Artykuł metodologiczny

Model laboratoryjny do oceny zapachów i stężeń gazów emitowanych przez obornik z głębokich łóżek

DOI:

10.3791/57332

⸱

19 lipca 2018

1USDA ARS U.S. Meat Animal Research Center

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokół został opracowany do pomiaru gazów, zapachów i składu składników odżywczych w laboratoryjnych opakowaniach obornika, który może być wykorzystany do badania sposobów poprawy jakości powietrza w komercyjnych obiektach hodowli bydła przy użyciu głęboko osadzonych pakietów obornika.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Laboratoryjny model symulowanego stada został opracowany do badania jakości powietrza i składu odżywczego głęboko ubogich stad używanych w obiektach jednospadowych dla bydła. Protokół ten został wykorzystany do skutecznej oceny wielu różnych materiałów ściółkowych, zmiennych środowiskowych (temperatura, wilgotność) i potencjalnych zabiegów łagodzących, które mogą poprawić jakość powietrza w komercyjnych obiektach o głębokim nachyleniu. Model jest dynamiczny i pozwala naukowcom na łatwe zebranie wielu pomiarów chemicznych i fizycznych z wyściełanego pakietu. Cotygodniowe pomiary, zbierane w ciągu sześciu do siedmiu tygodni, dają wystarczająco dużo czasu, aby zobaczyć zmiany w pomiarach jakości powietrza w czasie w miarę dojrzewania ściółki. Dane zebrane z symulowanych pakietów z dna mieszczą się w zakresie stężeń mierzonych wcześniej w komercyjnych obiektach o głębokim dnie, jednospadowych. Wcześniejsze badania wykazały, że 8-10 jednostek eksperymentalnych na zabieg wystarcza do wykrycia różnic statystycznych między symulowanymi pakietami łóżkowymi. Paczki do łóżek są łatwe w utrzymaniu, wymagają mniej niż 10 minut pracy na paczkę pościeli tygodniowo w celu dodania moczu, kału i ściółki. Pobieranie próbek za pomocą systemu pobierania próbek gazu wymaga 20–30 minut na opakowanie łóżka, w zależności od pobieranych pomiarów. Zastosowanie okładów łóżkowych w skali laboratoryjnej pozwala badaczowi kontrolować zmienne, takie jak temperatura, wilgotność i źródło ściółki, które są trudne lub niemożliwe do kontrolowania w placówce badawczej lub komercyjnej. Chociaż nie jest to idealna symulacja warunków "rzeczywistych", symulowane pakiety łóżkowe służą jako dobry model dla naukowców do wykorzystania do zbadania różnic w leczeniu między śpiącymi grupami. Można przeprowadzić kilka badań na skalę laboratoryjną w celu wyeliminowania możliwych metod leczenia przed wypróbowaniem ich w placówce badawczej lub komercyjnej.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pomieszczenia do przetrzymywania bydła mięsnego są popularną opcją zakwaterowania na Środkowym Zachodzie i Górnych Wielkich Równinach. Urządzenia izolacyjne są bardziej powszechne w tym regionie niż na Równinach Południowych, ponieważ region ten otrzymuje więcej rocznych opadów, co powoduje więcej spływu paszowego, który musi zostać powstrzymany. Wielu producentów zdecydowało się na budowę jednospadowych obór dla bydła mięsnego. Głównymi powodami wymienianymi przez producentów przy wyborze zakładu jednospadowego była możliwość zaplanowania pracy i usuwania obornika oraz lepsza wydajność w porównaniu z otwartymi działkami paszowymi1. Większość hodowców bydła (72,2%) korzystających z obór jednospadowych utrzymuje zagęszczenie na jedną turę bydła lub dłużej, korzystając z systemu zarządzania głębokim ściółkowaniem ściółki i odpadów1. Najczęściej używanym materiałem ściółkowym jest słoma kukurydziana, chociaż producenci informują o użyciu ścierniska sojowego, słomy pszennej, kolb kukurydzy i trocin1. Ze względu na regionalne zapotrzebowanie na ściółkę kukurydzianą, wielu producentów było zainteresowanych alternatywnymi materiałami ściółkowymi, które można by zastosować w obiektach jednospadowych. Oprócz kwestii ekonomicznych i komfortu zwierząt, producenci zastanawiali się, w jaki sposób materiał ściółkowy wpłynie na środowisko zakładu, w tym na produkcję gazów zapachowych, skład odżywczy powstałego obornika/ściółki oraz obecność patogenów.

Przeprowadzono niewiele badań w celu zmierzenia jakości powietrza wynikającej z różnych materiałów ściółkowych używanych w pomieszczeniach inwentarskich, a większość z nich skupia się tylko na amoniaku. Większość poprzednich ocen jakości powietrza obejmuje gromadzenie danych w gospodarstwie z jedną lub dwiema jednostkami doświadczalnymi na zabieg analizowanymi jednocześnie2,3,4,5. Ograniczona liczba jednostek doświadczalnych wymaga wielokrotnego powtarzania badania, co powoduje dodanie dodatkowych zmiennych, takich jak warunki pogodowe, wiek lub etap produkcji zwierząt, a być może materiały ściółkowe produkowane w różnych sezonach wegetacyjnych.

Ze względu na brak znanego modelu laboratoryjnego do badania czynników wpływających na jakość powietrza i skład odżywczy mieszanki obornika i ściółki pochodzącej z głębokich zbiorników jednospadowych wołowiny, badacze najpierw próbowali wykorzystać komercyjne obiekty do hodowli bydła za pomocą systemu głębokiego łoża6,7,8. Statyczne komory strumieniowe zostały użyte do pomiaru stężeń NH3 na powierzchni jednospadowych, głęboko osadzonych obiektów dla bydła przez okres 18 miesięcy6. Mierzono po dwie kojce w każdej z dwóch obór. Preferowanym materiałem ściółkowym były posiekane łodygi kukurydzy, ale słoma pszenna i łodygi soi były również używane jako ściółka w krótkich okresach realizacji tego projektu. Zużycie ściółki wahało się od 1,95 do 3,37 kg na zwierzę dziennie, a gęstość kojca wahała się od 3,22 do 6,13m2 na zwierzę. W kolejnych badaniach mierzono emisje amoniaku i siarkowodoru z obory 7 oraz stężenia cząstek stałych na zewnątrz obory8. Badania te prowadzono przez okres 2 lat w dwóch do czterech lokalizacjach w stodołach. Wyzwaniem związanym z gromadzeniem danych w gospodarstwie jest brak kontroli, jaką badania mają nad systemem. Producenci zmieniają dietę bydła, przenoszą zwierzęta z zagrody do zagrody, używają materiałów ściółkowych z różnych źródeł oraz czyszczą i ponownie kładą kojce w miarę możliwości produkcji i siły roboczej, co zakłóca wiele zmiennych. Badania w gospodarstwie rolnym wiążą się również z wydatkami na podróże i dużymi ilościami eksperymentalnych zabiegów (takich jak materiał ściółkowy). Celem tego projektu było opracowanie modelu w skali laboratoryjnej, który mógłby zostać wykorzystany do badania czynników wpływających na jakość powietrza i zarządzanie składnikami odżywczymi w głębokościowych obiektach monoslope dla bydła.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Badanie jest przeznaczone do przeprowadzenia przez 42 dni z cotygodniowym zbieraniem danych. Wszystkie procedury na zwierzętach zostały sprawdzone i zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt w Centrum Badań nad Zwierzętami Mięsnymi (US Meat Animal Research Center).

1. Konstruowanie symulowanych pakietów z łóżkiem

  1. Zacznij od plastikowych pojemników cylindrycznych o wysokości 0,42 m i średnicy 0,38 m.
    UWAGA: W tym badaniu użyto jednego konkretnego komercyjnego pojemnika na śmieci o pojemności 10 galonów (patrz tabela materiałów), ale odpowiednie byłyby inne plastikowe pojemniki o podobnej wielkości.
  2. Wywierć sześć 1-centymetrowych otworów równomiernie rozmieszczonych na obwodzie plastikowego pojemnika w każdym plastikowym pojemniku około 5 cm od górnej części plastikowego pojemnika. Usuń wszelkie resztki plastiku z pojemnika.
  3. Wytaruj plastikowy pojemnik i zapisz masę z boku plastikowego pojemnika. Odważyć 320 g wybranego materiału ściółkowego na szalce za pomocą wagi i dodać materiał ściółkowy do plastikowego pojemnika.
    UWAGA: Można użyć dowolnego materiału ściółkowego uznanego za odpowiedni do użytku w obiektach inwentarskich9,10,11,12,13,14,15. Do modelowania obiektów hodowli bydła z głębokim ściółką na Górnych Wielkich Równinach, słoma kukurydziana jest uważana za najpowszechniejszy materiał ściółkowy1, ale wykorzystano również słomę sojową, słomę pszenną i zrębki drzewne1. W przypadku korzystania z tego systemu do modelowania głęboko osadzonych trzody chlewnej lub mleczarni, słoma pszenna, słoma jęczmienna, słoma owsiana, siano, wióry drzewne, zrębki, trociny, gazety, kolby kukurydzy, ścierniska soi, łuski ryżowe lub piasek mogą być bardziej odpowiednie16,17,18.
  4. Zważ 320 g świeżych odchodów bydlęcych na plastikowym talerzu za pomocą wagi i dodaj do plastikowego pojemnika.
    UWAGA: Mocz i kał są zbierane i utrzymywane zgodnie z wcześniejszym opisem11.
  5. Odmierz 320 ml świeżego moczu bydła w cylindrze z podziałką o pojemności 1000 ml. Opróżnij zawartość do plastikowego pojemnika. Za pomocą mieszadła (5,08 cm obwodu) lekko wymieszaj mieszankę materiału ściółkowego przez 30 s.
    UWAGA: W tym przypadku użyto pustego stalowego pręta z plastikową osłoną na końcu. Alternatywnie można użyć dowolnego rodzaju pręta.
  6. Wyczyść koniec pręta mieszającego między każdym opakowaniem za pomocą antyseptycznej chusteczki do usuwania, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu drobnoustrojów.
    UWAGA: Wiadro z ciepłą wodą z mydłem może być również używane do czyszczenia mieszadła. Plastikową torbę na kanapki można również przymocować gumką do końca pręta i wymieniać po każdym opakowaniu, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu.
  7. Zważyć i zanotować końcową masę mieszanki ściółkowej. Umieść plastikowy pojemnik w komorze środowiskowej19 ustawionym na temperaturę otoczenia 18 - 20 °C z punktem rosy 12 °C.

2. Utrzymywanie symulowanych pakietów pościelowych

  1. Czterdzieści osiem godzin przed dodaniem kału i moczu należy usunąć zamrożony kał i mocz z zamrażarki i pozostawić do rozmrożenia w temperaturze pokojowej (20 - 25 °C).
  2. Mniej niż godzinę przed dodaniem moczu do okładu zmierz pH moczu.
  3. Założyć odpowiednie środki ochrony osobistej (rękawice, okulary ochronne) niezbędne do obchodzenia się z 6 M NaOH.
  4. Wlać 25 ml 6 M wodorotlenku sodu (NaOH) do cylindra miarowego. Wymieszaj mieszaninę, a następnie przetestuj pH za pomocą sondy pH. Powtarzaj, aż mocz osiągnie pH 7,4, fizjologiczne pH20.
  5. Po dostosowaniu pH moczu załóż nakrętkę na pojemnik na mocz, gdy nie jest używany, aby zapobiec ulatnianiu się azotu z moczem.
  6. Zważyć i zanotować masę wyściełanego opakowania. Jeśli w tym dniu ma być dodana świeża ściółka, należy za pomocą wagi zważyć 320 g wybranego materiału ściółkowego na aluminiowej patelni i dodać materiał ściółkowy do odpowiednich opakowań pościelowych. Jeśli w tym dniu nie ma być dodawana żadna ściółka, przejdź do kroku 2.7.
  7. Zważ 320 g rozmrożonych odchodów bydlęcych na plastikowym talerzu za pomocą wagi i dodaj do wyłożonego opakowania.
    UWAGA: W dniu 21 używaj świeżego kału zamiast rozmrożonego kału.
  8. Odmierz 320 ml rozmrożonego moczu bydła w cylindrze z podziałką o pojemności 1000 ml. Opróżnij zawartość na opakowaniu zbiorczym.
    UWAGA: W dniu 21 użyj świeżego moczu zamiast rozmrożonego moczu.
  9. Za pomocą mieszadła lekko mieszaj mieszankę pościeli przez 30 sekund. Wyczyść plastikową końcówkę mieszadła między każdym opakowaniem, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu drobnoustrojów. Zważyć i zanotować końcową masę mieszanki ściółkowej.
  10. Umieść plastikowy pojemnik z powrotem w komorze środowiskowej.
  11. Powtórz kroki 2.1 - 2.10 w poniedziałek, środę i piątek każdego tygodnia, dodając materiał ściółkowy (krok 2.6) i pobierając próbki powietrza w każdą środę.

3. Pobieranie próbek z symulowanych pakietów łóżkowych

UWAGA: Próbki są pobierane z symulowanych pakietów łóżkowych raz w tygodniu, przed dodaniem kału, moczu i świeżej ściółki.

  1. Przygotowanie do pobierania próbek powietrza z przestrzeni nad powierzchnią każdego symulowanego zestawu z podłożem.
    1. Włącz wszystkie urządzenia do pobierania próbek powietrza i pozwól im się rozgrzać zgodnie ze wskazówkami producenta, około 1 godziny.
      UWAGA: Patrz tabela materiałów dla analizatorów amoniaku (NH3), siarkowodoru (H2S), metanu (CH4), podtlenku azotu (N2O) i dwutlenku węgla (CO2 ) stosowanych w tym badaniu.
    2. Zmierz odległość od górnej części symulowanego pakietu pościelowego do górnej części plastikowego pojemnika zawierającego symulowany pakiet pościelowy za pomocą linijki.
    3. Oblicz objętość obszaru przestrzeni nad głową, korzystając z następującego wzoru:
      figure-protocol-1
      gdzie r = promień pojemnika z tworzywa sztucznego,
      h = odległość od górnej części wyłożonego opakowania do górnej krawędzi pojemnika z tworzywa sztucznego, oraz
      Vkomora topnika = objętość komory topnika znajdującej się na górze plastikowego pojemnika.
      UWAGA: Komory strumieniowe użyte w tym badaniu miały objętość wewnętrzną 0,007m3 i powierzchnię 0,064 m21,22.
    4. Wciśnij metalowy kołek na około 5 cm w powierzchnię łóżka w przybliżeniu pośrodku opakowania. Przeciągnij obojętną rurkę o długości 0,64 cm przez jeden z 1-centymetrowych otworów w górnej części każdego symulowanego pojemnika z pościelą i przymocuj do metalowego kołka o średnicy 12,5 cm 1,3 cm nad powierzchnią opakowania pościeli. Umieść półkuliste komory strumienia statycznego ze stali nierdzewnej21,22 z gumowymi osłonami na wierzchu każdego symulowanego pakietu łóżek (Rysunek 1).
      UWAGA: Spódnice gumowe to kwadraty o długości 61 cm wykonane z miękkiej, elastycznej gumy z wyciętymi w środku otworami o średnicy 22,9 cm. Otwór pasuje do komory topnika, a fartuchy tworzą uszczelkę na górze plastikowego pojemnika po umieszczeniu na pojemniku.
    5. Przymocuj rurkę obojętną o średnicy 0,64 cm do komór topnika za pomocą obojętnych złączek zaciskowych.
      UWAGA: Przewód obojętny jest przymocowany do kolektora pobierania próbek gazu, który jest zasilany do urządzenia do pobierania próbek powietrza. System pobierania próbek gazu jest sterowany przez 24-woltowy programowalny przekaźnik logiczny (patrz tabela materiałów), który sygnalizuje wielopozycyjnym 3-drożnym elektromagnesom otwieranie i zamykanie jednego z ośmiu przewodów wlotowych powietrza w kolektorze do pobierania próbek gazu. Jednorazowo otwierana jest jedna linia, co pozwala na indywidualne pobieranie próbek powietrza z każdego pakietu złożonego.
    6. Rozpocznij spłukiwanie powietrza z otoczenia z pomieszczenia przez rurkę z szybkością 5 l min-1 przez 30 minut.
      UWAGA: Patrz Tabela materiałów dla pompy używanej do przepłukiwania powietrza przez sample przewody.
  2. Zmierz stężenie amoniaku, dwutlenku węgla, metanu i siarkowodoru w przestrzeni nad symulowanymi pakietami łożowymi.
    1. Po odpowiednim przepłukaniu symulowanych pakietów z łożem, należy otworzyć kran na przewodzie do pobierania próbek, aby zassać powietrze z otoczenia z pomieszczenia do obojętnych przewodów pobierania próbek podłączonych do kolektora pobierania próbek gazu.
    2. Aktywuj programowalny przekaźnik logiczny, aby rozpocząć wciąganie powietrza do urządzenia do pobierania próbek powietrza. Rejestruj pomiary z otaczającego powietrza przez 20 minut, aby określić stężenie mierzonych gazów w otaczającym powietrzu. Zostanie to wykorzystane jako stężenie powietrza w tle. Po zakończeniu zbierania informacji o stężeniu powietrza otoczenia zamknij zawór odcinający na linii próbkowania.
    3. Aktywuj programowalny przekaźnik logiczny, aby rozpocząć pobieranie próbek powietrza z obojętnych przewodów pobierania próbek podłączonych do każdej komory strumienia. Rejestruj pomiary z każdej linii pobierania próbek przez 20 minut w celu określenia stężeń mierzonych gazów w przestrzeni nad każdym pakietem z podłożem.
    4. Wyniki można przedstawić jako średnie stężenie gazu (NH3, CO2, N2O, CH4, H2S) w próbkach powietrza (mg kg-1 lub ppm) lub gęstość strumienia (szybkość emisji) gazu można obliczyć na podstawie masy na jednostkę powierzchni w jednostce czasu za pomocą następującego równania:
      figure-protocol-2
      gdzie J = strumień w μg m-2 min-1,
      A = powierzchnia źródła (m2) wewnątrz komory,
      Q = natężenie przepływu powietrza do zamiatania m3 min-1 i
      Cpowietrze = stężenie LZO opuszczające komorę (μg m-3)23.
  3. Zmierz stężenie lotnych związków organicznych o nieprzyjemnym zapachu w przestrzeni nad symulowanymi opakowaniami z łożem.
    1. Załóż jednorazowe rękawiczki lateksowe lub nitrylowe.
    2. Po odpowiednim przepłukaniu symulowanych wkładów z łożem, zdjąć mosiężne nasadki do przechowywania ze wstępnie przygotowanych rurek sorbentu ze stali nierdzewnej.
      UWAGA: Rurki sorbentowe użyte w tym badaniu miały średnicę zewnętrzną 89 mm × 6,4 mm wypełnione sorbentem Tenax TA (patrz tabela materiałów). Nasadki mosiężne mają skuwki z polietylenu (PTFE).
    3. Przymocuj zacięty koniec rurki sorbentu do portu wlotowego w komorze topnika za pomocą elastycznej gumowej rurki, a drugi koniec rurki sorbentu do pompy próżniowej.
      UWAGA: Pompa próżniowa użyta w tym badaniu (patrz Tabela materiałów) przeciągnęła powietrze przez rurki sorbentu z natężeniem przepływu 75 ml min-1.
    4. Pozwól pompie wciągnąć powietrze do rurki sorbentu przez 5 minut dla próbki o objętości 0,375 l, a następnie wyłącz pompę i odłącz rurkę sorbentu. Załóż mosiężne nasadki do przechowywania na końcach rurek sorbentu.
    5. Powtórzyć kroki 3.3.1 - 3.3.4, aby pobrać jedną rurkę sorbentu na każde osadzone opakowanie.
    6. Probówki sorbentowe należy przechowywać do czasu analizy metodą desorpcji termicznej chromatografu gazowego ze spektrometrią mas (TD-GC-MS). Probówki można przechowywać w temperaturze pokojowej (20 - 25 °C) przez <24 h. W przypadku przechowywania >24 godziny przechowywać w lodówce.
    7. Bezpośrednio przed analizą próbki w systemie TD-GC-MS należy zdjąć mosiężne nasadki do przechowywania z probówek sorbentu i zastąpić je nasadkami analitycznymi z PTFE23.
    8. Analiza probówek sorbentowych pod kątem lotnych związków organicznych24 (kwas octowy, kwas masłowy, kwas propionowy, kwas izomasłowy, kwas izowalerianowy, kwas walerianowy, kwas heksanowy, kwas heptanowy, fenol, p-krezol, indol, skatol, disiarczek dimetylu i trisiarczek dimetylu) za pomocą TD-GC-MS23,24,25.
    9. Wyniki można przedstawić jako stężenie LZO w próbkach powietrza (μg m-3) lub gęstość strumienia (szybkość emisji) LZO można obliczyć na podstawie masy na jednostkę powierzchni w jednostce czasu przy użyciu następującego równania:
      figure-protocol-3
      gdzie J = strumień w μg m-2 min-1,
      A = powierzchnia źródła (m2) wewnątrz komory,
      Q = natężenie przepływu powietrza do zamiatania m3 min-1 i
      Cpowietrze = stężenie LZO opuszczające komorę (μg m-3)23.
  4. Zbierz pomiary fizyczne i chemiczne symulowanych pakietów z łożem.
    UWAGA: Temperatura, pH i utrata wody przez parowanie są mierzone za każdym razem, gdy do symulowanych pakietów z podłożem dodawane są dodatkowe materiały. Skład składników odżywczych określa się w dniu 0 i dniu 42. Wolna przestrzeń powietrzna jest wyznaczana tylko w 42 dniu.
    1. Określ temperaturę wyłożonego pakietu, wkładając sondę temperatury do środka łóżka, około 7,6 cm poniżej powierzchni symulowanego pakietu ściółkowego. Poczekaj, aż temperatura się ustabilizuje i zacznij nagrywać.
    2. Określ szacowaną stratę wody przez parowanie
      1. Umieść plastikowy pojemnik na wadze.
      2. Zmierzyć i zapisać masę symulowanego pakietu ściółkowego przed i po każdym dodaniu kału/moczu/ściółki do symulowanego pakietu ściółkowego.
      3. Oblicz szacowaną stratę wody w wyniku parowania, odejmując masę początkową dnia bieżącego od masy końcowej dnia poprzedniego. Różnica jest szacowaną masą wody, która wyparowała z usypki w ciągu kilku dni i może być wykorzystana do porównania względnych różnic między ściółką, chociaż nie odzwierciedla bezwzględnej straty.
    3. Określ pH symulowanego pakietu z łożem
      1. Pobrać reprezentatywną próbkę o masie 5–10 g z każdego symulowanego pakietu z podłożem ze środka opakowania na głębokości około 7,6 cm poniżej powierzchni wyściełanego opakowania. Umieść próbkę w plastikowej stożkowej probówce o pojemności 50 ml, nakrętce i etykiecie.
      2. Skalibruj pH-metr z pH 4 i 7 zgodnie ze wskazówkami producenta.
      3. Określ masę każdego stożka.
      4. Rozcieńczyć każdą próbkę w stosunku masowym w stosunku 1:2 destylowaną wodą dejonizowaną. Potrząśnij stożkiem, aby wymieszać wodę i ściółkę. Włóż sondę pH do stożka, zmierz i zapisz pH próbki.
    4. Tylko w dniach 0 i 42 należy określić zawartość składników odżywczych w symulowanym opakowaniu ściółkowym.
      1. Pobrać reprezentatywną próbkę o masie 50 g z każdego symulowanego opakowania ze środkiem opakowania na głębokości około 7,6 cm poniżej powierzchni podłożonego opakowania. Umieść w papierowej torbie na próbkę gleby.
      2. Transport do laboratorium w celu analizy składników odżywczych w ciągu 24 godzin. Przechowywać w lodówce do czasu, gdy próbki będą mogły zostać przetransportowane do laboratorium w celu analizy składników odżywczych.
        UWAGA: Można analizować każdy makro lub mikroelement. Analizujemy całkowity azot26, analiza fosforu i siarki27 w komercyjnym laboratorium.
    5. Tylko w dniu 42 należy określić wolną przestrzeń powietrzną w symulowanym opakowaniu ściółkowym.
      1. Umieść plastikowy pojemnik na wadze i zapisz masę. Powoli napełniaj wodą, aż powierzchnia wody zrówna się z powierzchnią symulowanego pakietu łóżkowego. Poczekaj, aż woda opadnie, aż z symulowanego opakowania nie będą już wydobywać się pęcherzyki, a następnie zapisz masę plastikowego pojemnika
      2. Określić procent wolnej przestrzeni powietrznej, wykonując następujące obliczenia:
        figure-protocol-4
  5. Po wykonaniu wszystkich żądanych kroków zbierania danych (kroki 3.1 - 3.4), dodaj kał, mocz i ściółkę do symulowanych pakietów pościeli, postępując zgodnie z krokami 2.1 - 2.10.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Do tej pory opublikowano siedem badań naukowych9,10,11,12,13,14,15 przy użyciu tej procedury, z modyfikacjami i dostosowaniami wprowadzonymi w celu ulepszenia modelu i odzwierciedlenia celów konkretnych eksperymentów. Procedura ta została wykorzystana do ocen...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Częste dodawanie moczu i kału do pościeli jest krytycznym krokiem. Eksperymentowaliśmy z dodawaniem moczu i kału tylko raz w tygodniu, ale odkryliśmy, że w łóżku wytworzyła się skorupa, która uwięziła gazy wewnątrz paczki i nie była reprezentatywna dla obiektów komercyjnych. Użycie świeżego kału na początku badania zapewnia, że wyściółkowane stada są zaszczepione powszechnymi populacjami bakterii występującymi w pomieszczeniach dla bydła. Ważne jest również, aby podczas dodawania moczu pamiętać o dostosowaniu pH do fizjo...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Badania te zostały sfinansowane z funduszy federalnych dla USDA Agricultural Research Service, numer projektu badawczego 3040-41630-001-00D.

Wzmianka o nazwach handlowych lub produktach komercyjnych w tym artykule służy wyłącznie dostarczeniu konkretnych informacji i nie oznacza rekomendacji ani poparcia ze strony USDA.

USDA jest dostawcą równych szans i pracodawcą.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autor pragnie podziękować Alanowi Krugerowi, Toddowi Bomanowi, Shannon Ostdiek, Elaine Berry i Ferouzowi Ayadi, którzy pomogli w zbieraniu danych za pomocą symulowanych pakietów łóżkowych. Autor dziękuje również Tami Brown-Brandl i Dale'owi Janssenowi za ich pomoc w utrzymaniu komór środowiskowych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Plastikowe pojemniki na butle o pojemności 10 galonówRubbermaidModel 2610Inne plastikowe pojemniki o podobnej wielkości są odpowiednie
Bilans masyDowolnaMożliwość pomiaru 0,1 grama
Wiertarka elektryczna z bitem 1 cmDowolny
analizator metanuThermo Fisher ScientificModel 55i Analizator
Wodór Analizator siarczkówThermo Fisher ScientificModel 450i
Analizator amoniakuThermo Fisher ScientificModel 17i
Analizator dwutlenku węglaCalifornia AnalyticalModel 1412
Analizator podtlenku azotuCalifornia AnalyticalModel 1412 Programowalny przekaźnik logiczny 1412
TECOModel SG2-020VR-D
Komory topnikowe ze stali nierdzewnejDowolnaSkonstruowane przy użyciu listy części i wskazówek cytowanych w Woodbury et al., 2006
Skecze gumoweDowolneWykonane z elastycznego materiału gumowego. Pokrój w kwadraty (61 cm x 61 cm) z otworem o średnicy 22,9 cm pośrodku.
pH-metrSpectrum TechnologiesTermometr IQ150
Spectrum TechnologiesIQ150
Linijka lub taśma mierniczaDowolnaMożliwość pomiaru w cm
Rurki sorbentoweMarkes InternationalTenax TA
Pompy kieszonkoweSKC Inc.Seria 210
Obojętna linia do pobierania próbekTeflono średnicy 0,64 cm
PompaThomas107 Służydo przepłukiwania powietrza przez linie próbkowania
metanu/niemetanu

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Doran, B., Euken, R., Spiehs, M. Hoops and mono-slopes: What we have learned about management and performance. Feedlot Forum 2010. , Iowa State University, Iowa Beef Center. Ames, Iowa. 8-16 (2010).
  2. Andersson, M. Performance of bedding materials in affecting ammonia emissions from pig manure. J. Agric. Engng. Res. 65, 213-222 (1996).
  3. Jeppsson, K. H. Volatilization of ammonia in deep-litter systems with different bedding materials for young cattle. J. Agric. Engng. Res. 73, 49-57 (1999).
  4. Powell, J. M., Misselbrook, T. H., Casler, M. D. Season and bedding impacts on ammonia emissions from tie-stall dairy barns. J. Environ. Qual. 37, 7-15 (2008).
  5. Gilhespy, S. L., Webb, J., Chadwick, D. R., Misselbrook, T. H., Kay, R., Camp, V., Retter, A. L., Bason, A. Will additional straw bedding in buildings housing cattle and pigs reduce ammonia emissions. Biosystems Engng. , 180-189 (2009).
  6. Spiehs, M. J., Woodbury, B. L., Doran, B. E., Eigenberg, R. A., Kohl, K. D., Varel, V. H., Berry, E. D., Wells, J. E. Environmental conditions in beef deep-bedded mono-slope facilities: A descriptive study. Trans ASABE. 54, 663-673 (2011).
  7. Cortus, E. L., Spiehs, M. J., Doran, B. E., Al Mamun, M. R. H., Ayadi, F. Y., Cortus, S. D., Kohl, K. D., Pohl, S., Stowell, R., Nicolai, R. Ammonia and hydrogen sulfide concentration and emission patterns for mono-slope beef cattle facilities in the Northern Great Plains. , ASABE. St. Joseph, MI. Paper No. 141897896 (2014).
  8. Spiehs, M. J., Cortus, E. L., Holt, G. A., Kohl, K. D., Doran, B. E., Ayadi, F. Y., Cortus, S. D., Al Mamun, M. R., Pohl, S., Nicolai, R., Stowell, R., Parker, D. Particulate matter concentration for mono-slope beef cattle facilities in the Northern Great Plains. Trans. ASABE. 57, 1831-1837 (2014).
  9. Ayadi, F. Y., Cortus, E. L., Spiehs, M. J., Miller, D. N., Djira, G. D. Ammonia and greenhouse gas concentrations at surfaces of simulated beef cattle bedded manure packs. Trans. ASABE. 58, 783-795 (2015).
  10. Ayadi, F. Y., Spiehs, M. J., Cortus, E. L., Miller, D. N., Djira, G. D. Physical, chemical, and biological properties of simulated beef cattle bedded manure packs. Trans. ASABE. 58, 797-811 (2015).
  11. Spiehs, M. J., Brown-Brandl, T. M., Parker, D. B., Miller, D. N., Berry, E. D., Wells, J. E. Effect of bedding materials on concentration of odorous compounds and Escherichia coli in beef cattle bedded manure packs. J. Environ. Qual. 42, 65-75 (2013).
  12. Spiehs, M. J., Brown-Brandl, T. M., Parker, D. B., Miller, D. N., Jaderborg, J. P., Diconstanzo, A., Berry, E. D., Wells, J. E. Use of wood-based materials in beef bedded manure packs: 1. Effect on ammonia, total reduced sulfide, and greenhouse gas concentrations. J. Environ. Qual. 43, 1187-1194 (2014).
  13. Spiehs, M. J., Brown-Brandl, T. M., Berry, E. D., Wells, J. E., Parker, D. B., Miller, D. N., Jaderborg, J. P., Diconstanzo, A. Use of wood-based materials in beef bedded manure packs: 2. Effect on odorous volatile organic compounds, odor activity value, Escherichia coli, and nutrient concentration. J. Environ. Qual. 43, 1195-1206 (2014).
  14. Spiehs, M. J., Brown-Brandl, T. M., Parker, D. B., Miller, D. N., Berry, E. D., Wells, J. E. Ammonia, total reduced sulfides, and greenhouse gases of pine chip and corn stover bedding packs. J. Environ. Qual. 45, 630-637 (2016).
  15. Spiehs, M. J., Berry, E. D., Wells, J. E., Parker, D. B., Brown-Brandl, T. M. Odorous volatile organic compounds, Escherichia coli, and nutrient concentrations when kiln-dried pine chips and corn stover bedding are used in beef bedded manure packs. J. Environ. Qual. 46, 722-732 (2017).
  16. Herbert, S., Hashemi, M., Chickering-Sears, C., Weis, S. Bedding options for livestock and equine. , University of Massachusetts Extension CDLE. Pub. 08-5 (2008).
  17. Honeyman, M. S., Patience, J. F. Effects of bedding on pig performance. Iowa State Research Farm Progress Reports. 143, Available from: https://lib.dr.iastate.edu/farms_reports/134/ (2012).
  18. Haverson, M., Honeyman, M. S., Adams, M. K. Swine system options for Iowa Swedish deep-bedded group nursing systems for feeder pigs production. Extension and Outreach Publications. 63, Available from: http://lib.dr.iastate.edu/extension_pubs/63 (2006).
  19. Brown-Brandl, T. M., Nienaber, J. A., Eigenberg, R. A. Temperature and humidity control in indirect calorimeter chambers. Trans. ASABE. 54, 685-692 (2011).
  20. Abney, C. S., Vasconcelos, J. T., McMeniman, J. P., Keyser, S. A., Wilson, K. R., Vogel, G. J., Galyean, M. L. Effects of ractophamine hydrochlodride on performance, rate and variation in feed intake, and acid-base balance in feedlot cattle. J. Anim. Sci. 85, 3090-3098 (2007).
  21. Miller, D. N., Woodbury, B. L. A solid-phase microextraction chamber method for analysis of manure volatiles. J. Environ. Qual. 35, 2383-2394 (2006).
  22. Woodbury, B. L., Miller, D. N., Eigenberg, R. A., Nienaber, J. A. An inexpensive laboratory and field chamber for manure volatile gas flux analysis. Trans. ASABE. 49, 767-772 (2006).
  23. Koziel, J. A., Spinhirne, J. P., Lloyd, J. D., Parker, D. B., Wright, D. W., Kuhrt, F. W. Evaluation of sample recovery of malodorous livestock gases from air sampling bags, solid-phase microextraction fibers, Tenax TA sorbent tubes, and sampling canisters. J. Air Waste Manag. Assn. 55, 1147-1157 (2005).
  24. Parker, D. B., Gilley, J., Woodbury, B., Kim, K., Galvin, G., Bartelt-Hunt, S. L., Li, X., Snow, D. D. Odorous VOC emission following land application of swine manure slurry. Atmos. Environ. 66, 91-100 (2013).
  25. Parker, D. B., Koziel, J. A., Cai, L., Jacobson, L. D., Akdeniz, N. Odor and odorous chemical emissions from animal buildings: Part 6. Odor activity value. Trans. ASABE. 55, 2357-2368 (2012).
  26. Watson, M., Wolf, A., Wolf, N. Total nitrogen. Recommended methods of manure analysis. Peters, J. , Univ. of Wisconsin Cooperative Extension. Madison, WI. Pub. A3769 18-24 (2003).
  27. Wolf, A., Watson, M., Wolf, N. Digestion and dissolution methods for P, K, Ca, Mg, and trace elements. Recommended methods of manure analysis. Peters, J. , Univ. of Wisconsin Cooperative Extension. Madison. Pub. A3769 30-38 (2003).
  28. Euken, R. A survey of manure characteristics from bedded confinement buildings for feedlot beef productions: Progress report. Animal Industry Report. , Iowa State University. Ames, IA. (2009).
  29. Li, L., Li, Q. -F., Wang, K., Bogan, B. W., Ni, J. -Q., Cortus, E. L., Heber, A. J. The National Air Emission Monitoring Study's southeast layer site: Part I. Site characteristics and monitoring methodology. Trans. ASABE. 56, 1157-1171 (2013).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Pobieranie pr bek gaz wjako powietrzakomora rodowiskowastatyczna komora przep ywulotne zwi zki organicznemateria ci kowyobornik bydl cyocena zapachu

Powiązane artykuły