Evaluation of forage grass quality, fermentation process and silage safety on different Dactylis glomerata L. varieties

Ing. Jhonny Edison Alba Mejía

Doctoral thesis

Hodnocení kvality píce, fermentačního procesu a zdravotní bezpečnosti siláží u různých odrůd Dactylis glomerata L.

Abstract:

Srha laločnatá (Dactylis glomerata L.) patří mezi zemědělsky nejvýznamnější druhy trav ozimého charakteru vhodné pro výživu přežvýkavců, jejíž píce je často využívána pro výrobu siláží. Kontaminace mykotoxiny je jedním z hlavních problémů ovlivňujících kvalitu a bezpečnost siláží. Z toho důvodu je nutné najít spolehlivé ukazatele pro posouzení rizika kontaminace mikroskopickými houbami. Jako specifický marker byl navržen ergosterol (ERG). Další možností jak kontrolovat a předpovídat bezpečnost siláží z trav je stanovení koncentrace fenolických látek. Cílem práce bylo stanovení nutriční hodnoty, fermentačního procesu, silážovatelnosti a posouzení vlivu ergosterolu a fenolických látek na zdravotní bezpečnost siláží deseti odrůd srhy laločnaté za použití biologických a chemických aditiv.Výzkum byl veden na Výzkumné pícninářské stanici (49°31′N, 15°58′E, 560 m n. m.) ve Vatíně v České republice. Pokusné parcely byly založeny druhý týden měsíce dubna v roce 2011. Deset odrůd srhy laločnaté pocházejících z rozdílných šlechtitelských programů evropských zemí - ‘Greenly’, ‘Starly’ (Francie); ‘Otello’ (Itálie); ‘Sw-Luxor’ (Švédsko); ‘Amera’, ‘Dika’, ‘Bepro’ (Polsko); ‘Husar’ (Německo); ‘Dana’ a ‘Vega’ (Česká republika) bylo hodnoceno v roce 2012 a 2013. Píce byla sklizena v první a druhé seči vždy ve fázi metání. Následně byla řezanka celých rostlin zasilážována do pokusných nádob o hmotnost 6 kg, ve třech opakováních pro tři pokusné varianty: a) kontrolní varianta bez aplikace aditiv, b) s bakteriálními inokulanty, c) s chemickými aditivy. Silážování trav probíhalo po dobu 90 dní. Poté byla siláž otevřena a odebrané vzorky byly následně analyzovány.Z výsledků studie vyplývá, že biologická aditiva statisticky průkazně (p < 0,05) ovlivnila nutriční hodnoty a fermentační proces siláže z obou sečí. Z pohledu nutriční hodnoty zvýšilo použití biologických aditiv v první seči obsah sušiny siláže (DM), hrubého proteinu (CP), stravitelnost organické hmoty (OMD) a snížilo obsah hrubé vlákniny (CF) a acido-detergentní vlákniny (ADF). V druhé seči rovněž zvýšilo obsah DM a snížilo obsah CF a ADF v porovnání s kontrolní variantou. Obsah neutrálně-detergentní vlákniny (NDF) v obou sečích nebyl ovlivněn.Z pohledu kvality fermentačního procesu byla v první seči zaznamenána nižší koncentrace kyseliny mléčné (LA) a octové (AA) v porovnání s kontrolní variantou, naopak v druhé seči byly zjištěny vyšší hodnoty obsahu organických kyselin v porovnání s kontrolní variantou. Hodnoty pH se snížily průkazně v obou sečích v kontrastu s kontrolní variantou.Nicméně, aplikace chemických aditiv se projevila nejasným účinkem na fermentační proces v porovnání s kontrolou. Na jedné straně, inokulace biologickými aditivy redukovala statisticky průkazně (p < 0,05) obsah ergosterolu v obou sečích, v roce 2012. Avšak v roce 2013 se jeho koncentrace v první seči statisticky průkazně (p < 0,05) zvýšila v porovnání s kontrolou. Na druhé straně, v silážích ošetřených chemickými aditivy byl zjištěn statisticky průkazně (p < 0,05) vyšší obsah ergosterolu v obou letech a také se zvýšil obsah fenolických látek ve srovnání s variantou s biologickými aditivy a kontrolou.Závěrem lze konstatovat, že biologická silážní aditiva (kombinace homo- a hetero-fermentativních mléčných bakterií) pozitivně ovlivnila kvalitu siláže srhy laločnaté prostřednictvím zlepšených znaků nutriční hodnoty (DM, CP, CF a ADF), stabilizované koncentrace LA, AA, hodnot pH a restrikce výskytu BA. Dále také redukovala obsah ergosterolu a fenolických látek. Bezpochyby mělo použití

Abstract:

chemických aditiv negativní účinek na zdravotní bezpečnost siláží, protože podporovalo rozvoj ergosterolu a produkci fenolických látek v silážích.Dle výše uvedených parametrů fermentace se jako obzvláště vhodné odrůdy pro silážování projevily variety ‘Greenly’ a ‘Starly’ v první seči a ‘Greenly’, ‘Sw-Luxor’ a ‘Otello’ v druhé seči.Výsledky studie dokladují, že siláže kontaminované plísněmi zvyšují obsah fenolických látek, které prokazují postupné zhoršování bezpečnosti siláže, a v důsledku mohou nepříznivě ovlivňovat produkci a zdraví hospodářských zvířat.

Abstract:

Cocksfoot (Dactylis glomerata L.) is one of the most important cool-season grasses cultivated for ruminant diets worldwide, which is often processed as silage. One of the main problems of silage making is the contamination by multiple mycotoxins, which may affect the quality and safety of silage. There is, therefore, a need to find reliable indicators to assess the risk of contamination by moulds. For that reason, ergosterol (ERG) has been suggested as a specific marker of potential mycotoxin production in grass silage. Another possibility of control and predict the safety of silage grasses is to analyse the concentration of phenolic compounds. The main goal of this study was to determine the chemical composition, fermentation process, ensilability, and assess the effect of ergosterol and phenolic compounds on silage safety in ten cocksfoot varieties using biological and chemical additives. The study was performed at Research Station of Fodder Crops (49°31′N, 15°58′E, 560 m.a.s.l.), in Vatín, Czech Republic. The study plots were established during the second week of April 2011, and the assessment took place in 2012 and 2013. Ten cocksfoot varieties were used for this study. The varieties originated from breeding programmes in different European countries: ‘Greenly’ and ‘Starly’ from France; ‘Otello’ from Italy; ‘Sw-Luxor’ from Sweden; ‘Amera’, ‘Dika’, and ‘Bepro’ from Poland; ‘Husar’ from Germany; and ‘Dana’ and ‘Vega’ from the Czech Republic. The forage grass was harvested from the first and second cut according to heading phase. Subsequently, the forage (6 kg) was chopped and ensiled in mini-silos, with 3 replicates per treatment. The experimental treatments were: a) without additives, used as a control; b) with bacterial inoculants; and c) with chemical additives. At the end of the ensiling period (90 days), the silos were opened and samples were taken for the respective chemical analysis. The results indicated that biological silage additives significantly (p < 0.05) influenced the chemical composition and fermentation characteristics in both cuts. Regarding chemical composition, in the first cut increased the content of dry matter (DM), crude protein (CP), and organic matter digestibility (OMD) and reduced the content of crude fibre (CF) and acid detergent fibre (ADF). In the second cut, increased the DM and reduced the content of CF and ADF compared with untreated silage. But, did not affect the content of neutral detergent fibre (NDF) in both cuts, in comparison with untreated silage. In terms of fermentation process, in first cut reduced the concentration of lactic acid (LA) and acetic acid (AA) in contrast to the control silage. Nevertheless, in the second cut, the same values tended to be the opposite. Moreover, pH-values decreased in both cuts, in contrast with control silage. Nevertheless, chemical silage additives presented unclear effects on fermentation process in contrast with control silage. On the one hand, the inoculation with biological silage additives in 2012 significantly (p < 0.05) reduced the content of ERG in both cuts. In 2013 only in the first cut, significantly (p < 0.05) increased their content in compared with untreated silage. On the other hand, the silage treated with chemical silage additives increased significantly (p < 0.05) the content of ergosterol in both years, moreover, increased the content of phenolic compounds in both years compared with untreated and biological silage group. It can be concluded that biological silage additives (combination of homo- and hetero-fermentative lactic acid bacteria) had a positive effect on cocksfoot silage, due to improve the characteristics of chemical composition (DM, CP, CF, and ADF) and stabilized the concentration of LA, AA and pH-values, and restricted the presence of BA. Moreover, this additive reduced the content of ergosterol and phenolic compounds. Undoubtedly, the chemical silage additives had a n

Abstract:

egative effect on the silage safety, because they increased the concentration of ergosterol and phenolic compounds.Particularly, only ‘Greenly’ and ‘Starly’ varieties from the first cut; and ‘Greenly’, ‘Sw-Luxor’, and ‘Otello’ varieties from the second cut are suitable for ensiling, according to the above-mentioned parameters of the fermentation. The results of this study confirmed that silage contaminated with moulds simultaneously increase the content of phenolic compounds, which prove a progressive deterioration of silage safety and in consequence, may be harmful and adversely affect production and health of livestock.

Keywords

Houbový marker, nutriční hodnoty, kvalita píce

Keywords

cocksfoot, ensilability, forage quality

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 12. 2017

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jiří Skládanka, Ph.D.
• Reader: David Zapletal, Ph.D., prof. Ing., Milan Šimko, externi, Luboš Zábranský, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Doctoral programme / field:
Animal Breeding / General Animal Breeding