Effects of packing density and homofermentative microbial inoculant on the physical quality, chemical composition, and estimated nutritive value of maize silage

Öz

This study evaluated the effects of packing density (500, 650, and 800 g/L fresh weight) and a homofermentative microbial inoculant (containing Lactobacillus plantarum and Enterococcus faecium; 0 or 500 mg/kg) on the physical quality, chemical composition, and estimated nutritive value of maize (Zea mays L.) silage. A completely randomised design with a 3 × 2 factorial arrangement was used, with each of the six treatment combinations replicated four times (n = 24). Forage harvested at the ½ milk line stage was ensiled in 2-L glass jar silos and stored for 42 days. Packing density had no significant effect on silage pH, physical quality scores (colour, odour, structure), or any chemical or nutritive value parameter (P > 0.05). However, inoculant application significantly reduced organic matter, starch, and non-structural carbohydrate concentrations, while increasing ash, neutral detergent fibre, and hemicellulose contents (P < 0.05). Lower estimated dry matter intake, relative feed value, and metabolizable energy values were observed in inoculant-treated silage (P < 0.05), whereas digestible dry matter, total digestible nutrients, and net energy for lactation were unaffected. Significant interactions between packing density and inoculant application were observed for organic matter and ash, with the greatest differences occurring at the lowest packing density (500 g/L). These findings indicate that, the fermentation and nutritive characteristics of maize silage were governed primarily by inoculant application rather than packing density and suggest that homofermentative inoculants should be applied with consideration of substrate characteristics rather than as a routine practice.

Anahtar Kelimeler

• Homofermentative lactic acid bacteria
• maize silage
• packing density
• physical quality

Etik Beyan

No live animal experiments were conducted in this study, and ethical approval was not required because the research involved only laboratory-based analyses of silage material

Mısır silajının fiziksel kalitesi, kimyasal bileşimi ve tahmini yem değeri üzerine sıkıştırma yoğunluğu ve homofermentatif mikrobiyal inokülantın etkileleri

Öz

Bu çalışmada, sıkıştırma yoğunluğunun (500, 650 ve 800 g/L taze ağırlık) ve homofermentatif mikrobiyal inokülantın (Lactobacillus plantarum ve Enterococcus faecium içeren; 0 veya 500 mg/kg) mısır (Zea mays L.) silajının fiziksel kalitesi, kimyasal bileşimi ve tahmini besleme değeri üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Araştırma, 3 × 2 faktöriyel düzende tamamen rastgele deneme desenine göre yürütülmüş ve altı uygulama kombinasyonunun her biri dört tekerrürle gerçekleştirilmiştir (n = 24). Yarım süt çizgisi (½ milk line) döneminde hasat edilen mısır materyali, 2 L hacmindeki cam kavanoz silolarda silolanmış ve 42 gün süreyle depolanmıştır. Sıkıştırma yoğunluğu, silaj pH'sı, fiziksel kalite puanları (renk, koku ve yapı) ile kimyasal bileşim ve tahmini besleme değerine ilişkin parametrelerin hiçbirini istatistiksel olarak önemli düzeyde etkilememiştir (P > 0,05). Buna karşılık, inokülant uygulaması organik madde, nişasta ve yapısal olmayan karbonhidrat konsantrasyonlarını önemli düzeyde azaltırken; kül, nötr deterjan lifi (NDF) ve hemiselüloz içeriklerini artırmıştır (P < 0,05). İnokülant uygulanan silajlarda tahmini kuru madde tüketimi, nispi yem değeri ve metabolik enerji değerleri önemli düzeyde daha düşük bulunmuştur (P < 0,05). Buna karşın, sindirilebilir kuru madde, toplam sindirilebilir besin maddeleri ve laktasyon için net enerji değerleri uygulamalardan etkilenmemiştir. Sıkıştırma yoğunluğu ile inokülant uygulaması arasında organik madde ve kül içerikleri bakımından önemli interaksiyonlar belirlenmiş olup, en belirgin farklılıklar en düşük sıkıştırma yoğunluğunda (500 g/L) gözlenmiştir. Elde edilen bulgular, mısır silajında fermantasyon ve besleme özelliklerinin sıkıştırma yoğunluğundan ziyade esas olarak inokülant uygulaması tarafından belirlendiğini ortaya koymaktadır. Ayrıca sonuçlar, homofermentatif inokülantların rutin bir uygulama olarak kullanılmasından ziyade, silolanan materyalin özellikleri dikkate alınarak uygulanmasının daha uygun olacağını göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

• Sıkıştırma yoğunluğu
• homofermentatif laktik asit bakterileri
• mısır silajı
• fiziksel kalite.

Etik Beyan

Bu araştırmada herhangi bir canlı hayvan deneyi gerçekleştirilmemiş olup, yalnızca laboratuvar koşullarında silaj materyali analizleri yürütüldüğünden etik kurul onayı gerekmemiştir

Kaynakça

1. OAC International. (2016). Official methods of analysis of AOAC International (20th ed.). Rockville, MD: AOAC International.
2. Arriola, K. G., Kim, S. C., & Adesogan, A. T. (2011). Effect of applying inoculants with heterolactic or homolactic and heterolactic bacteria on the fermentation and quality of corn silage. Journal of Dairy Science, 94(3), 1511–1516. https://doi.org/10.3168/jds.2010-3807
3. Borreani, G., Tabacco, E., Schmidt, R. J., Holmes, B. J., & Muck, R. E. (2018). Silage review: Factors affecting dry matter and quality losses in silages. Journal of Dairy Science, 101(5), 3952–3979. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13837
4. Eliş, S., & Özyazici, M. (2019). Determination of the silage quality characteristics of different switchgrass (Panicum virgatum L.) cultivars. Applied Ecology & Environmental Research, 17(6). http://dx.doi.org/10.15666/aeer/1706_1575515773
5. Ferraretto, L. F., Shaver, R. D., & Luck, B. D. (2018). Silage review: Recent advances and future technologies for whole-plant and fractionated corn silage harvesting. Journal of Dairy Science, 101(5), 3937–3951. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13728
6. Filya, I. (2003). The effect of Lactobacillus buchneri and Lactobacillus plantarum on the fermentation, aerobic stability, and ruminal degradability of low dry matter corn and sorghum silages. Journal of Dairy Science, 86(11), 3575–3581. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(03)73963-0
7. Hall, M. B., Jennings, J. P., Lewis, B. A., & Robertson, J. B. (2001). Evaluation of starch analysis methods for feed samples. Journal of the Science of Food and Agriculture, 81(1), 17-21. https://doi.org/10.1002/1097-0010(20010101)81:1<17::AID- JSFA758>3.0.CO;2-B
8. Holmes, B. J., Muck, R. E., & Rankin, M. C. (2003). Forage storage design and management tools. In Fifth International Dairy Housing Conference for 2003 (p. 178). American Society of Agricultural and Biological Engineers.

9. Horrocks, R. D., & Vallentine, J. F. (1999). Harvested forages. Academic Press.
10. Huisden, C. M., Adesogan, A. T., Kim, S. C., & Ososanya, T. (2009). Effect of applying molasses or inoculants containing homofermentative or heterofermentative bacteria at two rates on the fermentation and aerobic stability of corn silage. Journal of Dairy Science, 92(2), 690–697. https://doi.org/10.3168/jds.2008-1411
11. Kung, L., Shaver, R. D., Grant, R. J., & Schmidt, R. J. (2018). Silage review: Interpretation of chemical, microbial, and organoleptic components of silages. Journal of Dairy Science, 101(5), 4020–4033. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13909
12. MAFF (Ministry of Agriculture, Fisheries and Food). (1984). Energy Allowances and Feeding Systems for Ruminants: ADAS Reference Book No. 433 MAFF, London, UK.
13. McDonald, P., Henderson, A. R., & Heron, S. J. E. (1991). The biochemistry of silage (2nd ed.). Chalcombe Publications.
14. Muck, R. E., Nadeau, E. M. G., McAllister, T. A., Contreras-Govea, F. E., Santos, M. C., & Kung, L. (2018). Silage review: Recent advances and future uses of silage additives. Journal of Dairy Science, 101(5), 3980–4000. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13839
15. Nkosi, B. D., Meeske, R., Palic, D., Langa, T., Leeuw, K.-J., & Groenewald, I. B. (2011). Effects of homofermentative bacterial inoculants on the fermentation, aerobic stability, and total tract digestibility of whole- crop corn silage in sheep. South African Journal of Animal Science, 41(4), 350–359. https://doi.org/10.4314/sajas.v41i4.6
16. Pahlow, G., Muck, R. E., Driehuis, F., Elferink, S. J. W. H. O., & Spoelstra, S. F. (2003). Microbiology of ensiling. In D. R. Buxton, R. E. Muck, & J. H. Harrison (Eds.), Silage science and technology (pp. 31–93). American Society of Agronomy.
17. Ruppel, K. A., Pitt, R. E., Chase, L. E., & Galton, D. M. (1995). Bunker silo management and its relationship to forage preservation on dairy farms. Journal of Dairy Science, 78(1), 141–153. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(95)76624-2
18. Tabacco, E., Righi, F., Quarantelli, A., & Borreani, G. (2011). Dry matter and nutritional losses during aerobic deterioration of corn and sorghum silages as influenced by different lactic acid bacteria inocula. Journal of Dairy Science, 94(3), 1409–1419. https://doi.org/10.3168/jds.2010-3538
19. Van Soest, P. J., Robertson, J. B., & Lewis, B. A. (1991). Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science, 74(10), 3583–3597. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(91)78551-2