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Lab-Modell auszuwertende Geruch und Gaskonzentration emittierten tief gebettet Pack Gülle

doi: 10.3791/57332 Published: July 19, 2018

Summary

Ein Protokoll wurde entwickelt zur Messung von Gasen, Gerüchen und Nährstoffzusammensetzung in Lab-skaliert gebettet Gülle-Packs, die verwendet werden können, um Möglichkeiten zur Verbesserung der Luftqualität in kommerziellen Vieh Einrichtungen mit tief gebettet Gülle Packs zu studieren.

Abstract

Ein Labor-skaliert simulierten gebettet Pack-Modell wurde entwickelt, um Studie Luftqualität und Nährstoffzusammensetzung tief gebettet Packs in Rinder-Mono-Slope-Anlagen eingesetzt. Dieses Protokoll wurde verwendet, um viele verschiedene Bettzeug-Materialien, Umgebungsvariablen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) und Potenziale effektiv bewerten Mitigation-Behandlungen, die zu verbessern, können Luftqualität in kommerzielle tief gebettet Mono-Slope-Anlagen. Das Modell ist dynamisch und erlaubt es den Forschern, viele chemische und physikalische Messungen leicht aus dem Bett Pack zu sammeln. Wöchentlichen Messungen, im Laufe von sechs bis sieben Wochen gesammelt ermöglicht genügend Zeit, um Veränderungen in Luftgütemessungen im Laufe der Zeit zu sehen, wie das Bett Pack reift. Die Daten aus den simulierten gebettet Packs werden zuvor in kommerzielle tief gebettet Mono-Slope-Anlagen innerhalb des Bereichs der Konzentrationen gemessen. Frühere Studien haben gezeigt, dass 8-10 experimentelle Einheiten pro Behandlung ausreichen, um die statistischen Unterschiede zwischen den simulierten gebettet Packs zu erkennen sind. Die Bett-Packs sind leicht zu pflegen, erfordert weniger als 10 Minuten Arbeit pro Bett Packungen pro Woche, Urin, Kot und Einstreu hinzuzufügen. Entnahme von Proben mit dem Gas-Probenahme-System erfordert 20-30 Minuten pro Bett Pack, je nach den Messungen, die gesammelt werden. Die Verwendung von Lab-skaliert gebettet Packs ermöglicht den Forscher zur Kontrollvariablen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Bettwäsche-Quelle, die schwierig oder unmöglich zu kontrollieren in einem Forschungs- oder kaufmännischen Facility. Während keine perfekte Simulation des "realen" Bedingungen, die simulierte gebettet dienen Packungen als ein gutes Modell für Forscher, die Behandlung Unterschiede zwischen gebettet Packungen zu untersuchen. Mehrere Labormaßstab Untersuchungen können durchgeführt werden, um mögliche Behandlungen beseitigen, bevor sie in einem Forschungs- oder kommerzielle Größe Anlage.

Introduction

Fleischrinder Entbindung Einrichtungen sind eine beliebte Gehäuse-Option in den mittleren und oberen Great Plains. Entbindung Einrichtungen sind häufiger in dieser Region als den südlichen Plains, weil die Region erhält mehr Jahresniederschlag schafft mehr Feedlot Abfluss, die enthalten sein müssen. Viele Hersteller haben Mono-Hang Scheunen für Rinder zu bauen. Die wichtigsten Gründe angeführt von den Herstellern für die Auswahl einer Mono-Hang-Anlage war die Fähigkeit, Zeitplan Arbeits- und Dünger entfernen und verbesserte Leistung im Vergleich zur Menge Futterrationen1öffnen. Eine Mehrheit der Rinder Hersteller (72,2 %) mit Mono-Hang Scheunen erhalten eine Bett Pack für eine Umdrehung von Rindern oder mehr, mit einem tief-Bettwäsche-Management-System für Bettwäsche und Abfall1. Die am häufigste verwendete bettwäschematerial ist Mais Stover, obwohl Hersteller Bericht mit Soja Stoppeln, Weizenstroh, Maiskolben und Sägemehl1. Aufgrund der regionalen Nachfrage nach Mais Stover Bettwäsche waren viele Produzenten interessiert alternative Bettzeug-Materialien, die in Mono-Slope-Anlagen verwendet werden könnte. Neben Wirtschaft und Tierkomfort befragt Produzenten wie die Einstreu die Umgebung der Anlage, einschließlich der Herstellung von wohlriechenden Gase, Nährstoffzusammensetzung der daraus resultierenden Gülle/Einstreu und Vorhandensein von Krankheitserregern auswirken würde.

Nur wenige Studien wurden durchgeführt, zur Messung der Luftqualität aus verschiedenen Bettzeug-Materialien in Stalleinrichtungen, mit der meisten Fokussierung nur auf Ammoniak verwendet. Die meisten der bisherigen Auswertungen der Luftqualität sind auf dem Bauernhof Datenerfassung mit ein oder zwei experimentelle Einheiten pro Behandlungen analysierten auf einmal2,3,4,5. Begrenzten Zahl von experimentellen Einheiten erfordert die Studie mehrere Male wiederholt werden damit du weitere Variablen wie Wetter, Alter oder Phase der Produktion von Tieren, und vielleicht Bettwäsche Materialien in unterschiedlichen Vegetationsperioden produziert .

Ohne bekannte Lab-skaliert Modell, Faktoren, die die Luftqualität und Nährstoffzusammensetzung der Gülle/Einstreu zu studieren Mischung aus Rindfleisch tief gebettet Mono-Hang Einrichtungen, Forscher zunächst versucht, mit kommerziellen Vieh nutzen eine tief-Bett System6,7,8. Statische Flussmittel Kammern wurden verwendet, um NH3 Konzentrationen auf der Oberfläche von Mono-Hang tief gebettet Vieh Einrichtungen über einen 18-monatigen Zeitraum6zu messen. Zwei Stifte in jedem der zwei Scheunen wurden gemessen. Gehackte Maisstroh waren die bevorzugten Einstreu, aber Weizen Stroh und Soja Stiele dienten auch für Bettwäsche in kurzen Zeiträumen dieses Projektes. Bettwäsche-Nutzung reichte von 1,95-3.37 kg pro Tier pro Tag und Stift Dichte reichten von 3,22-6.13 m2 pro Tier. Nachfolgende Studien gemessen, Ammoniak und Schwefelwasserstoff Emissionen aus der Scheune7und Feinstaub-Konzentrationen außerhalb der Scheune8. Diese Studien wurden über einen Zeitraum von 2 Jahren mit zwei bis vier Scheune Standorte. Die Herausforderung bei der Datenerfassung auf dem Bauernhof ist die mangelnde Kontrolle, die die Forschung über das System hat. Hersteller wechseln Rinder Diäten, Tiere von Stift zu Stift bewegen, Bettzeug-Materialien aus verschiedenen Quellen zu verwenden und reinigen und wieder ins Bett Stifte als ihre Produktions- und Arbeitskräfte ermöglicht, so viele Variablen Störfaktoren. Eigenbetriebliche Forschung beinhaltet auch Reisekosten und große Mengen von experimentellen Behandlungen (z. B. Einstreumaterial). Das Ziel dieses Projektes war es, eine Lab-Modell zu entwickeln, die verwendet werden könnten, um Faktoren, die die Luftqualität und Nährstoffmanagement in Vieh tief gebettet Mono-Slope Anlagen zu studieren.

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Protocol

Die Studie soll mehr als 42 Tage mit wöchentlichen Datenerhebung durchgeführt werden. Alle tierische Verfahren wurden geprüft und durch die uns Fleisch Animal Research Center institutionelle Animal Care and Use Committee genehmigt.

1. Konstruktion simuliert gebettet Packs

  1. Beginnen Sie mit Kunststoff-Zylinder Container, 0,42 m hoch mit einem Durchmesser von 0,38 m.
    Hinweis: In dieser Studie wurde eine besondere 10 Gallonen kommerzielle Abfallbehälter verwendet (siehe Tabelle der Materialien), aber andere ähnlicher Größe Kunststoffbehälter geeignet wäre.
  2. Bohrlöcher 6 1 cm Abstand ebenso um den Umfang der Kunststoffbehälter in jeder Kunststoff-Behälter ca. 5 cm oben auf der Kunststoffbehälter. Alle Kunststoff Reste aus dem Behälter zu entfernen.
  3. Tarieren Sie den Kunststoffbehälter und notieren Sie die Masse auf der Seite der Kunststoffbehälter. 320 g ausgewählte Einstreu in wiegen Pfanne mit einer Waage wiegen und Bettwäsche Material auf die Kunststoff-Container hinzufügen.
    Hinweis: Einstreu geeignet für Einsatz in Vieh Einrichtungen kann9,10,11,12,13,14,15verwendet. Für die Modellierung von tief gebettet Vieh Einrichtungen in den oberen Great Plains, Mais Stover gilt als die häufigste Bettwäsche Material1 aber Soja Stover, Weizenstroh und Hackschnitzel wurden auch verwendet1. Wenn dieses System Modell tief gebettet Schweine oder Milchprodukten Einrichtungen, Weizenstroh, Gerste Stroh, Hafer Stroh, Heu, Sägespäne, Hackschnitzel, Sägemehl, Zeitung, Maiskolben, Soja Stoppeln, Reis Rümpfe, oder Sand möglicherweise besser geeignet16,17 ,18.
  4. Wiegen Sie 320 g frische Rinder Kot auf einem Kunststoff Platte mit Waage und füllen in den Kunststoff Behälter.
    Hinweis: Urin und Kot gesammelt und gepflegt wie oben beschrieben11.
  5. Messen Sie 320 mL frische Rinder Urin in 1000-mL-Messzylinder. Leerer Inhalt in der Kunststoff-Container. Mit einem Rührstäbchen (5,08 cm Umfang), mischen Sie die Bettwäsche Material Mischung leicht für 30 s.
    Hinweis: In diesem Fall war eine hohle Stahlstange mit einer Kunststoff-Abdeckung am Ende verwendet. Alternativ könnte jede Art von Rute verwendet werden.
  6. Reinigen Sie das Ende der Rührstab zwischen jedes Bett Pack mit einer antiseptischen Entsorgung wischen um Cross-Kontamination von Mikroben zu verhindern.
    Hinweis: Ein Eimer mit warmem Seifenwasser kann auch verwendet werden, zu den Rührstab reinigen. Ein Plastikbeutel kann auch sicherte sich mit einem Gummiband am Ende des Stabes und ersetzt nach jedem Pack um Kreuzkontaminationen zu vermeiden gebettet werden.
  7. Weigh und nimmt die endgültige Masse der Bettwäsche Mischung. Stellen Sie den Kunststoff Behälter in der Klimakammer19 stellen auf einer Umgebungstemperatur von 18-20 ° C mit einem Taupunkt von 12 ° C.

2. Erhaltung der simulierten gebettet Packs

  1. Achtundvierzig Stunden vor dem Hinzufügen von Kot und Urin, gefrorenen Kot und Urin aus dem Gefrierschrank zu entfernen und bei Raumtemperatur (20-25 ° c) auftauen lassen.
  2. Messen Sie weniger als eine Stunde vor dem Hinzufügen von Urin zu Bett Pack, den pH-Wert des Urins.
  3. Setzen Sie auf geeigneter persönlicher Schutzausrüstung (Handschuhe, Schutzbrille) notwendig für den Umgang mit 6 M NaOH.
  4. Gießen Sie den Messzylinder 25 mL 6 M Natronlauge (NaOH). Rühren Sie die Mischung, dann testen Sie den pH-Wert mit einem pH-Sonde. Wiederholen Sie, bis der Urin pH 7.4, physiologischen pH-Wert20erreicht.
  5. Sobald der pH-Wert des Urins eingestellt ist, Verschlusskappe auf den Urin-Behälter bei Nichtgebrauch Verflüchtigung von Stickstoff aus dem Urin zu verhindern.
  6. Weigh und nimmt die Masse des Bett-Packs. Wenn frische Bettwäsche ist an diesem Tag hinzugefügt werden, wiegen Sie 320 g ausgewählt Einstreumaterial in Aluminium-Pfanne mit Waage und fügen Sie Einstreu zu den jeweiligen gebettet Packs hinzu. Wenn keine Bettwäsche ist an diesem Tag hinzugefügt werden, fahren Sie mit Schritt 2.7.
  7. Gewicht 320 g aufgetauten Vieh Kot auf einem Kunststoff Platte mit Waage und das Bett Pack hinzufügen.
    Hinweis: Am Tag 21, verwenden Sie frischen Kot anstelle von aufgetauten Kot.
  8. Messen Sie 320 mL Urin aufgetauten Rinder in 1000-mL-Messzylinder. Leerer Inhalt auf das Bett Pack.
    Hinweis: Am Tag 21, verwenden Sie frischem Urin anstelle von aufgetauten Urin.
  9. Mit einem Rührstäbchen, rühren Sie die Bettwäsche Pack Mischung leicht für 30 Sekunden. Reinigen von Kunststoff Ende der Rührstab zwischen jedes Bett Pack, Cross-Kontamination von Mikroben zu verhindern. Weigh und nimmt die endgültige Masse der Bettwäsche Mischung.
  10. Die Kunststoff-Behälter in der Klimakammer zurück.
  11. Wiederholen Sie die Schritte 2.1-2.10 am Montag, Mittwoch und Freitag jeder Woche mit Bettwäsche Material hinzugefügt wird (Schritt 2.6) und Luftproben jeden Mittwoch.

3. Sammeln von Proben aus den simulierten gebettet Packs

Hinweis: Sind aus den simulierten gebettet Packs einmal wöchentlich Proben vor dem Hinzufügen von Kot, Urin und frische Bettwäsche.

  1. Vorbereitung, Luftproben von Headspace jedes simulierte gebettet Packs zu sammeln.
    1. Schalten Sie alle Luft Probenahmegeräte und gemäß den Anweisungen des Herstellers, ca. 1 Stunde aufwärmen lassen.
      Hinweis: Siehe Tabelle der Materialien für Ammoniak (NH3), Schwefelwasserstoff (H2S), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Kohlendioxid (CO2) Gasanalysatoren in dieser Studie verwendet.
    2. Messen Sie den Abstand vom oberen Rand des simulierten gebettet Packs an die Spitze der Kunststoff Behälter mit der simulierten gebettet Pack mit einem Lineal.
    3. Berechnen Sie das Volumen des Bereichs Headspace mithilfe der folgenden Formel:
      Equation 1
      wo R = Radius der Kunststoffbehälter
      h = Abstand vom oberen Rand das Bett Pack an die Spitze der Kunststoff-Behälter, und
      V-Flussmittel Kammer = Volumen der Flussmittel Kammer befindet sich oben auf der Kunststoffbehälter.
      Hinweis: In dieser Studie verwendeten Flussmittel Kammern hatte ein Innenvolumen von 0,007 m3 mit einer Fläche von 0,064 m21,22.
    4. Oberfläche des gebettet Packs in die ungefähre Mitte der Packung schieben Sie eine Metall Pfahl ca. 5 cm. Thread-0,64 cm inert Schlauch durch eines der 1-cm-Löcher an der Spitze jedes Behälters simulierten gebettet Pack und sichere auf 12,5 cm Metall 1,3 cm über der Oberfläche der Bettwäsche Packung. Platzieren Sie Edelstahl halbkugelförmigen statische Flussmittel Kammern21,22 mit Kautschuk Röcken auf der Oberseite jedes simulierte gebettet Packung (Abbildung 1).
      Hinweis: Rubber Röcke sind 61 cm Quadrate, die weichen, elastischen Gummi mit 22,9 cm Durchmesser-Löcher in der Mitte geschnitten. Das Loch passt über die Flux-Kammer und die Röcke bilden ein Siegel auf der Oberseite der Kunststoffbehälter, wenn auf dem Behältnis platziert.
    5. Die Flux-Kammern mit inerten Klemmringverschraubungen zuordnen Sie 0,64 cm inert-Schläuche.
      Hinweis: Der inerte Schlauch ist Probenahme Gasarmatur beigemessen, was in der Luft Probenahmegeräte einspeist. Das Probenahmesystem Gas wird durch einen 24 Volt programmierbare Logik Relais gesteuert (siehe Tabelle der Materialien) das Multi-Positions 3-Wege-Magnetventile öffnen und Schließen einer der acht Luftleitungen Einlass auf Probenahme Gasarmatur signalisiert. Eine Zeile wird zu einem Zeitpunkt zu ermöglichen individuelle Luftproben aus jedem Bett Pack geöffnet.
    6. Beginnen Sie Spülung der Umgebungsluft aus dem Raum durch den Schlauch mit einer Rate von 5 L min-1 für 30 Minuten.
      Hinweis: Siehe Tabelle der Materialien für Pumpe verwendet, um die Luft durch den querprofillinien bündig.
  2. Messen Sie Konzentration von Ammoniak, Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff im Gasraum des simulierten gebettet Packungen.
    1. Nachdem ausreichend Spülen der simulierten Packungen gebettet, öffnen Sie Absperrhahn auf Probe Linie zeichne Umgebungsluft aus dem Zimmer in inerten querprofillinien mit Probenahme Gasarmatur verbunden.
    2. Aktivieren Sie das programmierbare Logik Relais zu beginnen, ziehen Luft in die Luft Probenahmegeräte. Aufzeichnung von Messungen aus der Umgebungsluft für 20 Minuten, um die Konzentration der gemessenen Gase in der Luft zu bestimmen. Dies wird als ein Hintergrund Luftkonzentration verwendet werden. Wenn fertig Umgebungsluft-Konzentration zu sammeln, schließen Sie den Absperrhahn auf die Entnahmeleitung.
    3. Aktivieren Sie das programmierbare Logik Relais zunächst Probenahme Luft aus inerten querprofillinien an jeder Fluss Kammer angebracht. Aufzeichnung von Messungen aus jeder Probe Zeile 20 Minuten gemessene Gaskonzentrationen in den Gasraum jedes Bett Packs zu bestimmen.
    4. Ergebnisse können als die durchschnittliche Konzentration des Gases (NH3, CO2, N2O, CH4H2S) in Luftproben (mg kg-1 oder ppm) gemeldet werden, oder die Flussdichte (Emissionsrate) des Gases kann auf eine Masse pro Einheit berechnet werden Fläche pro Einheit Zeit-Basis unter Verwendung der folgenden Gleichung:
      Equation 2
      wo J = das Flussmittel in µg m-2 min-1,
      A = Fläche der Quelle (m2) im Inneren der Kammer
      Q = die Sweep Air Flow Rate m3 min-1, und
      CLuft = der VOC-Konzentration verlassen die Kammer (µg m-3)23.
  3. Konzentration der duftende flüchtige organische Verbindungen in den Kopfraum der simulierten gebettet Packs zu messen.
    1. Setzen Sie auf Latex oder Nitril Einmalhandschuhe.
    2. Nachdem ausreichend Spülen der simulierten Packungen gebettet, abnehmen Sie Messing Lagerung Deckel von vorkonditionierten Sorbens Edelstahlrohre.
      Hinweis: In dieser Studie verwendeten Sorptionsmittel Röhren waren 89 mm × 6,4 mm OD mit Tenax TA Sorptionsmittel (siehe Tabelle der Materialien) gefüllt. Messing-Kappen haben Polythtrafluorethylene (PTFE) Aderendhülsen.
    3. Befestigen Sie die erzielte Ende des Sorbens Rohres an der Ansaugöffnung auf die Flux-Kammer mit flexiblen Gummischlauch und das andere Ende des Sorbens Rohres mit einer Vakuumpumpe.
      Hinweis: Die Vakuumpumpe verwendet in dieser Studie (siehe Tabelle der Materialien) Luft durch das Sorptionsmittel Röhren mit einer Durchflussrate von 75 mL min-1gezogen.
    4. Lassen Sie die Pumpe Luft in das Sorbens Rohr für 5 min für ein Probenvolumen von 0,375 L, ziehen dann schalten Sie die Pumpe und Sorbens Rohr trennen. Messing-Lagerung-Kappen an den Enden der Sorptionsmittel Röhren zu ersetzen.
    5. Wiederholen Sie die Schritte 3.3.1 - 3.3.4 eine Sorbens Röhre für jedes Bett Pack zu sammeln.
    6. Speichern Sie Sorptionsmittel Röhren bis zur Analyse durch thermische Desorption-Gas-Chromatographen-Masse-Spektrometrie (TD-GC-MS). Röhren können bei Zimmertemperatur (20-25 ° c) gelagert werden, für < 24 h. Wenn die Speicherung > 24 h, Store im Kühlschrank.
    7. Unmittelbar vor der Analyse von Proben auf dem TD-GC-MS-System Messing Lagerung Kappen aus Sorptionsmittel Röhren entfernen und ersetzen mit PTFE analytische Caps23.
    8. Sorptionsmittel Röhren für flüchtige organische Verbindungen24 (Essigsäure, Buttersäure, Propionsäure, Isobutyric Säure, Isovaleric Säure, Valeric Säure, Hexanoic Säure, Heptanoic Säure, Phenol, p-Cresol, Indole, Skatole, Dimethyl Disulfid und Dimethyl analysieren Trisulfide) mit TD-GC-MS23,24,25.
    9. Ergebnisse können als Konzentration der VOC in Luftproben (µg m-3) gemeldet werden, oder die Flussdichte (Emissionsrate) der VOC kann auf eine Masse pro Maßeinheit Bereich pro Maßeinheit Zeitbasis unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden:
      Equation 2
      wo J = das Flussmittel in µg m-2 min-1,
      A = Fläche der Quelle (m2) im Inneren der Kammer
      Q = die Sweep Air Flow Rate m3 min-1, und
      CLuft= der VOC-Konzentration verlassen die Kammer (µg m-3)23.
  4. Physikalische und chemische Messungen der simulierten gebettet Packs zu sammeln.
    Hinweis: Temperatur, pH-Wert und Verdunstungskühlung Wasserverlust werden jedes Mal gemessen, was zusätzliche Materialien zu den simulierten gebettet Packs hinzugefügt wurden. Nährstoffzusammensetzung richtet sich an Tag 0 und Tag 42. Freier Luftraum wird nur bei Tag 42 bestimmt.
    1. Bestimmen Sie die Temperatur des gebettet Pack durch Einfügen einer Temperatursonde ins Bett Pack, ca. 7,6 cm unter der Oberfläche des simulierten gebettet Pack. Lassen Sie die Temperatur zu stabilisieren und zu erfassen.
    2. Geschätzte evaporative Wasserverlust zu bestimmen
      1. Legen Sie die Kunststoff-Behälter auf die Waage.
      2. Messung und Aufzeichnung der Mass des simulierten gebettet Packs vor und nach jeder Zugabe von Kot/Urin/Bettwäsche auf den simulierten gebettet Pack.
      3. Berechnen Sie den geschätzten evaporative Wasserverlust durch Subtraktion des aktuellen Tages Anfang Masse aus am Vortag endenden Masse. Der Unterschied ist die geschätzte Masse des Wassers, die aus dem Bett Pack zwischen den Tagen verdampft und kann verwendet werden, um relative Unterschiede zwischen gebettet Pack vergleichen obwohl es absolute Verlust nicht widerspiegelt.
    3. PH-Wert des simulierten gebettet Pack ermitteln
      1. Sammeln Sie eine repräsentative 5-10 g-Probe von jedes simulierte gebettet Pack von der Mitte der Packung in einer Tiefe von ca. 7,6 cm unter der Oberfläche des Bett-Packs. Legen Sie die Probe in ein Kunststoffrohr 50 mL konisch, Deckel und Etikett.
      2. Kalibrieren Sie das pH-Meter mit Puffer pH 4 und 7 nach Anweisungen des Herstellers.
      3. Bestimmen Sie die Masse des jeweils konisch.
      4. Verdünnen Sie jede Probe 1:2 auf Masse Basis mit destilliertem, entionisiertem Wasser. Schütteln Sie die konische um das Wasser und Bettwäsche Material zu mischen. Legen Sie die pH-Sonde in die konische, Messen Sie und zeichnen Sie den pH-Wert der Probe auf.
    4. Bestimmen Sie an den Tagen 0 und nur 42 Nährstoffgehalt des simulierten gebettet Packs.
      1. Sammeln Sie eine repräsentative Stichprobe von 50 g von jeder simulierten gebettet Pack aus der Mitte der Packung in einer Tiefe von ca. 7,6 cm unter der Oberfläche des Bett-Packs. Legen Sie in eine Papiertüte für Boden-Probe.
      2. Transport in ein Labor zur Nährstoff Analyse innerhalb von 24 Stunden. Im Kühlschrank lagern Sie, bis die Proben an ein Labor für Nährstoff Analyse transportiert werden können.
        Hinweis: Keine Makro oder Mikro-Nährstoff kann analysiert werden. Wir analysieren für Gesamtstickstoff26, Phosphor und Schwefel Analyse27 in einem gewerblichen Labor.
    5. Am Tag nur 42 ermitteln Sie freien Luftraum in simulierten gebettet Pack.
      1. Ein Gleichgewicht den Kunststoffbehälter aufsetzen und die Masse aufnehmen. Füllen Sie langsam mit Wasser, bis die Oberfläche des Wassers sogar mit der Oberfläche des simulierten gebettet Packs. Lassen Sie das Wasser zu begleichen, bis keine Luftblasen mehr aus dem simulierten gebettet Pack kommen, dann nehmen Sie die Masse der Kunststoffbehälter
      2. Bestimmen Sie den Prozentsatz des freien Luftraums mithilfe der folgenden Berechnung:
        Equation 3
  5. Nach Abschluss aller gewünschte Daten hinzufügen Sammlung Schritte (Schritte 3.1 - 3.4), Kot, Harn und Einstreu der simulierten gebettet Packs nach Schritte 2.1 - 2.10.

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Representative Results

Bisher sieben Forschung Studien wurden veröffentlicht9,10,11,12,13,14,15 verwenden dieses Verfahren mit Modifikationen und Anpassungen vorgenommen, um das Modell zu verbessern und Ziele der spezifischen Experimente widerspiegeln. Dieses Verfahren wurde zur bewerten der Wirkung von zahlreichen Bettzeug-Materialien und der Umgebungstemperatur auf Geruch und Gasproduktion sowie Änderungen, die hinzugefügt werden können, um Ammoniak-Emissionen zu steuern. Chemischen und physikalische Eigenschaften der gebettet Packs wurden in kommerziellen Scheunen6,28 sowie in den simulierten gebettet Packs (Tabelle 1) gemessen. Diese Daten wurde verwendet, um festzustellen, ob das Protokoll ein geeignetes Modell war zu teuer eigenbetriebliche Forschung Studien zu ergänzen. Luftqualitätsdaten simuliert gebettet Packungen mit zwei verschiedenen Methoden (Tabelle 2) und wurde von kommerziellen Einrichtungen gesammelt. Die Gas-Probenahme-System beschrieben in diesem Protokoll ist eine neue Technologie, die getestet wurde und im Vergleich zu bisher verwendeten Methoden.

Die Trockenmasse Zusammensetzung der simulierten gebettet Packs wurden im Bereich der veröffentlichten Trockenmassegehalt von gebettet Pack Material gesammelt von kommerziellen Einrichtungen6,28. Zum ersten Mal wurden war das Protokoll verwendete11, 400 g Bettwäsche zunächst hinzugefügt, die gebettet Packs mit späteren Ergänzungen von 200 g pro Woche frische Bettwäsche und 400 g von Urin und Kot dreimal wöchentlich hinzugefügt. Dies wurde eingerichtet, um kommerzielle Scheunen, in denen mehrere Ballen Einstreu zunächst hinzugefügt werden und nur ein oder zwei Ballen hinzugefügt, um das Pack pro Woche danach zu simulieren. Das Verhältnis der Bettwäsche: Vieh Abfälle wurde anhand der Daten, die von kommerziellen tief gebettet Mono-Hang Einrichtungen1,6geschätzt. Am Ende der ersten Studie ähnelte der Trockenmassegehalt der Bett-Packs der Trockensubstanzgehalt im Bett Pack Material gesammelt von kommerziellen Einrichtungen6,28gemessen. Visueller Beobachtung der gebettet Packs zufolge jedoch gab es viel Variabilität in der Wasserkapazität von Bettzeug-Materialien. Z. B. gebettet Packs mit Maiskolben erschien sehr nass, aber hatte eine Trockensubstanz von 27,2 ± 1,5 %16, Inhalt, während gebettet Packungen mit Weizen-Stroh Einstreu relativ trocken erschien, aber hatte einen trockenen Inhalt von 21,2 ± 1,1 %11egal. Um zu versuchen, im trockenen zu erhöhen wurde an Trockenmasse der gebettet Packs besser vertreten gewerbliche Scheunen6,28, das Protokoll angepasst, leicht mit 320 g Bettwäsche, Urin und Kot hinzugefügt, wenn das Paket gestartet wurde, drei wöchentliche Ergänzungen von 320 g von Urin und Kot und eine wöchentliche Zugabe von 320 g Einstreumaterial die Packs hinzugefügt. Dieses Protokoll der Trockenmassegehalt der gebettet Packs angehoben, aber war stark abhängig von der Bettwäsche Material13 in das Experiment und die Temperatur der Klimakammern14verwendet. Obwohl es Variable, der Trockenmassegehalt der simulierten gebettet Packs waren innerhalb des Bereichs in kommerziellen Scheunen gemessen, so dass das zweite Protokoll für alle nachfolgenden Studien verwendet worden ist.

Die Nährstoffzusammensetzung, Temperatur und pH-Wert der simulierten gebettet Packs sorgen für weitere Beweise dafür, dass die simulierte gebettet Packs ein gutes Modell, Gülle vertreten sind Packungen in gewerblichen Einrichtungen gebettet. Insgesamt N, Gesamt-P, total S und total K wurden konsequent innerhalb des Bereichs des Nährstoffgehalts von kommerziellen tief gebettet Mono-Hang Einrichtungen6,28gemessen. Partielle Kompostierung tritt in den Betten Packs tief gebettet Mono-Slope-Anlagen, so war es wichtig, die Temperatur des kommerziellen Einrichtungen in den Lab-skaliert simulierten gebettet Packs zu replizieren. Temperatur des Bett-Packs in tief gebettet kommerzielle Anlagen als Umgebungstemperatur zwischen 0 und 20,6 ° c war war 19,2 ± 0,3 ° c 6. Die Temperatur in den Klimakammern wurde auf 20 ˚C für den Großteil der Studien, die mit diesem Protokoll festgelegt. In diesen Studien wurde die Temperatur der simulierten gebettet Packs konsequent zwischen 18,3 und 20.1 ˚C. Eine Ausnahme war, wenn Temperatur ein Faktor war, der in einem Dreiwege faktoriellen Experiment getestet wurde. Zwei Klimakammern wurden auf 40 ˚C und zwei wurden bei 10 ° c. In dieser Studie war die Temperatur der simulierten gebettet Packs 12-13 ° c in den kalten Kammern und 32-35 ° c in den wärmeren Kammern. Noch einmal reflektiert dies kommerzielle Scheunen, wo Pack Temperaturen 15,4 ± 0,4 ° c waren bei Umgebungstemperaturen waren 0 ° c oder kälter und 29,0 ± 0,3 ° c Umgebungstemperatur größer 20,6 ° c 6. Der pH-Wert der Bett-Packs in kommerziellen Scheunen mit Mais Stover Bettwäsche wurde in einer Studie6 gemessen und reichten von 7,5 bis 8,0. Simulierte gebettet Packs mit Mais Stover Bettwäsche hatten pH-Werte von 7.1-7.311,13. Der pH-Wert der alle simulierten gebettet Packs hat von 6,2 bis 9.0, reichte die widerspiegelt einer Vielzahl von Bettzeug-Materialien in den Experimenten verwendet.

Die Gas-Probenahme-System, das in diesem Protokoll verwendet wird wurde aus einer Reihe von Studien, die in kommerziellen Geflügel, Schweine und Molkerei Scheunen im Rahmen der nationalen Luft Emissionen Monitoring Studie29angepasst. Dieses System leert Raumluft durch die Flux-Kammer, Erstellen einer dynamischen Fluss-Kammer, die misst die Konzentration der ausgewählten Gase, die über einen Zeitraum von 20 Minuten ausgesendet werden. Zuvor mit dem Gas-Probenahme-System war die Steady-Stead Konzentration von NH3 bestimmt durch das Sammeln von Luftproben aus jedem Bett Pack mit statischen Flussmittel Kammern mit Säure fallen mit 2 Mol L-1 Schwefelsäure6, 22. für 20 Minuten war die Luft in der Kammer durch die Säuren fallen mit einer Rate von 1 L min-1 recycelt. Insgesamt reduzierte Sulfide wurden mit einem handgeführten Sampler gesammelt. Luftproben wurden durch die statische Flussmittel Kammern mit einer kleinen Pumpe mit einer Durchflussrate von 1 L min für nicht länger als 4 Minuten umgewälzt. Ein Minimum von vier aufeinander folgenden Proben wurden aus jedem simulierten gebettet Pack gezogen. Treibhausgas-Konzentrationen (N20, CO2und CH4) wurden durch das Sammeln eine 20 mL Probe von Luft aus jedem simulierten gebettet Pack mithilfe der Septen am oberen Rand jeder statischen Flussmittel Kammer bestimmt. Die Proben wurden später mit einem Gaschromatographen analysiert. Die bisherige Methode des Sammelns all diese Gasproben war sehr arbeitsintensiv und zwei oder drei Personen verwalten die Sammlung Ausrüstung erforderlich. Das Probenahmesystem Gas ist viel weniger arbeitsintensiv. Eine Person ist in der Lage, die Gas-Probenahme-System einrichten, das programmierbare Logik-Relais zu initiieren und ca. 160 Minuten später zurück, wenn die Proben fertig sind Gas Datensammlung aus 8 simulierten gebettet Packs.

Ergebnisse aus dem vorherigen, arbeitsintensive Probenahme-Protokoll werden angezeigt, sowie Ergebnisse aus der Gas-Probenahme-System (Tabelle 2). Wegen der Menge der Arbeit erforderlich, um die Daten zu sammeln konnte nicht alle Daten von kommerziellen Einrichtungen gesammelt werden. Ammoniak-Konzentration wurde mit der Säure-Trap-Methode von der Oberfläche des gebettet Packungen in kommerzielle Mono-Slope-Anlagen und im Vergleich zu den simulierten gebettet Packs. Ammoniak-Konzentrationen gemessen in den simulierten gebettet Packs ähnelten konsequent NH3 Konzentrationen gemessen vom Bett Packungen in kommerziellen Vieh Einrichtungen. Ammoniak-Konzentrationen, die mit dem neuen Gas-Probenahme-System erscheinen am unteren Ende der Konzentrationen in Vieh Einrichtungen vorhanden. Vom NH3 Analyzer, die verursacht werden, oder es möglicherweise ein Spiegelbild der Behandlungen in den Experimenten, die das neue Gas-Probenahmesystem verwendet. Es könnte auch eine höhere Rate des Luftstroms nachdenken, über die simulierten gebettet Packs im Vergleich zu den Luftstrom in den kommerziellen Scheunen, die die Konzentration von Ammoniak Proben verdünnen würde. Eine Reihe von Experimenten getestet, die Verwendung von Alaun als Oberfläche Änderung, die die Bett-Packs zu den Pack pH-Wert, wodurch Verflüchtigung von Stickstoff als NH3angewendet werden können. Kohlendioxid, CH-4und N2O wurden nicht an der Oberfläche eines gebettet Packs in gewerblichen Einrichtungen bewertet. Jedoch Konzentrationen dieser Gase in simulierten gebettet Packungen, die mit der vorherigen Gaschromatographie-Methode gemessen und das Leistungsspektrum mit dem Gas-Probenahme-System die gemessenen Konzentrationen sind sehr ähnlich. Etwas höhere Konzentrationen wurden produziert, wenn die simulierten gebettet Packs in einem 35 ˚C Klimakammer im Vergleich zu 20 ˚C Kammer, die Konten für die Variabilität unter Experimente untergebracht waren. TRS mit Schwefelwasserstoff zu vergleichen ist kein direkter Vergleich, da TRS mehr als nur Schwefelwasserstoff umfasst. Daher verwundert es nicht, dass TRS Konzentrationen von simulierten gebettet Packs sind etwas höher als H2S-Konzentrationen mit der Gas-Probenahme-System gemessen. Dies spiegelt auch die Studien, die mit den beiden Stichproben-Protokollen. Gebettet-Packs, die grüne Zeder Bettwäsche enthaltenen erzeugt sehr hohen TRS Konzentrationen12, während diejenigen, die Mais Stover Bettwäsche enthalten nicht. Die Proben mit dem Gas-Probenahme-System haben Mais Stover, Weizenstroh und Soja Stover Kiefer Chip Bettwäsche Materialien aber keine grünen Zeder-Bettwäsche verwendet.

Kommerzielle Scheunen1-2 Simulierte gebettet Packs3-6
Trockenmasse % 29,99 ± 3.15 16,0-36,6 20,8 – 27,2 22.3 – 26,1 24,0-58,0 20,8 – 24,9
Insgesamt N, g kg-1 60.97 ± 13.77 21.2 – 23,6 19,4 – 28,2 17.8 – 22.3 15.6-18,6 17.8 – 23,8
Gesamt-P, g kg-1 14.13 ± 3.99 6.7 – 7,5 6.2 – 9,6 7.1 – 9,6 6.7 – 8,5 6.2 – 9,6
Insgesamt S, g kg-1 7,88 ± 1,48 5.6-6.7 3.6 – 6,5 4,5-5,3 --- 3.6 – 6,5
Insgesamt K, g kg-1 32.74 ± 8,39 15.5-21.1 16.3-23.1. --- 18,8 – 25,6 16.3-25,2
Lignin, g kg-1 --- --- 26.5 – 139.6 49,9 – 136,9 --- 62,6 – 139.6
Ash, g kg-1 --- 154 - 214 119,3 – 200,5 98,9 – 223.6 --- 119,3 – 200,5
Dadurch Verhältnis --- --- 17.4-28,2 20.2 – 29,7 --- 20,6 – 27,5
pH --- 7,5-8 6.2 – 7,2 6,8 – 7,6 8,5-9,0 7.4 – 7,7
Temperatur, ° c --- 15.4 – 29,0 18.3 – 19,9 18,4 – 20,0 12,0-35,0 19.7-20.1
1 Euken, 2009. Standardabweichung ist wie berichtet von Euken, 2009 gezeigt. Gesamt-P und total K wurden durch Umwandlung von gemeldeten P2O5 und K2O Zusammensetzung, bzw. berechnet.
2 Spiehs Et Al., 2011. Daten aus zwei Stifte in jedem der zwei Scheunen. Gehackte Maisstroh waren die bevorzugten Einstreu, aber Weizen Stroh und Soja Stiele dienten auch für Bettwäsche in kurzen Zeiträumen dieses Projektes. Bettwäsche-Nutzung reichte von 1,95 – 3,37 kg pro Tier pro Tag und Stift Dichte reichten von 3,22 – 6.13 m2 pro Tier.
3 Spiehs Et Al., 2012. Daten aus simulierten gebettet Packs. Bettwäsche-Materialien enthalten Mais Stover, Bohne Stover, Weizen Stroh, gebeizte Maiskolben, Papier, Holzspäne und Sägemehl.
4 Spiehs Et Al., 2014b. Daten aus simulierten gebettet Packs. Einstreumaterial enthalten Mais Stover, Kiefer-Holz-Chips, nassen Zeder Chips und trockene Zedernholz-Chips.
5 Ayadi Et Al., 2015b. Daten von simulierten gebettet Packungen mit Mais Stover und Bohne Stover Einstreumaterial gesammelt. Zwei Temperaturen wurden verwendet (40˚C und 10˚C)
6 Spiehs Et Al., 2017. Daten von simulierten gebettet Packungen Mischungen von Einstreu mit 0, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 % Kiefer mit dem restlichen Mais Stover.

Tabelle 1. Bereich der gemeldeten Trockenmasse und Nährstoffzusammensetzung (trocken-Materie-Basis) von Bettwäsche/Gülle Material von kommerziellen tief gebettet Mono-Hang Einrichtungen (Euken, 2009 und Spiehs Et Al., 2011) und von Studien, die Durchführung mit der simulierten gebettet Packungen (Spiehs et Al., 2012, 2014, 2017 und Ayadi Et Al., 2015).

Statische flux Kammer Methode1 Dynamische Flussmittel Kammer Methode2
Ammoniak, ppm 95,8 – 641.1 350.8 – 516.7 381 - 1584 386.3 – 502.3 89,4 – 166.7
TRS, ppb --- 8.2 – 165.9 --- 5.3 – 11,4 ---
Schwefelwasserstoff, ppb --- --- --- --- 0.1 – 18,1
Kohlendioxid, ppm --- 1232 - 2000 2322 - 6917 918 - 1158 957-2149
Methan, ppm --- 2.3 – 3,6 7.2 – 87,0 4.4 – 6,7 3.2 – 16,7
Lachgas, ppm --- 0,67 – 0,72 0,31-0,77 0.21-0,23 0,44-0,58
1 Spiehs Et Al., 2011, 2014die, 2015a, 2016a. Daten aus diesen Studien wurden mittels Säure fallen für Ammoniak, ein Hand-Held Sampler von insgesamt reduzierten Sulfiden und eine Probe aus der Gasraum jedes simulierte gebettet Packs auf ein Treibhausgas GC für Kohlendioxid, Methan und Lachgas analysiert erhoben.
2 Diese Daten stellt drei Studien Dirigieren mit unterschiedlichem Bettzeug-Materialien und Oberflächen Änderungsanträge, um Geruch und Gas Emission zu kontrollieren. Diese Studien wurden mit dem Gas-Probenahme-System durchführen und sind noch nicht veröffentlicht.

Tabelle 2. Auswahl von berichtet ammoniakkonzentrationen, insgesamt reduziert Sulfide (TRS), Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Methan und Lachgas aus kommerziellen tief gebettet Mono-Hang Einrichtungen (Spiehs Et Al., 2011) und Studien, die Durchführung mit der simulierten gebettet-Pakete (Spiehs Et Al., 2014die, 2016 und Ayadi Et Al., 2015).

Figure 1
Abbildung 1: Simulierte gebettet Packs im Kunststoff-Behälter mit Edelstahl flux Kammern und Kautschuk Sketche angeschlossen und bereit für Luftproben. Die simulierten gebettet Packs befinden sich im Inneren der Klimakammern. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

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Discussion

Die häufige Zugabe von Urin und Kot auf dem Bett Packs ist ein entscheidender Schritt. Wir experimentierten mit dem Hinzufügen von Urin und Kot nur einmal pro Woche, aber festgestellt, dass das Bett Pack eine Kruste entwickelt, die Gase im Inneren der Packung gefangen und war nicht repräsentativ für kommerzielle Einrichtungen. Die Verwendung von frischem Kot zu Beginn der Studie wird sichergestellt, dass die Betten Packs ist geimpft mit gemeinsamen Bakterienpopulationen in Vieh Einrichtungen gefunden. Es ist auch wichtig, wenn Sie Urin, daran Einstellung des pH-Wertes zu physiologischen pH-Wert vor dem Hinzufügen zu den gebettet Packs hinzufügen. Bei einer Gelegenheit Irrtum und niedrigem pH-Wert Urin wurde hinzugefügt, um die Bett-Packs. Das getötet die methanogenen Bakterien Bevölkerung. Bei der Einrichtung der Gas-Probenahme-System müssen alle Armaturen sicher auslaufen zu verhindern, die die Qualität der Gasmessungen beeinträchtigen könnten.

Das Protokoll wurde angepasst, da es zuerst entwickelt wurde. Anpassung der statischen Flussmittel Kammer zu dynamischen Fluss Kammern kann Forscher Emissionsberechnung statt nur Konzentrationen im Gasraum Gase. Die Verwendung der neuen dynamischen Gas-Probenahme-Systeme kann auch die Probenahme von einer Person statt benötigen zwei bis drei Personen verwalten die Datenerhebung abgeschlossen werden.

Die simulierten gebettet Packs verwenden, um Bettzeug-Materialien oder Geruch Ergänzungen verwendet in Schweine oder Molkerei Einrichtungen zu bewerten, könnten Anpassungen vorgenommen werden. Anpassungen müssten unternommen werden, um geeignete Einstreu: Gülle Verhältnisse typisch für Schweine oder Molkerei Einrichtungen bestimmen. Veröffentlichter Literatur sollte Trockenmasse und Nährstoffzusammensetzung Erwartungen von kommerziellen Schweine oder Molkerei Einrichtungen, die dazu beitragen würde schätzen die Menge an Einstreu, Kot und Urin, die benötigt werden, um die simulierte gebettet Pack anpassen müssten Protokoll, eine Schwein oder Molkerei Anlage vertreten. Das Protokoll wurde nie verwendet, eine anorganische Einstreu, wie z. B. Sand, Messen, die oft in Molkerei Einrichtungen verwendet wird. Zwar gibt es keinen Grund zu glauben, dass es nicht erfolgreich-Emissionen aus einem Bett Pack mit anorganischen Einstreu messen würde, würde dies zusätzliche Prüfungen erforderlich.

Möglicherweise gibt es weitere Gase, die entnommen werden konnte, dass wir nicht ausgewertet haben. Gas-Probenahme-Instrument, das ein Inertgas Probenahmeleitung befestigt werden kann, theoretisch in der Lage, mit diesem System verwendet werden sollte.

Das Modell könnte auch angepasst werden, um verschiedene Bettwäsche: Gülle-Verhältnisse zu erkunden, wenn ein Forscher gewählt haben, dies zu tun. Vielleicht Interessierte Forscher Bestimmung der maximalen Höhe von Kot oder Urin, die ein Bett Pack hinzugefügt werden könnte, bevor erhebliche Gerüche erkannt wurden. Oder ein Forscher unterschiedlicher Temperatur und Luftfeuchtigkeit Auswirkungen auf die Luftqualität prüfen wollte. Das Modell kann auch angepasst werden, um diese Faktoren zu untersuchen.

Das Protokoll wurde entwickelt, um die Qualität der Luft Messen und Nährstoffzusammensetzung von Lab-skaliert Packungen in einer kontrollierten Umgebung gebettet und wurde verwendet, um viele verschiedene Bettwäsche Materialien, Umgebungsvariablen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit), effektiv zu bewerten und mögliche Minderung Behandlungen, die Verbesserung der Luftqualität in kommerzielle tief gebettet Mono-Slope-Anlagen können. Das Modell ist dynamisch und erlaubt es den Forschern leicht sammeln viele chemische und physikalische Messungen aus dem Bett Pack, einschließlich NH3, CH-4, N2O, CO2, H2S, VOC, Temperatur, pH-Wert, Nährstoffzusammensetzung, freie Luft Raum, und möglicherweise auch andere, die noch nicht gemessen. Wöchentlichen Messungen im Laufe von sechs bis sieben Wochen gesammelt ermöglicht genügend Zeit, um Veränderungen in Luftgütemessungen im Laufe der Zeit als das Bett Pack Reife zu sehen. Die Daten aus den simulierten gebettet Packs werden zuvor in kommerzielle tief gebettet Mono-Slope-Anlagen innerhalb des Bereichs der Konzentrationen gemessen. Frühere Studien haben das bewiesen, dass 8-10 experimentelle Einheiten pro Behandlung ausreichen, um die statistischen Unterschiede zwischen den simulierten gebettet Packungen9,10,11,12zu erkennen, 13,14,15. Die Bett-Packs sind leicht zu pflegen, erfordert weniger als 10 Minuten Arbeit pro Bett Pack pro Woche, Urin, Kot und Einstreu hinzuzufügen. Entnahme von Proben mit dem Gas-Probenahme-System erfordert 20-30 Minuten pro Bett Pack, je nach den Messungen, die gesammelt werden. In der Vergangenheit wurden weniger als 20 Betten Packungen von einer Person in einem normalen 8-Stunden Arbeitstag analysiert. Die Verwendung von Lab-skaliert gebettet Packs ermöglicht den Forscher zur Kontrollvariablen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Bettwäsche-Quelle, die schwierig oder unmöglich zu kontrollieren in einem Forschungs- oder kaufmännischen Facility. Mehrere Labormaßstab Untersuchungen können durchgeführt werden, um mögliche Behandlungen beseitigen, bevor sie in einem Forschungs- oder kommerzielle Größe Anlage.

Die größte Einschränkung des Modells ist, dass es keine perfekte Simulation des "realen" Bedingungen. Es ist schwierig, perfekt kommerzielle Bedingungen simulieren, wie ständige zusätzliche von Urin und Kot, die in einem Vieh-Anlage auftritt. Anhand der Trockenmassegehalt und Nährstoff Zusammensetzung der simulierten gebettet Packs im Vergleich zu kommerziellen Einrichtungen und die Arbeit, die in unserem Labor zur Verfügung, wir haben bestimmt dreimal wöchentliche Zugaben von Urin und Kot ausreichen. Allerdings, wenn eine Modifikation entwickelt werden könnte, um in regelmäßigen Abständen frische Urin und Kot hinzuzufügen mehrmals täglich, das würde besser simulieren das wirtschaftliche Umfeld.

Eine weitere erkannte, dass die Einschränkung der Verwendung von eingefroren und aufgetaut Kot und Urin ist. Während alle Anstrengungen unternommen werden, um schnell einfrieren, Urin und Kot, Verflüchtigung der Stickstoff-und jede Bakterienwachstum zu verhindern, werden Urin und Kot gesammelt aus einer Balance Studie nur gesammelt einmal täglich. Es dauert eine Stunde oder länger zu sammeln, wiegen, Zurücksetzen der Sammelbehälter und Urin und Kot zu partitionieren. Es erfordert auch mehrere Stunden für einen 20-L Korbflasche Urin komplett selbst nach Ihrem Eingang in einer Tiefkühltruhe-4 ° c gefrieren. Während dieser Zeit auftreten Verflüchtigung und Bakterienwachstum. Als Ausgleich für diese zeitliche Verzögerung zwischen Sammlung und Einfrieren, der Urin pH 4 angesäuert sofort nach dem Entfernen des Containers aus der Sammlung Vorrichtung um Bakterienwachstum und Stickstoff Verflüchtigung zu verhindern. Der Urin wird auf pH 7 wiederhergestellt, nachdem es aufgetaut ist, dies kann jedoch nicht genau dasselbe wie das Hinzufügen von frischem Urin. Aber da gab es keine beobachteten Anstieg der NH3 Verflüchtigung nach Zugabe von frischem Urin zu den gebettet Packs im Vergleich zu gefrorenen Urin, glauben wir, dass wir diese Einschränkung minimiert haben. Bakterienpopulationen getötet oder verringert wenn Kot zugefroren ist. Dies ist eine anerkannte Einschränkung des Protokolls, die wir versucht haben, durch Zugabe von frischem Kot am Tag 0 und Tag 21 zu minimieren.

Die Verwendung von eine Stahlstange, sanfte Mischung der frisch hinzugefügten Kot und Urin mit der Einstreu nicht perfekt das Gewicht des Viehs in einer kommerziellen Anlage, wodurch sich etwas anders Verdichtung und Wasserspeichervermögen simulieren können. Um die Porosität der Betten Rücken und als Indiz für die freier Luftraum, die möglicherweise in das Bett Pack vorhanden, Wasser in die Bett-Packs am Ende jeder Studie einen Prozentsatz der freier Luftraum vorhanden in jedem Bett Pack9 bestimmt gegossen wurde < / c 0 >,10,11,12,13,14,15. Freier Luftraum blieb in der Regel einheitlich von einer Studie zu einem anderen, aber wurde nicht im Vergleich zu den freien Luftraum, der in einer kommerziellen Anlage vorhanden ist.

Das Protokoll wurde nicht mit anderen Viehbestand Spezies oder einer Einrichtung, wie Schweine tief gebettet Reifen oder schwedischen tief gebettet Abferkelbereich Einrichtungen, Molkerei Kompost Scheunen oder anderen Milchprodukten gebettet Einrichtungen oder jede Art von Geflügel-Anlage mit Bettwäsche getestet. Während es scheint, dass das Modell hätte Potenzial, als Modell für andere Vieh Einrichtungen verwendet werden, können Anpassungen des Protokolls notwendig, um jede Einrichtung darüber hinaus eine Rinder tief gebettet Einrichtung angemessen vertreten sein.

Das Modell ist, zwar keine perfekte Simulation des kommerziellen Einrichtungen bietet es einen Ausgangspunkt bei der Bewertung von Faktoren wie Bettwäsche, Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Änderungen, die ein Bett Pack in einem Vieh-Anlage hinzugefügt werden können. Es ermöglicht ein Forscher zu Behandlung Unterschiede in einer kontrollierten Umgebung zu bewerten und zu beseitigen potenziell weniger wirksame Behandlungsmöglichkeiten bevor Geld auf die Ressourcen, die für eine kommerzielle Größe Vollbetrieb.

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Disclosures

Diese Forschung wurde durch staatlich bewilligter Mittel um die USDA Agricultural Research Service, Forschung Projektnummer 3040-41630-001-00D finanziert.

Erwähnung von Handelsnamen oder kommerzielle Produkte in diesem Artikel wird ausschließlich zum Zweck der Bereitstellung von spezifischen Informationen und bedeutet keine Empfehlung oder Billigung durch die USDA.

USDA ist eine Chancengleichheit Anbieter und Arbeitgeber.

Acknowledgments

Der Autor möchte anerkennen, Alan Kruger, Todd Boman, Shannon Ostdiek, Elaine Berry und Ferouz Ayadi, die Datenerfassung mit dem simulierten gebettet Packs unterstützt. Der Autor erkennt auch Tami Brown-Brandl und Dale Janssen für ihre Unterstützung, die Aufrechterhaltung der Klimakammern.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
10 gallon plastic cylinder containers Rubbermaid Model 2610 Other similar-sized plastic containers are suitable
Mass balance Any Capable of measuring 0.1 gram
Electric drill with 1 cm bit Any
Methane analyzer Thermo Fisher Scientific Model 55i Methane/Non-methane Analyzer
Hydrogen sulfide analyzer Thermo Fisher Scientific Model 450i
Ammonia analyzer Thermo Fisher Scientific Model 17i
Carbon dioxide analyzer California Analytical Model 1412
Nitrous oxide analyzer California Analytical Model 1412
Programmable Logic Relay TECO Model SG2-020VR-D
Stainless steel flux chambers Any Constructed using the parts list and directions cited at Woodbury et al., 2006
Rubber skits Any Constructed from flexible rubber material. Cut into squares (61 cm x 61 cm) with 22.9 cm diameter hole in center. 
pH meter Spectrum Technologies IQ150
thermometer Spectrum Technologies IQ150
Ruler or tape measure Any Capable of measuring in cm
Sorbent tubes Markes International Tenax TA
Pocket pumps SKC Inc. Series 210
Inert sampling line Teflon 0.64 cm diameter
Pump Thomas 107 series Used to flush air through sample lines

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References

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Lab-Modell auszuwertende Geruch und Gaskonzentration emittierten tief gebettet Pack Gülle
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Spiehs, M. J. Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure. J. Vis. Exp. (137), e57332, doi:10.3791/57332 (2018).More

Spiehs, M. J. Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure. J. Vis. Exp. (137), e57332, doi:10.3791/57332 (2018).

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