המעבדה-מודל להערכת ריח וריכוזי גזים הנפלטת עמוק עם מיטות Pack זבל
Summary
פרוטוקול פותחה למדידת גזים, ריחות, ההרכב התזונתי בלהקות קנה המידה מעבדת שינה זבל, אשר יכול לשמש כדי ללמוד דרכים לשיפור איכות האוויר במתקני הבקר מסחרי באמצעות ערכות זבל מיטות עמוק.
Abstract
מודל קנה המידה מעבדה ערכת שינה מדומה פותחה על איכות האוויר ואת ההרכב התזונתי של מיטות עמוק חבילות שימוש במתקנים מונו-מדרון הבקר. פרוטוקול זה שימש להערכת ביעילות רבים מצעים שונים חומרים משתנים סביבתיים (טמפרטורה, לחות), פוטנציאל להפחתת הסיכון טיפולים שיכולים לשפר איכות במתקני מונו-מדרון מיטות עמוק מסחרי האוויר. המודל הוא דינמי ומאפשר לחוקרים בקלות לאסוף מדדים כימיים רבים מחפיסה מיטות. מדידות שבועי, שנאספו במשך שש-שבע שבועות, מאפשר מספיק זמן כדי לראות שינויים מדידות איכות האוויר לאורך זמן כמו ערכת שינה מבשיל. הנתונים שנאספו מ מדומה הלהקות שינה בטווח של ריכוזים בעבר נמדד מיטות עמוק מונו-מדרון המסחריים. מחקרים שנעשו בעבר הראו כי 8-10 יחידות ניסיוני לכל טיפול מספיקים לזהות הבדלים סטטיסטיים בין מדומה הלהקות מיטות. חבילות שינה קלים לשמור על, הדורשים פחות מ-10 דקות עבודה לכל חבילות שינה בשבוע כדי להוסיף שתן, צואה, מצעים. אוסף דגימה באמצעות מערכת דיגום גז דורש 20-30 דקות בדגם מיטות, בהתאם המידה הנאספות. השימוש של קנה המידה מעבדת שינה חבילות מאפשר החוקר כדי בקרת משתנים כגון טמפרטורה, לחות, מצעים מקור קשה או בלתי אפשרי לשלוט מחקר או מתקן מסחרי. אמנם לא סימולציה מושלמת של “העולם האמיתי” תנאי, מדומה עם מיטות חבילות לשמש מודל לחוקרים להשתמש כדי לבחון טיפול הבדלים בין חבילות מיטות. מספר מחקרים במעבדה-סולם יכול להתבצע כדי לחסל טיפולים אפשריים לפני שתנסה אותם מחקר או מתקן מסחרי בגודל.
Introduction
מתקני כליאה בקר הם אופציה פופולרית דיור במערב התיכון, המישורים הגדולים העליון. מתקני כליאה נפוצים יותר באזור זה מאשר במישורים הדרומיים כי האזור מקבל כמות המשקעים השנתית יותר, אשר יוצר יותר נגר האכלה חייב להיות כלול. מפיקים רבים בחרו חידושיו מונו-מדרון עבור בקר. הסיבות העיקרית שצוטטו על ידי המפיקים לבחירת מתקן מונו-המדרון היה היכולת העבודה בלוח הזמנים והסרת זבל, ביצועים משופרים בהשוואה לפתוח הרבה המפטמות1. רוב היצרנים בקר (72.2%) באמצעות מונו-מדרון אסמים לשמור ערכת שינה עבור תור של בקר או ארוך יותר, באמצעות מערכת ניהול עמוק-מצעים מצעים ופסולת1. החומר מצעים הנפוץ ביותר בשימוש הוא תירס stover, למרות מפיקים דוח באמצעות סויה זיפים, קש חיטה, קלחי תירס, נסורת1. בגלל הביקוש אזוריים תירס stover מצעים, מפיקים רבים התעניינו בחומרים אלטרנטיביים מצעים שיכול לשמש במתקני מונו-מדרון. בנוסף כלכלה נוחות בעלי חיים, המפיקים שאל איך החומר מצעים ישפיע על הסביבה של המתקן, כולל הפקת מדיף גזים, ההרכב התזונתי של זבל/מצעים וכתוצאה מכך, ונוכחות של פתוגנים.
נערכו מחקרים מעטים כדי למדוד את איכות האוויר הנובע מצעים שונים החומרים המשמשים בדיור משק חי, עם רוב התמקדות רק אמוניה. רוב הערכות קודמות של איכות האוויר כוללות איסוף נתונים על החווה עם יחידות ניסויי אחד או שניים לכל הטיפולים שעוברים ניתוח בו זמנית2,3,4,5. שיש מוגבלת יחידות ניסיוני דורש את המחקר כדי לחזור מספר פעמים, ובכך מוסיף משתנים נוספים כגון תנאי מזג האוויר, גיל או שלב הייצור של בעלי חיים, והפיק אולי מצעים חומרים בעונות שונות גדל .
אין מודל ידוע קנה המידה המעבדה ללמוד על הגורמים המשפיעים על איכות האוויר, ההרכב התזונתי של הזבל/המצעים תערובת הנובע בקר מיטות עמוק מונו-מדרון מתקנים, חוקרים תחילה ניסה לנצל את מתקני הבקר מסחרי באמצעות מערכת שינה עמוקה6,7,8. השטף סטטי צ’יימברס שימשו למדידת ריכוזי3 NH על פני השטח של מתקנים בקר שינה עמוקה מונו-מדרון על פני תקופה 18 חודש6. שני עטים בכל אחד. אסמים שני נמדדו. קצוץ גבעולי תירס החומר סוג המיטות המועדף עליהם, אך גבעולי חיטה קש, סויה שימשו גם מצעים במהלך תקופות קצרות של פרויקט זה. מצעים שימוש נע בין ק ג 1.95-3.37 / חיה לפי צפיפות יום ועט נע בין m 3.22-6.132 לכל חיה. מחקרים מאוחרים יותר נמדד פליטת אמוניה, מימן גופרתי מן האורווה7, ריכוזי חלקיקים מחוץ לאסם8. מחקרים אלו נערכו על פני תקופה 2 לשנה באמצעות שניים עד ארבעה אסם מיקומים. האתגר באיסוף נתונים על החווה הוא חוסר שליטה המחקר בעל מעל המערכת. יצרנים לשנות דיאטות הבקר, העבר חיות עט עט, להשתמש במצעים חומרים ממקורות שונים, ונקי ועטים מחדש מיטה הייצור שלהם, ובכך מאפשר כוח העבודה, בלבול משתנים רבים. מחקר על החווה כרוך גם על הוצאות הנסיעה כמויות גדולות של טיפולים ניסיוניים (כגון מצעים חומר). המטרה של הפרויקט הזה היה לפתח מודל מעבדה סרגל שיכול לשמש כדי לחקור את הגורמים המשפיעים על איכות האוויר וניהול מזין במתקני מונו-מדרון בקר שינה עמוקה.
Protocol
Representative Results
Discussion
התוספת תכופים של שתן וצואה כדי הערכות שינה הוא שלב קריטי. אנחנו ניסויים עם הוספת שתן וצואה רק פעם בשבוע, אך נמצא כי ה-pack מיטות התפתח עם קרום, אשר לכודים גזים בתוך הלהקה, לא הייתה הנציגה של מתקנים מסחריים. השימוש של צואה טרייה בתחילת המחקר מבטיחה כי ערכות שינה הוא מחוסן עם אוכלוסיות חיידקים נפ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחבר 1חדשות 1חדשות אלן קרוגר, טוד Boman, שאנון Ostdiek, איליין ברי, Ferouz Ayadi, אשר סייעו באיסוף נתונים באמצעות ערכות מדומה של מיטות. המחבר מזהה גם תמי בראון-ברנדל דייל Janssen לסיוע שלהם שמירה על בדיקות גניקולוגיות.
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 |
References
- 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).
