ABSTRACT DEDE KARDAYA. Slow-Release Urea in Rice Straw Based Diets to Increase Efficiency of Bali Cattle Production. Under direction of KOMANG G. WIRYAWAN, AMINUDDIN PARAKKASI, and HM. WINUGROHO. Urea is the most frequently used for substituting natural feed protein in ruminant rations. However, because it is hydrolyzed to ammonia and absorbed into circulatory system, urea may contribute negative impact on ruminant animals. Any effort to optimize urea usage as NPN source for ruminant must consider its negative effect. In this study, the effort was accomplished by characterizing and examining slow-release urea (SLU) products used in vitro and in vivo techniques. The in vitro study was intended to reveal SLU characteristics of zinc-urea (US), zeolites-urea (UZ), and zeolites-zinc-urea (USZ) under different molasses levels in relation to the ruminal fermentative changes observed in different incubation time. The experimental design was randomized block design with a 4 x 3 factorial arrangement plus a control treatment, and conducted in two replications. The factors were urea (U), US, UZ, and USZ and molasses concentrations (0%, 6%, and 12%). The control treatment was the rice straw based diets containing neither urea nor molasses (TU). Diets consisted of 45% rice straw and 55% concentrates (DM basis) were formulated to have similar N and TDN levels. The in vitro diet showed the best ruminal fermentative response was applied in the in vivo study. Under the in vivo study, SLU characteristics of US, UZ, and USZ were examined using 20 Bali bulls (145.3 ± 2.5 kg of BW) allocated to five treatments and four replications in a completely randomized design to evaluate the effects on Bali bull performances. Treatments consisted of diets contained no urea (TU), U, US, UZ, and USZ. Results of solubility study showed that N solubility of US (61.96%), UZ (39.71%), or USZ (40.12%) was lower (P<0.05) than the N solubility of U (91.02%) in two hours of incubation period. The results of the in vitro study revealed that the best impact of the in vitro SLU characteristics of US, UZ, and USZ on the ruminal fermentative changes (NH3, VFA, pH, DMD, OMD, microbial biomass, microbial protein, and efficiency of microbial protein synthesis) was well attributed to the diets contained 6% molasses. The results of the in vivo study revealed that US or UZ might effectively substitute for U in increasing (P<0.05) feed intake. SLU characteristics of US or USZ decreased rumen ammonia concentrations whereas UZ increased total VFA and acetate concentrations (P<0.05) without affecting other fermentative products. US, UZ, or USZ increase crude protein total tract apparent digestibility and nitrogen retention whereas US or UZ increased fiber total tract apparent digestibility when substituted for U (P<0.05). Efficiency of rumen microbial protein synthesis and the microbial protein inflow to post rumen tracts increased with UZ when substituted for U (P<0.05). Finally, UZ increased live weight gain and feed efficiency when substituted for U or TU diets (P<0.05). In conclusion, ureazeolite showed a slow-release urea characteristic that had a positive impact on feed intake, ruminal fermentative system, digestibility traits and in turn, increased efficiency of Bali bull production. Keywords: ammonia, zinc-urea, zeolites-urea, zeolites-zinc-urea, NPN.
RINGKASAN DEDE KARDAYA. Urea Lepas-Lamban dalam Ransum Berbasis Jerami Padi untuk Meningkatkan Efisiensi Produksi Sapi Bali. Dibimbing oleh KOMANG G. WIRYAWAN, AMINUDDIN PARAKKASI, dan H. WINUGROHO. Urea merupakan sumber nitrogen bukan protein (NPN) yang paling sering digunakan untuk menggantikan sebagian dari protein ransum pada ruminansia. Namun karena urea bersifat mudah terhidrolisis menjadi amoniak di dalam rumen dan dengan cepat pula diserap memasuki sistem darah, maka dalam praktiknya penggunaan urea dapat berdampak negatif bagi ternak, mulai dari penurunan konsumsi dan performa ternak sampai kematian akibat keracunan urea. Upaya untuk mengoptimalkan nilai guna dari urea sebagai sumber NPN yang ekonomis bagi ruminansia harus mempertimbangkan dampak negatif dari sifat urea tersebut. Pada penelitian ini, upaya tersebut diwujudkan dengan menguji tiga macam produk urea lepas-lamban, yakni: urea-seng sulfat (US), urea-zeolit (UZ), dan urea-seng sulfat-zeolit (USZ) yang diuji dalam tiga tahap (preparasi dan penentuan sifat produk, in vitro, dan in vivo). Penelitian tahap pertama bertujuan mempelajari kelarutan preparat US, UZ, dan USZ sebagai suplemen sumber NPN lepas-lamban pada ruminansia. Pada tahap ini, zeolit dipanaskan pada suhu 100 0C lalu kerapatan ruah dan keporiannya diukur untuk menentukan daya serapnya. Selanjutnya, urea dicampurkan dengan zeolit, seng sulfat, atau zeolit dan seng sulfat dengan metode pelelehan urea pada suhu 80 – 110 0C. Rasio urea:zeolit ditetapkan berdasarkan daya serap zeolit, sedangkan rasio urea:seng sulfat ditetapkan berdasarkan reaksi pembentukan kompleks urea-seng sulfat. Produk yang dihasilkan lalu dipindai dengan scanning electron microscopy untuk mengetahui tingkat ketercampuran antara zeolit dan urea. Produk tersebut dilarutkan dalam larutan McDougall dan kelarutan nitrogennya diukur pada rentang waktu: 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, dan 48 jam. Rancangan percobaan yang digunakan untuk uji kelarutan ini adalah Rancangan Acak Lengkap dan setiap perlakuan terdiri atas 2 ulangan. Penelitian tahap kedua bertujuan mempelajari potensi preparat US, UZ, dan USZ sebagai sumber NPN lepas-lamban untuk mengoptimalkan kemampuan aktivitas fermentasi mikrob rumen. Pada tahap ini penelitian dilakukan secara in vitro. Sampel dari preparat tersebut dicampurkan dalam sampel ransum yang terdiri atas 55% konsentrat dan 45% jerami padi kering. Perlakuannya terdiri atas 4 jenis preparat urea (JU), yakni: urea (U), urea-seng sulfat (US), urea-zeolit (UZ), dan urea-seng sulfat-zeolit (USZ) dan 3 taraf kadar molases (0, 6, dan 12%). Sampel ransum tanpa urea dan tanpa molases (TU) diuji sebagai kontrol. Rancangan yang digunakan adalah rancangan acak kelompok faktorial 4 (JU) x 3 (kadar molases) plus 1 perlakuan kontrol (TU) dengan 2 kelompok ulangan. Peubah yang diukur terdiri atas: pH, kadar amoniak, total VFA, kecernaan bahan kering (KBK), kecernaan bahan organik (KBO), biomassa dan protein mikrob rumen. Peubah diukur setelah periode inkubasi 1, 2, 4, 8, 12, 24, dan 48 jam.
Penelitian tahap ketiga bertujuan mempelajari pengaruh penggunaan preparat US, UZ, dan USZ sebagai sumber NPN lepas-lamban terhadap performa sapi Bali. Pada tahap ini penelitian dilakukan secara in vivo. Sifat urea lepaslamban dari US, UZ, dan USZ diuji menggunakan 20 ekor sapi Bali jantan muda umur berumur sekitar 1 tahunan (sepasang gigi seri tengah tetap) dengan rataan bobot hidup 145.3 ± 2.5 kg. Perlakuan terdiri atas 5 jenis ransum (TU, U, US, UZ, dan USZ) dan rancangannya adalah rancangan acak lengkap dengan 4 ulangan. Peubah yang diukur terdiri atas: pH, amoniak dan VFA (asetat, propionat, butirat, valerat) cairan rumen; kecernaan zat makanan (bahan kering dan bahan organik), retensi N, dan kadar derivat purin (alantoin dan asam urat) urin untuk menghitung sintesis protein mikrob, kadar Zn, glukosa, kolesterol, dan amoniak plasma; konsumsi ransum, pertambahan bobot hidup, dan efisiensi penggunaan ransum. Hasil penelitian tahap pertama memperlihatkan bahwa zeolit alam yang digunakan dalam penelitian ini berkerapatan ruah 0.6127 ± 0.0053 g/ml, keporian 37.2 ± 0.32%, dan daya serap terhadap air 60.72 ± 0.1%. Foto hasil pemindaian mikroskop elektron (SEM) memperlihatkan permukaan UZ dan USZ yang kompak, padat dan berisi yang menandakan pori-pori kristal zeolit telah terisi. Hal ini jelas sekali perbedaannya dibandingkan dengan foto permukaan zeolit alam yang tampak berpori meruah seperti kapas. Preparat US yang tersusun atas 59.81% urea mengandung 26.88% N, sedangkan UZ dan USZ yang masingmasing tersusun atas 37.77% urea mengandung kadar N yang sama, masingmasing 16.98 dan 16.96%. Hasil uji kelarutan memperlihatkan kelarutan N dari US (61.96%), UZ (39.71%), dan USZ (40.12%) lebih rendah (P<0.05) daripada kelarutan N dari U (91.02%) dalam 2 jam periode inkubasi. Hasil penelitian tahap kedua (in vitro) mengungkapkan bahwa substitusi U oleh US, UZ, dan USZ yang dikombinasikan dengan kadar molases 6% atau 12% menghasilkan NH3 terendah (P<0.05) pada setiap periode inkubasi sampai periode inkubasi 48 jam. Penurunan kadar amoniak akibat substitusi U oleh US, UZ, dan USZ berkisar antara 13 – 31% jika tanpa molasses, 26 – 50% jika dikombinasikan dengan molases 6%, dan 24 – 50% jika dikombinasikan dengan molases 12%. Substitusi U oleh UZ dan USZ meningkatkan (P<0.05) total VFA dari 89.5 mM menjadi 100.33 – 104.5 mM pada periode inkubasi 1 jam dan peningkatan kadar molases meningkatkan (P<0.05) total VFA pada hampir setiap periode inkubasi dari kisaran 82 – 127 mM menjadi 93.88 – 139.5 mM. Substitusi U oleh US, UZ, atau USZ yang dikombinasikan dengan kadar molases 6 atau 12% memperlihatkan nilai pH terendah (P<0.05) pada setiap periode inkubasi sampai periode inkubasi 24 jam, namun perubahan pH tersebut masih dalam kisaran normal pH rumen. Rasio NH3:VFA menurun (P<0.05) jika U disubstitusi oleh US, UZ, dan USZ, atau jika kadar molases ditingkatkan menjadi 6 atau 12%. Kecernaan bahan kering (BK) dan bahan organik (BO), biomassa dan protein mikrob meningkat (P<0.05) jika U disubstitusi oleh US, UZ, dan USZ, atau jika kadar molases ditingkatkan menjadi 6 atau 12% pada setiap periode inkubasi namun peningkatan (P<0.05) efisiensi sintesis protein mikrob terjadi pada periode inkubasi 24 dan 48 jam. Substitusi U oleh US, UZ, atau USZ yang dikombinasikan dengan kadar molases 6 atau 12% memperlihatkan efisiensi penggunaan amoniak tertinggi (P<0.05) pada setiap periode inkubasi. Nilai
dugaan kisaran maksimum produksi biomassa mikrob (2.33 – 2.95) dicapai pada kisaran periode inkubasi 28.3 – 31.5 jam dan nilai dugaan sintesis protein mikrob (1 402 – 1 704 mg/l) dicapai pada periode inkubasi 32.6 – 34.3 jam. Terdapat korelasi positif (r = 0.80; P<0.05) antara bahan organik tercerna dan sintesis protein mikrob (SPM), dan korelasi negatif terjadi antara kadar amoniak cairan rumen (r = -0.96; P<0.05), atau rasio NH3:VFA (r = -0.88; P<0.05) dan SPM. Hasil penelitian tahap ketiga (in vivo) pada sapi Bali memperlihatkan substitusi U oleh US meningkatkan (P<0.05) konsumsi ransum, asupan protein mikrob, kecernaan BK, BO, serat, PK dan retensi N serta menurunkan (P<0.05) kadar NH3 cairan rumen, plasma, dan kadar N feses dan urin. Substitusi U oleh UZ meningkatkan (P<0.05) konsumsi ransum, kadar asetat cairan rumen, kolesterol plasma, asupan dan efisiensi sintesis protein mikrob, kecernaan BK, BO, serat, PK, retensi N, laju pertumbuhan, dan efisiensi penggunaan ransum; menurunkan (P<0.05) kadar NH3 plasma, N feses dan urin, dan biaya ransum. Substitusi U oleh USZ meningkatkan (P<0.05) kecernaan BK dan PK, serta retensi N; menurunkan (P<0.05) kadar NH3 plasma, N feses dan urin. Efisiensi sintesis protein mikroba meningkat sampai 31% dan asupan protein mikroba ke dalam usus halus meningkat sampai 42%. Efisiensi penggunaan ransum dan laju pertumbuhan meningkat sampai 9.5% dan biaya ransum dapat dikurangi sampai 23%. Sementara, ekskresi N melalui feses dan urin berkurang sampai 7%. Berdasarkan pada hasil penelitian ini disimpulkan bahwa preparat ureazeolit yang dikombinasikan dengan kadar molases 6% memperlihatkan sifat lepaslamban yang berdampak positif terhadap konsumsi ransum, sistem fermentasi dan pencernaan sehingga meningkatkan efisiensi produksi dan performa sapi Bali. Kata kunci: amoniak, urea-seng sulfat, urea-zeolit, urea-seng sulfat-zeolit, NPN.
