I.서 론
유기 축산을 위해서는 순환농업의 기반이 조성되어야 하 며 순환농업을 위해서는 유기사료 생산이 필수적이다. 방 목형 산지초지가 절대적으로 부족하며, 여름과 겨울의 기 후차이가 큰 우리나라에서는 작부체계를 통한 사료작물재 배가 필요하다. 작부체계 가운데 동계작물은 잡초 및 질병 의 피해가 미미하기 때문에 비교적 손쉽게 유기사료 생산 이 가능하나, 여름철 사료작물인 옥수수의 경우 잡초 및 병충해가 심하여 유기농업에 활용할 경우 생산성이 낮아 경제성이 떨어진다(Kim et al., 2001; Kim et al., 2007; Kim, 2011). 옥수수 대체작물인 수수․수단그라스 교잡종 또는 수수잡종의 경우 생산성이 높고, 잡초문제가 미미하 며, 병충해에 의한 피해도 작아서 유기사료 생산에 적합하 나 대량 생산된 원료사료를 사일리지로 저장하기 위해서는 당분 함량이 부족하고 수분 함량이 높아 낙산발효로 인해 품질유지에 문제가 있어 활용하지 못하고 있다(Kim et al., 2006; Kim et al., 2011; Kim et al., 2012).
단위면적당 가치 생산에 있어서도 옥수수는 건물 생산량 의 50%가 종실이기 때문에 단위면적당 TDN 생산량이 높 지만 조사료의 비중은 50%에 불과하다. 수수․수단교잡종 은 건물생산량이 가장 높고 100% 조사료를 생산하므로 조 사료의 절대가격이 곡류보다 비싼 우리나라에서 단위면적 당 가치생산의 측면에서는 유리하지만 사일리지 제조중의 손실이 많고 사일리지 품질이 급감하여 섭취량 감소로 이 어짐으로 저장 후에 사일리지로 활용할 경우의 가치는 옥 수수에 비하여 불리하다. 따라서 최근에는 유기적으로 재 배한 다엽성 조사료에 수분조절 및 양분조절 목적으로 상 대적으로 가격이 싼 곡류사료나 곡류 부산물을 혼합하여 사일리지로 제조하는 연구가 많이 진행되어 왔다(Kwon et al., 2006; Lim et al., 2009; Kim et al., 2010)
근래에 미국에서 수수․수단 교잡종 또는 수수잡종에 있 어 잎, 줄기 내 당도가 높고, 리그닌 함량이 낮으며 (Cherney et al., 1991; Li et al, 2013) 건조한 기후조건에 강한 특성을 지닌 BMR (Brown Mid Rib) 품종이 개발되어 재배면적이 급증하고 있다(Gregory et al, 2014). BMR 수 수․수단교잡종은 당도가 높아 당분 함량의 경우 사일리지 제조에 적합하나, 예건을 하지 않으면 수분 함량이 높아 트렌치 또는 탑형사일로에 사일리지를 제조할 경우 수분이 과다하여 사일리지 품질에 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 시험은 기존의 수수․수단교잡종과 BMR 수 수․수단교잡종을 재배하여 생육특성, 수량 및 당 함량을 비교하고, 파옥쇄 첨가수준에 따른 사일리지 품질을 비교 함으로서 새롭게 개발되어 국내에서의 재배면적이 증가하 고 있는 BMR 수수․수단교잡종의 적절한 사일리지 조제 방법을 찾고, 기존의 수수․수단교잡종의 사일리지 조제시 양질의 사일리지를 만들 수 있는 방법을 찾고자 하였다.
II.재료 및 방법
1.품종, 재배방법 및 생육특성
재배시험에 사용한 품종은 추천품종인 Sordan 79와 SX17 로 하였으며, BMR 품종으로는 Honey chew BMR 품종과 Diamond BMR 품종을 사용하였다. 시험구의 면적은 12 m2 (3×4 m)로 하였고, 시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하였 다. 시비는 질소 100 kg/ha, 인산 150 kg/ha, 칼리 150 kg/ha 를 기비로 주고, 질소는 1회 수확직후에 100 kg/ha을 추비 로 시비하였다. 5월 24일에 산파하고 7월 26일과 9월 17일 에 각각 수확하였으며 당도측정용 시료로 매 수확시 마다 지표에서 5번째 마디에서 추출한 즙액을 사용하였고, 당도 측정은 당도측정기(Pocket Refractometer Pal-1, ATAGO, Japan)를 이용하였으며, 반복별 5개씩 품종당 15개를 측정 하였다.
시험기간 동안 작물별 생육특성은 내병성, 내충성 및 내 도복성을 조사하여 평가하였다. 각각의 특성들은 평점 1에 서 9까지의 점수를 부여함으로서 나타내었으며, 아주 좋은 경우는 1점을 부여하였고, 아주 나쁜 경우에는 9점을 부여 하였다.
2.사일리지 제조
사일리지 재료는 2회 예취에서 수확한 SX17 품종 및 Diamond BMR 품종에서 생산한 재료를 1 cm 길이로 세절 한 후 사용하였다. 사일리지 제조는 5 L 용량의 plastic bag 사일로를 사용하였고, 출수시기가 같은 SX17 품종 및 Diamond BMR 품종을 각각 세절한 재료에 파옥쇄를 0, 5, 및 10% (w/w)이 비율로 첨가하여 각각의 bag에 2 kg만을 채운 후(6처리 3반복) 진공펌프를 사용하여 용기내의 공기 를 제거하고, 밀봉하여 실온의 암소에 40 일간 보관하였다.
3.분석시료의 준비 및 사일리지 품질 평가
40일째에 무게를 측정한 후 냉동 보관하고, 보관된 시료 를 유기산 분석에 활용하였으며, 화학 분석을 위한 시료는 시험구별로 약 300 g의 시료를 채취한 다음 열풍건조기에 서 72시간 이상 충분히 건조한 후 20 mesh의 표준체를 장 착한 Wiley Mill로 분쇄하여 시료로 활용하였다.
사일리지의 pH는 사일리지 10 g을 증류수 100 mL에 넣 고 －5℃ 냉장고에서 12시간 교반 후 4겹의 거즈로 걸러낸 액을 pH meter로 측정하였다(McDonald, 1981). 유기산분석 용 시료는 1차 여과한 용액을 filter paper (No. 6)로 여과한 후 0.45 μm syringe 필터로 최종 여과하여 준비하였다. 젖 산분석은 C18 column과 UV/VIS detector가 장착된 HPLC (High Performance Liquid Chromatography, Prostar, Varian, USA)를 이용하여 분석하였다. 초산과 낙산은 위의 전처리 과정을 거친 용액에서 5 mL를 취하여 다시 SPE cartridge 를 통과시킨 후, 아세톤을 1 mL씩 두 번에 걸쳐 처리하여 유기산을 회수한 후 DB-FFAP column이 장착된 GC (Gas chromatography, Aglient 6809N, Aglient, USA)를 이용하여 분석하였다.
ADF (Acid detergent fiber)와 NDF (Neutral detergent fiber) 함량은 각각 Goering 및 Van Soest (1970)와 Van Soest 및 Robertson (1980) 등의 방법에 따라서 자동섬유분석기 (ANKOM2000 Fiber Analyzer, Ankom Technology, Macedon NY) 로 추출하여 분석하였다. 시료는 0.5 g을 분석에 이용하였으 며, ADF 분석시 acid detergent solution (FAD20C, ANKOM Tech.)을 사용하였고, NDF 분석에는 neutral detergent solution (FND20C, ANKOM Tech.), sodium sulfite 및 열에 안정적인 alpha-amylase를 사용하였다. 상대사료가치(Relative feed value, RFV)는 Linn 및 Martin (1989)이 제시한 가소화건물함량 [digestible dry matter, DDM = 88.9－(0.779 × ADF)] 측정법과 건물섭취량[dry matter intake, DMI = 120 / NDF] 측정법을 이 용하였다. 상대사료가치의 계산은 산출된 DDM과 DMI를 이 용하여 계산하였다(RFV = DDM × DMI / 1.29). 사일리지의 TDN은 ADF 분석치에 의한 관계식 TDN = 88.9－(0.79 × ADF%)에 의하여 산출하였다(Holland et al., 1990).
4.통계분석
본 실험의 모든 시험성적은 GLM (general linear model) 을 이용한 분산분석을 통하여 처리간 유의성 검정을 수행 하였다. 처리간 유의성은 유의수준 0.05를 기준으로 검정하 였고, 처리간의 비교는 최소유의차(LSD) 검정을 통하여 수행하였다. 모든 통계분석은 SAS 프로그램(version 9.2, by SAS Institute, Inc., Cary, N.C, USA)을 이용하였다.
III.결과 및 고찰
1생육특성 및 생산성
조사료의 생육특성 및 생산성을 조사한 결과는 Table 1 과 2에서 보는 바와 같다. 1회 예취 시 4개 품종의 출수기 는 Diamond BMR 품종이 6월 23일로 가장 빨랐으며, SX17 품종과 Honey chew BMR 품종은 6월 28일로 늦었 다. 내병성은 SX17 품종이 1.7로 가장 우수하였고, Honey chew BMR 품종은 8.7으로 질병이 많았으나 Diamond BMR 품종은 3.3으로 Sordan 79품종의 4.3에 비해 내병성 이 우수하여 BMR 여부 보다는 품종간에 내병성의 차이가 있는 것으로 판단되었다. 내충성은 모든 품종에서 1회 및 2회 예취 시에 모두 우수하였다. 내도복성은 Honey chew BMR 품종이 2.7로 가장 우수하였고, Sordan 79 품종이 8.7 로 가장 약하였다. 그러나 Diamond BMR 품종은 7.3수준 으로 약한데 비해 SX17 품종은 4.3 수준으로 상대적으로 강하게 나타났다. 이러한 경향은 품종간의 특성에 기인한 것으로 보여지며, BMR 여부에 따라 내 도복성의 차이가 있는 것으로는 판단할 수 없었다. BMR 품종은 당도가 높 고, 리그닌 함량이 낮아(Li et al, 2013; Cherney et al., 1991) 질병과 해충에 약하고 도복이 많이 나타난다는 보고 가 있으나, 본 연구 결과에서는 품종간 차이는 있으나 BMR 품종이 도복이 심하고 내병충성에 약하다는 증거는 찾을 수 없었다. 사일리지 제조 시 품질에 영향을 미치는 당도의 경우 1회 예취 시에는 Honey chew BMR 품종이 5.3 B°로 가장 높았고 Sordan 79 품종과 SX17 품종이 각 각 3.2 B°와 3.4 B°로 낮았다(p>0.07). 2회 예취 시에는 Diamond BMR 품종이 6.6 B°로 가장 높았고 SX17 품종이 2.7 B°로 낮았다(p>0.03). 전체적으로 BMR 품종이 유의적 으로 높은 당도를 나타냈으며(p<0.05), 그 차이는 약 2 B° 정도인 것으로 나타났다.
시험에 사용한 4개 품종의 건물률은 1회 예취 시 Honey chew BMR 품종이 28.4%로 높았고, Sordan 79품종 및 SX17 품종은 각각 25.2%와 25.7%로 낮았다. 전체적으로도 Honey chew BMR 품종이 28.3%로 가장 높았고 SX17 품 종이 25.4%로 낮았으나 통계적인 유의성은 없었다(p>0.05). 건물 생산량은 SX17 품종이 38,160 kg/ha로 가장 높았으나 처리간에 통계적 유의성은 없었다(p>0.05). Marsalis 등 (2009)도 시비 수준이 충분한 경우에는 수량에 차이가 없 으며 시비수준이나 종자 파종량이 적은 경우에도 BMR 품 종은 생산량 감소가 상대적으로 크지 않다고 하였다. Table 2
2.사일리지 품질
사일리지의 유기산 함량에 따른 품질 분석의 결과는 Table 3에서 보는바와 같다. 사일리지의 pH는 BMR 품종이 유의 적으로 높게 나타났다(p<0.05). 그러나 파옥쇄의 첨가수준 에 따라서는 차이가 없어서 파옥쇄의 첨가수준에 따라 pH 의 차이가 클 것이라는 예상과는 다른 경향을 나타내었으 며, 사일리지의 수분 함량이 높을수록 pH는 낮아지는 경향 이 있었다.
유기산 분석결과 lactic acid 함량은 BMR 품종과 파옥쇄 첨가 수준에 있어 유의적인 차이를 나타내지 않았다(p> 0.05). 그러나 acetic acid는 대조구(SX17품종)에 비하여 BMR 품종에서 유의적으로 높게 나타났으나(p<0.001) 그 함량이 전체적으로 사일리지의 품질에 영향을 미치지 않을 정도로 낮게 나타남으로서 초기의 공기배제가 잘 된 사일 리지로 평가되었다. Butyric acid의 경우 대조구(SX17품종) 가 BMR 품종에 비하여 유의적으로 높았으나(p<0.05), 파 옥쇄의 첨가수준에 따라서는 차이가 없는 것으로 나타났다 (p>0.05).
사일리지의 품질을 평가하는데 주요 지표로 활용되는 총 유기산 중 lactic acid의 비율은 대조구(SX17품종)가 78.5% 로 BMR 품종의 82.8%에 비하여 유의적으로 낮게 나타남 으로서(p<0.05) lactic acid의 비율에 따라 사일리지의 품질 평가를 할 경우 BMR 품종을 사용할 경우 품질이 개선되 었다. 그러나 파옥쇄의 첨가수준에 따라 lactic acid 비율이 증가하지는 않았다. 사일리지의 품질을 평가하는데 또 다 른 지표로 활용되는 유기산 중 butyric acid의 비율은 대조 구(SX17품종)가 18.5%로 BMR 품종의 9.8%에 비하여 유 의적으로 낮게 나타났다(p<0.05). Butyric acid의 비율에 따라 사일리지의 품질평가를 할 경우 BMR 품종을 사용 할 경우 품질이 크게 개선되었다. 그러나 파옥쇄의 첨가수 준에 따른 butyric acid 함량 비율은 유의적인 감소는 없었 지만 파옥쇄를 5% 정도 첨가할 경우 파옥쇄를 첨가하지 않은 처리구에 비하여 감소하여 품질개선의 경향을 나타 내었다.
3.사료가치
사일리지의 영양학적 품질 분석의 결과는 Table 4에서 보는바와 같다. 사일리지의 건물함량은 BMR 품종이 높은 경향을 보였으나 유의성은 없었으며, 파옥쇄의 첨가수준에 따라서도 유의적인 차이는 없었다(p>0.05). 조단백질 함량 은 BMR 품종이 유의적으로 낮게 나타났으나(p<0.05), 파 옥쇄의 첨가수준에 따라서는 유의적인 차이가 관찰되지 않 았다. 조지방의 경우 BMR 품종이 유의적으로 높게 나타났 으며(p<0.05), 파옥쇄의 첨가수준에 따라서는 차이가 없었 다. 조회분의 경우에는 품종간의 차이는 없었으나, 파옥쇄 의 첨가수준이 증가할수록 조회분 함량이 유의적으로 감소 하였다(p<0.05).
조사료의 NDF와 ADF 함량은 사료 섭취량 및 소화율과 밀접한 상관관계를 가지고 있어 조사료의 영양학적 품질평 가에 중요하다(Martin et al., 1975). NDF 및 ADF 함량은 대조구(SX17) 품종과 BMR 품종(Diamond BMR) 간에는 차이가 없었다. Di Marco et al. (2009)은 당도가 높은 BMR 품종은 NDF 함량이 낮았다고 보고한 바 있으나, 본 시험 에서는 차이가 없었다. 그러나 파옥쇄 첨가시에는 NDF 및 ADF 함량 각각에서 대조구(SX17) 품종과 BMR 품종 (Diamond BMR) 모두 유의적으로 감소하였다(p<0.05).
대조구(SX17) 품종과 BMR 품종(Diamond BMR)의 TDN은 각각 56.2와 57.1로 나타났으며, 처리간의 유의적인 차이는 나타나지 않았다(p>0.05). 그러나 파옥쇄 첨가 시에 는 대조구(SX17) 품종과 BMR 품종(Diamond BMR) 모두 에서 파옥쇄 첨가수준이 증가함에 따라 TDN 함량은 유의 적으로 증가하였다(p<0.05).
수수․수단교잡종에 비하여 BMR로 육종한 품종은 당도 가 높고, 가뭄에 강하며 건물 함량이 높은 특징을 가진 반 면 리그닌 함량이 낮아 도복에 약할 수 있다는 의견이 제 기되어 왔다. 시험결과 줄기의 당도가 약 2 B° 정도 높은 경향을 나타내었고 건물 함량은 동일한 숙기를 기준으로 할 경우에 높은 경향을 나타내었으나 유의성은 없었다. BMR 품종을 이용하여 사일리지를 조제할 경우 수수․수 단그라스의 당 함량이 높아서 옥수수사일리지에 비견할 수 있는 사일리지를 조제할 수 있다고 하였으나, 시험결과 유 기산 중 lactic acid의 비율이 증가하고 butyric acid의 비율 이 감소하여 유기산 조성에 따른 품질은 개선되나 사료의 영양학적 개선은 없었다. 반면에 사일리지 조제시 파옥쇄 를 첨가할 경우에는 유기산 조성에 따른 품질개선은 없었 던 반면에 NDF 함량이 감소하여 섭취량 증가가 예상되고, ADF 함량이 감소하여 소화율의 개선이 기대되며, TDN 함 량은 10% 첨가시 2개 품종 모두 약 10% 정도 증가하였다.
수수․수단그라스 교잡종을 활용하여 사일리지를 제조할 경우 BMR 품종을 사용할 경우 사료가치가 개선되는 것은 아니나 유기산 조성비율에 따른 품질은 개선되었다. 파옥 쇄의 첨가로 사일리지의 유기산 조성비율이 개선되는 것은 아니나 사료가치는 개선되었다. 파옥쇄의 첨가가 사일리지 의 유기산 조성을 개선할 것이라는 기대와는 달리 유기산 조성비율은 BMR 품종에 포함된 당 함량이 영향을 미칠 수 있으며 파옥쇄의 전분 함량이 유기산 조성 비율에 미치 는 효과는 크지 않은 것으로 나타났다.
유기사료 생산을 위하여 수수․수단교잡종을 활용할 경 우 사일리지의 유기산 함량에 따른 품질개선을 원할 경우 에는 BMR 품종을 파종하는 것이 유리하며, 사료가치 개선 을 위해서는 파옥쇄를 활용하는 것이 바람직한 것으로 나 타났다.
IV.요 약
유기 축산을 위한 여름철 사료작물인 수수․수단그라스 교잡종은 생산성이 높고, 잡초발생이 미미하며, 병충해에 의한 피해도 작아서 무농약 재배에 적합하다. 그러나 수 수․수단그라스 교잡종은 당 함량이 부족하고, 수분 함량이 높아서 낙산발효로 인해 사일리지 품질에 문제가 있다. 최 근 육성된 BMR (Brown Mid Rib) 품종은 줄기 내 당도가 높게 개발되었다. 따라서 본 시험은 기존의 수수․수단교잡 종과 BMR 수수․수단교잡종을 재배하여 사일리지로 제조 하고, 수분 조절 및 영양소 보충을 위해 파옥쇄를 첨가하 여 사일리지의 품질변화를 관찰하였다. 수수․수단교잡종과 BMR 수수․수단교잡종 사이에 생육특성 및 생산성은 차 이가 없었으나 줄기내 당 함량은 BMR 품종이 약 2 B° 정 도 높은 경향을 나타내었다(p<0.05). 유기산 중 lactic acid 의 비율은 대조구(SX17품종)의 78.5%에 비해 BMR 품종 은 82.8%로 유의적으로(p<0.05)에 높았고, butyric acid의 비율은 대조구(SX17품종)의 18.5%에 비해 BMR 품종은 9.8%로 유의적으로(p<0.05)에 낮아서 BMR 품종을 사용할 경우 품질이 크게 개선되었다. 파옥쇄 첨가시 첨가수준간 에는 NDF 및 ADF 함량은 대조구(SX17) 품종과 BMR 품 종(Diamond BMR) 모두 유의적으로 감소하였다(p<0.05). TDN 함량 역시 대조구(SX17) 품종의 56.2와 BMR 품종 (Diamond BMR)의 57.1간에는 유의적 차이가 없었다. 그러 나 파옥쇄 첨가시에는 대조구(SX17) 품종과 BMR 품종 (Diamond BMR) 모두에서 파옥쇄의 첨가수준에 따라 TDN 함량이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
