Effect of compaction equipment in bunker silos on grass silage quality

Denne oppgaven består av en teoridel og «egne undesøkelser». Teoridelen inneholder en gjennomgang av de viktigste faktorene som påvirker ensileringen, og spesielt forhold relatert til plansilo. Det er en økende interesse for å bruke plansiloer i Nord-Amerika, Europa og også i Norge, særlig på større bruk med mjølkeproduksjon. En viktig årsak til dette, er at bruk av plansilo senker kostnadene for konservering og lagring av grovfôr på store bruk. Allikevel blir ca. 80 % av surfôret i Norge lagret i rundballer. Målet med ensilering av alle fôrvekster er å bevare fôrets sammensetning og minimere tapet av tørrstoff. Det er også nødvendig å oppnå god gjæringskvalitet som gir grunnlag for et høyt fôropptak, og god hygienisk kvalitet som reduserer risikoen for sjukdom hos dyra og kvalitetsfeil på mjølka. Fôrvekstens ensileringsegenskaper kan forbedres med fortørking og kutting. Fortørking reduserer risikoen for uønsket gjæring under ensilering. Minimalt tørrstofftap gjennom hele ensileringsprosessen vil være ved fortørking til mellom 25 og 30 % tørrstoff. God kutting av graset vil øke komprimeringen av fôret, frigjøre næringsrik plantesaft og stimulere til mjølkesyregjæring. Plansiloen er også kalt horisontalsilo eller «bunker silo» og består av et gulv av enten betong eller asfalt. Sideveggene er mer eller mindre vertikale. Uavhengig av ensileringsmetode er det ønskelig med rask innlegging og tetting av grasmassen for å unngå respirasjon fra graset og derav varmgang. Samtidig er det under ensilering i plansilo viktig å komprimere grasmassen godt for å oppnå høy volumvekt (kgTS/m3) før tildekking. Disse to kravene kan ofte komme i konflikt med hverandre under ensilering i praksis. Høy volumvekt i surfôret er viktig fordi det reduserer porøsiteten i massen. Porøsiteten er forholdet mellom volumet av porer med luft (oksygen) i forhold til det totale volumet av surfôrmassen. Selv om veggene og plastdekket over siloen stort sett stenger luften ute, vil en plansilo sjelden eller aldri bli helt lufttett. Høy volumvekt i plansilo er viktig fordi det begrenser skadeomfanget ved luftlekkasjer, for eksempel ved mangelfull plastdekking eller skader i plasten. Mindre luft tilgjengelig i grasmassen, begrenser den aerobe mikrobielle aktiviteten. Hovedformålet med «egne undersøkelser» var å sammenligne effekten av to pakkemaskiner med ulik vekt på ensileringen av grassurfôr i plansilo. Hovedparameterne som ble undersøkt var volumvekt, tørrstofftap, gjæringskvalitet og aerob stabilitet og hygienisk kvalitet i prøver fra spesielle punkter i siloene. Tre slåtter av timoteidominert grasblanding ble høstet ved skyting i 2016 på Norges Miljø- og Biovitenskapelige Universitet i Ås. Seks identiske plansiloer i fullskala ble brukt i forsøket, der to siloer ble fylt per slått. Den ene ble pakket med traktor (8300 kg) og den andre med hjullaster (14600 kg). Parallelt ble enga også ensilert i rundballer som kontrolledd. Hvert graslass som ble tippet i siloene under høsting, og surfôr hentet fra siloene under utfôring, ble veid. Prøver av gras og surfôr til analyse av tørrstoff, næringsinnhold og gjæringsprodukter ble tatt ut manuelt under innlegging og uttak. Videre ble det tatt ut punktprøver av ferdig surfôr ulike steder i skjæreflaten av siloene, og i ytterkant og inni rundballene, for analyse av gjær- og muggsopp, og sporer av Clostridium tyrobutyricum og andre klostridiearter. Pakkemaskinenes egenskaper ble også sammenlignet ved bruk av en nettbasert simulator beregnet for jordpakking (Terranimo 2018). Terranimo simulatoren viste numerisk større marktrykk ved bruk av hjullaster enn ved bruk av traktor. Det var derfor ikke uventet at komprimering med hjullaster hadde en tendens (P1,70 log10 cfu/g) sporer av Clostridium tyrobutyricum. For siloene pakket med hjullaster var det også en tendens til høyere konsentrasjon av eddiksyre (11,8 vs. 10,3 g/kgTS) og lengre aerob stabilitet (279 vs. 211 timer). Rundballene hadde signifikant (P<0,05) høyere pH verdi, høyere konsentrasjon av WSC, lavere konsentrasjon av mjølkesyre, og lavere andel kassert surfôr sammenlignet med plansiloene. Konklusjonen er at ved identisk pakketid har pakkemaskinens vekt positiv effekt på komprimeringen i plansilo og derved på volumvekten. Når plastdekkingen ikke er perfekt kan graden av komprimering påvirke hygienisk kvalitet i surfôret på utsatte punkter, og hvor mye surfôr som må kasseres. Effekten skyldes at den tyngste maskinen utøver en sterkere og dypere komprimering av underlaget i siloen. Gjæringskvaliteten i surfôrmassen var ikke signifikant forskjellig mellom maskinene. Dette kan tyde på at volumvekten var tilfredsstillende for begge metoder. Disse undersøkelsene bekrefter at det er mulig å produsere surfôr av god kvalitet i plansilo. Ved bruk av en lettere pakkemaskin er det enda viktigere med god tetting mot luft. Sammenlignet med rundballer er tettingen av surfôrmassen i plansilo vanskeligere og mer arbeidskrevende.This thesis consists of a literature study and an experimental part. The literature study gives a general review of the most important factors affecting ensiling, with emphasis on special factors related to forage conservation in bunker silos. In Norway, as well as in North America and Europe, the interest in bunker silos is increasing, especially in larger dairy farms. This is because costs related to forage conservation and storage often are lower in bunkers. Still, in Norway, 80 % of the silage is stored in round bales. The main objective of ensiling all types of crops is to keep its quality as close as possible to that of the crop at harvest and minimize losses of dry matter. It is also necessary to achieve a good fermentation quality as it gives a base for high feed intake, and a good hygienic quality which reduces the risk of animal disease and milk quality problems. The ensiling characteristics of the crop can be enhanced with wilting and reduced chop length. Wilting reduces the risk of undesirable fermentation. Throughout the ensiling process, the minimum dry matter loss will occur at 25-30 % dry matter. Proper chopping will release plant sap and stimulate to fermentation of lactic acid. The bunker silo, sometimes referred to as horizontal silo, consists of a floor surface of either concrete or asphalt and silo walls which are near vertical. Regardless of ensiling method, it is desirable to quickly fill and seal the grass mass to avoid heating and respiration from the grass. Additionally, under ensiling it is essential to compact the forage mass properly to obtain a high density (kgDM/m3) before sealing. These two requirements will often conflict with each other during ensiling in practice. High silage density is an important factor as it reduces the silage mass porosity. The porosity is the pore volume relative to the total silage mass volume. Although the silo walls and plastic film over the silo surface mostly covers the silage mass, a bunker silo will seldom or never be completely protected against oxygen leakage. High density in silages is essential because it limits the extent of silage spoilage when air leakage occur, for example if the sealing is inadequate or damage to the plastic occurs. Less oxygen inside the ensiled mass, limits aerobic microbial activity. The main objective of this study was to compare the effect of two compaction machines with different weights on ensiling of grass in bunker silos. Density, dry matter loss, fermentation quality and aerobic stability, and hygienic quality was investigated in core samples from selected spots. Three cuts of timothy dominated grass leys were harvested at early heading stage at the Norwegian University of Life Sciences in Ås, Norway. Six full-scale bunker silos were used in the trial, two silos were filled per cut. One of the silos was packed by a tractor (8400 kg) and the other one with a wheel loader (14600 kg). In parallel, the same grass material was also ensiled in round bales as a control. Each load of grass filled during harvest, and all silage removed from the silos during feedout, were weighed. Samples of grass and silage for analyzes of dry matter, nutrient content and fermentation products were manually collected from both grass and silage. In addition, spot core samples from different sections of the silo faces, and cores from the outer and inner layer of the round bales were taken for, yeast and mould analyzes, and for spore analyzes of Clostridium tyrobutyricum and other clostridia. Machine characteristics were also compared in an online simulator intended for soil compaction (Terranimo 2018). The Terranimo simulator showed numerically higher ground pressure for the wheel loader compared to the tractor. Consequently, silage compacted with wheel loader tended (P1.70 log10 cfu/g) spores of Clostridium tyrobutyricum than the bunker silos compacted with tractor. The bunker silos compacted with wheel loader had higher concentration of acetic acid (11.8 vs. 10.3 g/kgDM) and longer aerobic stability (279 vs. 211 hours). The round bales had significantly (P