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ISSN : 2287-5824(Print)
ISSN : 2287-5832(Online)
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science Vol.37 No.4 pp.264-270
DOI : https://doi.org/10.5333/KGFS.2017.37.4.264

An Optimum Harvest Time for Making Grinded Silage of Barley and Wheat for Whole Crop

Tae-Hwa Song, Chon-Sik Kang, Young-Keun Cheong, Jong-Ho Park, Tae-Il Park*
National Institute of Crop Science, RDA, WanJu-gun, 55365, Korea.
Corresponding author : Tae-Il Park, 181 Hyeoksin-ro, Iseo-myeon, Wanju-gun, Jeollabuk-do, 55365 Republic of Korea, +82-63-238-5222, +82-63-238-5205, parktl@korea.kr
14/07/2017 05/09/2017 26/10/2017

Abstract

This study was carried out to investigate the optimal harvesting time, feed value and fermentation quality of barley and wheat for the making of chopped whole crop silage substitute for formula feed. As a result, the moisture content of barley and wheat decreased with a late harvest, and barley progressed faster than wheat. The plant height was similar with harvesting time, and the number of spikes decreased with prolonged period after heading. The dry matter yield and TDN yield of barley harvested at 35 and 40 days after heading were significantly higher than those at 30 days after heading and wheat was significantly higher at 40 and 45 days than at 35 day after heading(P<0.05). Crude protein content of barley and wheat were increased with later harvesting time, and crude fiber, crude fat and crude ash were slightly decreased, but not statistically significant. NDF and ADF content of barley decreased with later harvesting time, and those showed similar level in wheat. TDN content of barely was slightly increased but there was no difference in wheat. Comparing the effects of fermentation on feed value of chopped whole crop silage, the approximate compositions were slightly increased after fermentation, but the difference was not significant. Fermentations resulted in increasing the pH value of barley silage with late harvesting time, but decreasing the lactic acid content(p<0.05). A pH value of wheat silage showed similar level in different harvest time, and lactic acid content was decreased. Considering the quantity and quality of fermentation, barley and wheat can be used for making chopped silage of whole crop silage when they were harvested at 35 days and 40~45 days after heading, respectively.


총체맥류 분쇄 사일리지 조제를 위한 적정 수확시기

송 태화, 강 천식, 정 영근, 박 종호, 박 태일*
국립식량과학원

초록


    Rural Development Administration
    PJ01121205

    Ⅰ.서 론

    우리나라는 배합사료 원료의 수입비중이 높으므로 안정적 인 축산경영을 위해서는 사료비 부담을 줄여주는 것이 매우 중요하다. 최근에 배합사료 가격이 상승됨에 따라 그 대책으 로 농산부산물 활용에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 대부 분 대체 가능성에 대한 연구이며, 활용성에 대한 연구는 아주 미흡한 실정이다. 총체맥류는 조사료에 알곡이 30∼40% 포함 되어 있고, 원료의 가공이나 이용방법에 따라 양돈이나 양계 등의 사료로 이용가능성이 있다. 또한 국내 고기 수요량의 증 가와는 반대로 국민의 주식인 쌀 소비량은 계속적으로 감소 되는 추세에 있고, 농촌의 고령화, 농기계의 이용이 어려운 땅, 작물보상제의 확대 등으로 휴경지가 해마다 증가하고 있 는 추세이다. 이러한 휴경지를 이용하여 국내 식량 자급률 향 상과 유휴경지 이용 및 농촌경제 활성화를 할 수 있는 방안으 로 사료용 총체맥류를 경작하여 배합사료 원료의 일부를 대 체함으로써 사료비 절감과 고품질 육류생산을 도모할 수 있 다. Kim(2009)은 청보리 포함 풀 발효사료 급여 시 혈구 중 CD4와 혈중 IgA이 증가하여 모돈 및 자돈의 면역력을 증가 시킨다고 발표하였고, 청보리를 육계와 양돈에 급여 시, 혈중 중성지질 함량 개선효과와 혈액 내 HDL-콜레스테롤 함량을 향상시키고 돈육의 DPPH 값을 유의적으로 증가시킨다고 보 고되었다(Jeong et al., 2012; Song et al., 2011). 또한 비육돈 사료 내 호맥사일리지를 3%로 급여할 경우 생산성, 영양소 소화율, 혈액 내 cortisol 함량 및 육의 지방산 조성에 긍정적 인 효과를 나타냈다고 보고하였고(Cho et al., 2007; Shin et al., 2007), 후보돈에서 배합사료 15% 제한급여와 호맥사일리 지의 무제한 급여는 첫 발정시기를 단축하고 임신율을 향상 시킬 수 있다고 보고되었다(Cho et al., 2006).

    지금까지 사일리지의 단위동물 적용은 주로 베일로 조제된 재료를 2차 가공하여 배합사료에 첨가하는 연구로 이루어지 고 있었으며, 베일을 활용하는 현장에서 곤포 해체 후 노출시 간에 따른 2차 발효문제와 기계운반, 이용에 대한 문제가 많 이 제기되어 왔다. 그리하여 배합사료 대체용 맥류 사일리지 의 조제방법을 기존의 베일링하는 작업이 아닌 수확과 동시 에 분쇄한 후 비닐을 포함한 톤백에 저장하여 발효시키는 방 법을 연구하였다. 따라서 본 연구는 보리와 밀을 이용한 배합 사료 대체용 사일리지를 기존의 베일이 아닌 분쇄방법으로 조제했을 때, 보리와 밀의 적정 수확시기와 사료가치, 발효품 질을 구명하고자 실시하였다.

    Ⅱ.재료 및 방법

    1.시험재료

    본 시험은 2014년 10월부터 2016년 10월까지 2년간 전작 시험포장에서 실시하였으며, 시험재료로는 새쌀보리, 금강밀 을 사용하였다. 파종방법은 휴립광산파를 하였고, ha당 파종 량은 220kg이었다. 시비량은 청보리 표준시비량인 ha당 N2 118kg, P2O5 74kg, K2O 39kg를 기준으로 하였는데, 이 중 질 소는 기비로 40%, 추비로 60% 나뉘어 시용하였으며, 인산과 칼리는 전량 기비로 시용하였다. 모든 작물의 병해충 및 잡초 방제는 기본방제를 기준으로 하였으며, 기타 재배 및 생육조 사 등은 국립식량과학원 표준재배법(NICS, 2010)과 농업과학 기술 연구조사분석기준(RDA, 2012)에 의하여 실시하였다.

    2.수확 및 사일리지 조제

    수확은 총체분쇄용 사일리지 조제적기를 찾기 위해 새쌀보 리는 출수 후 30, 35, 40일, 금강밀은 출수 후 35, 40, 45일로 나뉘어 3차례 실시하였다. 사일리지는 각 수확시기에 맞춰 수 확과 동시에 분쇄기로 분쇄한 후 비닐을 포함한 톤백으로 조 제하였으며, 이를 약 60일간 발효시킨 후 사료가치와 발효품 질을 분석하였다.

    3.사료가치 분석

    분석용 시료는 맥종 및 수확시기에 따라 개봉당일 300∼500g 의 시료를 취하여 60℃ 순환식 건조기에 72시간 이상 건조한 후, 건물 중량을 칭량하여 건물함량을 산출한 다음, 이를 분쇄 기로 분쇄하여 사료가치 분석에 이용하였다. 시료의 일반성분 분석은 AOAC(1995)에 준하여 조단백질은 Micro Kjeldahl법, 조섬유는 산・염기분해법, 조지방은 Soxhlet's 추출법, 조회분은 직접회화법으로 측정하였고, Neutral detergent fiber(NDF)와 acid detergent fiber(ADF)는 Goering and Van Soest (1970)의 방법으로 분석하였다. Total digestible nutrients (TDN)는 ADF 와 NDF는 건물소화율 및 섭취량과 높은 상관관계를 가진다는 점에 근거하여 TDN(%)=88.9-(0.79 × %ADF)의 계산식을 이용 하여 산출하였다(Holland et al., 1990).

    4.사일리지의 pH 및 유기산 분석

    pH는 시료 10g에 3차 증류수 100ml를 넣고 4℃로 맞춘 shaking incubator에 넣어 24시간 추출시킨 후 상층액을 취하 여 pH meter (Denver, USA)를 이용하여 측정하였다. 유기산 은 pH 측정에서와 같은 방법으로 상층부를 취한 후 여과지 (Whatman No. 2)로 여과를 거친 후, 다시 0.45μm syringe 필 터로 최종 여과한 다음 HPLC (Waters, Germany)를 이용하여 분석하였다. 유기산의 분석조건은 Table 1과 같다.

    5.통계분석

    이 실험에서 얻어낸 데이터는 SAS Ver. 9.1 program(SAS, 2002)을 이용하여 분산분석을 실시하였으며, Duncan's multiple range test에 의하여 5% 유의수준에서 처리구간의 통계적인 차 이를 구명하였다.

    Ⅲ.결과 및 고찰

    1.수확시기별 수분함량의 변화

    총체맥류 분쇄 사일리지 조제를 위한 새쌀보리와 금강밀의 수확시기별 수분함량 변화는 Fig. 1과 같다. 새쌀보리는 출수 후 30일에 수분함량이 58.9%이었고, 출수 후 35일에는 47.2% 이었으며, 출수 후 40일에는 23.4%이었다. 금강밀은 출수 후 35일에 수분함량이 58.5%이었고, 출수 후 40일에는 43.9%이었 으며, 출수 후 45일에는 38.5%이었다. 이 연구에서 새쌀보리가 금강밀보다 수분감소가 더 빨리 진행되는 것으로 확인되었다. Seog et al.(1993)은 겉보리에서 출수초기에는 수분이 65∼70% 이었으나, 성숙이 진행됨에 따라 점차 감소하여 출수 후 43일 에는 20%의 수분함량을 나타낸다고 보고하였고, Song et al.(2015)도 영양보리, 새쌀보리와 금강밀의 곡실수분 함량은 수확시기가 늦어질수록 감소하였다고 보고하였다. Ju et al. (2007)은 새쌀보리와 흰찰쌀보리의 수분함량은 출수 후부터 완숙기로 갈수록 감소하는 경향을 보이고, 출수 후 34일에는 약 45%수분을 나타낸다고 보고하였다.

    2.수확시기별 생육특성 및 수량성

    총체맥류 분쇄 사일리지 조제를 위한 새쌀보리와 금강밀의 수확시기별 생육특성 및 수량성은 Table 2와 같다. 새쌀보리 의 출수기는 4월 21일이었고, 금강밀의 출수기는 4월 25일이 었다. 초장은 새쌀보리와 금강밀이 각각 90cm, 85cm이었고, 수확시기에 따라서 초장의 변화는 없었다. 경수는 772개/m2, 808개/m2로 수확시기가 늦어짐에 따라 감소하는 경향을 보였 다. 새쌀보리의 건물수량과 TDN수량은 출수 후 35일과 40일 에 각각 ha당 13.1톤, 13.2톤과 9.5톤, 9.5톤으로 비슷하였고, 이들은 출수 후 30일의 ha당 12.6톤과 8.8톤에 비해 유의적으 로 높았다(p<0.05). 금강밀의 건물수량과 TDN수량은 출수 후 40일과 45일에 각각 ha당 15.2톤, 15.3톤과 10.5톤, 10.6톤으 로 비슷하였으며, 출수 후 35일의 ha당 14.5톤와 10.0톤에 비 해 유의적으로 높았다(p<0.05). 보리, 밀, 트리티케일, 귀리, 호밀 등 맥류는 출수 후 생육기간이 진행됨에 따라 건물수량 이 증가되는 추세를 보였다고 보고하였는데(Hwang et al., 1985; Song et al., 2009), 본 연구에서도 새쌀보리와 금강밀 모두 같은 경향을 보였다. 이런 결과는 식물체는 생육후기로 갈수록 수분함량은 줄어들고 줄기의 섬유소 함량과 종실부분 의 전분함량이 증가되면서 건물함량과 TDN함량을 증가시키 기 때문이다. 그러나 새쌀보리의 출수 후 35일과 40일, 금강 밀의 출수 후 40일과 45일의 건물수량과 TDN수량이 큰 차이 를 나타내지 않는 것은 생육후기로 가면서 잎의 노화가 진행 되어 식물체 생장에 대한 기능이 감소되었기 때문이라고 생 각되었다(Kwon, 2003).

    3.수확시기별 사료가치

    새쌀보리와 금강밀의 수확시기 및 총체맥류 분쇄 사일리지 조제 전후의 사료가치는 Table 3과 같다. 수확시기에 따라 조 단백질 함량은 쌀보리는 출수 후 30일에 6.6%에서 35일 7.6% 로 증가하였다가 출수 후 40일에는 6.2로 낮아지는 경향을 보 였고, 금강밀은 출수 후 35일에는 5.7%에서 출수 후 45일에 는 6.4%로 수확시기가 늦어짐에 따라 증가하는 경향을 보였 다. 조섬유 함량은 새쌀보리는 출수 후 30일에 22.5%에서 수 확시기가 늦어질수록 20.8%로 감소하는 경향을 보였고, 금강 밀은 수확시기에 따라 비슷한 값을 나타냈다. 조지방 및 조회 분 함량은 새쌀보리와 금강밀 모두 수확시기가 늦어짐에 따 라 비슷하거나 약간 낮아지는 경향을 보였으나 통계적인 유 의성은 없었다. NDF와 ADF함량은 새쌀보리는 수확시기가 늦어짐에 따라 감소하는 경향을 보였고, 금강밀은 수확시기 에 따라 비슷한 경향을 보였다. TDN 함량은 수확시기에 따라 새쌀보리는 70.1%에서 71.6%로 다소 증가하는 경향을 보였 으나 통계적인 유의성은 나타나지 않았고, 금강밀은 평균 69.3%로 비슷한 값을 보였다. 총체맥류 분쇄 사일리지의 발 효 전 후 사료가치는 일반성분들이 약간 증가되는 경향은 있 었지만 유의적인 차이는 나타나지 않았다. Hwang et al. (1985)은 보리, 호밀, 트리티케일, 밀 등 맥류의 조단백질 함 량은 생육이 진행됨에 따라 감소한다고 보고하였고, 청보리 에서도 출수 후 일수가 경과됨에 따라 조단백질 함량과 NDF, ADF함량은 감소하고 TDN함량은 증가한다고 보고하였다 (Song et al., 2009; Song et al., 2013; Yun et al., 2009). 맥류는 출수기 이후 전체 건물중에 대한 줄기의 비중이 높아지고, 생 육후기로 갈수록 줄기가 목질화 되면서 조단백질 함량은 감 소하게 된다. 여기서 소화율에 영향을 미치는 섬유소 성분인 NDF와 ADF함량이 증가되지 않고 다소 감소되는 경향을 나 타내는 것은 총체맥류는 유숙기에서 황숙기로 가면서 줄기의 목질화와 동시에 종자의 성숙이 동반되므로 종실부분의 전분 함량 축적이 늘어나면서 전체 식물체에 대한 섬유소 함량은 줄어드는 것으로 사료되었다. 또한 사료맥류는 사일리지로 저장 후 조단백질, 조섬유, 조지방 등 일반성분이 증가한다고 보고하였는데(Cottyn et al., 1985; Gordon, 1989; Heo et al., 2005; Patterson et al., 1997), 본 연구에서도 같은 경향을 보였 다. 그 원인은 사일리지에서 발효미생물들이 주로 가용성탄 수화물을 기질로 이용하면서 이들의 손실이 전체 건물중에 대한 조단백질과 조섬유, 조지방 등 일반성분 함량의 상대적 인 증가를 초래한 것으로 판단되었다. 총체맥류 분쇄 사일리 지는 단위동물의 배합사료 대체를 위해 개발하는 것으로 생 육시기에 따른 영양소 함량의 변화가 수확시기를 결정하는데 아주 중요하다. 하지만 본 연구에서 새쌀보리와 금강밀의 조 단백질 등 일반성분과 가소화영양소 함량은 수확시기에 따라 차이는 나타내지만 통계적인 유의성이 없으므로 수량과 발효 품질의 결과를 고려하여 최적의 수확시기를 도출시켜야 한다 고 사료되었다.

    4.수확시기에 따른 총체맥류 분쇄 사일리지의 발효품질

    총체맥류 분쇄 사일리지 조제를 위한 새쌀보리와 금강밀의 수확시기별 발효품질은 Table 4와 같다. 새쌀보리는 수확시 기가 늦어짐에 따라 pH가 3.9에서 4.9로 높아졌고, 젖산함량 은 6.79%에서 1.73%로 유의적으로 낮아졌다(P<0.05). 그 원 인은 새쌀보리는 출수 후 40일에 23%정도의 수분함량을 보 이면서 발효가 제대로 이루어지지 않은 것으로 판단되었다. 수확시기가 늦어질수록 pH가 높아지는 것은 수확시기가 늦 어짐에 따라 수분함량이 감소되는데, 원재료의 건물함량이 높으면 사일리지의 최종산도를 높인다는 많은 보고와 일치하 였다(Gordon, 1981; Haigh and Parker, 1985; Marsh, 1979). 금 강밀은 수확시기가 늦어짐에 따라 pH는 3.9∼4.0으로 비슷한 값을 보였고, 젖산함량은 8.29%에서 5.65%로 낮아졌다. 하지 만 금강밀은 출수 후 40일과 45일간에 수분함량의 차이는 있 으나, 출수 후 45일에도 약 40% 정도의 수분을 함유하고 있 어 총체분쇄 후 발효과정에는 문제가 없는 것으로 나타났다. 초산함량은 새쌀보리와 금강밀 모두 수확시기에 따른 차이는 나타나지 않았다. 사일리지 발효상태는 수분, 가용성탄수화 물, 발효미생물의 종류, 밀봉상태 등 여러 가지 요인과 관련 된다고 보고하였는데(Charmley, 2000), 이 연구에서 수확시기 에 따른 수분함량의 감소 및 가용성탄수화물의 변화가 pH 및 젖산함량에 영향을 미쳤을 것이라 사료된다.

    5.총체맥류 분쇄 사일리지 조제를 위한 최적 수확시기 도출

    Fig. 2는 새쌀보리와 금강밀의 수확시기별 건물수량 및 분 쇄 사일리지 조제 후의 pH를 나타내고 있다. 사일리지를 조 제 후 발효가 진행되면서 pH가 4.2∼3.8이 되면 낮은 pH에서 활동하는 유산균도 활동을 정지하게 되며, 이 단계에 들어서 면 사일리지는 외부에서 공기가 유입되지 않은 한 더 이상 화 학적인 변화는 일어나지 않아 비로소 안정단계에 진입하여 오랫동안 품질변화 없이 보관할 수 있다. 이 연구에서 새쌀보 리는 출수 후 30일과 35일에 수확하여 조제한 총체분쇄 사일 리지는 pH가 각각 3.9, 4.2이었으나, 건물수량은 출수 후 30 일에서 출수후 35일과 40일에 비해 유의적으로 낮았다(p<0.05). 또한 40일에 수확한 처리구는 건물수량은 높지만, 사일 리지의 pH가 4.9로 높게 나타나 발효품질은 떨어지는 것으로 나타났다. 금강밀은 출수 후 35, 40, 45일에 수확하여 조제한 총체분쇄 사일리지의 pH가 각각 3.9, 3.9, 4.0으로 모두 양호 한 발효품질을 보였는데, 출수 후 35일에 수확한 처리구에서 건물수량이 출수 후 40, 45일에 비해 유의적으로 낮았다 (P<0.05). 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 총체분쇄 사일리지 조제를 위한 적정 수확시기는 수량성과 발효품질을 함께 고 려했을 때, 새쌀보리는 출수 후 35일이 적절하고, 금강밀은 출수 후 40∼45일이 가장 적절할 것으로 사료되었다.

    Ⅳ.적 요

    이 연구는 배합사료 대체용 분쇄사일리지를 조제하기 위한 보리와 밀의 적정 수확시기와 사료가치 및 발효품질을 구명 하고자 실시하였다. 그 결과, 수분함량은 새쌀보리와 금강밀 모두 수확시기가 늦어짐에 따라 감소하는 경향을 보였는데, 수분감소는 새쌀보리가 금강밀보다 더 빠르게 진행되었다. 생육특성에서 수확시기에 따른 초장길이의 변화는 없었고, 경수는 감소하는 경향을 보였다. 건물수량과 TDN수량은 새 쌀보리는 출수 후 35일과 40일에서 출수 후 30일보다 유의적 으로 높은 값을 보였고, 금강밀은 출수 후 40일과 45일에서 출수 후 35일보다 유의적으로 높은 값을 보였다(p<0.05). 조 단백질 함량은 수확시기가 늦어질수록 새쌀보리와 금강밀 모 두 증가하는 경향을 보였고, 조섬유, 조지방 및 조회분함량은 수확시기가 늦어짐에 따라 비슷하거나 약간 낮아지는 경향을 보였으나 통계적인 유의성은 없었다. NDF와 ADF 함량은 수 확시기가 늦어짐에 따라 새쌀보리는 감소하는 경향을 보였 고, 금강밀은 비슷한 경향을 보였으며, TDN 함량은 수확시기 에 따라 새쌀보리는 다소 증가하는 경향을 보였으나, 금강밀 은 비슷한 값을 나타냈다. 총체분쇄 사일리지의 발효 전 후 사료가치는 일반성분들이 약간 증가되는 경향이 있었지만 통 계적인 유의성은 없었다. 발효품질면에서 수확시기가 늦어짐 에 따라 새쌀보리는 pH가 높아지고 젖산함량이 유의적으로 낮아졌으며(p<0.05), 금강밀은 pH가 비슷한 값을 보였고, 젖 산함량은 낮아지는 경향을 나타냈다. 따라서 총체분쇄 사일 리지를 조제하기 위한 적정 수확시기는 수량성과 품질을 같 이 고려해보면 새쌀보리는 출수 후 35일이 적절하고, 금강밀 은 출수 후 40∼45일이 적절할 것으로 사료된다.

    Ⅴ.사 사

    Ⅴ.

    본 논문은 농촌진흥청 연구사업(세부과제명: 총체분쇄 사 일리지 생산의 최적 수확시기 및 발효가공 적성 구명, 세부과 제번호: PJ01121205)의 지원에 이루어진 것이며, 이의 지원에 감사드립니다.

    Figure

    KGFS-37-264_F1.gif
    Changes of moisture content of Sessal and Kuemkang at different harvesting time.
    KGFS-37-264_F2.gif
    Dry matter yield and pH of grinded whole crop silage.

    Table

    HPLC conditions for the analysis of organic acids

    Growth characteristics and yield of barley and wheat for whole crop at different harvesting time

    a-cMeans in a row with different superscripts are significantly different(p<0.05)

    Comparison of feed value between before and after grinded whole crop silage of winter cereals at different harvesting times

    *CP: Crude protein; CF: Crude fiber; EE: Ether extract; CA: Crude ash; NFE: Nitrogen free extract;
    NDF: Neutral detergent fiber; ADF: Acid detergent fiber; TDN: Total digestible nutrients

    Change of pH and organic acid content of grinded whole crop silage of winter cereals according to different harvesting times

    a-cMeans in a row with different superscripts are significantly different(P<0.05)

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