Vliv prostředí na aerobní stabilitu siláží
Cílem bylo porovnat skutečnou aerobní stabilitu siláží, stanovenou v reálných podmínkách přímo v silážním žlabu, s aerobní stabilitou, naměřenou v laboratoři za standardních podmínek. Silážovaná řezanka před zahájením fermentace byla zakryta transparentní fólií a černobílou plachtou, která byla zatížena po celém povrchu pneumatikami. Průběh teplot byl výrazně odlišný u siláží pod plachtou, po odhrnutí plachty a v laboratorních podmínkách. Rozdíly v průběhu teplot byly i mezi hloubkami odběru siláže v hloubce pod povrchem 5 cm, 20 cm a 35 cm, i mezi siláží kukuřičnou a vojtěškovou. Úměrně s narůstající dobou působení kyslíku se zvyšovaly hodnoty pH, kyselosti vodního výluhu a obsahu kyselin a naopak se zvyšovaly teploty a obsahy čpavkového dusíku. V reálných podmínkách přímo v silážním žlabu byla aerobní stabilita ovlivněna natolik, že se výrazně lišila od stability, zjištěné standardní metodou v laboratoři.
| Obr. 1: Silážovaná hmota byla řádně udusána |
| Obr. 2: Černobílá plachta byla zatížena pneumatikami |
U siláží je důležitý nejen výsledek fermentace za anaerobních podmínek, ale i jak dlouho siláž udrží svoji kvalitu, když se k ní dostane vzduch, tedy jakou má aerobní stabilitu. Aerobní stabilita siláže je závislá na několika faktorech, záleží jak na průběhu a výsledcích fermentace, tak na vnějších podmínkách a způsobu manipulace se siláží. Aerobní stabilita kukuřičných siláží bývá mnohem nižší než stabilita siláží bílkovinných a polobílkovinných pícnin. Je to dáno hlavně vyšším obsahem zbytkových cukrů, ale i jiných složek siláže. Aerobní nestabilitu způsobují mikroorganizmy (především kvasinky), které se za přítomnosti kyslíku rychle množí, především pokud mají dostatek lehce dostupných živin a příhodné prostředí, tedy teplo a vlhko. Výsledkem jejich aktivity je zvýšení teploty siláže a přeměna fermentačních produktů.
| Obr. 3: Při odběru siláže ze silážního žlabu je třeba odkrýt jen tak velkou plochu, aby se siláž nezačala kazit. Izolovat je třeba okraj plachty, aby se pod ní nedostal vzduch. Nejlépe se k tomu hodí zátěžové pytle |
| Obr. 4: Zátěžové pytle lze na siláž „vyvézt“ i pomocí nakladače |
Metodiku měření aerobní stability navrhnul Honig (1986, 1990). Protože však příspěvky, ve kterých metodu popsal, nepublikoval v médiích evidovaných v Thomson Reuters Web of Science, uvádí se autorství metodiky, resp. definice aerobní stability podle různých zdrojů, nyní nejčastěji Ranjit a Kung (2000). Obsáhlý přehled o aerobní stabilitě publikovali Wilkinson a Davies (2012). Většinou je aerobní stabilita definována počtem hodin, po kterých se teplota siláže zvýší o 2 oC ve srovnání s okolní teplotou. Honig (1986, 1990) sice doporučil, aby okolní teplota byla stabilně 20 oC, ale jiné metodiky uznávají jakoukoliv „venkovní“ teplotu (nejčastěji 25 oC) s tím, že je třeba co nejvíce přizpůsobit podmínky těm v praxi (když je venku tepleji, tak se siláž rychleji začne kazit, proto by měla vnější, ambient teplota být vyšší). I Wilkinson and Davies (2012) ve svém review konstatují, že aerobní stabilita může být měřena při různých vnějších teplotách (většinou v závislosti na roční době a místu měření na zeměkouli), vnější teplota ale musí být uváděna jako doplňující informace.
Jednotnost není ani v pohledu na stupeň zvýšení teploty siláže nad tu vnější. Některé metodiky pracují se zvýšením teploty o 3 oC s tím, že když se proces rozběhne, tak je velmi rychlý, rozdíl mezi nárůstem o 2 a 3 oC tak bývá jen několik minut nebo hodin. Eliminuje se tak nepřesnost použitých teploměrů. Jiné metodiky definují aerobní stabilitu za dobu v hodinách, kdy se zvýší produkce oxidu uhličitého o 10 g/kg sušiny, nebo se kyselost sníží o 0,5 pH.
Dalším významným problémem, který se týká aerobní stability, je propustnost silážních fólií, ale hlavně že se pod fólii může dostat vzduch, případně že se v praxi fólie odhrnuje na několik dnů dopředu a pak se siláž na povrchu kazí. Propustnosti silážních fólií je věnováno mnoho vědeckých prací, především v souvislosti s novým typem fólii s označením „Oxygen barriere“. Tato fólie propouští mnohanásobně méně vzduchu než klasická třívrstevná černobílá fólie. Orosz a kol. (2013) např. zjistili, že aerobní stabilita 30cm horní vrstvy kukuřičné siláže, zakryté klasicky černobílou fólií o tloušťce 120 µm, byla 184 hodin, zatímco aerobní stabilita stejně vysoké vrstvy siláže, zakryté systémem Silostop s fóĺií o tloušťce 45 µm, byla 249 hodin, což se ukázalo být významně lepší. Co je ale platné zakrytí super fólií, když se pod ní dostane vzduch, nebo když ji krmič ze siláže odhrne příliš brzy a vzduch pak má k siláži přístup několik dnů. V ty dny může být hodně teplo, větrno, nebo může pršet. Proto velmi záleží na podmínkách, při kterých je siláž ze silážního žlabu vybírána.
Cílem naší práce bylo co nejvyšší přiblížení praxi. Rozhodli jsme se porovnat skutečnou aerobní stabilitu v reálných podmínkách přímo v silážním žlabu s aerobní stabilitou, naměřenou v laboratorních podmínkách. V silážním žlabu jsme navíc porovnávali stabilitu siláže pod plachtou a po odhrnutí plachty.
Materiál a metody
Kukuřičná a vojtěšková siláž byla v roce 2015 založena klasickým způsobem v silážním žlabu s dusáním s využitím dusače z kol železničních vagónů. Řezanka byla zakryta transparentní fólií a černobílou plachtou, která byla zatížena po celém povrchu pneumatikami. Po odhrnutí plachty byly na čtyřech místech odebrány vzorky pro chemické analýzy a pro stanovení aerobní stability v laboratorních podmínkách. V místech odběru byla do siláže vložena malá bateriová čidla Thermochron, která jsme nastavili pro měření teploty v intervalu každých 15 minut s přesností 0,065 oC. Jedno čidlo bylo 5 cm nad povrchem siláže (AMB), další 3 čidla v hloubce pod povrchem 5 cm, 20 cm a 35 cm. Čidla byla do siláže po navrtání otvoru vložena i ve dvou místech, která byla opět zakryta transparentní fólií a černobílou plachtou. Pro měření teplot siláží v laboratoři byl použit patent CZ303098-B6 (2011). Měření trvalo 7 dnů. Chemické analýzy byly stanoveny ihned po prvním odběru siláže, třetí a sedmý den. Ukazatele fermentace (pH, kyselost vodního výluhu (KVV), kyseliny mléčná (KM) a těkavé mastné kyseliny (TMK) a čpavkový dusík (N-NH3)) byly stanoveny podle Nařízení komise (ES) č. 152/2009 (2009).
| Obr. 5: Aerobní stabilita se v laboratoři stanovuje měřením teplot podle patentu CZ303098-B6 |
Výsledky a diskuze
Kukuřičná siláž - teploty
V grafu 1 je uveden průběh teplot u čidel, umístěných 5 cm nad povrchem siláže (AMB) a čidel, umístěných v siláži v hloubce 5 cm, 20 cm a 35 cm pod povrchem. Počáteční teplota všech vzorků siláže byla v průměru 18 oC. Rozdíl mezi průměrnou teplotou vně a uvnitř siláže (v hloubce 35 cm) byl za celých 7 dnů měření minimální (ne vyšší než 2 oC) bez rozdílu hloubky měření. Teploty v hloubce 5 cm spíše kopírovaly s malým zpožděním vnější teplotu, než aby to bylo způsobeno mikrobiálně. V grafu 2, kde byly teploty měřeny po odkrytí plachty již je jasně vidět výrazný nárůst teplot v místech blíže k povrchu. Poslední den pokusu teplota v 5cm pod povrchem dokonce dosáhla 52 oC.
Z grafu 1 a 2 lze odvodit, že siláž pod plachtou zůstala stabilní, i když se k ní krátkodobě dostal vzduch (při odběru vzorku k analýzám), ale když měl k siláži vzduch přístup, siláž se začala rychle kazit a teplota stoupala celých 7 dnů měření. Na poměrně silnou izolační schopnost siláží ukazuje průběh teplot měřených v hloubce 35 cm, teplota siláže (s konstantním odstupem) téměř kopírovala průměrnou venkovní teplotu (viz spojnice trendu).
| Obr. 6: I takhle může vypadat siláž, pokud se řádně neudusá a nezakryje |
Vojtěšková siláž - teploty
Počáteční teplota všech vzorků siláže byla v průměru 16 oC. U vojtěškové siláže pod plachtou (graf 4) se zvýšila teplota o 2 oC v hloubce 35 cm již za jednu hodinu od odběru vzorku, v hloubce 5 cm za 17 hodin. Teploty ve všech hloubkách se neustále zvyšovaly, nejvyšší byly poslední 7. den měření (v hloubce 35 cm 37 oC, ve 20 cm 43 oC a v 5 cm 52 oC).
Odlišný průběh teplot byl zaznamenán u siláže ponechané po odběru vzorku za přístupu vzduch (graf 5). Teplota o 2 oC se v hloubce 35 cm zvýšila za 6 hodin, v hloubkách 5 cm a 20 cm shodně za 48 hodin. I u siláže ponechané po odběru vzorku s odkrytou plachtou se teploty ve všech hloubkách neustále zvyšovaly, nejvyšší byly poslední 7. den měření (v hloubce 35 cm 45 oC, ve 20 cm 49 oC a v 5 cm 56 oC).
Šestý den se v odkryté v horní 5cm vrstvě výrazně snížila teplota vlivem deště. V nižších vrstvách a pod plachtou déšť teplotu neovlivnil.
| Obr. 7: Častou chybou je nedostatečné překrytí placet, pod něž pak může proudit vzduch |
| Obr. 8: Hospodář na této farmě o aerobní stabilitě zdá se ještě nic neslyšel |
Teploty v laboratorních podmínkách
Průměrná teplota v laboratoři byla 22,3 oC. V laboratorních podmínkách se teplota kukuřičných siláží k té vnější vyrovnala za 6 hodin a o další 2 oC stoupla za 25 hodin (shodně u vzorků odebraných v hloubce 0-15 cm a 30-35 cm. Nejvyšší teplota 41,7 oC byla dosažena čtvrtý den pokusu u vzorků z 30-35 cm, teplota u vzorků z 0-5 cm kulminovala až poslední den měření, dosáhla 38 oC.
V laboratorních podmínkách se teplota vojtěškových siláží k té vnější vyrovnala za 4 hodiny a o další 2 oC stoupla za 55 hodin u vzorků odebraných v hloubce 0-5 cm. Nejvyšší teplota, pouhých 25 oC, byla dosažena u vzorků z 0-5 cm až poslední den měření. U vzorků z 30-35 cm se teplota o 2 oC nezvýšila za celou dobu pokusu.
Venkovní teploty
Ve všech grafech z venkovního prostředí (grafy 1, 2, 4 a 5) je patrné, že vnější teplota první dva dny měření nepřesáhla 20 oC ani přes den, navíc bylo deštivo (déšť přišel i šestý den), což se mohlo na zpoždění nárůstu (resp. snížení) teploty siláže také projevit. Další dny se teplota zvyšovala, až dokonce byla u kukuřičné siláže krátce i nad 40 oC a u vojtěškové siláže 35 oC. Obě siláže jsou na jednom hospodářství, vzdálené od sebe zhruba 50 metrů. V některých dnech byl rozdíl mezi denní a noční teplotou až 25 oC.
Podle Honiga (1990) by měla být vnější (AMBIENT) teplota v laboratoři 20 oC. V našem pokusu, ale i v několika dalších, bylo zjištěno, že se teplota uvnitř silážní hmoty většinou drží kolem 25 oC. Než se dopraví vzorky do laboratoře, může u nich teplota klesnout na 20 oC, většinou i nižší, protože se doporučuje, aby byly vzorky uchovávány v chladném prostředí. Je to tedy zásah do rozvoje mikroorganizmů. Doporučujeme tedy, aby byla stabilita siláží měřena v laboratorním prostředí při cca 25 oC. Zvýšení teploty o 2 oC i na kulminující hodnoty by tak mohlo nastat rychleji.
Graf 1: Teploty kukuřičné siláže pod plachtou (Podpl) v hloubce 5, 20 a 35 cm a 5 cm nad plachtou (AMB)
Graf 2: Teploty kukuřičné siláže v hloubce 5, 20 a 35 cm po odkrytí plachty (Odkpl) a 5 cm nad povrchem siláže
Graf 3: Teploty kukuřičné siláže v laboratorních podmínkách (AMB) u vzorků, odebraných z hloubky 0 až 5 cm a 30 až 35 cm
Graf 4: Teploty vojtěškové siláže pod plachtou (Podpl) v hloubce 5, 20 a 35 cm a 5 cm nad plachtou
Graf 5: Teploty vojtěškové siláže v hloubce 5, 20 a 35 cm po odkrytí plachty (Odkpl) a 5 cm nad povrchem siláže (AMB)
Graf 6: Teploty vojtěškové siláže v laboratorních podmínkách (AMB) u vzorků, odebraných z hloubky 0 až 5 cm a 30 až 35
Kukuřičná siláž – chemické analýzy
Graf 7 ukazuje na změny v pH a v obsahu čpavkového dusíku (N-NH3). Zatímco se s pokračující dobou působení vzdušného kyslíku na siláž kyselost snižovala, obsah N-NH3 se zvyšoval, a to podobně u horní vrstvy 0-5 cm a v hloubce 30-35 cm, rozdíly byly pouze první den u pH, v povrchové vrstvě bylo 4,33 a v hloubce 30-35 cm bylo 3,77. KVV je v úzkém kontaktu s obsahem kyselin, přičemž obsah kyseliny mléčné má na změny v KVV větší vliv než těkavé mastné kyseliny (TMK). Z grafu 8 lze vyčíst, že v povrchové vrstvě již zůstaly v době odběru vzorků jen stopy kyselin, zatímco v hloubce 30-35 cm jich bylo ještě dostatek i sedmý den, i když u kyseliny mléčné podstatně méně než první den.
Vojtěšková siláž - chemické analýzy
U vojtěškové siláže (grafy 8 a 9) byl zaznamenán velký nárůst produktu proteolytického rozkladu až poslední den měření. Zvýšení pH, ukazující na snížení kyselosti, bylo pozvolnější. Rozdíl mezi siláží v povrchové vrstvě a v hloubce 30-35 cm byl velmi malý u obou ukazatelů.
Obsahy kyselin se během působení vzduchu průběžně snižovaly. U vzorků z hlubších partií siláže byly vyšší než z povrchu siláže.
Kyselost vodního výluhu (KVV)
Protože náš výzkum v programu Rozvoj (MZERO0714 ) je věnován aerobní stabilitě a inovativně změnám v KVV, v posledním grafu (graf 11) je porovnání změn KVV u kukuřičné a vojtěškové siláže v průběhu 7 dnů měření aerobní stability. Byla potvrzena hypotéza, že aerobní stabilitu lze posuzovat i podle klesajících hodnot KVV. Pokud jsou ve vzorku siláže hodnoty KVV nízké, lze usuzovat i na to, že již určitá aerobní degradace u siláže proběhla a tudíž nárůst teplot nemusí být tak velký.
Graf 7: Hodnoty pH a čpavkového dusíku u vzorků kukuřičné siláže, odebraných z hloubky 0 až 5 cm a 30 až 35 cm
Graf 8: Obsah kyseliny mléčné (KM), těkavých mastných kyselin (TMK) a kyselost vodního výluhu (KVV) u vzorků kukuřičné siláže, odebraných z hloubky 0 až 5 cm a 30 až 35 cm
Graf 9: Hodnoty pH a čpavkového dusíku u vzorků vojtěškové siláže, odebraných z hloubky 0 až 5 cm a 30 až 35 cm
Graf 10: Obsah kyseliny mléčné (KM), těkavých mastných kyselin (TMK) a kyselost vodního výluhu (KVV) u vzorků vojtěškové siláže, odebraných z hloubky 0 až 5 cm a 30 až 35 cm
Graf 11: Kyselost vodního výluhu (KVV) u vzorků kukuřičné a vojtěškové siláže odebraných z hloubky 0 až 5 cm a 30 až 35 cm
Doporučení pro praxi
Na základě našeho měření lze konstatovat, že kvalita siláže, zkrmované během teplého a vlhkého počasí, se zhoršuje rychleji než během počasí chladnějšího a suššího. V letním období je proto třeba více dbát na kvalitu odběru siláže ze silážních prostor. Farmář by si měl ještě před tím, než siláž vyrobí, rozmyslet, kdy ji bude zkrmovat a podle toho volit druh a způsob použití konzervačního přípravku. Lze tak hodně ušetřit. Stejně tak lze ušetřit na způsobu hospodaření se siláží odkrytím plachty jen z takové plochy siláže, aby se siláž nestačila začít kazit. To platí zejména pro letní a deštivé počasí.
Velkou pomůckou je použití zátěžových pytlů položených na kraj silážní plachty po celé příčné délce silážního žlabu. Vzduch pak pod plachtu nemůže pronikat a tak se siláž nekazí, nebo jen minimálně. Téměř samozřejmostí by mělo být (zejména v letním období) vybírání kukuřičné siláže ze silážního žlabu jen frézou, ne nakladačem. Viditelně zkažená nebo plesnivá siláž by se měla odstraňovat, zejména v blízkosti stěn silážního žlabu. Odstranit by se měla siláž alespoň 20 cm hlouběji, protože i tam ještě může být podhoubí plísní s toxiny. Zbytky siláže by neměly zůstávat v silážním žlabu, protože jsou zdrojem mikroorganizmů (jejich spórů), které jsou roznášeny větrem a infikují „zdravou“ siláž.
Závěry
- Teplota kukuřičných i vojtěškových siláží vystoupala během 7 dnů měření nad 50 oC, což je alarmující. Každé zvýšení teploty znamená ztrátu energie v siláži a následně i ztrátu v produkci mléka.
- Dobře utěsněná plachta dokáže siláž ochránit před aerobní degradací, určité izolační vlastnosti má i samotná siláž, degradační změny v hloubce 35 cm byly méně negativní než změny v povrchové vrstvě.
- Aerobní degradaci můžeme odhadovat nejen podle zvýšení teploty siláže, ale i podle změn v pH, KVV, obsahu kyselin i čpavkového dusíku, který je indikátorem proteolytického rozkladu živin.
- Aerobní stabilita siláže, zjištěná v laboratorních podmínkách standardní metodou, může být i dost odlišná od aerobní stability v podmínkách praxe.
Dedikace: MZERO0714 a NAZV QI91A240
Literatura
Honig, H. (1986): Evaluation of aerobic stability. In: Proceedings of the Eurobac Conference, Uppsala, Sweden. Special Issue 3: 76-82,
Honig H. (1990): Grass and Forage Reports. Swedish University of Agricultural Sciences.
Orosz S., Wilkinson J.M., Wigley S., Bíró Z, Galló J. (2013): Microbial status, aerobic stability and fermentation of maize silage sealed with an oxygen barrier film or standard polyethylene film. Agricultural and Food Science. 22, 1:182-188
Ranjit N.K., Kung Jr.,L. (2000): The effect of Lactobacillus buchneri, Lactobacillus plantarum, or a chemical preservative on the fermentation and aerobic stability of corn silage. J. Dairy Sci. 83:526–535
Wilkinson J. M. a Davies D.R. (2012): The aerobic stability of silage: key findings and recent developments. Grass Forage Sci. 68:1–19
