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

Mindy J. Spiehs

doi:10.3791/57332

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

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

6.2K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/57332

⸱

19 lipca 2018

Mindy J. Spiehs¹

¹USDA ARS U.S. Meat Animal Research Center

W tym artykule

Podsumowanie

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

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

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 6,13^m2 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

Badanie zostało zaprojektowane tak, aby trwało 42 dni, z cotygodniowym zbieraniem danych. Wszystkie procedury dotyczące zwierząt zostały przejrzane i zatwierdzone przez Komisję ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt w Instytucie US Meat Animal Research Center.

1. Konstrukcja symulowanych kolumn z wypełnieniem ziarnistym

Należy przygotować plastikowe cylindryczne pojemniki o wysokości 0,42 m i średnicy 0,38 m.
UWAGA: W niniejszym badaniu wykorzystano konkretny komercyjny pojemnik na odpady o pojemności 10 galonów (patrz Tabela materiałów), jednak odpowiednie będą inne plastikowe pojemniki o podobnych wymiarach.
W każdym plastikowym pojemniku należy wywiercić sześć otworów o średnicy 1 cm, rozmieszczonych równomiernie wzdłuż obwodu, około 5 cm od górnej krawędzi pojemnika. Z pojemnika należy usunąć wszelkie resztki plastiku.
Należy wytarować plastikowy pojemnik i zapisać jego masę na boku naczynia. Za pomocą wagi należy odważyć 320 g wybranego materiału ścielącego do naczynia wagowego, a następnie dodać go do plastikowego pojemnika.
UWAGA: Można zastosować każdy materiał ścielący uznany za odpowiedni do użytku w obiektach hodowlanych⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴^,¹⁵. W przypadku modelowania obiektów dla bydła z głęboką ściółką w regionie Upper Great Plains za najpowszechniejszy materiał ścielący uważa się resztki kukurydzy¹, lecz stosowano również resztki soi, słomę pszenną oraz zrębki drewniane¹. Jeśli system ten jest wykorzystywany do modelowania obiektów dla świń lub bydła mlecznego z głęboką ściółką, bardziej odpowiednie mogą być słoma pszenna, jęczmienna, owsiana, siano, wióry drewniane, zrębki drewniane, trociny, gazety, kolby kukurydzy, ściernisko sojowe, łuski ryżowe lub piasek¹⁶^,¹⁷^,¹⁸.
Za pomocą wagi należy odważyć 320 g świeżego kału bydła na plastikowym talerzyku i dodać go do plastikowego pojemnika.
UWAGA: Mocz i kał są zbierane i przechowywane zgodnie z wcześniejszym opisem¹¹.
W cylindrze miarowym o pojemności 1000 mL należy odmierzyć 320 mL świeżego moczu bydła. Zawartość należy przelać do plastikowego pojemnika. Używając pręta do mieszania (obwód 5,08 cm), należy lekko wymieszać mieszaninę ściółki przez 30 s.
UWAGA: W tym przypadku zastosowano pusty w środku stalowy pręt z plastikową nakładką na końcu. Alternatywnie można użyć dowolnego rodzaju pręta.
Przed przygotowaniem każdego kolejnego pakietu ściółki należy oczyścić koniec pręta do mieszania za pomocą antyseptycznej chusteczki jednorazowej, aby zapobiec krzyżowemu zanieczyszczeniu drobnoustrojami.
UWAGA: Do czyszczenia pręta można również użyć wiadra z ciepłą wodą z mydłem. Można także przymocować gumką recepturką plastikowy woreczek strunowy do końca pręta i wymieniać go po każdym pakiecie ściółki, aby zapobiec zanieczyszczeniom krzyżowym.
Należy zważyć i zapisać końcową masę mieszaniny ściółki. Plastikowy pojemnik należy umieścić w komorze klimatycznej¹⁹ ustawionej na temperaturę otoczenia 18 - 20 °C przy punkcie rosy 12 °C.

2. Konserwacja symulowanych kolumn z wypełnieniem (bedded packs)

Na czterdzieści osiem godzin przed dodaniem kału i moczu, wyjmij zamrożone próbki z zamrażarki i pozostaw do rozmrożenia w temperaturze pokojowej (20 - 25 ˚C).
Na mniej niż godzinę przed dodaniem moczu do pakietu ściółki, zmierz pH moczu.
Załóż odpowiednie środki ochrony indywidualnej (rękawiczki, okulary ochronne) niezbędne do pracy z 6 M NaOH.
Wlej 25 mL 6 M wodorotlenku sodu (NaOH) do cylindra miarowego. Wymieszaj roztwór, a następnie sprawdź pH za pomocą sondy pH. Powtarzaj czynność, aż mocz osiągnie pH 7,4, czyli pH fizjologiczne²⁰.
Po dostosowaniu pH moczu, zamykaj pojemnik z moczem, gdy nie jest używany, aby zapobiec ulatnianiu się azotu z moczu.
Zważ i zapisz masę pakietu ściółki. Jeśli w tym dniu należy dodać świeżą ściółkę, odważ 320 g wybranego materiału ściółkowego do aluminiowej kuwety za pomocą wagi i dodaj materiał do odpowiednich pakietów ściółki. Jeśli w tym dniu nie należy dodawać ściółki, przejdź do kroku 2.7.
Odważ 320 g rozmrożonego kału bydła na plastikowym talerzu za pomocą wagi i dodaj do pakietu ściółki.
UWAGA: W dniu 21. użyj świeżego kału zamiast rozmrożonego.
Odmierz 320 mL rozmrożonego moczu bydła w cylindrze miarowym o pojemności 1000 mL. Wlej zawartość na pakiet ściółki.
UWAGA: W dniu 21. użyj świeżego moczu zamiast rozmrożonego.
Za pomocą pręta szklanego lekko wymieszaj zawartość pakietu ściółki przez 30 sekund. Oczyszczaj plastikową końcówkę pręta między każdym pakietem ściółki, aby zapobiec kontaminacji krzyżowej drobnoustrojów. Zważ i zapisz końcową masę mieszaniny ściółki.
Umieść plastikowy pojemnik z powrotem w komorze środowiskowej.
Powtarzaj kroki 2.1 - 2.10 w poniedziałki, środy i piątki każdego tygodnia, przy czym materiał ściółkowy dodawaj (krok 2.6) i pobieraj próbki powietrza w każdą środę.

3. Pobieranie próbek z symulowanych złóż filtracyjnych

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

Przygotowanie do pobierania próbek powietrza z przestrzeni nad każdą symulowaną ściółką.
1. Włączyć całą aparaturę do pobierania próbek powietrza i pozwolić jej się rozgrzać zgodnie z instrukcjami producenta, przez około 1 godzinę.
  UWAGA: Analizatory gazów do oznaczania amoniaku (NH₃), siarkowodoru (H₂S), metanu (CH₄), tlenku azotu (N₂O) i dwutlenku węgla (CO₂) wykorzystane w tym badaniu znajdują się w Tabeli materiałów.
2. Za pomocą linijki zmierzyć odległość od górnej powierzchni symulowanej ściółki do górnej krawędzi plastikowego pojemnika, w którym znajduje się ściółka.
3. Obliczyć objętość przestrzeni nad ściółką, korzystając z następującego wzoru:
  
  gdzie r = promień plastikowego pojemnika,
  h = odległość od górnej powierzchni ściółki do górnej krawędzi plastikowego pojemnika, a
  V_{flux chamber} = objętość komory przepływowej znajdującej się na górze plastikowego pojemnika.
  UWAGA: Komory przepływowe użyte w tym badaniu miały objętość wewnętrzną 0,007 m³ i powierzchnię 0,064 m²¹^,²².
4. Wbić metalowy kołek na głębokość około 5 cm w powierzchnię ściółki, mniej więcej w jej centrum. Przeciągnąć inertną rurkę o średnicy 0,64 cm przez jeden z 1-cm otworów na górze każdego pojemnika z symulowaną ściółką i przymocować do metalowego kołka o długości 12,5 cm w odległości 1,3 cm nad powierzchnią ściółki. Na górze każdej symulowanej ściółki umieścić półkoliste statyczne komory przepływowe ze stali nierdzewnej²¹^,²² z gumowymi uszczelkami (Rysunek 1).
  UWAGA: Uszczelki gumowe to kwadraty o boku 61 cm wykonane z miękkiej, elastycznej gumy z wyciętymi w środku otworami o średnicy 22,9 cm. Otwór pasuje do komory przepływowej, a brzegi uszczelki zapewniają szczelność na górnej krawędzi plastikowego pojemnika po jego nałożeniu.
5. Podłączyć inertne rurki o średnicy 0,64 cm do komór przepływowych za pomocą inertnych złączek zaciskowych.
  UWAGA: Inertne rurki są podłączone do kolektora pobierania gazów, który zasila aparaturę do pobierania próbek powietrza. System pobierania gazów jest sterowany przez 24-woltowy programowalny przekaźnik logiczny (patrz Tabela materiałów), który sygnalizuje wielopozycyjnym zaworom elektromagnetycznym 3-drożnym otwarcie i zamknięcie jednej z ośmiu linii wlotowych powietrza w kolektorze pobierania gazów. Jedna linia jest otwarta w danym czasie, co umożliwia indywidualne pobieranie próbek powietrza z każdej ściółki.
6. Rozpocząć przepłukiwanie rurek powietrzem otoczenia z pomieszczenia z prędkością 5 L min^-1 przez 30 minut.
  UWAGA: Pompa użyta do przepłukiwania linii próbkowania opisana jest w Tabeli materiałów.
Pomiar stężenia amoniaku, dwutlenku węgla, metanu i siarkowodoru w przestrzeni nad symulowanymi ściółkami.
1. Po odpowiednim przepłukaniu symulowanych ściółek otworzyć kurek na linii próbkowania, aby zassać powietrze otoczenia z pomieszczenia do inertnych linii próbkowania połączonych z kolektorem pobierania gazów.
2. Aktywować programowalny przekaźnik logiczny, aby rozpocząć zasysanie powietrza do aparatury pomiarowej. Rejestrować pomiary powietrza otoczenia przez 20 minut w celu określenia stężenia mierzonych gazów w powietrzu otoczenia. Posłuży to jako tło stężenia powietrza. Po zakończeniu pomiaru stężenia powietrza otoczenia zamknąć kurek na linii próbkowania.
3. Aktywować programowalny przekaźnik logiczny, aby rozpocząć pobieranie próbek powietrza z inertnych linii próbkowania podłączonych do każdej komory przepływowej. Rejestrować pomiary z każdej linii próbkowania przez 20 minut, aby określić stężenia mierzonych gazów w przestrzeni nad każdą ściółką.
4. Wyniki można przedstawić jako średnie stężenie gazu (NH₃, CO₂, N₂O, CH₄, H₂S) w próbkach powietrza (mg kg^-1 lub ppm) lub można obliczyć gęstość strumienia (szybkość emisji) gazu w jednostkach masy na jednostkę powierzchni na jednostkę czasu, korzystając z następującego równania:
  
  gdzie J = strumień w µg m^-2 min^-1,
  A = powierzchnia źródła (m²) wewnątrz komory,
  Q = szybkość przepływu powietrza płuczącego m³ min^-1, a
  C_air = stężenie LZO opuszczających komorę (µg m^-3)²³.
Pomiar stężenia odorowych lotnych związków organicznych w przestrzeni nad symulowanymi ściółkami.
1. Założyć jednorazowe rękawiczki lateksowe lub nitrylowe.
2. Po odpowiednim przepłukaniu symulowanych ściółek zdjąć mosiężne nakrętki zabezpieczające z przygotowanych wcześniej rurek sorbentowych ze stali nierdzewnej.
  UWAGA: Rurki sorbentowe użyte w tym badaniu miały wymiary 89 mm × 6,4 mm (średnica zewnętrzna) i były wypełnione sorbentem Tenax TA (patrz Tabela materiałów). Mosiężne nakrętki posiadają podkładki z politetrafluoroetylenu (PTFE).
3. Podłączyć nacięty koniec rurki sorbentowej do wlotu w komorze przepływowej za pomocą elastycznej rurki gumowej, a drugi koniec rurki sorbentowej do pompy próżniowej.
  UWAGA: Pompa próżniowa użyta w tym badaniu (patrz Tabela materiałów) zasysała powietrze przez rurki sorbentowe z przepływem 75 mL min^-1.
4. Pozwolić pompie zasysać powietrze do rurki sorbentowej przez 5 min, aby uzyskać objętość próbki 0,375 L, następnie wyłączyć pompę i odłączyć rurkę sorbentową. Ponownie założyć mosiężne nakrętki zabezpieczające na końce rurek sorbentowych.
5. Powtórzyć kroki od 3.3.1 do 3.3.4, aby zebrać jedną rurkę sorbentową dla każdej ściółki.
6. Przechowywać rurki sorbentowe do czasu analizy metodą desorpcji termicznej sprzężonej z chromatografią gazową i spektrometrią mas (TD-GC-MS). Rurki można przechowywać w temperaturze pokojowej (20 - 25 ˚C) przez czas <24 h. W przypadku przechowywania przez czas >24 h należy umieścić je w lodówce.
7. Bezpośrednio przed analizą próbek w systemie TD-GC-MS zdjąć mosiężne nakrętki zabezpieczające z rurek sorbentowych i zastąpić je analitycznymi nakrętkami PTFE²³.
8. Przeanalizować rurki sorbentowe pod kątem zawartości 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 obliczyć gęstość strumienia (szybkość emisji) LZO w jednostkach masy na jednostkę powierzchni na jednostkę czasu, korzystając z następującego równania:
  
  gdzie J = strumień w µg m^-2 min^-1,
  A = powierzchnia źródła (m²) wewnątrz komory,
  Q = szybkość przepływu powietrza płuczącego m³ min^-1, a
  C_air= stężenie LZO opuszczających komorę (µg m^-3)²³.
Wykonanie pomiarów fizycznych i chemicznych symulowanych ściółek.
UWAGA: Temperaturę, pH oraz odparowanie wody mierzy się za każdym razem, gdy do symulowanych ściółek dodawane są dodatkowe materiały. Skład składników odżywczych określa się w dniu 0 i dniu 42. Wolną przestrzeń powietrzną określa się tylko w dniu 42.
1. Określić temperaturę ściółki, wprowadzając sondę temperatury do centrum ściółki, na głębokość około 7,6 cm poniżej powierzchni symulowanej ściółki. Odczekać do ustabilizowania się temperatury i zapisać wynik.
2. Określić szacunkową utratę wody przez odparowanie
  1. Umieścić plastikowy pojemnik na wadze.
  2. Zmierzyć i zapisać masę symulowanej ściółki przed i po każdym dodaniu odchodów/moczu/ściółki do symulowanej ściółki.
  3. Obliczyć szacunkową utratę wody przez odparowanie, odejmując masę początkową z bieżącego dnia od masy końcowej z dnia poprzedniego. Różnica ta stanowi szacunkową masę wody, która odparowała ze ściółki między tymi dniami i może być wykorzystana do porównania względnych różnic między ściółkami, choć nie odzwierciedla ona straty bezwzględnej.
3. Określić pH symulowanej ściółki
  1. Pobrać reprezentatywną próbkę o masie 5 - 10 g z każdej symulowanej ściółki z centrum ściółki na głębokości około 7,6 cm poniżej powierzchni. Umieścić próbkę w plastikowej stożkowej probówce o pojemności 50 mL, zakręcić i opisać.
  2. Zkalibrować pH-metr za pomocą buforów o pH 4 i 7 zgodnie z instrukcjami producenta.
  3. Określić masę każdej probówki stożkowej.
  4. Rozcieńczyć każdą próbkę w stosunku 1:2 (masowo) wodą destylowaną i dejonizowaną. Wstrząsnąć probówką, aby wymieszać wodę z materiałem ściółki. Wprowadzić sondę pH do probówki, zmierzyć i zapisać pH próbki.
4. Tylko w dniach 0 i 42 określić zawartość składników odżywczych w symulowanej ściółce.
  1. Pobrać reprezentatywną próbkę o masie 50 g z każdej symulowanej ściółki z centrum ściółki na głębokości około 7,6 cm poniżej powierzchni ściółki. Umieścić ją w papierowej torbie do próbek gleby.
  2. Przetransportować do laboratorium w celu analizy składników odżywczych w ciągu 24 godzin. Przechowywać w lodówce do czasu transportu próbek do laboratorium.
    UWAGA: Można analizować dowolne makro- lub mikroelementy. Analizujemy całkowitą zawartość azotu²⁶, fosforu i siarki²⁷ w laboratorium komercyjnym.
5. Tylko w dniu 42 określić wolną przestrzeń powietrzną w symulowanej ściółce.
  1. Umieścić plastikowy pojemnik na wadze i zapisać masę. Powoli wypełniać wodą, aż powierzchnia wody zrówna się z powierzchnią symulowanej ściółki. Odczekać, aż woda osiądzie i przestaną wydostawać się pęcherzyki powietrza z symulowanej ściółki, a następnie zapisać masę plastikowego pojemnika.
  2. Określić procent wolnej przestrzeni powietrznej, korzystając z następującego obliczenia:
Po zakończeniu wszystkich wymaganych etapów zbierania danych (Kroki 3.1 - 3.4), dodać odchody, mocz i ściółkę do symulowanych ściółek zgodnie z Krokami 2.1 - 2.10.

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

Wyniki

Do tej pory opublikowano siedem badań naukowych⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴^,¹⁵ z wykorzystaniem tej procedury, wprowadzając modyfikacje i korekty w celu udoskonalenia modelu oraz dostosowania go do celów konkretnych eksperymentów. Procedura ta była stosowana do oceny wpł...

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

Dyskusja

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

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

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
Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Plastikowe pojemniki na butle o pojemności 10 galonów	Rubbermaid	Model 2610	Inne plastikowe pojemniki o podobnej wielkości są odpowiednie
Bilans masy	Dowolna		Możliwość pomiaru 0,1 grama
Wiertarka elektryczna z bitem 1 cm	Dowolny
analizator metanu	Thermo Fisher Scientific	Model 55i Analizator
Wodór Analizator siarczków	Thermo Fisher Scientific	Model 450i
Analizator amoniaku	Thermo Fisher Scientific	Model 17i
Analizator dwutlenku węgla	California Analytical	Model 1412
Analizator podtlenku azotu	California Analytical	Model 1412 Programowalny przekaźnik logiczny 1412
	TECO	Model SG2-020VR-D
Komory topnikowe ze stali nierdzewnej	Dowolna		Skonstruowane przy użyciu listy części i wskazówek cytowanych w Woodbury et al., 2006
Skecze gumowe	Dowolne		Wykonane z elastycznego materiału gumowego. Pokrój w kwadraty (61 cm x 61 cm) z otworem o średnicy 22,9 cm pośrodku.
pH-metr	Spectrum Technologies	Termometr IQ150
	Spectrum Technologies	IQ150
Linijka lub taśma miernicza	Dowolna		Możliwość pomiaru w cm
Rurki sorbentowe	Markes International	Tenax TA
Pompy kieszonkowe	SKC Inc.	Seria 210
Obojętna linia do pobierania próbek	Teflon		o średnicy 0,64 cm
Pompa	Thomas	107 Służy	do przepłukiwania powietrza przez linie próbkowania

metanu/niemetanu

Bibliografia

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).
Andersson, M. Performance of bedding materials in affecting ammonia emissions from pig manure. J. Agric. Engng. Res. 65, 213-222 (1996).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
Herbert, S., Hashemi, M., Chickering-Sears, C., Weis, S. Bedding options for livestock and equine. , University of Massachusetts Extension CDLE. Pub. 08-5 (2008).
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).
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).
Brown-Brandl, T. M., Nienaber, J. A., Eigenberg, R. A. Temperature and humidity control in indirect calorimeter chambers. Trans. ASABE. 54, 685-692 (2011).
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).
Miller, D. N., Woodbury, B. L. A solid-phase microextraction chamber method for analysis of manure volatiles. J. Environ. Qual. 35, 2383-2394 (2006).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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

Tagi

Pobieranie pr bek gaz w jako powietrza komora rodowiskowa statyczna komora przep ywu lotne zwi zki organiczne materia ci kowy obornik bydl cy ocena zapachu

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