एक स्वचालित प्रणाली (GreenFeed) का प्रयोग जुगाली करनेवाला पशु से आंत्र मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन पर नजर रखने के लिए

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Hristov, A. N., Oh, J., Giallongo, F., Frederick, T., Weeks, H., Zimmerman, P. R., Harper, M. T., Hristova, R. A., Zimmerman, R. S., Branco, A. F. The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals. J. Vis. Exp. (103), e52904, doi:10.3791/52904 (2015).

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Abstract

जुगाली करनेवाला जानवरों (पालतू या जंगली) अपने पाचन तंत्र में और भंडारण के दौरान खाद ​​की सड़न से आंतों का किण्वन के माध्यम से मीथेन (सीएच 4) फेंकना। इन प्रक्रियाओं ग्रीनहाउस गैस (जीएचजी) पशु उत्पादन प्रणालियों से उत्सर्जन के प्रमुख स्रोत हैं। आंतों का सीएच 4 को मापने के लिए तकनीक (लेकिन सीमित प्रयोज्यता के साथ, बेहद सटीक हैं, जो श्वसन कक्षों,) विभिन्न अप्रत्यक्ष तरीकों को प्रत्यक्ष माप से बदलती हैं (व्यावहारिक हैं जो sniffers, लेजर प्रौद्योगिकी, लेकिन चर सटीकता के साथ)। सल्फर हेक्साफ्लोराइड (एस एफ 6) दरियाफ्त गैस विधि आमतौर पर पशु वैज्ञानिकों द्वारा और अधिक हाल ही में आंतों का सीएच 4 उत्पादन को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है, एक स्वचालित हेड चैंबर प्रणाली (AHCS) (GreenFeed, सी-लॉक, इंक, रैपिड सिटी के आवेदन इस प्रयोग का ध्यान केंद्रित है जो एसडी), बढ़ रहा है। AHCS से बड़े पैमाने पर अपशिष्टों सीएच 4 और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) की निगरानी के लिए एक स्वचालित प्रणाली हैजुगाली करनेवाला जानवरों की सांस। एक ठेठ AHCS आपरेशन में, चारा baiting की छोटी मात्रा में दैनिक AHCS कई बार करने के लिए उन्हें लुभाने के लिए अलग-अलग जानवरों को तिरस्कृत कर रहे हैं। पशु AHCS यात्राओं के रूप में, एक प्रशंसक प्रणाली एक सेवन कई गुना में पशु के थूथन अतीत हवा खींचती है, और सतत airflow दरों मापा जाता है, जहां एक हवाई संग्रह पाइप के माध्यम से। हवा की एक उप-नमूना सीएच 4 और सीओ 2 सांद्रता के निरंतर माप के लिए गैर फैलानेवाला बुनियादी लाल सेंसर में पाइप से बाहर पंप है। श्वसन कक्षों या एस एफ से 6 AHCS के फील्ड से तुलना AHCS, repeatable और सटीक सीएच 4 उत्सर्जन परिणाम पैदा AHCS करने के लिए है कि पशु का दौरा उत्सर्जन अनुमानों रूमेण गैस उत्पादन का प्रतिदिन लय के प्रतिनिधि हैं, इसलिए पर्याप्त हैं प्रदान की है कि प्रदर्शन किया है। यहाँ, हम AHCS का उपयोग 4 अपशिष्टों एक नियंत्रण आहार या तकनीकी ग्रेड काजू के साथ पूरक आहार दिया डेयरी गायों से सीओ 2 और सीएच को मापने के लिए प्रदर्शनखोल तरल।

Introduction

पशु उत्पादन परोक्ष रूप से या (जैसे, चारा उत्पादन गतिविधियों और जंगल के रूपांतरण से चरागाह में या (आंतों का किण्वन और खाद प्रबंधन से, उदाहरण के लिए) तो सीधे सीएच 4 और नाइट्रस ऑक्साइड पैदा करने, ग्रीन हाउस गैस (जीएचजी) दुनिया भर में उत्सर्जन का एक महत्वपूर्ण स्रोत का प्रतिनिधित्व करता है cropland)। वैश्विक जीएचजी उत्सर्जन करने के लिए पशुधन योगदान के लिए अनुमान इस्तेमाल किया विश्लेषण और तरीकों की सीमाओं पर निर्भर करता है, के बारे में 7 1 से 2% से 18 से बदलती हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में, पशुधन 2009 3 में कुल जीएचजी उत्सर्जन के 3.1% का प्रतिनिधित्व किया।

आंतों का सीएच 4 पशुओं से जीएचजी उत्सर्जन के लिए सबसे बड़ा योगदान है। इसलिए, पशु वैज्ञानिकों जुगाली करने से आंतों का सीएच 4 उत्पादन को कम करने के लिए शमन प्रौद्योगिकियों की खोज पर उनके अनुसंधान ध्यान केंद्रित किया है। कई मामलों में, परिणाम के कारण अपर्याप्त प्रयोगात्मक डिजाइन करने के लिए ओ संदिग्ध वैज्ञानिक मूल्य के हैंआर माप तकनीक 1। इस प्रकार, माप तकनीक की सटीकता और परिशुद्धता गंभीर रूप से जीएचजी शमन अनुसंधान के महत्वपूर्ण घटक हैं। साहित्य का एक बड़ा शरीर हाल के वर्षों 4-7 में इस विषय पर प्रकाशित किया गया है। , और सिर कक्षों, श्वसन कक्षों (बेहद सटीक लेकिन सीमित प्रयोज्यता के साथ), ट्रेसर गैसों (एस एफ 6 सल्फर हेक्साफ्लोराइड) सहित आंतों का सीएच जुगाली करने वाले पशुओं में 4 उत्पादन को मापने के लिए कई स्थापित पद्धतियां मौजूद हैं। श्वसन कक्षों रूमेण गैस उत्सर्जन को मापने के लिए 'सोने के मानक' माना जाता है, उनके प्रमुख नुकसान परीक्षण पर पशुओं की संख्या आमतौर पर होने के कारण एक विशेष अनुसंधान सुविधा पर उपलब्ध कक्षों की संख्या सीमित करने के लिए सीमित है। आंतों का सीएच 4 उत्पादन को मापने के लिए सबसे अधिक व्यावहारिक और व्यापक रूप से इस्तेमाल की तकनीक और अधिक हाल ही में, एक स्वचालित हेड चैंबर प्रणाली (AHCS, GreenFeed) कि सी एस एफ 6 दरियाफ्त गैस विधि हैं औरजुगाली 8 की सांस और डकार गैस से एक की निगरानी सीएच 4 और सीओ 2 बड़े पैमाने पर अपशिष्टों। एस एफ 6 तकनीक और AHCS उत्सर्जन सक्षम दोनों स्वतंत्र चराई की स्थिति में या फ्री- और टाई-स्टाल खत्तों में जानवरों की एक बड़ी संख्या पर विश्लेषण किया जाना है। सीएच 4 अनुपात: एस एफ 6 तकनीक लगातार एस एफ 6 के लिए एक पारगमन exhaled गैसों का एक नमूना के पशु, संग्रह की प्रथम आमाशय में डाला ट्यूब, और गैस के विश्लेषण से जारी की है जो एक अनुरेखक गैस, के रूप में एस एफ 6 का इस्तेमाल करता है। AHCS भी एक अनुरेखक गैस (प्रोपेन) के उपयोग पर आधारित है कि एक स्वचालित, सिर-चैम्बर प्रकार की प्रणाली है। जानवरों असामान्य खिलाने और व्यवहार की शर्तों के तहत ही सीमित है, और अधिक व्यापक जानवर से निपटने (गैस संग्रह और एस एफ 6 विश्लेषण के लिए) विशेष विश्लेषणात्मक कौशल और उपकरणों की आवश्यकता है जो एस एफ 6 दरियाफ्त विधि के साथ कर रहे हैं, जहां श्वसन चैम्बर विधि, साथ तुलना में, AHCS गैर है -intrusive और कम खर्चीला हैअधिग्रहण और संचालित करने के लिए। AHCS के प्रमुख कमियों और एक गैस माप के दौरान पशुओं के शुष्क पदार्थ के सेवन के 5% तक का प्रतिनिधित्व कर सकता है, जो चारा चारा का उपयोग करते हैं, (जैसे चराई पशुओं स्वेच्छा से इकाई का दौरा करने के लिए है, जहां सिस्टम, के रूप में आवेदन में) unrepresentative नमूने शामिल घटना। हाल ही तुलनात्मक प्रयोगों AHCS श्वसन कक्षों या एस एफ 6 तकनीक 9,10 उपयोग कर अनुमान लगाया उन लोगों के बराबर उत्सर्जन की दर पैदा करता है कि यह निष्कर्ष निकाला है।

स्टैंड-अलोन AHCS सिस्टम हाथ से आसानी से परिवहनीय है या स्वायत्त क्षेत्र संचालन और लंबी दूरी की यात्रा के लिए सौर पैनलों (या अन्य ऊर्जा स्रोतों) के साथ सुसज्जित एक ट्रेलर के लिए मुहिम शुरू की जा सकती है कि एक मजबूत स्वचालित फीडर के आसपास का निर्माण किया है। सिस्टम एक जानवर रेडियो-फ्रीक्वेंसी पहचान प्रणाली (आरएफआईडी), एक उत्पीड़न प्रणाली, एक एयर हैंडलिंग और माप प्रणाली, एक गैस दरियाफ्त प्रणाली, इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार प्रणाली, और एक डाटा हैंडलिंग प्रणाली (<शामिलstrong> चित्रा 1)। अधिक जानकारी के लिए मूल पेटेंट प्रलेखन 11 में पाया जा सकता है।

नीचे वर्णित उदाहरण AHCS आपरेशन प्रोटोकॉल एक टाई-स्टाल खलिहान में रखे डेयरी गायों स्तनपान कराने वाली के लिए है। प्रक्रिया इसी तरह की सुविधाओं में रखे मवेशी (गैर स्तनपान कराने वाली डेयरी गायों, heifers, या मांस पशु) की अन्य श्रेणियों के लिए लागू है। इस प्रयोग का उद्देश्य सीएच 4 और सीओ जुगाली करनेवाला जानवरों से 2 उत्सर्जन की माप के लिए AHCS के सिद्धांतों और ऑपरेशन का प्रदर्शन है।

Protocol

प्रतिनिधि परिणामों में वर्णित प्रयोग में शामिल पशु पेनसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी पशु की देखभाल और उपयोग समिति के दिशा-निर्देशों के अनुसार देखभाल कर रहे थे। समिति की समीक्षा की और प्रयोग और अध्ययन में किए गए सभी प्रक्रियाओं को मंजूरी दे दी। ऐसे पशु और आहार संरचना की जानकारी और प्रयोगात्मक डिजाइन के रूप में विवरण, इस प्रयोग में 12 से भरा प्रकाशन में पाया जा सकता है।

नोट: उपकरण और प्रयोग आचरण सामग्री तालिका देखने के लिए जरूरत की आपूर्ति की सूची के लिए।

1. प्रायोगिक डिजाइन

  1. प्रयोग के लिए संस्थागत पशु की देखभाल और उपयोग समिति अनुमोदन प्राप्त करते हैं। इस जानवर को कोई दर्द का कारण बनता है और यूएसडीए श्रेणी सी (मामूली या क्षणिक दर्द या संकट या कोई दर्द या संकट) के रूप में वर्गीकृत किया गया है कि एक गैर इनवेसिव प्रक्रिया है। संज्ञाहरण आवश्यक नहीं है।
  2. अक्षत (यानी, गैर Cannulated) गायों का चयन करेंस्तनपान मंच, आयु, और दूध उत्पादन के आधार पर प्रयोग के लिए। क्योंकि प्रवेशनी के माध्यम से रूमेण गैस की संभावित रिसाव की AHCS साथ Cannulated गायों का प्रयोग न करें। इस समस्या को कम करने के लिए बनाया गया एक डिवाइस वर्तमान में परीक्षण किया जा रहा है, लेकिन परिणाम यहां बताया नहीं कर रहे हैं।
  3. एक विदेशी डिजाइन (यानी, लैटिन वर्ग, उदाहरण के लिए) का उपयोग किया जाता है, अवशिष्ट प्रभाव के लिए संतुलित एक दोहराया डिजाइन में, उपचार की संख्या पर निर्भर करता है, 8 से 12 गायों का उपयोग करें। उदाहरण के लिए, 4 उपचार का परीक्षण कर रहे हैं, तो 8 गायों आदि, एक दोहराया 4 × 4 डिजाइन परीक्षण निकलेगा। प्रयोगों के इन प्रकार के कम से कम सिफारिश की अवधि पहले उपचार के लिए अनुकूलन के लिए 14 से 21 दिनों के लिए और डेटा संग्रह के लिए 7 दिनों के साथ, 21-28 दिनों का है।
  4. एक यादृच्छिक ब्लॉक डिजाइन उपयोग किया जाता है, तो इलाज के प्रति 12 से 15 गायों का उपयोग करें। डेटा संग्रह शुरू होने से पहले एक 2 सप्ताह covariate अवधि शामिल है। इन प्रयोगों की सिफारिश की अवधि पहले 2 हफ्तों बेन के साथ 8 से 12 सप्ताह से हैउपचार के लिए अनुकूलन के लिए जी।
  5. एक आईएसओ 11784 या 11,785 संगत आरएफआईडी पहचान टैग के साथ प्रत्येक प्रयोगात्मक पशु लैस।

पशु की 2. प्रशिक्षण AHCS का उपयोग करने के लिए

  1. प्रयोग शुरू होने से पहले, गायों स्थित हैं जहां सुविधा में AHCS चलते हैं। गायों की दृष्टि के भीतर इकाई रखें। कम से कम 2 दिनों के लिए वहाँ इकाई छोड़ दें।
  2. जानवरों की तरह है कि एक चारा चारा तैयार करें। 70% जमीन मक्का, 27% सूखी गुड़, और 3% सोयाबीन तेल का एक मिश्रण (के रूप में है वजन के आधार) सफलतापूर्वक प्रयोगशाला में इस्तेमाल किया गया है, हालांकि विभिन्न फ़ीड, गायों को लुभाने की कोशिश की जा सकती है। एयर फिल्टर और AHCS का चारा वितरण प्रणाली को रोकना हो सकता है कि चिपचिपा और धूल भरी फ़ीड करने से बचें। यह चारा pelleted है कि पसंद किया जाता है।
  3. उन्हें चारा फ़ीड के साथ परिचित बनने के लिए क्रम में वे करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं फ़ीड, के शीर्ष पर रखकर सभी जानवरों के लिए चारा की एक छोटी राशि (एक मुट्ठी) दीजिए।
  4. बहुत धीरे-धीरे लगभग 1.5 मीटर मंगलवार को AHCS के लिए कदमपशु ओम।
  5. एक बाल्टी में चारा फ़ीड के बारे में 1 किलो की जगह और पशु गंध और चारा चारा स्वाद के लिए अनुमति देते हैं। धीरे-धीरे खिंचाव और AHCS खिला गर्त की ओर तक पहुँचने के लिए पशु मजबूर, AHCS इकाई के खिला गर्त की ओर बाल्टी ले जाते हैं।
  6. AHCS खिला गर्त में बाल्टी से चारा चारा के कुछ डंप और धीरे से गाय की ओर AHCS इकाई को स्थानांतरित। प्रशिक्षण के किसी भी बिंदु पर, गाय आशंकित या डर हो जाता है, तो उसे दूर से इकाई को स्थानांतरित और एक अन्य समय या दिन में फिर से प्रयास करें।
  7. जानवरों के आदी और AHCS इकाई (यानी, चारा फ़ीड) से उत्साहित हैं जब तक कि कई दिनों के दौरान, प्रशिक्षण दोहराएँ। एक पशु AHCS करने के लिए इस्तेमाल नहीं कर सकते, तो प्रयोग शुरू होने से पहले एक और जानवर के साथ की जगह है और ऊपर प्रक्रिया के बाद नए जानवर को प्रशिक्षित करना।

AHCS 3. कैलिब्रेशन

नोट: सीओ 2 सेंसर की एकाग्रता रेंज 0% से 5 है;सीएच 4 संवेदक के लिए रेंज 0% 2 के लिए है। पता लगाने के निचले सीमा सीएच 4 के लिए 20 पीपीएम और सीओ 2 के लिए 50 पीपीएम हैं। पहचान की सीमा पशु सुविधाओं में इन गैसों के सुरक्षित उच्च पृष्ठभूमि के स्तर की तुलना में कहीं अधिक होती है क्योंकि सीएच 4 और सीओ 2 के उच्च स्तर पृष्ठभूमि के बारे में कोई चिंता नहीं है।

  1. अधिकतम सटीकता के लिए, प्रत्येक गैस माप प्रयोग के अंत में इस अंशांकन प्रक्रिया शुरुआत में 5 बार और 3 बार प्रदर्शन करते हैं।
  2. निम्नलिखित गैसों का उपयोग करें (सामग्री तालिका देखें): काल गैस और 100% एन 2 (शुद्ध 99.999%) के लिए 0.15% सीएच 4 और 1% सीओ 2 (ग्रेड प्रमाणित मास्टर वर्ग, ± 2% शुद्धता) शून्य गैस के लिए।
  3. 2 शून्य गैस के एल, और अवधि गैस मिश्रण के 2 एल के साथ एक और बैग के साथ एक नमूना बैग भरें। पूरी तरह से हवा निकाल बैग का उपयोग करने के लिए सुनिश्चित करें। अंशांकन के दिन पर नए गैस के साथ बैग भरें।
  4. उपयोग यदि आवश्यक हो, या कम से 1 वर्ष के बाद बैग की जगह।
  5. गैस लेने केगैस माप प्रयोग जगह लेता है, जहां जगह पर मानकों। जानवरों और माप एक संलग्न सुविधा में (यानी।, एक डेयरी खलिहान) जगह ले, तो पूरे अंशांकन प्रक्रिया के दौरान खलिहान प्रशंसकों की बारी है। इस पृष्ठभूमि हवा में मीथेन की सांद्रता के प्रभाव को कम करने के लिए आवश्यक है।
  6. AHCS मोड़ पर है और कम से कम 30 मिनट के लिए अंशांकन से पहले यह गर्म करते हैं। सामने पैनल के अंदर स्थित अंशांकन ट्यूब से डाट निकालें। अंशांकन ट्यूब में पानी नहीं है सुनिश्चित करें। यदि आवश्यक हो तो, पानी निकाल दें। पानी गैस एकाग्रता सेंसर को नष्ट कर देगा।
  7. अंशांकन ट्यूब के लिए 2 एन नमूना बैग (शून्य गैस) कनेक्ट करें। प्रवाह की अनुमति के लिए नमूना बैग वामावर्त एक पूर्ण मोड़ पर प्लास्टिक वाल्व खोल देना।
  8. "जांचना" करने के लिए AHCS के साधन नियंत्रण कक्ष पर स्थित "रन-जांचना" घुंडी बारी। इस बैग से बाहर नमूना पम्पिंग शुरू हो जाएगा। प्रवाह शुरू होने के बाद प्रेसऔर फिर 10 सेकंड के लिए "जांचना" बटन पकड़ रिलीज।
  9. अपनी क्षमता के बारे में 10% तक खंडन करने के लिए नमूना बैग के लिए प्रतीक्षा करें। पूरी तरह से बैग खाली नहीं है, यह सेंसर नुकसान हो सकता है। बैग अपनी क्षमता के बारे में 10% से कम है एक बार, "रन" के लिए वापस "रन-जांचना" घुंडी बारी है।
  10. नमूना बैग को बंद करें और अंशांकन ट्यूब से काट। 2 मिनट रुको और फिर, अंशांकन ट्यूब के लिए काल गैस मिश्रण बैग कनेक्ट।
  11. दोहराएँ कदम 3.7।
  12. प्रवाह, प्रेस शुरू होता है और इसे जारी तो 3 सेकंड के लिए "जांचना" बटन पकड़ और एक बार।
  13. दोहराएँ कदम 3.10।
  14. नमूना बैग को बंद करें और अंशांकन ट्यूब से काट। अंशांकन ट्यूब में डाट बदलें।
    नोट: अंशांकन पूरा हो गया है के बाद, "कारक" मूल्यों वेब पेज पर डेटा टैब में दिखाई देगा। कारकों की भिन्नता के गुणांक 3% और सीएच 4 और सीओ 2, अनुसंधान के लिए 1% से कम होना चाहिएespectively। इस सीमा के भीतर यदि नहीं, तो अंशांकन दोहराएँ।

4. सीओ 2 रिकवरी टेस्ट

  1. प्रत्येक गैस माप प्रयोग से पहले सीओ 2 वसूली परीक्षा में कम से कम एक बार (सीओ 2 का 3 विज्ञप्ति = 1 सिलेंडर) निष्पादित करें। निरंतर अनुप्रयोगों में, प्रति माह एक बार वसूली परीक्षण प्रदर्शन करते हैं।
  2. सीओ 2 वसूली परीक्षण वाल्व बंद है सुनिश्चित करें कि (वाल्व आउटलेट नोक करने के लिए खड़ा है)। रिलीज प्रणाली के लिए एक नया सीओ 2 सिलेंडर देते हैं और तंग जब तक वाल्व दक्षिणावर्त बारी है।
  3. स्तर और व्यापक पैमाने पर शून्य। यह सही है सुनिश्चित करने के लिए बड़े पैमाने पर पूरे रिलीज प्रणाली रखें। पर / बंद वाल्व खोलने और नोजल बाहर निकलने सीओ 2 के लिए सुन, जबकि जल्दी से इसे फिर से बंद: टेस्ट सीओ 2 बह रहा है सुनिश्चित करने के लिए। सीओ 2 बह रहा है जब एक "whishing" ध्वनि नहीं होनी चाहिए।
  4. खिला गर्त में सीओ 2 सिलेंडर धारक संलग्न। N सेओउ पर, पशुओं फीडर में साँस लेने / पास हो ऐसा नहीं है। लोगों को भी फीडर में साँस नहीं ले जाना चाहिए।
  5. रिलीज प्रणाली के साथ सीओ 2 सिलेंडर वजन। प्रारंभिक जन के रूप में इस मास रिकॉर्ड। हर सीओ 2 रिलीज के शुरू में वर्तमान स्थानीय समय रिकॉर्ड।
  6. सीओ 2 सिलेंडर की जगह और सीओ 2 सिलेंडर धारक (खिला गर्त) में सिस्टम जारी है और कई गुना में नोक प्रत्यक्ष। फीडर में साँस नहीं है।
  7. सीओ 2 जारी है और रिलीज के समय शुरू रिकॉर्ड करने के लिए पर / बंद वाल्व चालू करें। वापस कई फुट दूर फीडर से और 3 मिनट इंतज़ार करो। 3 मिनट के बाद, रिहाई के पर / बंद वाल्व और रिकॉर्ड स्टॉप समय बंद कर देते हैं।
  8. फीडर से सीओ 2 सिलेंडर प्लस रिलीज प्रणाली निकालें। रिलीज प्रणाली से सीओ 2 सिलेंडर खोलना मत करो। गर्म पानी (37-43 डिग्री सेल्सियस) के एक टब में सीओ 2 सिलेंडर पकड़ो। पानी में ही सिलेंडर, नहीं पूरी रिलीज प्रणाली रखें।
  9. 2 सिलेंडर तक गर्म हो जाने के बाद मैं>, पानी से हटा दें और यह सब से पानी पोंछने के लिए एक सुखाने कपड़े का उपयोग करें। रिलीज प्रणाली के साथ सीओ 2 सिलेंडर वजन और इस रूप में अंतिम बड़े पैमाने पर रिकॉर्ड है।
  10. अगली रिलीज से पहले कम से कम 3 मिनट रुको। 3 मिनट के इंतजार के समय के दौरान, इकाई के पास किसी भी जानवर या व्यक्ति की अनुमति नहीं है। एक 90 जी सीओ 2 सिलेंडर अधिक से अधिक 3 रिलीज कर रहे हैं के बारे में यदि 3 विज्ञप्ति तो कई सिलेंडरों का उपयोग प्रदान करेगा। एक सिलेंडर खाली है, खाली सिलेंडर का वजन और ऊपर वर्णित के रूप में, एक नए सिलेंडर के साथ जारी है।
  11. दोहराएँ समय, प्रारंभिक जन, और प्रत्येक रिलीज के अंतिम बड़े पैमाने पर रोक, नई शुरुआत का समय अंकन, 4.3 से 4.9 के माध्यम से कम से कम 3 बार दोहराएँ।
  12. अंतिम रिलीज के बाद, जानवरों यूनिट का उपयोग करने की अनुमति देने से पहले कम से कम 3 मिनट इंतज़ार करो। जब समाप्त हो, रिलीज प्रणाली से सीओ 2 सिलेंडर खोलना।

5. गैस माप

नोट: प्रायर कोगैस माप, (एक सप्ताह के भीतर) हाल ही में एक AHCS की जांच के लिए आवश्यक है। , चरण 3 देखें AHCS और 4, सीओ 2 वसूली परीक्षण कैलिब्रेशन। जानवर के आरएफआईडी टैग की जगह में है सुनिश्चित करें।

  1. AHCS अप पावर और 30 मिनट के लिए छोड़ दें किसी भी माप लेने से पहले गर्म करने के लिए।
  2. स्थिति AHCS इसलिए खलिहान प्रशंसकों से कहा कि airflow के खिला गर्त में प्रवेश करने की अनुमति दी है। 2 मिनट रुको। फ़ीड प्रसव के बटन दबाएं और 3 सेकंड फ़ीड के लगभग 50 ग्राम वितरित करने के लिए पकड़। दिखने में फ़ीड गर्त में कर दिया गया है कि मान्य।
  3. एक गाय के सामने AHCS रोल। प्रयोग नोटबुक में समय रिकॉर्ड। इकाई जानवर के आरएफआईडी टैग पढ़ा होगा।
  4. खिला गर्त में लगातार पशु के सिर रखने के लिए प्रयास करने के लिए उन्हें रिक्ति, एक 5 मिनट के नमूने अवधि में चारा 5 अतिरिक्त समय देने के लिए। अतिरिक्त फ़ीड (खिला गर्त में पशु के सिर रखने के लिए) की आवश्यकता है, तो प्रयोग नोटबुक में इसके बारे में ध्यान करते हैं।
  5. नहींई: फ़ीड / छर्रों आमतौर पर 5 मिनट के अलग-अलग माप अवधि प्राप्त करने के लिए 6 बूंदों के एक कुल (300 ग्राम / माप घटना) के लिए एक बार हर 50 सेकंड वितरित कर रहे हैं। AHCS लगातार हवा का सेवन कई गुना करने के पशु के सिर रिश्तेदार की दूरी पर नजर रखने के लिए अवरक्त सेंसर से लैस है। इन आंकड़ों बाद में पशु के सिर की स्थिति में नहीं था और इन माप डेटा खारिज कर रहे हैं जब अवधि की पहचान करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं।
  6. 5 मिनट नमूना अवधि समाप्त हो गया है एक बार खलिहान प्रशंसकों से कहा कि airflow के खिला गर्त में प्रवेश करने की अनुमति दी है तो, दूर जानवर और स्थिति इकाई से AHCS खींच। प्रणाली के माध्यम से हवा फ्लश करने के लिए और पृष्ठभूमि हवा रचना डेटा एकत्र करने के लिए 2 मिनट रुको।
  7. दोहराएँ अतिरिक्त जानवरों के लिए 5.5 के माध्यम से 5.2 कदम।
  8. एक 24 घंटा खिला चक्र के दौरान 8 बार दोहराने के नमूने, एक 3 दिन की अवधि से अधिक समय में कंपित। निम्नलिखित नमूना अनुसूची सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया गया है: 0900, 1500, और 2100 घंटा (नमूना दिन 1), 0300, 1200, और 1700 घंटा (नमूना दिन 2), और 0000, और 0500 घंटा (नमूना 3 दिन)। यह नमूना अनुसूची प्रति पशु और नमूना अवधि प्रति 8 नमूने वितरित करेंगे। नमूना बार खिलाने और दुहना समय के आधार पर भिन्न हो सकते हैं।
    नोट: गैस नमूना पूरा हो गया है, वेब पेज से उत्सर्जन डेटा निकालते हैं।

Representative Results

चित्र 1

चित्रा 1: जुगाली करनेवाला पशुओं में सीएच 4 उत्पादन को मापने के लिए स्वचालित हेड चैंबर प्रणाली (AHCS, GreenFeed) के घटकों।

रूमेण में मीथेन उत्पादन एक सब्सट्रेट पर निर्भर सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रिया 7 है। पशु खिलाया और कम हो जाती है के बाद सीएच 4 और सीओ 2 का बढ़ता उत्पादन तत्पश्चात। चित्रा 2 (एक Hristov, पेनसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी द्वारा अप्रकाशित डेटा) के आसपास 0600 घंटा में एक डेयरी गाय तंग आ यथेच्छ से सीएच 4 उत्पादन में वृद्धि को दर्शाता है।

चित्र 2
चित्रा 2:, एक Hristov, पेन के डेटा शिष्टाचार प्रतिदिन सीएच AHCS (त्रुटि सलाखों का उपयोग दैनिक एक बार तंग आ मापा एक डेयरी गाय से 4 उत्सर्जन एसई का प्रतिनिधित्वnsylvania स्टेट यूनिवर्सिटी)।

इस आंकड़े पर त्रुटि पट्टियाँ (एकाधिक डकार चक्र भी शामिल है) एक नमूना घटना के दौरान सीएच 4 उत्सर्जन में परिवर्तनशीलता प्रतिनिधित्व करते हैं। यह कुछ मामलों में (0400 और 0900 घंटा के आसपास), परिवर्तनशीलता exhaled गैसों में सीएच 4 की एकाग्रता को बदलने के कारण बड़ा था कि स्पष्ट है। यह सीएच 4 उत्सर्जन (इस उदाहरण में चारों ओर 0600 घंटा थी) को खिलाने के बाद बढ़ा कि यह भी स्पष्ट है। आहार शुष्क पदार्थ का सेवन (डीएमआई) के प्रति किलोग्राम व्यक्त जब औसत दैनिक सीएच 4 उत्सर्जन (यानी।, 13 माप की घटनाओं में से एक औसत) इस गाय से 727 ± 22.9 ग्राम / दिन, या 26 ग्राम / किलो था।

4 उत्सर्जन AHCS का उपयोग करके मापा स्तनपान कराने वाली डेयरी गायों का एक समूह से सीएच की रेंज प्रदर्शित करने के लिए, हम एक सीएच 4 के रूप में तकनीकी ग्रेड काजू शैल तरल उपयोग किया है कि राज्य पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय में किए गए हाल ही में एक विदेशी डिजाइन परीक्षण से डेटा शामिल शमन एजेंट (1 टेबल)। परीक्षण 8 स्तनपान कराने वाली हॉल्स्टीन डेयरी गायों और 21 दिनों के प्रत्येक के 2 प्रयोगात्मक समय के साथ था। मीथेन डेटा प्रत्येक अवधि के अंतिम सप्ताह के दौरान एकत्र किए गए थे। मीथेन उत्सर्जन डेटा अवधि 1 में एक गाय से एकत्र नहीं किए गए थे और कहा कि गाय के लिए डेटा भी प्रयोग की 2. विवरण ब्रैंको एट अल। 12 में पाया जा सकता है अवधि में इस्तेमाल नहीं किया गया। इस अध्ययन में औसत सीओ 2 उत्सर्जन प्रति दिन 18,000 जी / गाय, या 634 ग्राम / किलो डीएमआई खत्म हो गया था। गायों के इस समूह के लिए औसत सीएच 4 उत्सर्जन 523 ग्राम / दिन या 4 उत्सर्जन 370 से अधिक उपचार साधन (19.1 ± 0.43 ग्राम / किलो डीएमआई) 7 की एक डाटासेट के लिए सूचना औसत सीएच के समान है, जो 20 ग्राम / किलो डीएमआई था। नियंत्रण के साथ तुलना में 1 टेबल में प्रस्तुत अध्ययन में, तकनीकी ग्रेड के काजू शैल तरल के बारे में 5% (पी = 0.08) 12 से गायों की रूमेण में सीएच 4 उत्पादन में कमी हो जाती थी।

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Discussion

AHCS सिस्टम सीएच 4 और सीओ 2 के जन प्रवाह माप के लिए एक गतिशील बाड़े तकनीक, चैम्बर प्रणाली, और दरियाफ्त तकनीक के तत्वों को जोड़ती है। दिनों के दौरान, यह औसत कुल दैनिक गैस जन अपशिष्टों को परिभाषित करने के लिए प्रत्येक जानवर से कई नमूने एकत्र करता है। एक जानवर की पहचान करने और चारा की सही राशि वितरित करने के लिए, एक आरएफआईडी रीडर AHCS में शामिल किया है। पशु फीडर में अपने सिर जगह शुरू होता है के रूप में आरएफआईडी टैग पढ़ा जाता है। एक जानवर की पहचान हो जाने के बाद यह है कि दिन के विशिष्ट समय में एक चारा पुरस्कार प्राप्त करने के लिए पात्र है, AHCS निर्धारित करता है (चराई या मुक्त-स्टाल खलिहान अनुप्रयोग)। प्रत्येक जानवर की भारत यात्रा (अवरक्त सेंसर के आधार पर निर्धारित) के शुरू और अंत समय स्वचालित रूप से दर्ज की गई है। चारा वितरण प्रणाली समय समय पर दिन भर में AHCS करने के लिए जानवरों को आकर्षित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। आमतौर पर, उत्पीड़न फ़ीड Pelletized जाता है और घास, अल्फला, अनाज केंद्रित है, गुड़, और वनस्पति तेल हो सकती है।एक जानवर का दौरा AHCS, एक प्रशंसक (के बारे में 26 एल / मिनट की दर से) ने अपने सिर के ऊपर हवा खींचती है, वहीं एक हवा का सेवन कई गुना में सीएच 4 और सीओ 2 उत्सर्जित व्यापक। हवा का प्रवाह वेग हवा संग्रह पाइप के बीच में एक फिल्म गर्म anemometer साथ लगातार मापा जाता है। हवा का एक निरंतर उप नमूना निकाले और फिर दो गैर फैलानेवाला इन्फ्रा-रेड analyzers, एक सीओ 2 के लिए सेंसर और सीएच 4 के लिए एक में, एक माध्यमिक नमूना फिल्टर में कराई है। AHCS भी हवा के तापमान, नमी, चारा ड्रॉप, प्रणाली वोल्टेज, वायुमंडलीय दबाव, प्रोपेन प्रवाह की दर, और सिर की स्थिति के लिए अतिरिक्त सेंसर शामिल हैं। चराई की व्यवस्था के लिए चरागाह और ट्रेलर घुड़सवार संस्करणों एक कप anemometer (स्थानीय हवा की गति) और पवन फलक (हवा की दिशा) शामिल हैं। सभी संवेदक डेटा स्वचालित रूप से और स्वतंत्र रूप से कार्य करने के लिए AHCS सक्षम करने, एक स्थानीय डेटा लकड़हारा और एक कंप्यूटर पर जमा हो जाती है। सेंसर डाटा भी एक आंतरिक मानक यूएसबी (यूनिवर्सल सीरियल बस) मेमोरी स्टिक पर जमा हो जाती है। AHCS डेटाआम तौर पर वे स्थायी रूप से लॉग इन कर रहे हैं, जहां एक बाहरी सर्वर से, एक बार प्रति घंटे, एक इंटरनेट लिंक के माध्यम से स्थानांतरित कर रहे हैं। इंटरनेट कनेक्टिविटी के साथ उपयोगकर्ताओं को दूर AHCS में लॉग इन करें और इकाई को नियंत्रित, उत्पीड़न कार्यक्रम संशोधित करने, और ऐतिहासिक और वास्तविक समय डाटा के रूप में अच्छी तरह से समीक्षा की समीक्षा करने और AHCS समारोह की निगरानी कर सकते हैं।

कुल मिलाकर, पेनसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में किए गए प्रयोगों AHCS सिस्टम सीएच 4 और सीओ टाई-स्टाल खत्तों में रखे डेयरी गायों से 2 उत्सर्जन के लिए विश्वसनीय अनुमान है कि उद्धार का प्रदर्शन किया। श्वसन कक्षों से अधिक AHCS के फायदे पशु प्रतिबंधित है और अपने प्राकृतिक वातावरण में है (यानी।, चारागाह पर), या स्वतंत्र रूप से (एक मुक्त स्टाल खलिहान में) को स्थानांतरित कर सकते हैं नहीं है। AHCS भी एक पारंपरिक श्वसन चैम्बर से निर्माण करने के लिए कम खर्चीला है। यह अपेक्षाकृत कम लागत विशेष रूप से विकासशील देशों में सीएच 4 शमन अनुसंधान के लिए महत्वपूर्ण है। एस एफ 6 ट्रेस के साथ तुलना मेंआर विधि, AHCS संचालित करने के लिए और जटिल और महंगी विश्लेषणात्मक उपकरण की आवश्यकता नहीं है सरल है। शायद (चराई या मुक्त स्टाल खलिहान वातावरण में इस्तेमाल किया है, खासकर जब) कक्षों और एस एफ 6 तरीकों के साथ तुलना AHCS का सबसे स्पष्ट नुकसान, पशु स्वेच्छा इकाई के दृष्टिकोण और इसलिए गैस माप घटनाओं पशु दौरे पर निर्भर कर रहे हैं के लिए किया है । एक दिन के भीतर, इन पशुओं का दौरा या CH 4 उत्पादन की प्रतिदिन लय का प्रतिनिधि नहीं हो सकता है। इसलिए, अनुप्रयोगों में पशु का दौरा AHCS स्वेच्छा से, नमूना अवधि काफी लंबे समय से है या समय की एक पर्याप्त संख्या में दोहराया जाना चाहिए जहां। पेनसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में इस्तेमाल किया टाई-स्टाल आवेदन एक 24 घंटा खिला चक्र के दौरान नंबर और गैस माप के अस्थायी वितरण को नियंत्रित करने से इस समस्या को दूर करता। (ऊपर प्रोटोकॉल में संकेत के रूप में) एक खिला चक्र के दौरान डकार गैस की पर्याप्त नमूने representati के लिए महत्वपूर्ण हैमवेशियों की रूमेण में सीएच 4 उत्पादन के आकलन किया है। AHCS का उपयोग कर माप के दौरान पशुओं को खिलाया चारा चारा की राशि समग्र विश्लेषण (यानी, पशु द्वारा खपत फ़ीड की कुल राशि में जोड़ा जाना चाहिए), तो उत्सर्जन तीव्रता फ़ीड की प्रति इकाई डीएमआई सही ढंग से किया जा सकता है में विचार किया जाना है अनुमान है। सामान्य भोजन शर्तों के तहत, चारा चारा ruminal किण्वन पर कुल एक डेयरी गायों की डीएमआई और उसके प्रभाव के कम से कम 5% का प्रतिनिधित्व करता है और सीएच 4 उत्पादन छोटा है। यह AHCS (और अन्य इसी तरह की प्रणाली) जानवर के पश्चांत्र में सीएच 4 उत्पादन उपाय नहीं है कि उल्लेख किया है। Hindgut किण्वन, हालांकि, एक जुगाली करनेवाला पशु 7 में कुल सीएच 4 उत्सर्जन का केवल लगभग 3% योगदान देता है।

अनुभव के आधार पर, AHCS का उपयोग कर आंतों का रूमेण गैस उत्पादन को मापने के कई महत्वपूर्ण घटक हैं: (1) पशु उत्पीड़न फ़ीड (और AHCS) के आदी हो गया है और टी हैयह दृष्टिकोण और AHCS फीडर का उपयोग करने के क्रम में की तरह ओ, (2) पशु के सिर विश्वसनीय गैस उत्सर्जन डेटा एकत्रित करने के लिए फीडर में सभी तरह से डाला जा सकता है, (3) AHCS अंशांकन प्रक्रिया का कड़ाई से पालन किया जाना है (4) अलग-अलग जानवरों के नमूने के बीच पृष्ठभूमि सीएच 4 और सीओ 2 डेटा एकत्र करने के लिए पर्याप्त समय हो रही है, विशेष रूप से फीता या मुक्त स्टाल खत्तों में महत्वपूर्ण है, और (5) यह (पर्याप्त डेटा एक नमूना चक्र में एकत्र कर रहे हैं कि महत्वपूर्ण है एक 24 घंटा अवधि को कवर) तो AHCS द्वारा उत्पन्न उत्सर्जन डेटा 4 या सीओ 2 उत्सर्जन जानवर द्वारा वास्तविक प्रतिदिन सीएच के प्रतिनिधि हैं।

स्थापित सीएच 4 माप तकनीक बनाम AHCS साथ तुलनात्मक परीक्षणों से ऊपर निष्कर्ष का समर्थन। उदाहरण के लिए, बढ़ती डेयरी heifers के साथ एक अध्ययन AHCS AHCS द्वारा उत्पन्न पशुओं और उत्सर्जन अनुमान से सीएच 4 उत्सर्जन का आकलन करने में सक्षम था तुलनीय थे कि यह निष्कर्ष निकालाश्वसन कक्षों 9 से प्राप्त मूल्यों के लिए। इन लेखकों AHCS इकाइयों की है कि तैनाती से बाहर बताया और नकल ध्यान से माप प्राप्त कर रहे हैं के लिए पर्याप्त संख्या सुनिश्चित करने के लिए विचार किया जाना चाहिए। अनुभव के आधार पर, 8 नमूने घटनाओं, एक 24 घंटा खिला चक्र (ऊपर प्रोटोकॉल देखें) कवर करने के लिए एक 3 दिन की अवधि में कंपित गैसीय उत्सर्जन के सटीक मापन और डेटा में अपेक्षाकृत कम परिवर्तनशीलता (यानी, स्वीकार्य सटीक) प्राप्त करने के लिए पर्याप्त हैं। स्तनपान कराने वाली डेयरी गायों के साथ एक अध्ययन में यह AHCS द्वारा मापा सीएच 4 उत्सर्जन श्वसन कक्षों से और पशु परिवर्तनशीलता के बीच ली गई साहित्य मूल्यों के समान थे कि निष्कर्ष निकाला गया था (11% से 12 के सीवी; 0.64-0.81 के repeatability) के भीतर भी था सीमा श्वसन कक्षों 10 के लिए सूचना दी। स्तनपान कराने वाली गायों के साथ एक हाल ही में प्रकाशित एक अध्ययन में, AHCS (एस एफ 6 के लिए 16.0% 111 बनाम 14.1-22.4%) 13 एस एफ 6 विधि की तुलना में एक छोटे सीवी का उत्पादन (पी <0.001) से हिचकते था सीएच 4 उत्पादन रूमेण जिसमें 48 स्तनपान कराने वाली डेयरी गायों के साथ, पेनसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में किए गए एक 12-सप्ताह के प्रयोग में, हम AHCS और एस एफ 6 विधि समान सीएच 4 उत्सर्जन परिणामों का उत्पादन किया है कि निष्कर्ष निकाला : 319 ग्राम 481 के लिए / प्रति दिन गाय (मतलब = 374 ग्राम / डी, SEM = 15.9; सीवी = 13%) और 345 ग्राम 485 / प्रति दिन गाय (मतलब = 396 ग्राम / डी, SEM = 29.8; सीवी = 23 AHCS और एस एफ 6, क्रमश: 14 के लिए%)।

निष्कर्ष सही है, लेकिन प्रथम आमाशय में सीएच 4 उत्पादन को मापने के लिए व्यावहारिक तकनीकों में जीएचजी शमन प्रयासों की सफलता के लिए महत्वपूर्ण हैं। AHCS 4 और सीओ 2 उत्सर्जन मांस और डेयरी पशुओं से आंतों का सीएच के विश्वसनीय और सटीक अनुमान देने के लिए सिद्ध किया गया है कि एक स्वचालित गैस माप प्रणाली है।

Disclosures

लेखकों पैट्रिक आर ज़िम्मरमैन और स्कॉट आर ज़िम्मरमैन सी-लॉक, इंक के सह मालिक हैं

(रैपिड सिटी, एसडी), GreenFeed (AHCS) के निर्माता इस आलेख में बताई।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
AHCS 1 C-Lock, Inc.
Zero, 100 N2 1 Air Liquide 4 m3 sized tanks filled with  13,790 kPa
Span, 0.15% CH4 and 1% CO2 1 Air Liquide 4 m3 sized tanks filled with 13,790 kPa
Gas sampling bag 2 SKC, Inc. FlexFoil® PLUS Breath-gas analysis bags
Gas regulator 2 Scott Gasses
CO2 cylinder 6 JT 90 g CO2 tanks
Mass scale 1 A&D EJ6100 >4 kg, with 0.1 g resolution
Propane cylinder 485 ml 1 Coleman
ISO 11784/11785 button ear tag 40 Allflex USA One tag per animal
Alleyway (for free-stalls, tie-stalls) 2 Behlen Country One alleyway per unit
30 m AC extension cord 1 HDX
A container with warm water (37-43 °C) 1 N/A
Stopwatch (sec) 1 N/A

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References

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