腸内のメタンと反芻動物からの二酸化炭素排出量を監視するために、自動システム(GreenFeed)の使用

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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

反芻動物(家畜または野生の)は、それらの消化管の消化管内発酵を通じて、保存時に肥料の分解からのメタン(CH 4)を放出 。これらのプロセスは、動物生産システムからの温室効果ガス(GHG)排出量の主要な源です。腸内のCH 4を測定するための技術は、様々な間接的な方法(実用的でスニファ、レーザー技術、が、可変精度で)に直接測定(非常に正確である呼吸室、限られた適用性を持つ)によって異なります。六フッ化硫黄(SF 6)トレーサーガス法は、一般的に、動物の科学者や自動ヘッドチャンバーシステム(AHCS)(GreenFeed、C-ロック社、ラピッドシティのより最近では、アプリケーションによって腸内のCH 4産生を測定するために使用されますこの実験の焦点であるSD)は、成長しています。 AHCSからCH 4及び二酸化炭素(CO 2)の質量流束を監視するための自動化システムであります反芻動物の息。典型的なAHCS動作では、フィードを苦しませるの少量を毎日AHCS複数回にそれらを誘惑するために、個々の動物に分配されます。動物訪問AHCSとして、ファンシステムは、吸気マニホールドへの動物の銃口を越えて空気を引き出し、かつ連続的な空気流量を測定する空気収集パイプを介し。空気のサブサンプルは、CH 4及びCO 2の濃度を連続的に測定するための非分散型赤外線センサに管から排出されます。呼吸室やSF 6 AHCSのフィールド比較はAHCSは、再現性と正確なCH 4放出結果を生成AHCSにその動物訪問を放出推定値は、第一胃のガス生産の日周リズムの代表的なものであるので、十分提供されることを実証しました。ここでは、対照飼料や工業用グレードのカシューナッツを補っダイエット与えられた乳牛からのCO 2及びCH 4フラックスを測定するためのAHCSの使用を実証シェル液体。

Introduction

動物の生産は、直接的例えば、腸内発酵や糞尿管理から)または間接的( 例えば 、飼料生産活動や森林の転換から牧草地に、またはCH 4、亜酸化窒素を生成し、世界的な温室効果ガスの大幅な供給源(GHG)排出量を表し、耕地)。世界のGHG排出量に家畜の寄与の推定値を使用し、分析やメソッドの境界に依存して、約7 1〜18%2ごとに異なります。米国では、家畜は、2009年3内の温室効果ガス総排出量の3.1%を占めました。

腸溶性CH 4は、家畜からの温室効果ガス排出量の最大の要因です。したがって、動物の科学者は、反芻動物から腸内のCH 4産生を減少させるための緩和技術を発見する上での研究を集中しています。多くの場合において、結果は、不適切な実験計画Oに疑わしい科学的価値がありますR測定技術1。このように、測定技術の正確さと精度は、温室効果ガス削減の研究の非常に重要なコンポーネントです。文学の大きな体は、近年4-7に 、このトピックで公開されています。 、およびヘッド室;呼吸室(高精度の限られた適用性を持つ)、トレーサーガス(SF 6フッ化硫黄)などの反芻動物で腸内のCH 4産生を測定するためのいくつかの確立されたアプローチがあります。呼吸室をルーメンガス排出量を測定するための「ゴールドスタンダード」とみなされているが、それらの主な欠点は、裁判上の動物の数は、通常、原因特定の研究施設で利用可能な室の限られた数に制限されることです。腸内のCH 4産生を測定するための最も実用的で広く使用されている技術は、最近では、自動ヘッドチャンバーシステム(AHCS、GreenFeed)そのC SF 6トレーサーガス法であり、反芻動物8の息とおくびガスからのモニタCH 4とCO 2質量フラックス。 SF 6技術とAHCSどちらも自由放牧条件や自由とタイストール牛舎における多数の動物に分析しようとする排出量を可能にします。 CH 4比:SF 6の技術は、継続的にSF 6の透過呼気のサンプルの動物、コレクションのルーメンに挿入チューブ、および気体の分析から放出されたトレーサガスとしてSF 6を使用します 。 AHCSまた、トレーサガス(プロパン)の使用に基づいて、自動、ヘッド室型システムです。動物が異常な供給および動作条件の下で閉じ込められ、プラス豊富な動物ハンドリング(ガス回収とSF 6の分析のための)特別な分析能力と設備を必要とするSF 6トレーサー法、とされている呼吸チャンバー法と比較して、AHCSは非-intrusiveと安価です取得して動作します。 AHCSの主な欠点は、ガス測定中の動物の乾物摂取量の5%までを表すことができ、および餌飼料の使用、(そのような草食動物が自発的にユニットを訪問しているシステムなどのアプリケーションに)典型的でないサンプリングを含みますイベント。最近の比較実験はAHCSは呼吸室やSF 6技術9,10を用いて推定したものに匹敵する排出率を生成することを結論付けています。

スタンドアロンAHCSシステムは、手で容易に輸送可能であるか、または自律的な現場作業および長距離旅行のためのソーラーパネル(あるいは他の電源)を備えたトレーラに装着することができる強固な自動供給装置の周囲に構築されます。システムは、動物の無線周波数識別装置(RFID)、苦しませるシステム、空気処理及び測定システム、ガストレーサシステム、電子機器及び通信システム、およびデータ処理システム(<を含みます強い>図1)。詳細は、原特許の文書11に記載されています。

以下に説明する例AHCS操作プロトコルは、タイストール牛舎内に収容された泌乳牛用です。手順は同様の施設に収容された牛(非泌乳牛、牛、または肉用牛)の他のカテゴリーにも適用可能です。この実験の目的は、CH 4、反芻動物からのCO 2排出量の測定のためAHCSの原理及び動作を実証することです。

Protocol

代表的な結果に記載の実験に関与した動物は、ペンシルバニア州立大学動物実験委員会のガイドラインに従って世話しました。委員会は、検討し、研究で行った実験と、すべての手順を承認しました。そのような動物や飼料組成情報と実験計画などの詳細は、この実験12の完全な出版物に記載されています。

注意:実験を行うために必要な機器および消耗品のリストについては、 材料表を参照してください

1.実験計画

  1. 実験のための制度的動物実験委員会の承認を取得します。これは動物に痛みが生じないとUSDAのカテゴリーC( 軽度または瞬間的な痛みや苦痛、または全く痛みや苦痛 )に分類される非侵襲的な手順です。麻酔は必要ありません。
  2. 無傷の( すなわち、非カニューレ)の牛を選択泌乳ステージ、年齢、牛乳の生産に基づいて、実験用。なぜならカニューレを通してルーメンガスの潜在的な漏れのAHCSでカニューレ牛を使用しないでください。この問題を軽減するために設計されたデバイスは、現在テストされているが、結果はここで報告されていません。
  3. クロスオーバーデザイン( すなわち 、ラテン方陣など)を利用する場合、残留効果のためのバランスのとれたレプリケートされたデザインで、処理の回数に応じて、8〜12頭の牛を使用しています。例えば、4の治療法がテストされている場合は、8牛などは、複製された4×4の設計のトライアルが得られます。実験のこれらのタイプの最小推奨期間は、最初の治療への適応のために14〜21日とデータ収集のための7日間で、21〜28日間です。
  4. 無作為化ブロック設計が利用されている場合は、処理ごとに12〜15頭の牛を使用しています。データ収集を開始する前に2週間共変量期間を含めます。これらの実験の推奨期間は、最初の2週間バインで、8〜12週です治療への適応のためのグラム。
  5. ISO 11784や11785互換のRFID識別タグを、各実験動物を装備。

AHCSを使用するための動物の2トレーニング

  1. 実験を開始する前に、牛が配置されている施設にAHCSを移動します。牛の視力内のユニットを配置します。少なくとも2日間そこにユニットを残します。
  2. 動物が好きな餌の供給を準備します。 70%の粉砕トウモロコシ、27%の乾燥糖蜜、及び3%の大豆油の混合物を(そのまま重量基準)が正常に実験室で使用されてきたが、種々の供給は、牛を誘惑することを試みてもよいです。エアフィルターとAHCSのフィード配信システムを詰まらせることがスティッキーとほこりだらけのフィードを避けてください。これは飼料をペレット化することが好ましいです。
  3. 彼らは餌飼料に慣れるようにするために、それらが使用されている飼料の上に配置することによって、すべての動物に飼料の少量(一握り)を与えます。
  4. 非常にゆっくりと約1.5メートルFRにAHCSを移動動物のオム。
  5. バケツに餌飼料の約1キロを置き、動物が臭いと餌飼料を味わうことができます。徐々に伸ばし、AHCS送り谷に向かって到達するために動物を強制的に、AHCSユニットの供給トラフに向かってバケットを移動します。
  6. AHCS送りトラフにバケツから餌飼料の一部をダンプし、ゆっくり牛の方にAHCSユニットを移動します。訓練のいずれかの時点で、牛が不安やおびえになると、離れて彼女からユニットを移動し、別の時間帯や曜日に再試行してください。
  7. 動物は慣れとAHCSユニットすなわち、餌フィード)によって励起されるまで数日の間に、訓練を繰り返します。動物がAHCSに慣れることができない場合は、実験を開始する前に別の動物と交換し、上記の手順に従って、新しい動物を訓練します。

AHCS 3.キャリブレーション

注意:CO 2センサーの濃度範囲は、0〜5%です。ザ・CH 4センサーの範囲は0〜2%です。検出下限は、CH 4、CO 2のために50 ppmのための20 ppmです。検出限界は、動物施設におけるこれらのガスの安全な高いバックグラウンドレベルよりもはるかに大きいので、CH 4とCO 2の高バックグラウンドレベルについての懸念はありません。

  1. 最大の精度のために、各ガス測定実​​験の最後に、このキャリブレーション手順を先頭に5回と3回行います。
  2. ゼロガス用のスパンガスに0.15%のCH 4と1%のCO 2(グレード認定マスタークラスは、2%の精度を±)と100%のN 2(純度99.999%):次のガス材料表を参照)を使用します。
  3. スパンガス混合物の2リットルで2ゼロガスのL、および他のバッグにサンプルバッグを埋めます。完全に収縮したバッグを使用してください。キャリブレーションの日に新たなガスで袋を埋めます。
  4. 使用必要に応じて、以下の1年後に袋を交換してください。
  5. ガスを取りますガス測定実​​験が行われる場所に標準。動物や測定が同封施設( すなわち 、酪農納屋)で行われた場合、全体のキャリブレーション処理中にON納屋のファンを回します。これは、バックグラウンド空気中のメタン濃度の影響を最小限に抑えることが必要です。
  6. AHCSをONにし、少なくとも30分間のキャリブレーションの前に、それは暖かくてみましょう。フロントパネルの内側に位置するキャリブレーションチューブからストッパーを外します。キャリブレーションチューブ内の水がないことを確認してください。必要に応じて、水を除去します。水はガス濃度センサを破壊します。
  7. キャリブレーションチューブにN 2サンプルバッグ(ゼロガス)を接続します。流れを可能にするために、サンプルバッグを反時計回りに1フルターンにプラスチック製のバルブを外します。
  8. 「CALIBRATE」にAHCSの機器コントロールパネルにある「RUN-CALIBRATE "ノブを回します。これは、袋からサンプルをポンピング開始されます。フローがスタートしたら、プレスそれを解放した後、10秒間「CALIBRATE」ボタンを押し続けます。
  9. その容量の約10%に収縮するサンプルバッグを待ちます。完全に袋を空にしないでください、それはセンサーを損傷することがあります。袋がその容量の約10%になると、「RUN」に戻って「RUN-CALIBRATE」ノブを回します。
  10. サンプルバッグを閉じて、キャリブレーションチューブから外します。 2分待ってから、キャリブレーションチューブにスパンガス混合バッグを接続します。
  11. 手順を繰り返し3.7。
  12. フローがスタートしたら、押して3秒間「CALIBRATE」ボタンを押したままにして、それを解放。
  13. 手順を繰り返し3.10。
  14. サンプルバッグを閉じて、キャリブレーションチューブから外します。キャリブレーションチューブに栓を交換してください。
    注:キャリブレーションが完了した後、「係数」の値は、Webページ上のデータ]タブに表示されます。要因の変動係数は3%とCH 4、CO 2、Rは1%未満であるべきですespectively。この範囲内にない場合は、キャリブレーションを繰り返します。

4. CO 2回収試験

  1. 各ガス測定実験前に少なくとも一回(CO 2の= 1シリンダ3のリリース)のCO 2回収テストを実行します。連続アプリケーションでは、1ヶ月に1回回収試験を行います。
  2. CO 2回収試験弁がOFFであることを確認します(バルブは、出口ノズルに対して垂直です)。リリースシステムに新たなCO 2シリンダーを取り付け、きつくなるまでバルブを時計回りに回します。
  3. レベルとは、質量スケールをゼロ。それが正確であることを確認する規模で全体放出系を配置します。オン/オフ弁を開いて、ノズルを出たCO 2のために聞いている間すぐに再びそれを閉じます。テストは、CO 2が流れているようにします。 CO 2が流れているとき、「whishing」音があるはずです。
  4. 給餌トラフにCO 2シリンダーホルダーを取り付けます。 nはOWに、フィーダに息/動物が近くに取得させてください。人々はまた、フィーダーに息べきではありません。
  5. リリースシステムとCO 2シリンダーを秤量します。初期質​​量としてこの質量を記録します。すべてのCO 2放出の開始時に現在のローカル時間を記録します。
  6. CO 2シリンダホルダ(送りトラフ)にCO 2シリンダと放出系を配置し、マニホールドにノズルを向けます。フィーダに吸入してはなりません。
  7. CO 2を放出し、放出の開始時間を記録するためにオン/オフ弁をオンにします。バック数フィート離れたフィーダから、3分間待ちます。 3分後、リリースのオン/オフ弁と記録停止時間をオフにします。
  8. フィーダからのCO 2気筒プラスリリースシステムを削除します。放出系からのCO 2シリンダーを外しないでください。温水(37〜43℃)の浴槽中のCO 2気筒を持ちます。水だけでシリンダー全体ではなく、放出系を配置します。
  9. 2シリンダが暖められると、I>、水からそれを削除し、そこからすべての水を拭くために乾燥布を使用してください。リリースシステムとCO 2シリンダーを計量し、このように最終的な質量を記録します。
  10. 次のリリース前に少なくとも3分待ってください。 3分間の待ち時間の間に、ユニットの近くに任意の動物や人を許可していません。 90グラムのCO 2気筒が3つ以上のリリースがある場合はそのように複数のシリンダを使用し、約3リリースを提供します。シリンダーが空の場合、空のシリンダーを計量し、上記のように、新しいシリンダーに進みます。
  11. 繰り返し時間、最初の質量、および各リリースの最終質量を停止し、新しい開始時間をマーク、4.3 4.9を通じて少なくとも3回繰り返します。
  12. 最終リリース後、動物がユニットへのアクセスを許可する前に少なくとも3分待ってください。終了したら、放出系からのCO 2シリンダーを外し。

5.ガス測定

注:前へガス測定、(週間)最近AHCSのキャリブレーションが必要です。 、ステップ3を参照してくださいAHCSと4、CO 2回収試験の校正。動物のRFIDタグが所定の位置にあることを確認してください。

  1. パワーアップAHCSをし、任意の測定を行う前にウォームアップするために30分間のままにしてください。
  2. ポジションAHCS納屋のファンからの気流が送りトラフに入ることを許可されるようになっています。 2分待ちます。フィード配信ボタンを押して、フィードの約50グラムを提供するために3秒間押し続けます。視覚フィードがフィードトラフに配信されたことを確認します。
  3. 牛の前でAHCSをロールバックします。実験ノートに時間を記録します。ユニットは、動物のRFIDタグを読み込みます。
  4. 給餌トラフで連続的に動物の頭を維持しようとするためにそれらを間隔、5分間のサンプリング期間にわたってフィードを5回追加を配信。余分なフィードが(給餌トラフに動物の頭を維持するために)必要な場合は、実験ノートにそれを書き留めます。
  5. ありませんE:フィード/ペレットは、通常は5分の個々の測定期間を取得するために6滴の合計(300グラム/測定イ​​ベント)のために一度50秒配信されます。 AHCSを連続的に吸気マニホールドに対して、動物の頭の距離を監視するために赤外線センサーが装備されています。これらのデータは、その後、動物の頭が位置していないし、これらの測定データは破棄される期間を識別するために使用されます。
  6. 5分間のサンプリング期間が終了した後は納屋のファンからの空気流を送りトラフに入ることを許可されるように、離れて動物や位置ユニットからAHCSを引き出します。システムを介して空気を洗い流すために、バックグラウンド大気組成データを収集するために2分を待ちます。
  7. 繰り返して、追加の動物のために5.5を介して5.2を繰り返します。
  8. 24時間の給餌サイクル中に8回繰り返しサンプリングは、3日間にわたって時間に互い違い。次のサンプリングスケジュールが正常に使用されています:0900、1500、2100時間(サンプリング1日目)、0300、1200、および1700時間(サンプリング2日目)、および0000、および0500時間(サンプリング3日目)。このサンプリングスケジュールは、動物ごとに、サンプリング周期毎に8サンプルをお届けします。サンプリング時間は、供給および搾乳時間に応じて変えることができます。
    注意:ガスサンプリングが完了すると、ウェブページからのエミッションデータを取得します。

Representative Results

図1

図1:反芻動物中のCH 4産生を測定するための自動ヘッドチャンバーシステム(AHCS、GreenFeed)のコンポーネント。

ルーメンにおけるメタン生産は基板依存微生物学的方法7です。 CH 4、CO 2増加の生産動物が供給され、その後減少した後。 図2は、(フリストフ、ペンシルベニア州立大学の未発表データ)の周りに0600時間で自由に供給された乳牛からのCH 4産生の増加を示しています

図2
図2:; ANフリストフ、ペンのデータ礼儀日周CH AHCS(エラーバー使用して、1日に1回送ら測定乳牛から4排出量は SEを表しますnsylvania州立大学)。

この図のエラーバーは、(複数のおくびのサイクルを含む)のサンプリングイベント中に、CH 4排出量の変動を表しています。これは、(0400と0900時間程度)ある場合には、ばらつきが原因呼気ガス中のCH 4濃度の変化に大きくなったことは明らかです。これは、CH 4排出量(この例では0600時間の周りにあった)を供給した後に増加したことも明らかです。ダイエット乾物摂取量(DMI)1kgあたり発現した場合に一日平均CH 4放出が( すなわち 、13の測定イベントの平均)この牛からは727±22.9グラム/日、または26グラム/ kgでした。

AHCSを用いて測定乳牛のグループからのCH 4排出量の範囲を示すために、我々は、CH 4のように工業用グレードのカシューナッツ殻油を利用ペンシルバニア州立大学で行われた最近のクロスオーバーデザインの試験からのデータを含みます緩和剤( 表1)。試験は8授乳ホルスタイン乳牛と21日、それぞれの2実験期間としました。メタンデータは、各期間の最終週に採取しました。メタン排出量データは、期間1の1牛から収集されていなかったし、その牛のためのデータも実験2.詳細ブランコ 12に記載されています期間内に使用されませんでした。本研究における平均CO 2排出は、1日あたり18000グラム/牛、または634グラム/キロDMIを超えていました。牛のこのグループの平均CH 4排出量は523グラム/日または4排出量は370以上の治療手段(19.1±0.43グラム/キログラムDMI)7のデータセットについて報告平均CHに似ている20グラム/キロDMI、でした。 表1に示す試験では、対照と比較して、テクニカルグレードカシューナッツ殻液は、約5%(P = 0.08)12によってウシのルーメン内にCH 4産生を減少させる傾向がありました。

e_content "> 表1

Discussion

AHCSシステムは、CH 4およびCO 2の質量流束を測定するための動的なエンクロージャ技術、チャンバシステム、及びトレーサー技術の要素を組み合わせます。日が経つにつれて、それは平均毎日の総ガス質量フラックスを定義するために各動物から複数のサンプルを収集します。動物を識別し、餌の正確な量を送達するために、RFIDリーダはAHCSに組み込まれます。動物がフィーダーにその頭を配置し始めるとRFIDタグが読み取られます。動物が識別されると、それは一日の特定の時間に餌報酬を受け取る資格であれば、AHCSを判断する(放牧またはフリーストール牛舎アプリケーション)。各動物の訪問(赤外線センサに基づいて決定される)の開始と終了時刻が自動的に記録されます。餌送達システムは、定期的に終日AHCSに動物を引き付けるために使用されます。典型的には、苦しませる飼料をペレット化し、牧草、アルファルファ、穀物濃縮物、糖蜜、および植物油を含有することができます。動物訪問AHCSは、ファン(約26リットル/分の速度で)、その頭の上に空気を引き込むが、吸気マニホールドにCH 4、CO 2を放出された掃引。空気の流速は、空気回収管の途中にホットフィルムの風速計を用いて連続的に測定されます。空気の連続サブサンプルを抽出し、2つの非分散赤外線分析計、1 CO 2用のセンサおよびCH 4のための1つに、二次サンプルフィルタにルーティングされます。 AHCSはまた、空気温度、空気湿度、餌の低下、システム電圧、大気圧、プロパン流量は、ヘッド位置のための追加のセンサを含みます。放牧システムのための牧草地とトレーラー搭載されたバージョンは、カップ風速計(ローカル風速)と風向計(風向)が挙げられます。すべてのセンサデータは、自動的かつ独立して機能するAHCSを可能に、ローカル・データ・ロガーとコンピュータに保存されています。センサデータは、内部標準USB(Universal Serial Bus)メモリスティックに格納されています。 AHCSデータ通常、それらは永久に記録された外部のサーバに、1時間に1回、インターネットリンクを介して転送されます。インターネット接続を持つユーザーは、リモートAHCSにログインし、ユニットを制御し、苦しませるスケジュールを変更し、歴史的およびリアルタイムデータを確認だけでなく、レビューとAHCS機能を監視することができます。

全体的には、ペンシルバニア州立大学で行われた実験は、AHCSシステムは、CH 4とタイストール牛舎内に収容された乳牛からのCO 2排出量の信頼できる推定値を提供することを実証しました。呼吸室を超えるAHCSの利点は、動物が制限され、その自然環境である( すなわち、牧草地に)、または自由(フリーストール牛舎に)移動することができないということです。 AHCSは、伝統的な呼吸室よりも構築することも安価です。この比較的低コストは、特に発展途上国でのCH 4緩和研究のために、重要です。 SF 6トレースと比較するとR法は、AHCS操作は、複雑で高価な分析機器を必要としない簡単です。おそらく、(放牧またはフリーストール牛舎環境で使用特に)室とSF 6の方法と比較しAHCSの最も明白な欠点は、動物が自発的にユニットに近づくため、ガス測定イベントは、動物の訪問に依存している必要があることです。一日の中では、これらの動物の訪問は、またはCH 4生産の日周リズムの代表であってもなくてもよいです。そのため、自主的に動物の訪問AHCSアプリケーションで、サンプリング周期は十分に長いまたは十分な回数を繰り返すべきです。ペンシルベニア州立大学で使用タイストール・アプリケーションは、24時間の給餌サイクル中のガス測定の数および時間的分布を制御することにより、この問題を軽減します。給餌サイクル中おくびガスの十分なサンプリングが(上記のプロトコルに示されるように)representatiのために重要です牛の第一胃内でのCH 4産生の推定VEの。 AHCSを使用して測定中に動物に与え餌供給量すなわち、動物が消費する飼料の総量に加えなければならない)、全体の分析で考慮されなければならないので、供給DMIの単位発光強度を正確にすることができ推定。通常の給餌条件下で、餌の供給は、第一胃発酵における全乳牛のDMIとその効果の5%未満を示し、CH 4産生が少ないです。これはAHCS(および他の同様のシステム)は、動物の後腸内のCH 4の産生を測定しないことに留意されたいです。後腸発酵は、しかし、反芻動物7の総CH 4排出量のわずか約3%に貢献しています。

経験に基づいて、AHCSを用いて腸溶性ルーメンガス生産を測定するいくつかの重要なコンポーネントがある:(1)動物は、苦しませるフィード(およびAHCS)に慣れなければならず、Tを有しますそれに近づくとAHCSフィーダを使用するためのように、O、(2)動物の頭が信頼できるガス排出量データを収集するためにフィーダに完全に挿入されなければならない、(3)AHCS較正手順は、厳密に従わなければなりません(4)個々の動物をサンプリングする間、バックグラウンドのCH 4及びCO 2のデータを収集するのに十分な時間を有する特にtie-またはフリーストール牛舎では、重要であり、(5)は、(十分なデータがサンプリング周期で収集されることが重要です24時間の期間をカバーする)ようAHCSによって生成されたエミッションデータは、4またはCO 2排出量 、動物による実際の日周CHを表します。

確立されたCH 4の測定技術対AHCSとの比較試験は、上記の結論を支持します。例えば、成長している酪農牛を用いた研究はAHCSがAHCSによって生成された家畜やエミッションの見積りと、CH 4排出量を推定することが可能であった程度であったと結論付けました呼吸室9で得られた値です。これらの著者はAHCSユニットおよびレプリケーションの展開を注意深く測定の十分な数が得られていることを確認するために考慮しなければならないことを指摘しました。経験に基づいて、8サンプリングイベントは、(上述のプロトコールを参照)は、データ中のガス状排出物と、比較的低い変動性( すなわち 、許容可能な精度)の正確な測定値を得るのに十分である24時間の給餌サイクルをカバーするために3日間にわたって互い違い。内であった。乳牛を用いた研究では、AHCSにより測定し、CH 4排出量は呼吸室由来文献値に類似していたし、動物の変動の間(0.81から0.64の再現性11〜12%のCVは)と結論されました呼吸 10に対して報告範囲。泌乳牛で最近発表された研究では、AHCSは(SF 6 16.0%〜111対14.1から22.4パーセント)13 SF 6の方法よりも少ないCVを生成しました30%(P <0.001)によって阻害されたCH 4の生産を第一胃れる48乳牛、とペンシルバニア州立大学で行われた12週間の実験では、AHCSとSF 6の方法は、同様のCH 4放出の結果が得られたと結論付けました:319グラム481 /日あたりの牛(平均= 374グラム/ D; SEM = 15.9; CV = 13%)と345グラム485 /日あたりの牛(平均= 396グラム/ D; SEM = 29.8; CV = 23 AHCSとSF 6、それぞれ14%のため)。

結論としては、第一胃中のCH 4産生を測定するための正確な、しかし、実用的な技術は、温室効果ガス削減の努力の成功のために非常に重要です。 AHCSは、腸内のCH 4、牛肉と乳牛からのCO 2排出量の信頼性と正確な推定値を提供するために証明されている自動化されたガス測定システムです。

Disclosures

作者パトリックR.ジマーマンとScott R.ジマーマンは、C-ロック社の共同所有者であります

(ラピッドシティー)、GreenFeed(AHCS)の製造業者は、この資料に記載されています。

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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