)] 98,49 đực Y = 433,70/[1 + 5,9000EXP(-0.1341x)] 97,56 Brody cái Y = 580,39[1-0,9602EXP(-0,0310x)] 99,57 đực Y = 740,49[1-0,9590EXP(-0,0235x)] 99,09 Negative Exponential cái Y = 487,62- 487,62EXP(-0,0439x) 99,00 đực Y = 561,16- 561,16EXP(-0,0389x) 98,04 Bertalanffy cái Y = 434,34[1-0,5637EXP(-0,0731x)] 3 99,36 đực Y = 519,24[1-0,5543EXP(-0,060x)] 3 98,66 Ghi chú: Y: khối lượng (kg); x: tuổi (tháng) Đồ thị 1. Đường cong Gompertz biểu diễn sinh trưởng của bò cái Brahman Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 KL Đồ thị 2. Đường cong Gompertz biểu diễn sinh trưởng của bò đực Brahman Đồ thị 3. Đường cong Logistic biểu diễn sinh trưởng của bò cái Brahman Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 500 KL Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 KL Đồ thị 4. Đường cong Logistic biểu diễn sinh trưởng của bò đực Brahman Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 500 KL Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 KL Đồ thị 5. Đường cong Brody biểu diễn sinh trưởng của bò cái Brahman Đồ thị 6. Đường cong Brody biểu diễn sinh trưởng của bò đực Brahman Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 KL Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 KL Đồ thị 7. Đường cong Negative exponential biểu diễn sinh trưởng của bò cái Brahman Đồ thị 8. Đường cong Negative Exponential biểu diễn sinh trưởng của bò đực Brahman Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 500 KL Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 KL Đồ thị 9. Đường cong Bertalanffy biểu diễn sinh trưởng của bò cái Brahman Đồ thị 10. Đường cong Bertalanffy biểu diễn sinh trưởng của bò đực Brahman Nhìn chung, 5 hàm đều có thể áp dụng để mô tả sinh trưởng của bò Brahman vì chúng đều có hệ số xác định rất cao (R 2 > 97%). Tuy nhiên, hàm Brody có độ tin cậy cao nhất (R 2 và Adj-R² lớn nhất), chính xác nhất (ME và MAE trị tuyệt đối nhỏ nhất) và khả năng dự đoán tiềm năng cao nhất (MPE, MAPE, RAPE trị tuyệt đối nhỏ nhất) (bảng 2). Bảng 2. Các tham số thống kê đánh giá độ tin cậy, độ chính xác và khả năng dự đoán tiềm năng của các hàm sinh trưởng Hàm R² (%) Adj-R² (%) ME (kg) MAE (kg) MPE (kg) MAPE (kg) RAPE (%) Bò cái: Gompertz 99,17 99,15 -0,50 8,27 -4,20 8,58 3,94 Logistic 98,49 98,46 -1,04 11,14 -7,69 13,36 6,13 Plot of Fitted Model 0 10 20 30 40 TT 0 100 200 300 400 500 KL Brody 99,57 99,56 0,00 5,59 -0,32 3,22 1,48 Negative Exponential 99,00 98,99 3,03 9,02 8,46 11,02 5,06 Bertalanffy 99,37 99,35 -0,29 7,15 -2,86 6,63 3,04 Bò đực: Gompertz 98,40 98,33 -0,48 11,09 -4,53 10,45 5,20 Logistic 97,56 97,46 -0,93 13,36 -7,03 13,75 6,84 Brody 99,09 99,05 0,00 8,23 -1,10 5,55 2,76 Negative Exponential 98,05 98,01 3,54 12,53 7,56 11,58 5,76 Bertalanffy 98,66 98,61 -0,32 10,20 -3,48 9,01 4,48 3.2. Thử nghiệm giá trị ước tính khối lượng của các hàm sinh trưởng so với giá trị thực Khi cân khối lượng ở các độ tuổi của đàn bê và so sánh với khối lượng ước tính bằng các hàm sinh trưởng để đánh giá mức độ trênh lệch giữa khối lượng ước tính bằng các hàm sinh trưởng với khối lượng thực tế. Kết quả được trình bày ở bảng 3. [...]... hàm Brody là thích hợp nhất 4 Kết luận và đề nghị 4.1 Kết luận Hàm Brody là hàm phù hợp nhất để mô tả khả năng sinh trưởng của bò Brahman thuần nuôi ở Moncada Có thể áp dụng các hàm Brody sau đây để ước tính khối lượng (Y, kg) bò Brahman tại Moncada theo tuổi (x, tháng): Bò cái: Y = 580,39[1-0,9602EXP(-0,0310x)] Bò đực: Y = 740,49[1-0,9590EXP(-0,0235x)] 4.2 Đề nghị Tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm hàm. .. lượng ước tính gần với giá trị thực nhất là từ hàm Brody (ở con cái 102,01%) và hàm Logistic (ở con đực, 99,28%) Như vậy, xét tổng quát thì hàm Brody cho kết quả ước tính khối lượng bò Brahman theo tuổi nuôi ở Moncada là chính xác và gần với giá trị thực nhất Kết quả này cũng phù hợp với Nihat Tekel và CS (2009) trong nghiên cứu mô hình hoá quá trình sinh trưởng của dê ở Thổ Nhĩ Kỳ theo các hàm Gompertz,...Bảng 3 So sánh giữa khối lượng thực tế ở các độ tuổi của bò Brahman với khối lượng ước tính bằng các hàm sinh trưởng Khối lượng tính bằng hàm sinh trưởng và so sánh với khối lượng thực KL tế cân Tuổi Giới Negative n Logistic Brody Bertalanffy (tháng) tính thực tế Gompertz exponential (kg) Y (kg) (%) Y (kg) (%) Y (kg) (%) Y (kg) (%) Y (kg) (%) Cái... contingencies”, Philos Trans Roy Soc 182, pp: 513 – 585 4 Trần Quang Hạnh và Đặng Vũ Bình (2009) “Đánh giá sinh trưởng của bò cái Holstein Friesian (HF) và con lai F1, F2, F3 (HF x lai sind) nuôi tại Lâm Đồng”, Tạp chí Khoa học và Phát triển, tập 7, số 3, tr 262 – 268 5 Phạm Thế Huệ (2010) Khả năng sinh trưởng, sản xuất thịt của bò lai sind, F1 (Brahman × Lai Sind) và F1 (Charolais × Lai Sind) nuôi tại Đak... thấy khối lượng lúc 6 tháng tuổi của bò Brahman ước tính bằng hàm Brody là gần với giá trị thực nhất (88,96% với con cái và 89,70% với con đực); lúc 12 tháng tuổi khối lượng ước tính gần với giá trị thực nhất ở con cái là của hàm Logistic (99,15%), nhưng ở con đực thì hàm Brody lại cho kết quả gần với giá trị thực nhất (99,67%); lúc 18 tháng tuổi khối lượng ước tính từ hàm Brody gần với giá trị thực nhất... tháng): Bò cái: Y = 580,39[1-0,9602EXP(-0,0310x)] Bò đực: Y = 740,49[1-0,9590EXP(-0,0235x)] 4.2 Đề nghị Tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm hàm sinh trưởng Brody ở các điều kiện nuôi dưỡng khác nhau và các khu vực khác nhau ở Việt Nam để khẳng định tính chính xác của hàm Tài liệu tham khảo 1 Bertalanffy L.V (1957) Wachstum In: Helmcke, J.G., H.v.Len-Gerken und G Starck (Ed.): Handbuch der Zoologie Berlin:... Nghiệp, Hoàng Kim Giao, Lê Văn Thông và Nguyễn Duy Lý (2006) Kỹ thuật chăn nuôi bò thịt chất lượng cao trong nông hộ Hội Chăn nuôi Việt Nam 8 Nihat Tekel, Muhip Ozkan, Ilkay Baritci and Giirsel Dellal (2009) “The Determination of Growth Function in Young Hair Goat”, Journal of Animal and Veterinary Advances, 8 (2): 213-216 9 Startgraphics Centurion XV (2009) Data Analysis and Statistical Software StatPoint . SỬ DỤNG CÁC HÀM HỒI QUY PHI TUYẾN TÍNH ĐỂ MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG BÒ BRAHMAN NUÔI TẠI MONCADA Lương Anh Dũng, Nguyễn Xuân Trạch, Lê. khả năng dự đoán của các hàm sinh trưởng được thể hiện trong bảng 2. Bảng 1. Các hàm sinh trưởng của bò Brahman nuôi ở Moncada Hàm sinh trưởng Giới tính Phương trình hồi quy R 2 (%) Gompertz. Statgraphics Centurion XV (2009). 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Mô hình hoá sinh trưởng bò Brahman ở Moncada bằng các hàm hồi quy phi tuyến tính Kết quả ước lượng các tham số m, a và b của các