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ISSN : 2287-5824(Print)
ISSN : 2287-5832(Online)

Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science Vol.39 No.1 pp.31-38
DOI : https://doi.org/10.5333/KGFS.2019.39.1.31

A Comparison on Dry Matter Yield and Feed Value of Winter Forage Crops Cultivated after Rice Harvest in the Central Inland Region

Sang Moo Lee

Department of Animal Science, Kyungpook National University, Sangju 37224, Korea

Corresponding author: Sang Moo Lee, Department of Animal Science, Kyungpook National University, Sangju 37224, Korea, Tel:+82-54-530-1224, E-mail: smlee0103@knu.ac.kr

Received February 20, 2019 Review March 12, 2019 Accepted March 12, 2019

Abstract

This study was carried out to investigate the growth characteristics, yield, and chemical compositions of winter forage crops cultivated after rice harvest in the central inland region. The experimental design was arranged in a randomized block design with three replications. The treatments consisted of 4 species (Rye, Oat, Triticale and Italian ryegrass), and varieties were “Marton”, “Donghan”, “Shinyoung” and “Kowinnearly”, respectively. As a result, dry matter yield and TDN yield were higher in rye than in the other winter forage crops, and lowest in Oat(p<0.05). Crude protein and crude fat content were significantly higher in Italian ryegrass(p<0.05). However, Crude ash and ADF content did not show significant difference among winter forage crops. NDF content was higher in order of Rye > Triticale > Oat > Italian ryegrass(p<0.05). TDN and total amino acid content (EAA+NEAA) were higher in order of winter forage crop with high crude protein content (Italian ryegrass > Oat > Triticale > Rye). Total mineral content was higher in order of Rye > Triticale > Oat > Italian ryegrass(p<0.05), and total free sugar content was higher in order of Oat > Italian Ryegrass > Triticale > Rye(p<0.05). Compared with the results above, Italian ryegrass and Oat are high in crude protein, TDN, amino acid and free sugar content. Rye and Triticale have the merit that feed value is decreased but high yield(dry matter and TDN yield) can be maintained. Therefore, it is advantageous to grow Rye and Triticale as winter forage crops after rice harvest in the central inland region.

Key Words : Winter forage crop , Dry matter yield , TDN yield , Mineral

중부내륙지방에서 벼 수확 후 재배한 월동 사료작물들의 생산성 및 사료가치 비교

이 상무

경북대학교 축산학과

초록

키워드 :

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Funding:

Ⅰ. 서 론

우리나라 월동 사료작물로 재배되는 대표적인 초종은 호 밀, 귀리, 이탈리안 라이그라스, Triticale 및 총체보리이다. 호 밀은 내한성이 강하고 척박한 토양조건에서 잘 자랄 뿐 아니 라 중⋅북부 지역에서 월동이 가능하여 조사료 공급원으로 많이 재배되고 있다(Ko et al., 2002). 귀리는 다른 맥류에 비 하여 분얼력이 강하여 수량성이 높고 기호성이 좋아서 한우 및 젖소 사육 농가에서 선호하는 초종이다(Ju et al., 2011). 그 러나 귀리는 내한성이 약하여 중부지방에서는 월동이 불가능 하였지만 최근 내한성이 다소 강한 삼한(Heo et al., 2003) 및 동한(Park, et al., 2007) 품종이 개발되어 최저 평균기온이 – 5℃ 이상인 지역에서 재배가 가능하다고 보고하였다. 또한 귀 리는 월동 사료작물 중 파종기의 범위가 넓어서 다양한 작부 체계를 형성할 수 있는 장점이 있다(Ju et al., 2011). 월동 사 료작물 중 트리티케일은 밀과 호밀의 속간교배에 의하여 육 종 된 작물로서 형태와 생태는 밀과 호밀의 중간적은 특성을 가지고 있다(Yun and Ataku, 2000;Esen and Celik, 1997). 특 히, 트리티케일은 호밀 보다 숙기 진전은 느리지만 같은 출수 기의 건물수량은 호밀보다 많고 엽의 비율이 높아서 출수 후 사료가치의 저하가 적어 이용기간을 연장할 수 있는 특징이 있다(Lee, et al., 1985). 이탈리안 라이그라스는 월동 기간 동 안 내습성이 강하고 건물수량을 확보할 수 있을 뿐 아니라 엽 비율이 높아서 기호성이 좋고, 당분 함량도 높아 품질이 우수 한 사일리지를 제조할 수 있다(Kim et al., 2011;Lee, 2013)고 보고하였다. 이와 같이 답리작 작물로서 호밀, 귀리, 트리티케 일, 이탈리안 라이그라스는 각각 장점을 가지고 있지만 월동 성 문제로 인해 재배지역 마다 수량성은 다양하게 나타난다. 남부 지방 보다 겨울철 온도가 낮은 중부 내륙지방에 있어서 월동 사료작물로 좋은 초종을 선택하여 재배를 권장하는 것 은 매우 중요하다. 따라서 본 연구는 호밀, 귀리, 트리티케일, 이탈리안 라이그라스와 같은 월동 작물들의 생육특성, 건물 수량, 사료적 가치를 비교 검토하여 중부 내륙 지방에서 벼 수확 후 재배하기 적합한 월동 사료작물을 선발 보급하고자 실시하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

본 실험포장은 경북 내륙(경도 128º, 위도 36º)에 소재한 논 토양에서 벼 수확 후 수행하였다. 시험설계는 월동 사료작물 로 많이 재배하고 있는 호밀, 귀리, 트리티케일 및 이탈리안 라이그라스 초종으로서 이들의 품종은 월동성이 강한 “마톤”, “동한”, “신영”, “코윈어리”를 각각 선정하여 4처리 3반복 난 괴법으로 배치하였다. 파종은 벼 수확 후 10월 24일에, 수확 은 이듬해 5월 23일에 실시하였다. 파종방법은 산파로, 파종 량은 호밀, 귀리, 트리티케일은 200kg/ha, 이탈리안 라이그라 스는 50kg/ha으로 하였으며, 시험구 면적은 3m x 5m =15m² 으로 하였다. 시비량은 질소, 인산 및 가리를 각각 ha당 150, 150, 150kg으로 질소와 가리는 기비로 40%, 이른 봄 추비로 60% 분시 하였으며, 인산은 전량 기비로 사용하였다. 그리고 시험기간 동안 기상조건은 Table 1에 나타내었다.

조사항목 및 조사방법에 있어서 생육특성은 예취 전 중앙 에 위치한 가장 평균적인 주를 각 반복별 20주씩 선발하여 조 사하였으며 수량조사는 반복별 1m² (1x1m)의 방형 틀을 이용 하여 중앙 부위를 예취하여 생초수량을 조사한 후 각 구마다 약 500g씩 채취하여 절단 후 65℃ 통풍건조기 속에서 72시간 건조하여 건물률을 구하고, 1mm 규격 격자체(sieve)를 통과 할 수 있도록 분쇄하여 분석시료로 사용하였다. 일반분석은 AOAC법(1995)에 의하여 분석하였으며 ADF와 NDF는 Goering과 Van Soest (1970)의 방법으로 분석하였다. TDN 함 량은 관행적으로 사용하고 있는 88.9 - (0.79 x ADF %) 공식 (Menke and Huss, 1980)을 이용하였다. 그리고 구성 아미노 산의 분석은 분쇄한 시료 1 g을 정밀히 취하여 시험관에 넣고 6N-HCl 10 mL를 가하여 감압 밀봉한 후 110℃의 dry oven에 서 24시간 이상 동안 가수분해 시킨 후, Glass filter로 분해 액 을 여과하고 얻은 여액을 55℃에서 농축하여 염산과 물을 완 전히 증발시킨 다음, 농축된 시료를 sodium citrate buffer (pH 2.20)로 25 mL 정용플라스크에 정용하여 0.45μm membrane filter로 여과한 시료액을 아미노산 자동 분석기(Biochrom 30, Biochrom Ltd.,Cambridge, England)로 분석하였다. 무기물 성 분은 시료를 전처리 한 후 Ca, Co, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Zn 등은 ICP (Inductively Coupled Plasma, IRis Intrepid, Thermo Elemental Co., UK) A393.366, A228.616, A324.754, A259.940, A766.491, A285.213, A257.610, A202.030, A588.995, A213.856 에서 각각 분석하 였다. 분석조건은 approximate RF power가 1,150w이며, analysis pump rate는 100rpm, nebulizer pressure와 observation height 는 각각 30psi 및 15mm로 하였다. P 함량 측정은 12시간 회 화시킨 시료에 5N 질산 5 ml를 가하여 70℃의 sandbase상에서 10분간 가온한 다음 50 ml 플라스크에 여과 후 증류수로 정용 하여 분석 용액으로 사용하였다. 분석 장비는 ICP로 A178.766에 서 분석하였다. 이때 분석 조건은 approximate RF power가 1,150 w이며, exposure time이 15s였고, nebulizer gas flow 0.50 L/min, coolant gas flow는 12 L/min, auxiliary gas flow는 0.5 L/min, analysis pump rate는 100 rpm, nebulizer pressure와 observation height는 각각 20 psi 및 15mm로 하였다. 유리당 은 시료 5g을 칭량하여 전 처리하여 당 성분을 추출한 후 Whatman No. 5 여과지로 여과한 후 여과액은 Hexane으로 지 질을 제거하고 40℃에서 진공 농축 건고 후 증류수 5mL로 정 용한 다음 membrane filter로 여과한 후, HPLC(Waters Co., USA)로 분석하였다. 실험결과의 평균값 및 표준오차는 SAS (Statistics analytical System, USA) Program (2002)을 사용하 여 구하였고 Duncan의 다중검정 방법으로 5% 수준에서 유의 성 검정을 실시하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 생육특성 및 수량성

월동작물들의 생육특성과 수량성은 Table 2와 같이 나타났 다. 수확 시기에 숙기를 보면 호밀은 개화 중기, 귀리는 출수 말기, 트리티케일과 이탈리안 라이그라스는 개화초기 상태였 다. Ju et al.(2010)은 호밀, 귀리 및 트리티케일을 10월 중순에 파종하여 이들이 출현부터 출수기까지 필요한 적산온도가 각 각 835℃, 1,174℃ 및 997℃로서 귀리가 가장 숙기 진전이 느 리다고 보고한 결과와 일치하였다. 초장은 호밀(163.0cm) > 트리티케일(125.8cm) > 이탈리안 라이그라스(89.7cm) > 귀리 (62.9cm) 순으로서 초종 간 유의적으로 큰 차이를 보였다 (p<0.05). 초종 간 엽수는 4.4∼5.7개의 범위를 나타냈으며, 엽 의 길이는 트리티케일이 가장 길었던 반면 귀리가 가장 짧게 나타났다(p<0.05).

엽폭은 트리티케일 > 호밀 > 귀리 > 이탈리안 라이그라스 순으로 넓게 나타났다(p<0.05). 그리고 이삭길이는 이탈리안 라이그라스가 다른 월동 작물보다 유의적으로 길게 나타났다 (p<0.05). 생초 및 건물수량을 좌우하는 경의 굵기는 호밀과 트 리티케일이 각각 2.6mm, 이탈리안 라이그라스는 2.2mm, 귀리 가 1.5mm로 나타났다. 초종별 생초수량은 26,583∼54,980kg/ha 범위를 보였으며, 호밀과 트리티케일에 비하여 귀리와 이탈 리안 라이그라스는 수량이 유의적으로 떨어지는 것으로 나타 났다(p<0.05). 건물수량은 빠른 숙기 진전으로 건물률이 높고 초장이 길고 생초수량이 높았던 호밀이 15,139kg/ha으로서 높은 수확량을 보였던 반면 숙기 진전이 느리고 초장이 짧고 생초수량이 적었던 귀리가 낮은 수량성을 보였다 (p<0.05). TDN 수확량은 건물수량과 동일하게 호밀 > 트리티케일 > 이 탈리안 라이그라스 > 귀리 순으로 나타났다(p<0.05).

10월 중하순 경에 파종하여 이듬해 5월 중하순 경에 수확 하는 동계작물의 수량성 차이에 있어서 Kim et al.(2018)은 호 밀 > 트리티케일 > 이탈리안 라이그라스 순으로 높았고, Song et al.(2014)등은 호밀 > 트리티케일 > 밀 > 보리 순으로 높게 나타났다는 보고한 결과와 비교하면 호밀 수량이 높다는 결 과와는 동일하였다. 그리고 Song et al.(2012)은 출수말기의 호밀의 수확량이 15,400/ha, Ju et al.(2011)은 품종별 귀리 생 산량은 2,590∼11,510kg, Song et al.(2014)에 의하면 트리티케 일은 11,700kg/ha, 이탈리안 라이그라스에 있어서 Choi et al.(2018)은 재배환경 및 재배기술에 따라 건물수량이 3,245∼ 11,106kg/ha 생산 된다고 보고하였다. 이들 보고자와 본 실험 에서 나타난 건물수량을 비교하면 호밀은 유사한 수량을 보 였지만 트리티케일은 다소 높은 수량을 나타냈다. 그리나 귀 리 및 이탈리안 라이그라스는 보고자들의 수량 범위의 평균 치 이하로 나타난 것은 적정 파종시기 보다 늦었던 것이 원인 이라고 생각 된다.

2. 일반성분

조단백질 함량은 이탈리안 라이그라스가 14.5%로서 높게 나타난 반면, 호밀, 귀리와 트리티케일은 각각 10.1%, 12.3% 및 10.7%로 낮게 나타났다(p<0.05). Kim et al.(2018)은 월동 사료작물의 단백질 함량은 이탈리안 라이그라스 > 트리티케 일 > 호밀 순으로 높았다고 보고와 Lee and Kim(2017)이 이 탈리안 라이그라스의 품종별로 단백질 함량은 11.7∼17.1%의 범위를 나타낸다는 보고와 유사하였다. 그리고 Song et al.(2012)은 호밀의 숙기가 출수 10일경에 8.7%, 귀리 유숙기 에 8.3%, 트리티케일 유숙기에 7.2%라고 보고한 것과 비교할 때 본 실험에서 단백질 함량(호밀, 귀리, 트리티케일)이 높았 던 것은 이들 보다 재배기간이 짧은 원인으로 숙기가 덜 진전 되었기 때문이다. 조지방 함량은 이탈리안 라이그라스 > 트 리티케일 > 호밀 > 귀리 순으로 높게 나타났다(p<0.05). 그러 나 조회분 및 ADF 함량에 있어서는 월동 사료작물 간에 유 의적인 차이가 나타나지 않았다. NDF 함량은 숙기 진전이 가 장 빨랐던 호밀이 69.7%로서 가장 높게 나타난 반면 경이 가 늘고 ADF함량이 낮았던 이탈리안 라이그라스가 61.9%로 낮 게 나타났다(p<0.05). TDN 함량은 이탈리안 라이그라스 > 귀 리 > 트리티케일 > 호밀 순으로 낮게 나타났다. Table 3

3. 구성아미노산함량

구성아미노산 함량은 Table 4에 나타내었다. 월동 사료작물 들의 구성아미노산 중 필수아미노산 함량을 보면, Threonine은 이탈리안 라이그라스 > 귀리 > 호밀 > 트리티케일 순으로 높은 함량을 나타냈다(p<0.05). 그러나 Valine, Methionine, Isoleucine 함량은 월동 사료작물들 사이에 유의적인 차이를 보이지 않 았다(p<0.05). 그리고 공시 된 월동 사료작물들은 모두 필수 아미노산 항목 중 Methionine 함량이 매우 낮은 것으로 나타 났다. Leucine 함량은 이탈리안 라이그라스가 486mg/100g으 로 가장 높았으나 트리티케일은 385.0mg/100g으로 가장 낮은 수치를 보였다(p<0.05). Phenylalanine과 Histidine 함량은 귀 리가 호밀, 트리티케일 및 이탈리안 라이그라스 보다 높게 나 타났다(p<0.05). Lysine 함량은 이탈리안 라이그라스 > 귀리 > 호밀 > 트리티케일 순으로 높게 나타났다(p<0.05). 그러나 Arginine 함량은 귀리, 트리티케일 및 이탈리안 라이그라스 간에는 유의적인 차이가 없었지만, 호밀과는 유의적인 차이 를 보였다(p<0.05). 구성아미노산 중 총 필수아미노산 함량을 보면 이탈리안 라이그라스 > 귀리 > 트리티케일 < 호밀 순으 로 높게 나타났다(p<0.05). 필수아미노산과 비 필수아미노산 비율은 월동 사료작물 간에 비슷한 수치를 보였다.

구성아미노산 중 비 필수아미노산 함량을 보면, Serine과 Aspartic acid 성분은 귀리에서 Glutamic acid는 호밀에서 Alanine 은 트리티케일에서, Proline 및 Glycine은 이탈리안 라이그라 스에서 각각 높게 나타났다(p<0.05). 그리고 총 비 필수아미 노산 함량은 필수아미노산 함량과 동일하게 이탈리안 라이그 라스 > 귀리 > 트리티케일 > 호밀 순으로 높게 나타났다 (p<0.05). 이와 같은 결과는 조단백질 함량이 높은 사료작물 이 구성아미노산 함량 도 높게 나타난다는 Kim et al(2012)과 Lee and Kim(2017)이 보고한 내용과 일치 하였다.

4. 무기물함량

무기물 함량은 Table 5에 나타내었다. 무기물 성분에 있어 서 호밀, 귀리, 트리티케일 및 이탈리안 라이그라스 모두 K > Ca > Mg 함량 순으로 높은 경향을 보였지만, 미량 무기물 로서는 Co > Mo > Cu 순으로 낮게 나타났다. 이와 같은 결과 는 청예용 작물에서는 K, Ca 및 Mg 함량이 매우 높고, Co, Mo, Cu 함량은 미량이라고 보고 한 결과와 동일하였다(Lee, 2011; Lee, 2015; Cui et al., 2016). 본 실험에서 Ca, Fe, Mn 함량은 월동 작물 간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다(p<0.05). 그 리고 Cu함량은 이탈리안 라이그라스가 유의적으로 높게 나타 났지만(p<0.05), 이들의 수치는 4.0∼5.1mg/kg 범위로서 작물들 간에 최대치와 최소치의 차이가 1.1mg/kg 정도 차이를 보이는 미량에 해당 되었다. K 함량은 호밀 > 트리티케일 > 귀리 > 이 탈리안 라이그라스 순으로 높게 나타났다(p<0.05).

Mg 함량은 호밀 > 귀리 > 트리티케일 > 이탈리안 라이그라 스 순으로, Na 함량은 귀리 > 이탈리안 라이그라스 > 트리티 케일 > 호밀 순으로 높게 나타났다(p<0.05). Zn 및 P의 함량은 각각 Triticale과 호밀이 다른 작물 보다 유의적으로 높게 나타 났다(p<0.05). 총 무기물 함량은 호밀이 18,679.5mg/kg(1.86%) 로 가장 높은 수치를 보였던 반면 이탈리안 라이그라스가 13,929mg/kg(1.39%)로 가장 낮은 수치를 나타냈다(p<0.05). Kim and Kang(1987)은 토양 유형별, 지역별, 목초의 종류에 따라 무기물 함량은 다양하게 나타난다고 보고하였으며, Chun and Chung(1988)은 경사지 및 표고에 따라서 목초의 무기물 성 분은 영향을 받는다고 보고하였다. 그리고 Kim and Chae(1994) 는 시비수준 및 예취시기가 목초의 무기물 성분에 영향을 끼 친다고 보고하였다.

5. 유리당

월동 사료작물별 Fructose 함량은 492.2∼689.9mg/100g의 범 위를 나타냈으며, 이들 중 트리티케일이 689.9mg/100g으로 가 장 높았던 반면, 호밀이 492.2 mg/100g으로 가장 낮은 수치를 보였다(p<0.05). Glucose 함량은 이탈리안 라이그라스 > 귀리 > 트리티케일 > 호밀 순으로 높게 나타났다(p<0.05). Sucrose 함 량은 귀리가 2,706mg/100g로서 호밀에 비하여 약 4배, 트리 티케일에 비하여 3.8배, 이탈리안 라이그라스의 1.8배 정도 높게 나타났다(p<0.05). 총 유리당 함량은 귀리(5,030.6mg) > 이탈리안 라이그라스(4,014.4mg) > 트리티케일(2,911.4mg) > 호밀(1,951.4mg/100g) 순으로 높게 나타났다(p<0.05).

Lee and Kim (2013)은 유숙기 청보리 5품종의 평균 유리당 함량은 3,665mg/100g 정도였다고 보고하였으며, Lee and Kim(2017)은 이탈리안 라이그라스 품종별 출수초기∼개화초 기에 수확 하였을 때 유리당 함량은 2,706∼4,071mg/100g 이 라고 보고하였다. Do et al. (2012)은 옥수수의 유리당 함량은 유숙기에 12,970mg/100g, 황숙기에 10,380mg/100g으로서 숙 기가 진점됨에 따라 감소한다고 하였다. 일반적으로 사료작 물의 유리당 함량은 사일리지 제조 시 양질의 사일리지를 만 들기 위한 발효에 큰 영향을 미친다(Lee, 2013). 특히 높은 유 리당 함량은 암모니아 발생 율과 Butyric 산을 감소시키고 미 생물들에 의한 빠른 발효로 젖산 생산량을 높여준다(Davies et al., 1998)

Ⅳ. 요 약

본 연구는 중부 내륙지방에서 벼 수확 후 호밀, 귀리, 트리 티케일 및 이탈리안 라이그라스를 파종하여 생육특성, 수량 성 및 사료가치를 검정한 다음 벼 수확 후 재배에 유리한 월 동 사료작물을 선발하기 위하여 실시하였다. 실험설계는 4초 종(호밀, 귀리, 트리티케일 그리고 이탈리안 라이그라스)으로 하고, 품종은 각각 마톤, 동한, 신영 및 코윈어리로 난괴법 3 반복 실시하였다. 파종일은 10월 24일(벼 수확 후)에 하였으 며, 수확은 이듬해 5월 23일에 실시하였다. 건물수량 및 TDN 수량은 호밀이 가장 높게 나타난 반면 귀리가 가장 낮게 나타 났다(p<0.05). 조단백질 및 조지방 함량은 이탈리안 라이그라 스가 다른 초종 보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 조 회분 및 ADF함량은 월동 사료작물 간에 유의적인 차이가 없 었다(p<0.05). NDF 함량은 호밀 > 트리티케일 > 귀리 > 이탈 리안 라이그라스 순으로 높게 나타났다(p<0.05). 그리고 TDN 함량은 이탈리안 라이그라스 > 귀리 > 트리티케일 > 호밀 순 으로 나타났다(p<0.05). 총 구성 아미노산 함량은 단백질함량 이 높았던 작물 순(이탈리안 라이그라스 > 귀리 > 트리티케 일 > 호밀)으로 높게 나타났다(p<0.05). 총 무기물 함량은 호 밀 > 트리티케일 > 귀리 > 이탈리안 라이그라스 순으로 나타 났다. 유리당 함량은 귀리 > 이탈리안 라이그라스 > 트리티케 일 > 호밀 순으로 나타났다. 이상의 결과를 종합해 보면 이탈 리안 라이그라스와 귀리는 조단백질, TDN, 구성 아미노산, 유리당 함량이 높아 사료가치는 매우 양호하였으나 파종적기 를 벗어난 늦은 파종으로 인하여 건물수량이 낮았다. 그리고 호밀과 트리티케일은 사료가치는 떨어지지 만 높은 수량을 확보(건물수량 및 TDN 수량)할 수 있는 장점이 있었다. 따라 서 중부 내륙지방에서 벼 수확 후 다음 해에 모심기 전까지 논토양을 이용하기 적합한 월동 사료작물 재배는 호밀과 트 리티케일이 유리할 것으로 판단된다.

Figure

Table

Table 1.

Monthly meteorological data during the experimental period.

Table 2.

Growth characteristics and yield of winter forage crops

Table 3.

Chemical compositions of winter forage crops

Table 4.

Composition amino acid contents of winter forage crop

Table 5.

Composition mineral contents of winter forage crops

Table 6.

Free sugar contents of winter forage crops

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