臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケール モデル層状パック肥料
Summary
ガス、臭気、およびラボ スケール層状肥料パックは、深層層状肥料パックを使用して商業牛施設における空気質を改善する方法を研究するために培養液の組成を測定するためのプロトコルが開発しました。
Abstract
空気の質や牛モノ斜面設備で使用される深い層状パックの栄養成分を研究する実験室規模の模擬層状パック モデルを開発しました。このプロトコルは、多くの異なる寝具材料、環境変数 (温度、湿度) との可能性を評価するために使用されています商業深い層状モノラル斜面施設空気緩和治療を改善できます。モデルは動的であり、簡単に層状のパックから多くの化学および物理的な測定を収集するために研究者をことができます。6 ~ 7 週間にわたって収集された毎週の測定値では、層状のパックが成熟するにつれて時間をかけて大気測定の変化を見るのに十分な時間をことができます。シミュレートされた層状パックから収集されたデータは濃度の範囲内で以前商業深い層状モノラル斜面施設測定します。過去の研究は、8-10 実験単位の治療が十分にシミュレートされた層状パック間の統計的な差異を検出することを実証しています。層状のパックは、尿、糞便、寝具を追加する週層状パックあたり労働 10 分未満を必要とする、維持すること容易。ガスのサンプリング システムを使用してサンプル コレクションには、収集される測定によって、層状のパックあたり 20-30 分が必要です。ラボ スケール層状パックは、研究者は研究や商業施設のコントロールが困難または不可能にある温度、湿度、寝具ソースなど制御変数を使用します。シミュレートされる「実世界」の条件のない完璧なシミュレーション層状中パックは使用して層状パック間での治療の違いを調べる研究者のための良いモデルとして機能します。いくつかの実験室規模の研究は、研究や商業規模の設備でそれらをしようとする前に可能な治療を排除するために実施できます。
Introduction
肉用牛閉じ込め設備は、中西部とアッパーの大平原で人気が高い住宅オプションです。監禁施設地域が含まれている必要がありますより多くの肥育場流出を作成より多くの年間降水量を受け取るため南部の平野よりもこの地域に共通しています。多くの生産者は肉用牛モノ斜面納屋をビルドすることを選んだ。モノラル斜面施設を選択するための生産者によって引用した主な理由は、スケジュールの労働と肥料の除去と多く飼育場1を開くと比較してパフォーマンスが向上する能力でした。モノラル斜面納屋を使用して牛生産者 (72.2%) の大半は、寝具の深い寝具管理システムを使用して 1 ターン以上牛の層状パックを維持し、無駄に1。使用される最も一般的な寝具材料はトウモロコシの茎葉、大豆無精ひげ、麦わら、トウモロコシの穂軸、おがくず1を使用して生産者レポート。トウモロコシ stover 寝具の地域需要のため多くの生産者はモノラル斜面設備で使用できる代替寝具材料に興味があった。経済学および動物の快適さに加え生産者寝具素材が悪臭ガスの生産の結果として得られる肥料と寝具、栄養成分や病原体の存在をはじめとして、施設の環境にどのような影響を与えるか疑問を呈した。
アンモニアにだけほとんど着目して、家畜の住宅で使用されている別の寝具材料から生じる空気の質を測定するほとんどの研究を します。前の空気の質の評価のほとんどにファームのデータ コレクションがあります治療あたり 1 つまたは 2 つの実験装置を分析して一度に2,3,4,5。実験単位数制限する必要があります、複数回繰り返される気象条件、年齢、動物の生産の段階など追加の変数を追加、別の成長の季節で生産おそらく寝具材料.
商業牛を使用、利用しようと混合物最初牛肉深層層状モノラル斜面設備、研究者から結果知られている実験室スケール モデルはない空気品質と肥料と寝具の栄養組成に影響を与える要因を検討し、深層層状システム6,7,8。静的フラックス室は、18 ヶ月の期間6でモノラル斜面深部層状牛設備の表面に NH3濃度の測定に使用されました。2 つの納屋のそれぞれで 2 つのペンを測定しました。みじん切りのトウモロコシの茎最寄りの寝具素材が小麦のわらおよびダイズの茎もこのプロジェクトの短い期間中に寝具の使用されました。寝具の使用動物動物あたり 3.22 6.13 m2からであった日とペンの密度あたり 1.95 3.37 kg からであった。その後の研究では、納屋7、および粒子状物質濃度の納屋8外からアンモニアと硫化水素の排出量を測定しました。これらの研究は、2 〜 4 納屋場所を使用して 2 年間で実施されました。ファームのデータ収集の課題研究は、システム制御の欠乏であります。生産牛の食事療法を変更、ペンペンから動物を移動、寝具材料を使用して、さまざまなソースから、きれいし、生産、労働力として再ベッド ペンができますが、多くの変数をこのように交します。ファームの研究は、旅費や実験的治療 (寝具の材料) などの大量にも含まれます。このプロジェクトの目的は、空気質と牛深層層状モノラル斜面施設で栄養管理に影響を与える要因を検討し使用できる実験室スケール モデルを開発することでした。
Protocol
Representative Results
Discussion
尿と糞便層状パックに頻繁に追加は、重要なステップです。尿や便、週 1 回だけ追加する実験を行ったが、層状のパック開発地殻、パックの中のガスをトラップし、商業施設の代表ではなかったことを発見します。研究の初めに新鮮な糞便の使用は、層状のパックが牛施設で見つかった一般的な細菌の人口と再接種されることを保証します。また、尿中に、層状のパックを追加する前に生理?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者はアラン ・ クルーガー、トッド boman 著、シャノン Ostdiek、Elaine ベリー、シミュレートされた層状パックを使用してデータ収集を支援 Ferouz Ayadi を認めることを願っています。著者も環境室を維持する援助のタミ ブラウン ブランドルとデール ヤンセンを認識します。
Materials
| 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 |
Referências
- Doran, B., Euken, R., Spiehs, M. Hoops and mono-slopes: What we have learned about management and performance. Feedlot Forum 2010. , 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. , (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. , (2008).
- Effects of bedding on pig performance. Iowa State Research Farm Progress Reports Available from: https://lib.dr.iastate.edu/farms_reports/134/ (2012)
- 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., Peters, J. Total nitrogen. Recommended methods of manure analysis. , 18-24 (2003).
- Wolf, A., Watson, M., Wolf, N., Peters, J. Digestion and dissolution methods for P, K, Ca, Mg, and trace elements. Recommended methods of manure analysis. , 30-38 (2003).
- Euken, R. A survey of manure characteristics from bedded confinement buildings for feedlot beef productions: Progress report. Animal Industry Report. , (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).
