Methane production from four forages at three maturity stages in a ruminal in vitro system

  • Juan J Vargas Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA), Centro de Investigación Tibaitatá (Mosquera, Cundinamarca, Colombia).
  • Martha L Pabón
  • Juan E Carulla

Abstract

Background: Forage characteristics can modify in vitro methane production. There is little information about in vitro methane production of legumes and grasses at different maturity stages in tropical highland grazing systems. Objective: To evaluate the effect of species and forage maturity on in vitro methane production. Methods: Four forage species grown in tropical highlands of Colombia, two grasses: Kikuyu (Cenchrus clandestinus, previously named Pennisetum clandestinum) and ryegrass (Lolium perenne var. Samsum), and two legumes: Lotus (Lotus uliginosus var. Maku) and red clover (Trifolium pratense) were harvested in two paddocks at three maturity stages (young, intermediate, and mature). In vitro 48 h gas production was measured and methane proportion in gas was quantified by gas chromatography. Data were analysed as a randomized complete block (paddocks) design with a factorial arrangement 4×3 (4 species × 3 maturity stages) using the GLM procedure of SAS®. Results: Lotus produced less methane (p<0.01) than ryegrass, clover, and kikuyu (35.5 vs 64.7, 55.7 or 51.4 mL/g degraded organic matter, respectively). Younger forages produced less methane than intermediate and mature forages (42.8 vs 56.3 and 56.4 mL/g degraded organic matter, respectively). Cellulose concentration and organic matter degradability explained 67% (p<0.01) of methane production. Conclusion: Forage composition, presence of condensed tannins, and changes in fermentation patterns may explain the differences observed in in vitro methane production among species and maturity stages.Keywords: grassland systems, kikuyu, lotus, methanogenesis, red clover, ryegrass.  ResumenAntecedentes: Las características de los forrajes pueden afectar la producción de metano. Hay poca información sobre la producción de metano de leguminosas y gramíneas en diferentes estados de madurez en los sistemas pastoriles de trópico alto. Objetivo: Evaluar el efecto de la especie y la madurez de los forrajes sobre la producción de metano in vitro. Métodos: Cuatro especies forrajeras de trópico alto colombiano, dos gramíneas: Kikuyo (Cenchrus clandestinus, anteriormente llamado Pennisetum clandestinum) y ryegrass (Lolium perenne var. Samsum) y dos leguminosas: Lotus (Lotus uliginosus var. Maku) y trébol rojo (Trifolium pratense), fueron cosechadas de dos parcelas en tres estados de madurez (joven, intermedio y maduro). Se midió la producción de gas in vitro a las 48 h y la proporción de metano en el gas por cromatografía de gases. Los datos se analizaron empleando un diseño de bloques completos al azar (parcelas) con un arreglo factorial 4×3 (4 especies × 3 estados de madurez) mediante el procedimiento GLM de SAS®. Resultados: El lotus produjo menos metano (p<0,01) que el ryegrass, trébol o kikuyo (35,5 vs 64,7, 55,7 o 51,4 mL/g materia orgánica degradada, respectivamente). Los forrajes jóvenes produjeron menos metano que aquellos de edad intermedia y madura (42,8 vs 56,3 y 56,4 mL/g materia orgánica degradada, respectivamente). La concentración de celulosa y la digestibilidad de la materia orgánica explicaron el 67% (p<0,01) de la producción de metano. Conclusión: La composición de la pastura, la concentración de taninos condensados y los cambios en los patrones de fermentación pueden explicar las diferencias en la producción de metano in vitro según la especie y madurez del forraje.Palabras claves: kikuyo, lótus, metanogénesis, ryegrass, sistemas pastoriles, trébol rojo. ResumoAntecedentes: As caraterísticas das forragens podem modificar a produção de metano. Existe pouca informação sobre a produção de metano de leguminosas e gramíneas em diferentes fases de maturidade nos sistemas de pastoreio de trópico alto. Objetivo: Avaliar o efeito da espécie e a maturidade das forragens sobre a produção de metano in vitro. Métodos: Quatro espécies de forragens de trópico alto colombiano, duas gramíneas: Capim quicuio (Cenchrus clandestinus), antigamente chamado Pennisetum clandestinum) e azevém (Lolium perenne var. Samsum) e duas leguminosas: Trevina (Lotus uliginosus var. Maku) y trevo (Trifolium pratense), foram colhidas de duas parcelas diferentes em três fases diferentes de maturidade (jovem, intermedia e madura). Foi avaliada a produção de gás in vitro às 48 h e a proporção de metano foi determinada por cromatografia de gases. Os dados foram analisados com um delineamento em blocos ao acaso (parcelas) com um arranjo fatorial 4×3 (4 espécies × 3 fases de maturidade) utilizando o procedimento GLM de SAS®. Resultados: Trevina produz menos metano (p<0,01) que azevém, trevo o capim quicuio (35,5 vs 64,7, 55,7 ou 51,4 mL/g matéria orgânica degradada, respetivamente). Forragens jovens produzem menos metano que forragens com idade intermedia e matura (42,8 vs 56,3 y 56,4 mL/g matéria orgânica degradada, respetivamente). A concentração de celulosa e a digestibilidade da matéria orgânica explicaram o 67% (p<0,01) da produção de metano. Conclusão: A composição da pastagem, a concentração de taninos condensados e as mudanças nos padrões de fermentação podem explicar as diferencias na produção de metano in vitro entre espécies e maturidade de forragens.Palavras-chave: kikuyo, metanogênese, ryegrass, sistemas de pastorais, trevina, trevo.

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Published
2018-06-20
Section
Original research articles