Earticle

본 연구는 한우의 볏짚 이용성을 높이기 위하여 반 추위 섬유소 분해 박테리아의 기질부착 증진을 위한 방법을 탐구하고자 실시하였다. 볏짚 기질은 효소, 생 균제 및 암모니아로 미리 처리하였으며 in vitro 반추 위 발효를 통한 섬유소 박테리아의 기질 부착 증진 및 섬유소 분해 향상에 미치는 영향에 대하여 분석하였 다. 효소는 cellulase와 xylanase를 볏짚 g당 각각 40 및 120U가 되도록 혼합 분무 처리하였고, 생균제는 Saccharomyces cerevisiae 배양물을 볏짚 g당 1.0× 107CFU가 되도록 분무 처리하였으며, 암모니아는 기 질의 0.3 % 수준으로 분무 처리 하였다. 효소를 처리하 였을 때 in vitro 배양 6 및 12시간에 F. succinogenes은 대조구(7.26±0.03 및 8.43±0.20)에 비하여 더 높은 기질부 착 군락을 형성하였고(p<0.05), R. flavefaciens도 대조구 (5.18±0.06 및 6.60±0.15)에 비하여 유의적으로 증가하였 다(p<0.05). 그리고 R. albus도 배양 6시간에 대조구 (5.94±0.15)에 비하여 유의적 증가를 나타내었다(p<0.05). 생균제를 처리하였을 때 F. succinogenes는 배양 6 및 12시간 모두 대조구에 비하여 기질부착 군락이 증가 하였고(p<0.05), R. flavefaciens는 배양 6시간에서 유의 적 증가를 나타내었으나(p<0.05). R. albus는 생균제 처 리에 의한 영향을 받지 않았다. 그리고 암모니아를 처리 하였을 때 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus는 배양 6 및 12시간 모두 암모니아 처리에 의하여 기질 부착 군락이 증가하였다(p<0.05). 반추위 in vitro DM 소화율은 효소를 처리하였을 때 배양 6 및 12시간 모두 대조구(1.85±0.08 및 3.94±0.04)에 비하여 높았으며 (p<0.05), 생균제 및 암모니아 처리에서도 무처리 볏짚 에 비하여 유의적으로 높았다(p<0.05). 따라서 이상의 연구 결과는 처리제 특성 및 섬유소 분해 박테리아 종류 에 따라 섬유소 기질 부착 증진 수준에 차이를 나타내었 지만, 효소, 생균제 및 암모니아 처리가 섬유소 박테리 아의 부착 증진에 좋은 영향을 주었고 소화율 향상에 도 크게 기여한 것으로 사료된다. 또한 이러한 기능은 효소와 암모니아 처리가 생균제 처리에 비하여 더 효 율적인 것으로 사료된다.

This in vitro study investigated the enhancement of rumen bacterial adhesion on a substrate to increase the digestibility of rice straw in Hanwoo cattle. The rice straw was pretreated with enzymes, probiotics, or ammonia, and the effects on the enhancement of bacterial adhesion and fiber degradation were analyzed using in vitro rumen fermentation. Enzyme treatment included spraying of cellulase and xylanase at 40 and 120 U per g of rice straw, respectively; Saccharomyces cerevisiae culture of 1.0×107 CFU was sprayed as a probiotic treatment per gram of rice straw; ammonia was sprayed at 0.3% per gram of rice straw. Following enzyme treatment, Fibrobacter succinogenes formed a higher adhesion colony than the control group (7.26±0.03 and 8.43±0.20) after 6h and 12h of in vitro culture (p<0.05), respectively. Attachment of Ruminococcus flavefaciens also increased following enzyme treatment (p<0.05) after 6 and 12 h compared to that of the control (5.18±0.06 and 6.60±0.15); and R. albus attachment showed a significant increase compared to that of the control (5.94±0.15) after 6 h of incubation (p<0.05). Probiotic treatment increased attachment of F. succinogenes in comparison with untreated rice straw after 6 h and 12 h of fermentation (p<0.05); R. flavefaciens attachment showed an increase only after 6 h of culture (p<0.05); R. albus was not affected. Attachment of F. succinogenes, R. flavefaciens, and R. albus increased with ammonia treatment after 6 h and 12 h (p<0.05). Dry matter digestibility was higher after the enzyme treatment (3.45±0.21 and 7.04±0.09) than in the control group(1.85±0.08 and 3.94±0.04) after 6 and 12 h of in vitro culture (p<0.05), respectively. It was also higher than that of untreated rice straw after probiotic and ammonia treatments (p<0.05). There was an increase in the enhancement levels of bacterial adhesion depending on the type of fibrolytic bacteria following enzyme, probiotic, and ammonia treatment. These treatments improved digestibility. This enhancement is considered to be greater following enzyme and ammonia treatments than with probiotics.

본 연구는 구조방정식모형을 이용하여 자연생태계의 일부분인 기후 네트워크를 구축하여 청보리(Whole crop barley: WCB)의 생산량에 영향을 미치는 기후요인의 인 과성을 분석할 목적으로 수행하였다. WCB 데이터셋 (n=316)은 사료정보와 기상정보로 이루어졌다. 여기서 생 초수량, 건물수량, 재배연도 및 지역을 포함하는 사료정 보는 다양한 신품종재배실험(1993-2012)으로부터 수집하 였다. 기상정보는 일평균온도, 강수 및 일조시간을 포함 하며 기상청의 기상정보시스템으로부터 수집하였다. 기상 변수는 파종일부터 수확일까지 기간을 계절(가을, 겨울 및 이듬해봄)로 구분한 생육기간, 누적온도, 강수 및 일조시간이었다. 생산량에 영향을 미치는 기후의 인과성 네트 워크는 구조방정식에 의해 모델로 만들었다. 그 결과, 세 가지 특징으로 가을과 이듬해봄 간의 종단효과, WCB 생 산량에 대한 직접효과, 그리고 온도를 통한 강수의 간접 효과가 뚜렷하게 나타났다. WCB 생산량에 대한 중요성 은 이듬해봄 온도(0.45), 가을온도(0.35), 월동(-0.16) 및 이 듬해봄 강수(0.04) 순으로 나타났다. 그러므로 본 연구를 통해 온도, 생장일수, 강수 및 일조를 포함한 기후 네트 워크에서 다른 기후요인들이 최종경로인 이듬해 봄의 온 도와 생장일수를 통해 WCB 생산량에 간접적으로 영향을 미친다는 결론을 내렸다.

This study aimed to analyze causality of climatic factors that affecting the yield of whole crop barley (WCB) by constructing a network within the natural ecosystem via the structural equation model. The WCB dataset (n=316) consisted of data on the forage information and climatic information. The forage information was collected from numerous experimental reports from New Cultivars of Winter Crops (1993-2012) and included details of fresh and dry matter yield, and the year and location of cultivation. The climatic information included details of the daily mean temperature, precipitation, and sunshine duration from the weather information system of the Korea Meteorological Administration. The variables were growing days, accumulated temperature, precipitation, and sunshine duration in the season for the period of seeding to harvesting. The data was collected over 3 consecutive seasons—autumn, winter, and the following spring. We created a causality network depicting the effect of climatic factors on production by structural equation modeling. The results highlight: (i) the differences in the longitudinal effects between autumn and next spring, (ii) the factors that directly affect WCB production, and (iii) the indirect effects by certain factors, via two or more paths. For instance, the indirect effect of precipitation on WCB production in the following spring season via its effect on temperature was remarkable. Based on absolute values, the importance of WCB production in decreasing order was: the following spring temperature (0.45), autumn temperature (0.35), wintering (-0.16), and following spring precipitation (0.04). Therefore, we conclude that other climatic factors indirectly affect production through the final pathway, temperature and growing days in the next spring, in the climate-production network for WCB including temperature, growing days, precipitation and sunshine duration.

본 실험은 유용 미생물 첨가가 액상 돈분뇨의 화학적 성분 변화에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었다. 실험에 이용된 유용 미생물들은 Bacillus subtilis(1.3×109 CFU/ml, Enterococcus faecium(1.9×1010CFU/ml), Aspergillus oryzae(2.0×109CFU/ml), Saccharomyces cerevisiae(6.4×109 CFU/ml), Rhodobacter sphaeroides(1.2×108 CFU/ml), Streptomyces griseus(6.2×108CFU/ml)를 혼합하여 사용하 였다. 실험구는 미생물 균주 처리량에 따라 대조구(미생 물 균주 무첨가), Treatment 1(T1; 미생물 균주 109CFU/ml), Treatment 2(T2; 미생물 균주 107CFU/ml) 로 3개의 실험구로 구성되었으며 미생물 균주는 3.5일 간 격으로 20ml씩 주입하였고 매일 15분씩 6회 폭기 처리하 였다. 각 실험구별 액상 돈분뇨는 7주차까지 폭기 처리하 였으며 2, 4, 6, 7주차마다 10ml의 시료를 채취하여 pH, ammonia-N, VFA, total nitrogen, total phosphorus, total potassium, BOD, COD를 분석하였다. Ammonia-N은 액 상 돈분뇨와 비교하여 T1과 T2에서 각각 36%와 30%까 지 감소하였으며 대조구(23%)보다 유의적으로 감소하였 다(p<0.05). 소량으로도 악취를 유발하는 butyrate, isobutyrate, valerate, iso-valerate, caproate는 T1구에서 4주 부터 검출되지 않았다. BOD와 COD는 T1에서 각각 96% 와 58%로 크게 감소하였다(p<0.05). 따라서 악취 유발 물 질인 ammonia-N, VFA, BOD, COD가 T1과 T2에서 대조 구보다 유의적으로 감소한 점으로 보아 본 연구에서 이 용한 유용 미생물 첨가는 액상 돈분뇨의 부숙과 악취 저 감에 긍정적인 효과가 있는 것으로 판단된다. 이러한 결 과는, 지방자치단체의 농업기술센터에서 배양하여 양축가 에 보급하는 유용 미생물의 추가적인 효과를 증명하고 미생물의 응용 범위를 확대할 수 있음을 시사하는 것으 로 또한 판단된다.

A laboratory-scale experiment was conducted to evaluate the effect of supplementing commonly used effective microorganisms on the chemical properties of swine liquid manure. Effective microorganisms used in this study were Bacillus subtilis (1.3×109 colony-forming unit (CFU)/ml), Enterococcus faecium (1.9×1010 CFU/ml), Aspergillus oryzae (2.0×109 CFU/ml), Saccharomyces cerevisiae (6.4×109 CFU/ml), Rhodobacter sphaeroides (1.2×108 CFU/ml), and Streptomyces griseus (6.2×108 CFU/ml). Swine liquid manure collected and decanted from a swine farm was used in this study. Treatments included control (distilled water supplementation), Treatment 1 (T1) (mixed microbes, 109 CFU/ml), and Treatment 2 (T2) (mixed microbes, 107 CFU/ml). Microbial mix was supplemented every 3.5 days and aerated six times (15 min each) a day to facilitate compositing. Ten ml of sample was collected at 2-, 4-, 6-, and 7-week intervals for the measurement of pH, ammonia-N, volatile fatty acid (VFA), total nitrogen, total phosphorus, and total potassium. At seven weeks, samples were further collected to analyze biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD). Ammonia-N was significantly (p<0.05) decreased in T1 and T2 by 36% and 30%, respectively, compared with control (23%). VFAs including butyrate, iso-butyrate, valerate, iso-valerate, and caproate were not detected in T1 from the four-week aerated sample. The BOD and COD were significantly (p<0.05) decreased in T1 by 96% and 58%, respectively. In conclusion, ammonia-N, VFA, BOD, and COD, known as odor indicators, were decreased in T1 and T2 compared with control, suggesting that effective microorganisms are useful for compositing swine liquid manure.

The nutrient balances originated from livestock manure in Korea has not being include minor livestock species (e.g., horse, deer, and goat) since their manure excretion unit (MEU), nutrient excretion unit (NEU), and nutrient loading coefficient (NLC) are not known yet. In the present research work, the primary focus had laid therefore on securing domestic MEU for the specified minor livestock species which provides the basis for the computation of NEU and NLC. Moreover, the nutrient potential and economic value of composted manure from minor livestock was assessed on the basis of contents in the inorganic fertilizers such as Urea, (46% N) and Fused superphosphate (20% phosphorus pentoxide). The obtained MEU was found to be 10.52±5.48, 4.07±1.69, and 0.843±0.1 kg/head/day for horse, deer, and goat, respectively. In addition, the measured NLCs of horse, deer, and goat were [N, 0.7; P, 0.9], [N, 0.7; P, 0.6] (Both deer and goat were the same.), respectively. Consequently, the horse, deer, and goat manure have a potential of 3,840.1 ton N/year and 9,390.2 ton P/year as an inorganic fertilizer of urea and fused superphosphate. These findings may facilitate the development of more accurate nutrient budget taking into account both major and minor livestock and improve the manure management measures for land application.