Agronomic Productivity and In Vitro Fermentation Kinetics of Maize-Sorghum Replacement Intercropping

Technische Samenvatting: Agronomische Productiviteit en In Vitro Fermentatiekinetiek van Maïs-Sorghum Vervangende Mengteelt

Probleemstelling
Klimaatverandering en toenemende waterschaarste in aride en semi-aride regio's vormen een bedreiging voor de agrarische duurzaamheid, met name voor de productie van veevoer. Hoewel voermais (Zea mays) een superieure nutritionele kwaliteit biedt voor hoogproductieve melkvee, is het waterintensief en gevoelig voor opbrengstverliezen onder droogtestress. Daarentegen vertoont voersorghum (Sorghum bicolor) een opmerkelijke droogteresistentie en watergebruiksefficiëntie, maar bezit vaak suboptimale nutritionele kenmerken, zoals een lager ruw eiwitgehalte (RE) en een hoger neutraal detergentvezelgehalte (NDF), wanneer het als monocultuur wordt geteeld. Hoewel mengteelt wordt erkend als een ecologisch verantwoorde strategie om het hulpbronnengebruik te verbeteren, blijven er aanzienlijke kennishiaten bestaan over hoe specifieke maïs-sorghum vervangingspatronen (ruimtelijke arrangementen) morfofysiologische eigenschappen, biomassaverdeling en de daaropvolgende cascade-effecten op de chemische samenstelling van voer en de ruminale fermentatiekinetiek onder authentieke, grootschalige veldomstandigheden beïnvloeden.

Methodologie
Deze studie maakte gebruik van een grootschalige, niet-gerepliceerde strookproef uitgevoerd in twee verschillende agrarische regio's in de provincie Golestan, Iran (Gorgan en Ali-abad), tijdens het zomerse groeiseizoen. Het experimentele ontwerp vergeleek drie teeltpatronen:

1. Enkelvoudige Mais (1M): Zuivere stand van voermais.
2. Mengteelt 1M:1S: Eén rij maïs afgewisseld met één rij voersorghum.
3. Mengteelt 1M:2S: Eén rij maïs afgewisseld met twee rijen voersorghum.

Elke behandelingsstrook besloeg 2.100 m² (40 rijen, 75 m lengte). Het agronomisch beheer volgde commerciële standaarden, inclusief mechanische inzaai, bemesting en oogst tijdens de deeg- en harddeegstadia.

Gegevensverzameling omvatte:

• Morfofysiologische kenmerken: Plantlengte, stengeldiameter, aantal uitlopers, aantal bladeren en blad-stengelverhouding.
• Opbrengstcomponenten: Verse en droge biomassaverdeling (stengel en blad) en totale voeropbrengst.
• Ecologische efficiëntie: Berekening van de Land Equivalent Ratio (LER).
• Chemische analyse: Bepaling van droge stof (DS), as, ruw eiwit (RE), ruwe vezel (RV) en neutraal detergentvezel (NDF).
• In vitro fermentatie: De kinetiek van gasproductie werd beoordeeld volgens het protocol van Menke en Steingass (1988) met pensap van gefistuleerde schapen. Parameters omvatten gasproductie na 24u en 48u, kinetische fracties ($a$, $b$, $c$), in vitro droge stof verteerbaarheid (IVDMD), metaboliseerbare energie (ME) en totale vluchtige vetzuren (VFA).

Statistische analyse maakte gebruik van een volledig gerandomiseerd blokontwerp (CRD) met 30 willekeurige submonsters per behandeling, waarbij ANOVA met de post-hoc tests van Duncan en Tukey werd toegepast.

Belangrijkste Resultaten

• Morfologie en Biomassa: Het 1M:2S-patroon veranderde de canopy-architectuur aanzienlijk, waarbij het hoogste aantal uitlopers (2,85) en bladeren (19,60) werd geproduceerd, hoewel dit resulteerde in de kortste plantlengte (131,7 cm) en de kleinste stengeldiameter (9,56 mm) door interspecifieke competitie. Enkelvoudige maïs behield de grootste stengeldiameter (17,47 mm) en de hoogste blad-stengelverhouding (0,47).
• Opbrengst en Efficiëntie: De 1M:2S-behandeling bereikte de hoogste totale droge stofopbrengst (7,77 ton/ha), wat een stijging van 18,55% betekent ten opzichte van enkelvoudige maïs (6,54 ton/ha). Dit patroon leverde een Land Equivalent Ratio (LER) op van 1,18, wat wijst op een biologisch voordeel van 18% ten opzichte van monocultuur. Het 1M:1S-patroon presteerde eveneens beter dan enkelvoudige maïs met een LER van 1,12.
• Nutritionele Samenstelling: Het 1M:2S-patroon resulteerde in een substantiële toename van 49% in ruw eiwit (9,75%) vergeleken met enkelvoudige maïs (6,55%). Dit patroon vertoonde echter ook het hoogste NDF-gehalte (61,59%), terwijl het 1M:1S-patroon het laagste NDF-gehalte vertoonde (55,36%).
• Fermentatiekinetiek: Er werd een duidelijk onderscheid waargenomen tussen opbrengst/kwaliteit en verteerbaarheid. Het 1M:1S-patroon vertoonde een superieure in vitro droge stof verteerbaarheid (IVDMD = 78,8%) en metaboliseerbare energie (10,52 MJ/kg DS). In contrast hiermee vertoonde het 1M:2S-patroon, ondanks het hogere eiwit- en opbrengstgehalte, een lagere IVDMD (69,2%) en ME, toegeschreven aan het hogere vezelgehalte en een meer gelignificeerde structuur, hoewel het de hoogste fractionele gasproductiesnelheid ($c = 0,068 h^{-1}$) vertoonde.

Betekenis en Claims
Het artikel beweert dat maïs-sorghum vervangende mengteelt een levensvatbaar agro-ecologisch kader vormt voor duurzame veevoederproductie in waterarme omgevingen. De studie concludeert dat verschillende plantverhoudingen het mogelijk maken om de kenmerken van het voer af te stemmen op specifieke behoeften van herkauwers:

• Het 1M:2S-patroon wordt geïdentificeerd als de optimale strategie voor het maximaliseren van de biomassaopbrengst en het ruw eiwitgehalte, waardoor het een hoogopbrengst, gezondheidsbevorderend basisdieet vormt dat geschikt is voor droogkoeien en vervangende zeugen/heiifers waar hoge NDF-niveaus kunnen helpen bij het beheren van de conditie en het voorkomen van metabole stoornissen.
• Het 1M:1S-patroon wordt gepresenteerd als een optie die een gesynchroniseerde nutritionele balans biedt met superieure verteerbaarheid en energiedichtheid, wat het een ideale voedselbron maakt voor hoogproductieve melkkoeien waarbij de energie-inname de primaire beperkende factor is.

Door droogtetolerante sorghum te integreren in maïsgebaseerde systemen, stellen de auteurs dat producenten de door klimaat veroorzaakte opbrengstrisico's kunnen beperken en tegelijkertijd hoogwaardige nutritionele inputs kunnen veiligstellen, wat de economische levensvatbaarheid en duurzaamheid van melkveebedrijven in aride en semi-aride regio's ondersteunt.