Determination of in Vitro Rumen Fermentation and Methane Production in Giant Kinggrass (Pennisetum hybridum) Silages

Abstract

This study was conducted to detect the nutrient content and in vitro digestion parameters of silages prepared with different additives from giant kinggrass (Pennisetum hybridum) to determine its availability as an alternative roug-hage source for ruminants. In addition, the effects of using 25, 50, 75 or 100% of prepared silages instead of corn sila-ge in beef cattle total mixed ration (TMR) on the changes in in vitro parameters and on in vitro rumen fluid ammonia nitrogen and levels of rumen volatile fatty acids were also investigated. For this purpose, four different silage groups were created in 10 parallels with the additives of inoculant+enzyme, fumaric acid and barley flour from the giant kinggrass (Pennisetum hybridum) plant, which has reached 120 days. In the analyzes made with silage samples; among giant kinggrass silages, the highest dry matter (DM), crude protein (CP), relative feed value (RFV) and non-fibrous carbohydrate (NFC) ratios were determined in barley flour-added giant kinggrass silage (P<0.001, P<0.05). In terms of NFC, CF, aNDFom and RFV levels, silages with no additives, inoculant+enzyme and fumaric acid were found to be similar to each other, while the CF and aNDFom contents of the barley flour added group were found to be signifi-cantly lower than these groups (P<0.001, P<0.05). It was determined that there was a significant difference between the pH values of the silage groups (P<0.001). The use of additives increased in vitro cumulative gas and methane pro-duction in all silage groups compared to the pure group (P<0.001). The addition of giant kinggrass silages to corn sila-ge in TMR at different rates ( except for the addition of 25% of the additive-free group to the TMR) adversely affected in vitro cumulative gas production, OMD and VFA levels (P<0.001). As a result, it was observed that silage of giant kinggrass with different additives had a positive effect on silage fermentation and digestibility, whereas the use of only 25% pure giant kinggrass silage instead of corn silage in beef cattle TMR did not create a negative situation.

Keywords

• Giant kinggrass silage
• fermentation
• in vitro digestion

Dev Kralotu (Pennisetum hybridum) Silajlarında in Vitro Rumen Fermantasyonu ve Metan Üretiminin Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışma, dev kralotu (Pennisetum hybridum) bitkisinden farklı katkı maddeleri ile hazırlanan silajların besin madde içerikleri ve in vitro sindirim parametrelerinin tespit edilerek, ruminantlar için alternatif bir kaba yem kaynağı olarak kullanılabilirliğinin belirlenmesi amacıyla yürütülmüştür. Ayrıca hazırlanan silajların besi sığırı tam rasyonunda (TMR) mısır silajı yerine %25, %50, %75 ve %100 oranlarında kullanılmasının in vitro parametrelerde oluşan değişim-ler ile in vitro rumen sıvısı amonyak azotu ve rumen uçucu yağ asitleri düzeylerine olan etkileri de araştırılmıştır. Bu amaçla 120 günlük dev kralotu (Pennisetum hybridum) bitkisinden katkısız, inokulant+enzim, fumarik asit ve arpa unu katkıları ile 10’ar paralel halinde dört farklı silaj grubu oluşturulmuştur. Silaj örnekleri ile yapılan analizlerde; dev kralotu silajları arasında en yüksek kuru madde (KM), ham protein (HP), nispi yem değeri (NYD) ve lif içermeyen karbonhidrat (NFC) oranları arpa unu katkılı dev kralotu silajında belirlenmiştir (P<0.001, P<0.05). NFC, ham selüloz (HS), nötral deterjan lif (aNDFom) ve NYD düzeyi bakımından katkısız, inokulant+enzim ve fumarik asit katkılı silajlar birbirine ben-zer bulunurken, arpa unu katkılı grubun HS ve aNDFom içeriği bu gruplardan önemli oranda düşük bulunmuştur (P<0.001, P<0.05). Silaj gruplarının pH değerleri arasında anlamlı bir farklılık olduğu tespit edilmiştir (P<0.001). Katkı maddeleri kullanımı, tüm silaj gruplarında in vitro kümülatif gaz ve metan üretimini katkısız gruba göre arttırmıştır (P<0.001). Dev kralotu silajlarının tam rasyon (TMR) içerisinde mısır silajı yerine farklı oranlarda ilave edilmesi (katkısız grubun TMR’a %25 oranında ilavesi dışında), in vitro kümülatif gaz üretimini, metabolik enerji (ME), organik madde sindirimi (OMS) ve toplam uçucu yağ asitleri (TUYA) düzeylerini olumsuz etkilemiştir (P<0.001). Sonuç olarak; dev kralotunun farklı katkı maddeleri ile silolanmasının silaj fermantasyonunu ve sindirilebilirliğini olumlu yönde etkilediği, besi sığırı TMR’ında ise mısır silajı yerine sadece %25 oranında katkısız dev kralotu silajı kullanımının olumsuz bir durum oluşturmadığı gözlenmiştir.

Keywords

• Dev kralotu silajı
• fermantasyon
• in vitro sindirim

References

1. AOAC. Association of Official Analytical Chemists. International Official Methods of Analysis. Fifteenth Edition, AOAC, Arlington, VA USA; 1995.
2. Avcıoğlu R, Soya H, Açıkgöz E, Tan A. Yem bitkileri üretimi. Beşinci Türkiye Ziraat Mühendisliği Tek-nik Kongresi. Ocak,17-21, 2000; Ankara-Türkiye.
3. Blümmel M, Ørskov ER. Comparision of in vitro gaz production and nylon bagdegradability of roughages in predicting feed intake in cattle. Anim Feed Sci Technol 1993; 40(2-3): 109-19.
4. Dziuk HE. Digestion in the ruminant stomach. In: Dukes' Physiology of Domestic Animals. Cornell Univ Press London 1984; pp. 320-50.
5. Erwin ES, Marco GJ, Emery E. Volatile fatty acid analysis of blood and rumen fluid by gas chromatography. J Dairy Sci 1961; 44: 1768-76.
6. Geren H, Avcıoğlu R, Kavut YT, Tan K, Sargın S. Akdeniz iklimi koşullarında yetiştirilen bazı çok yıllık sıcak mevsim buğdaygil cinslerinin yıllık sı-cak mevsim buğdaygilleri ile silolanabilir verim, yem kalitesi ve biyoetanol verimi yönünden karşı-laştırılması üzerine bir araştırma. Ege Üniv Ziraat Fak Derg 2014; 51(3): 243-51.
7. Geren H, Durul G. Farklı tuz (NaCl) konsantrasyonla-rının dev kralotu (Pennisetum hybridum)’nda biyo-kütle verimi ve bazı verim özelliklerine etkileri üzerine bir ön araştırma. Ege Üniv Ziraat Fak Derg 2014; 51(1): 85-91.
8. Geren H, Kavut YT, Ünlü HB. Effect of different cut-ting intervals on the forage yield and some silage quality characteristics of giant king grass (Pennisetum hybridum) under Mediterranean climatic conditions. Turk J Field Crops 2020; 25(1): 1-8.

9. Geren H, Kavut YT, Ünlü HB. Farklı biçim sıklıklarının dev kralotu (Pennisetum hybridum)’nda ot verimi ve bazı kalite özelliklerine etkisi. TÜBİTAK 115O083 numaralı proje. Ankara 2017; s. 1-6.
10. Geren H, Kavut YT, Ünlü HB. Sürdürülebilir dev kra-lotu (Pennisetum hybridum) tarımında biçim ara-lıklarının kuru madde verimi ve bazı yem kalite özelliklerine etkisi. Iğdır Üni Fen Bil Enst Derg 2021; 11(3): 2412-22.
11. Geren H. Farklı oranlarda baklagil yem bitkileri ile silolanan dev kralotu (Pennisetum hybridum)’nun bazı kalite özellikleri üzerine bir araştırma. Ege Üniv Ziraat Fak Derg 2014; 51(2): 209-17.
12. Güney M, Bingöl NT, Aksu T. Kaba yem kalitesinin sınıflandırılmasında kullanılan göreceli yem değe-ri (GYD) ve göreceli kaba yem kalite indeksi (GKKİ). Atatürk Üniversitesi Vet Bil Derg 2016; 11(2): 254-8.
13. Jaakkola S, Kaunisto V, Huhtanen P. Volatile fatty acid proportions and microbial protein synthesis in the rumen of cattle receiving grass silage ensiled with different rates of formic acid. Grass Forage Sci, 2006; 61: 282-92.
14. Jeranyama P, Garcia AD. Understanding relative feed value (RFV) and relative forage quality (RFQ). College of Agriculture&Biological Sciences. South Dakota State University Extension Bulletin 2004; 8149: 1-3.
15. Khampa S, Wanapat M. Manipulation of rumen fermentation with organic acids supplementation in ruminants raised in the tropics. Pak J Nutr 2007; 6(1): 20-7.
16. Kılıç Ü, Sarıçiçek BZ. İn vitro gaz üretim tekniğinde sonuçları etkileyen faktörler. Hayvansal Üretim 2006; 47(2): 54-61.
17. Kung L, Grieve DB, Thomas JW, Huber JT. Added ammonia or microbial inocula for fermentation and nitrogenous compounds of alfalfa ensiled at various percents of dry matter. J Dairy Sci 1984; 67(2): 299-306.
18. Li M, Zi X, Zhou H, Hou G, Cai Y. Effects of sucrose, glucose, molasses and cellulase on fermentation quality and in vitro gas production of king grass silage. Anim Feed Sci Technol 2014; 197: 206-12.
19. Makkar HPS, Becker K. Nutritional value and antinut-ritional components of whole and ethanol extracted Moringaoleifera leaves. Anim Feed Sci Tech-nol 1996; 63(1-4): 211-28.
20. McIntosh FM, Williams P, Losa R, Wallace RJ, Bee-ver DA, Newbold CJ. Effects of essential oil on rumenial microorganism and their protein metabolism. Appl Environ Microbiol 2003; 69(8): 5011-4.
21. Menke HH, Steingass H. Estimation of the energetic feedvalue obtained from chemical analysis and invitro gas production using rumen fluid. Anim Res Dev 1988; 28: 7-55.
22. Menke KH, Raab L, Salewski A, Steingass H, Fritz D, Schneider W. The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feed-stuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor. J Agric Sci 1979; 93(1): 217-22.
23. NRC 1996: National Research Council. Nutrient Requirements of Beef Cattle. Seventh Revised Edition. National Academy Press, Washington DC.
24. NRC 2001: National Research Council: Nutrient Requirements of Dairy Cattle. Seventh Revised Edition. National Academy Press, Washington DC.
25. Satter LD, Roffler RE. Influence of nitrojen and carbohydrate inputs on rumen fermentation. Hare-sign W, Cole DJA. eds. In: Recent Developments in Ruminant Nutrition. London: Butterworths Press, 1981; pp.115-39.
26. Silva MA, Lira MA, Santos MVF, Dubeux J, de Frei-tas EV, Araújo GGL. Forage yield and nutritive value in Pennisetum clones harvested in the forest zone. Archivos de Zootecnia 2011; 60(229): 63-74.
27. Souza MA, Detmann E, Paulino MF, Sampaio CB, Lazzarini Í, Valadares Filho SC. Intake, digestibi-lity and rumen dynamics of neutral detergent fiber in cattle fed low-quality tropical forage and supplemented with nitrogen and/or starch. Trop Anim Health Prod 2010; 42(6): 1299-310.
28. Van Soest PJ, Robertson JB, Lewis BA. Methods for dietary fiber, neutral detergentfiber and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. J Dairy Sci 1991;74(10): 3583-97.
29. Zi X, Li M, Chen Y, Lv R, Zhou H, Tang J. Effects of citric acid and Lactobacillus plantarum on silage quality and bacterial diversity of king grass silage. Front Microbiol 2021; 12: 631096.