Forage Potential of Proso Millet (Panicum miliaceum L.) and Effects of Additives on Silage Fermentation

Abstract

Silage corn, sorghum-sudangrass hybrid and proso millet are versatile summer forage crops that can be fed as soilage or conversed as silage. However, in South Korea, proso millet is rarely used as silage to feed ruminants. This experiment was carried out at Pyeongchang, Korea, in order to compare the productivity, the fermentation dynamic and the effects of different additives on silage fermentation of the three forage crops. The studies were conducted from May to December, 2019. Proso millet (Golden) was sown on June 8th and harvested on September 5th. Silage corn (Gwangpyeongok) and sorghum-sudangrass hybrid (Turbo-gold) were planted on May 10th and harvested on September 10th. Yield was significantly affected by crop species. The fresh yield of sorghum-sudangrass hybrid (121,733 kg/ha) was significantly higher than those of proso millet (25,350 kg/ha) and corn (67,557 kg/ha) (p<0.05). The highest yield of total digestible nutrients (TDN) was corn (14,378 kg/ha), while the lowest was proso millet (4711 kg/ha). The fermentation dynamics of proso millet, corn and sorghum-sudangrass hybrid silages were evaluated at 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 30, and 45 days after ensiling. The results showed that during the ensiling period, the dry matter (DM), crude protein (CP) and water soluble carbohydrate (WSC) content of all crops decreased significantly (p<0.05). As the fermentation proceeds, the content of in vitro dry matter digestibility (IVDMD) decreased slightly, and corn was always higher than proso millet and sorghum-sudangrass hybrid. The pH of all crops dropped rapidly in the early stage of fermentation and stabilized in the later stage. The lactic acid bacteria (LAB) counts of the three crops silage reached the maximum on the 10th day were proso millet 6.90 log10 cfu/g FW, corn 7.77 log10 cfu/g FW and sorghum-sudangrass hybrid 6.95 log10 cfu/g FW. As the ensiling progressed, the lactic acid (LA) and acetic acid (AA) content of the three crop silages increased significantly (p<0.05). For the effect of additives on crop fermentation, treatments included control (without additive), with Lactobacillus plantarum (LP, 1.0×106 CFU/g fresh matter), and formic acid (FA, 98%, 5ml/kg). All silages were prepared and stored for 60 days. The results showed that additives had significant effects on improving the fermentation quality of crops, and different additives had different effects on different crops. All additives significantly increased the CP content and IVDMD of silages, and reduced the content of ammonia nitrogen (NH3-N). Compared with the control, whether FA or LP was added, the WSC of the three crops were largely preserved. The WSC in the proso millet treated with FA was the highest. The use of LP significantly increased the LA content of silage, while the use of FA significantly increased the content of AA (p<0.05). The highest count of LAB was detected in the treatment of LP in corn. Based on the results of this study, proso millet is also a good choice for silage. In addition, when preparing silage, formic acid and lactic acid bacteria inoculant improved the quality and fermentation pattern of silage.

사일리지용 옥수수, 수수-수단그라스 교잡종 그리고 기장은 청예 또는 사일리지 형태로 가축에 급여할 수 있는 다목적 여름철 사료작물이다. 그러나 한국에서는 기장의 경우 가축의 사료로 거의 이용되지 않는다. 본 시험은 사일리지용 옥수수, 수수-수단그라스 교잡종 그리고 기장에 대하여 생산성의 검토와 발효 양상 그리고 서로 다른 첨가제의 처리가 사일리지 발효에 미치는 영향을 비교하기 위해 강원도 평창에서 수행되었다. 이 연구는 2019년 5월부터 12월까지 수행되었다. 기장(Golden)은 6월 8일에 파종하였고, 9월 5일에 수확하였다. 사일리지용 옥수수(광평옥)과 수수-수단그라스 교잡종(Turbo-gold)은 5월 10일에 파종하였으며, 9월 10일에 수확하였다. 수량은 작물의 종류에 따라 유의적인 차이를 나타내었다. 생초수량은 수수-수단그라스 교잡종이(121,733 kg/ha) 기장(25,350 kg/ha)과 옥수수(67,557 kg/ha)보다 유의적으로 많았다(p<0.05). TDN 수량은 옥수수가 가장 많았고(14,378 kg/ha) 기장이 가장 적었다(4,711 kg/ha). 기장, 사일리지용 옥수수 및 수수-수단그라스 교잡종 사일리지의 발효양상을 구명하기 위해 사일리지 저장 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 30 및 45일후에 조사를 하였다. 저장기간동안 건물(DM), 조단백질(CP) 및 수용성 탄수화물(WSC) 함량은 모든 작물에서 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 발효가 진행됨에 따라 in vitro 건물 소화율(IVDMD)은 약간 감소하였고 옥수수는 기장 및 수수-수단그라스 교잡종 보다 항상 높았다. 공시된 작물들의 pH는 발효 초기에 급격히 감소하였고 후기로 갈수록 안정되었다. 젖산균수는 발효 10일째에 모두 최고에 도달하였는데 기장은 6.90 log 10 cfu/g FW 이었고 옥수수는 7.77 그리고 수수-수단그라스 교잡종은 6.95 10 cfu/g FW 이었다. 사일리지 발효가 진행됨에 따라 모든 작물의 사일리지에서 젖산 및 초산 함량이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 사일리지 발효에 대한 첨가제 효과를 규명하기 위해 무처리(Control), 젖산균(LP, Lactobacillus plantarum, 1.0×106 CFU/g fresh matter) 그리고 개미산(FA, formic acid, 98%, 5ml/kg) 처리하였다, 모든 사일리지는 조제 후 60일동안 보관하였다. 첨가제 처리는 작물들의 발효 품질을 개선시키는 효과가 있었다. 서로 다른 첨가제는 각각의 작물별로 다른 효과를 나타내었다. 모든 첨가제는 사일리지의 조단백질과 in vitro 건물 소화율을 증가시켰고 암모니아태 질소 (NH3-N) 함량을 감소시켰다. 대조구와 비교할 때 개미산 및 젖산균 처리구는 모든 작물에서 수용성 탄소화물이 대부분 보존되었다. 특히 개미산을 처리한 기장 사일리지에서 수용성 탄수화물이 가장 높았다. 젖산균첨가제 처리는 사일리지의 젖산함량을 유의적으로 증가시켰으며, 반면 개미산 처리는 초산함량을 유의적으로 증가시켰다(p<0.05). 젖산균을 처리한 옥수수 사일리지가 젖산균수가 가장 많았다. 본 시험 결과에 의하면 기장은 사일리지로의 이용 가능성이 매우 높았다. 또한 사일리지 조제시 개미산 및 젖산균 첨가제는 사일리지의 품질 및 발효양상을 개선시켜 주었다.