JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

قد وضعت بروتوكولا لقياس الغازات والروائح الكريهة، وتكوين المغذيات في حزم توسيع معمل السماد مزدوجين، التي يمكن استخدامها لدراسة السبل الكفيلة بتحسين جودة الهواء في مرافق المواشي التجارية استخدام حزم السماد أسرة عميقة.

Abstract

وضع نموذج حزمة مزدوجين محاكاة تحجيم مختبر لدراسة نوعية الهواء وتكوين المغذيات من حزم أسرة العميقة المستخدمة في مرافق مونو-المنحدر الماشية. وقد استخدم هذا البروتوكول لتقييم فعالية العديد من مواد مختلفة من الأسرة، والمتغيرات البيئية (درجة الحرارة والرطوبة)، وإمكانات تخفيف العلاجات التي يمكن أن تحسن نوعية في مرافق تجارية مونو-منحدر عميق أسرة الهواء. النموذج دينامي ويسمح للباحثين جمع العديد من القياسات الكيميائية والفيزيائية بسهولة من حزمة مزدوجين. القياسات الأسبوعية، التي تم جمعها على مدى ستة إلى سبعة أسابيع، يتيح وقتاً كافياً لمشاهدة التغييرات في قياسات نوعية الهواء على مر الزمن نضوج حزمة مزدوجين. البيانات التي تم جمعها من حزم مزدوجين محاكاة ضمن التركيزات سابقا يقاس في مرافق تجارية مونو-منحدر عميق أسرة. وقد أثبتت الدراسات السابقة أن 8-10 وحدات تجريبية للمعاملة الواحدة تكفي لكشف الفروق الإحصائية بين حزم مزدوجين المحاكاة. يتم حزم مزدوجين سهلة للحفاظ على، التي تتطلب أقل من 10 دقيقة عمل كل حزم مزدوجين أسبوعيا لإضافة البول والبراز، والأسرة. ويتطلب جمع العينات باستخدام نظام أخذ العينات الغاز 20-30 دقيقة لكل حزمة مزدوجين، اعتماداً على القياسات التي يتم جمعها. يسمح استخدام حزم مزدوجين تحجيم مختبر الباحث لمراقبة المتغيرات مثل درجة الحرارة والرطوبة ومصدر الأسرة التي يصعب أو يستحيل التحكم في البحث أو منشأة تجارية. في حين لا محاكاة ظروف "العالم الحقيقي"، محاكاة الكمال بأسره حزم بمثابة نموذج جيد للباحثين استخدام لفحص الفروق في المعاملة بين مزدوجين حزم. يمكن إجراء العديد من الدراسات على نطاق المختبر للقضاء على العلاجات الممكنة قبل محاولة منهم في البحث أو مرفق الحجم التجاري.

Introduction

مرافق الولادة الأبقار خيار إسكان الشعبي في الغرب الأوسط والسهول العظمى العلوي. مرافق الولادة أكثر شيوعاً في هذه المنطقة من "السهول الجنوبية" للمنطقة يتلقى أكثر من هطول الأمطار السنوية، مما يخلق المزيد من الجريان السطحي الأبقار التي يجب أن تكون موجودة. اختيار العديد من المنتجين لبناء حظائر مونو-المنحدر للأبقار. وكانت الأسباب الرئيسية المشار إليها من قبل المنتجين لاختيار منشأة مونو-المنحدر القدرة على إزالة الجدول الزمني للعمل والسماد، وتحسين الأداء بالمقارنة مع فتح الكثير الحمى1. غالبية منتجي الماشية (72.2%) باستخدام الحظائر مونو-المنحدر الحفاظ على حزمة مزدوجين لدورة واحدة من الماشية أو أطول، باستخدام نظام إدارة الأسرة عميق للفراش والنفايات1. المواد الأسرة الأكثر شيوعاً المستخدمة ستوفر الذرة، على الرغم من أن التقرير المنتجين استخدام قش فول الصويا وقش القمح والذرة الكيزان ونشارة الخشب1. بسبب الطلب الإقليمي للأسرة ستوفر الذرة، كان العديد من منتجي مهتمين بمواد الأسرة البديلة التي يمكن استخدامها في مرافق مونو-المنحدر. بالإضافة إلى الاقتصاد وراحة الحيوان، شكك منتجي المواد الأسرة كيفية تأثير بيئة المرفق، بما في ذلك إنتاج الغازات معطر، وتكوين المغذيات الناتجة عن السماد/الأسرة، ووجود مسببات الأمراض.

وأجريت دراسات قليلة لقياس نوعية الهواء الناتجة عن الأسرة مختلف المواد المستخدمة في الإسكان الماشية، مع تركز معظم فقط على الأمونيا. معظم التقييمات السابقة لنوعية الهواء وتشمل جمع البيانات على مستوى المزرعة مع واحد أو اثنين من وحدات تجريبية كل العلاجات يجري تحليله في وقت واحد2،3،،من45. محدودة أرقام الوحدات التجريبية يتطلب الدراسة أن تتكرر عدة مرات، ومن ثم إضافة متغيرات إضافية مثل ظروف الطقس أو العمر أو مرحلة من مراحل إنتاج الحيوانات، وربما الفراش المواد المنتجة في مواسم الزراعة المختلفة .

مع أنه لا يوجد نموذج مختبر تحجيم المعروفة لدراسة العوامل التي تؤثر على نوعية الهواء وتكوين المغذيات من السماد/الفراش حاولت المخلوط الناتج عن لحوم البقر أسرة عميق مرافق مونو-المنحدر، الباحثين أولاً الاستفادة من مرافق المواشي التجارية باستخدام نظام أسرة عميق6،،من78. واستخدمت الدوائر تدفق ثابت لقياس تركيزات3 NH على السطح من مرافق مونو-منحدر عميق مزدوجين الماشية على مدى 18 شهرا فترة6. وقيست أقلام اثنين في كل من حظائر اثنين. سيقان الذرة المقطعة كانت مواد الفراش المفضل، ولكن سيقان القمح سترو وفول الصويا واستخدمت أيضا للأسرة خلال فترات قصيرة من هذا المشروع. الفراش، استخدام تراوحت 1.95 3.37 كجم الحيوان كل يوم والقلم كثافة تتراوح بين 3.22-6.13 م2 للحيوان الواحد. الدراسات اللاحقة قياس انبعاثات الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين من الحظيرة7، وتركيزات الجسيمات خارج الحظيرة8. وأجريت هذه الدراسات على مدى سنوات 2 استخدام مواقع الحظيرة اثنين إلى أربعة. ويتمثل التحدي مع جمع البيانات على مستوى المزرعة الافتقار إلى عنصر تحكم يحتوي البحوث على النظام. المنتجين تغيير النظام الغذائي والمواشي، نقل الحيوانات من القلم للقلم، واستخدام الأسرة المواد من مصادر مختلفة، ونظيفة والأقلام السرير إعادة إنتاجها ويسمح لقوة العمل، وبالتالي الخلط العديد من المتغيرات. البحث على مستوى المزرعة ينطوي أيضا على مصاريف السفر وكميات كبيرة من العلاجات التجريبية (مثل الفراش المواد). وكان الهدف من هذا المشروع وضع نموذج على نطاق مختبر التي يمكن أن تستخدم لدراسة العوامل التي تؤثر على نوعية الهواء وإدارة المغذيات في مرافق مونو-منحدر عميق أسرة الماشية.

Protocol

تم تصميم الدراسة إجراء أكثر من 42 يوما مع جمع البيانات الأسبوعية. استعراض جميع الإجراءات الحيوان ووافق لنا اللحوم الحيوانية بحوث مركز المؤسسية الحيوان الرعاية واستخدام اللجنة.

1-بناء محاكاة أسرة حزم

  1. تبدأ بحاويات بلاستيكية اسطوانة التي 0.42 متر عالية يبلغ قطرها 0.38 م.
    ملاحظة: في هذه الدراسة، كان حاوية المهملات التجارية 10-جالون خاص واحد المستخدمة (انظر الجدول للمواد)، ولكن حاويات بلاستيكية أخرى مماثلة الحجم ستكون مناسبة.
  2. حفر ستة 1 سم ثقوب متساوية حول المحيط الحاويات البلاستيكية في كل حاوية بلاستيكية حوالي 5 سم أعلى الحاوية البلاستيكية. قم بإزالة أي مخلفات البلاستيك من الحاوية.
  3. تغليف الحاويات البلاستيكية وتسجيل كتلة على جانب حاوية بلاستيكية. تزن 320 غرام مادة الأسرة المحدد في عموم تزن استخدام توازن وإضافة الأسرة المادية إلى حاوية بلاستيكية.
    ملاحظة: أي مادة الأسرة تعتبر مناسبة للاستخدام في مرافق المواشي يمكن أن تكون استخدمت9،10،11،،من1213،،من1415. للنمذجة مرافق المواشي مزدوجين العميق في السهول الكبرى العلوي، ستوفر الذرة تعتبر الأكثر شيوعاً الفراش المواد1 ولكن ستوفر فول الصويا، قش القمح، ورقائق الخشب وكانت أيضا تستخدم1. في حالة استخدام هذا النظام لمرافق الخنازير أو منتجات الألبان النموذجية أسرة العميق، قش القمح، قش الشعير، الشوفان سترو، القش، ونجارة الخشب، ورقائق الخشب، نشارة الخشب، صحيفة، الكيزان الذرة، قش فول الصويا، الأرز بدن، أو الرمل قد يكون أكثر ملاءمة16،17 ،18.
  4. تزن 320 غرام الأبقار الطازجة البراز بلاستيك على لوحة باستخدام الرصيد وإضافة إلى حاوية بلاستيكية.
    ملاحظة: البول والبراز يتم جمعها وأن تحتفظ كما هو موضح سابقا11.
  5. قياس 320 مل بول الأبقار الطازجة في 1000 مل اسطوانة. المحتويات فارغة في حاوية بلاستيكية. قضيب التحريك (محيط 5.08 سم)، باستخدام مزيج خليط المواد الفراش قليلاً لمدة 30 ثانية.
    ملاحظة: في هذه الحالة، قضيب معدني أجوف بغطاء بلاستيكي على النهاية استخدمت. وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام أي نوع من قضيب.
  6. تنظيف نهاية قضيب إثارة بين كل حزمة مزدوجين باستخدام مسح التخلص مطهر لمنع التلوث المتبادل للميكروبات.
    ملاحظة: دلو من الماء الدافئ والصابون أيضا استخدامها لتنظيف قضيب إثارة. كيس ساندويتش بلاستيكي يمكن أيضا المضمون مع شريط المطاطي إلى نهاية القضيب واستبداله بعد كل أسرة حزمة منع حدوث التلوث المنتقل.
  7. زن وسجل الكتلة النهائي المخلوط الفراش. ضع حاوية بلاستيكية في دائرة البيئة19 تعيين إلى درجة حرارة المحيطة من 18-20 درجة مئوية مع نقطة الندى 12 درجة مئوية.

2-الاحتفاظ محاكاة أسرة حزم

  1. ثمان وأربعين ساعة قبل إضافة البراز والبول، وإزالة البول والبراز المجمدة من الثلاجة وتسمح بالتحسن في درجة حرارة الغرفة (20-25 ˚C).
  2. أقل من ساعة قبل إضافة البول لحزمة مزدوجين، قياس الرقم الهيدروجيني للبول.
  3. وضع على معدات الحماية الشخصية المناسبة (القفازات، ونظارات السلامة) اللازمة للتعامل مع 6 م هيدروكسيد الصوديوم.
  4. صب 25 مل هيدروكسيد الصوديوم 6 أمتار (هيدروكسيد الصوديوم) الاسطوانة. يحرك الخليط، ثم اختبار درجة الحموضة باستخدام مجس pH. كرر حتى يصل البول إلى درجة الحموضة 7.4، الأس الهيدروجيني الفسيولوجي20.
  5. عندما يتم ضبط الأس الهيدروجيني للبول، استبدال الغطاء على الحاوية البول عندما لا تكون قيد الاستعمال لمنع تطاير النيتروجين من البول.
  6. زن وسجل كتلة حزمة مزدوجين. إذا كانت الأسرة جديدة تضاف في هذا اليوم، تزن 320 غرام من اختيار الفراش المواد في عموم الألومنيوم استخدام الرصيد وإضافة مواد الفراش بكل حزم مزدوجين. إذا كان لا الأسرة التي ستضاف في هذا اليوم، لا تزال 2.7 خطوة.
  7. تزن 320 ز المذابة الماشية البراز بلاستيك على لوحة باستخدام الرصيد وإضافة إلى حزمة مزدوجين.
    ملاحظة: في يوم 21، استخدام البراز الطازج بدلاً من البراز المذابة.
  8. قياس 320 مل بول الماشية المذابة في 1000 مل اسطوانة. محتويات فارغة على حزمة مزدوجين.
    ملاحظة: في 21 يوما، استخدام البول الطازجة بدلاً من البول المذابة.
  9. استخدام قضيب إثارة، يحرك الخليط حزمة الأسرة قليلاً لمدة 30 ثانية. تنظيف البلاستيك نهاية قضيب إثارة بين كل حزمة مزدوجين لمنع التلوث المتبادل للميكروبات. زن وسجل الكتلة النهائي المخلوط الفراش.
  10. إرجاع الحاويات البلاستيكية في دائرة البيئة.
  11. كرر الخطوات من 2.1-2.10 في يوم الاثنين والأربعاء والجمعة من كل أسبوع، مع الفراش، تتم إضافة المواد (الخطوة 2.6) وعينات من الهواء جمعت كل يوم الأربعاء.

3-جمع العينات من حزم مزدوجين المحاكاة

ملاحظة: يتم جمع عينات من حزم مزدوجين محاكاة مرة واحدة أسبوعيا، قبل إضافة البراز والبول، والفراش الطازجة.

  1. وتستعد لجمع عينات من الهواء من headspace كل حزمة مزدوجين المحاكاة.
    1. قم بتشغيل جميع معدات أخذ العينات من الهواء والسماح للاحماء وفقا لإرشادات الشركة المصنعة، ما يقرب من 1 ساعة.
      ملاحظة: انظر الجدول للمواد للأمونيا (NH3) وكبريتيد الهيدروجين (H2S)، والميثان (CH4)، وأكسيد النيتروز (ن2س) ومحللات غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) المستخدمة في هذه الدراسة.
    2. قياس المسافة من الجزء العلوي من حزمة مزدوجين المحاكاة إلى الجزء العلوي من الحاويات البلاستيكية عقد حزمة مزدوجين المحاكاة باستخدام مسطرة.
    3. حساب حجم المنطقة headspace باستخدام الصيغة التالية:
      figure-protocol-5409
      حيث r = نصف قطر الحاويات البلاستيكية،
      ح = المسافة من الجزء العلوي من حزمة مزدوجين إلى الجزء العلوي من الحاويات البلاستيكية، و
      Vالدائرة الجريان = حجم الدائرة التمويه الموجود أعلى الحاوية البلاستيكية.
      ملاحظة: الدوائر التمويه المستخدمة في هذه الدراسة كانت وحدة تخزين داخلية 0.007 م3 مع مساحة م 0.064،من21إلى22.
    4. دفع مصلحة معادن حوالي 5 سم إلى سطح حزمة مزدوجين في المركز التقريبي للحزمة. مؤشر ترابط الأنابيب خامل 0.64-سم عن طريق واحدة من الثقوب 1 سم في الجزء العلوي من كل حاوية حزمة مزدوجين المحاكاة وآمنة في مصلحة معادن 12.5 سم 1.3 سم فوق سطح حزمة الأسرة. ضع الفولاذ المقاوم للصدأ تدفق ثابت نصف كروية الدوائر21،22 مع تنورة المطاط على رأس كل حزمة مزدوجين محاكاة (الشكل 1).
      ملاحظة: تنانير المطاط هي المربعات 61 سم مصنوعة من المطاط لينة، مرنة مع ثقوب قطرها 22.9 سم قطع في المركز. الثقب يناسب على قاعة التمويه وتنورة شكل ختم على أعلى الحاوية البلاستيكية عند وضعها في الحاوية.
    5. إرفاق الأنابيب خامل 0.64-سم الدوائر التمويه باستخدام تركيبات ضغط خاملة.
      ملاحظة: مرفق الأنابيب خامل المتشعبة أخذ عينات الغاز الذي يغذي معدات أخذ عينات الهواء. نظام أخذ العينات الغاز يسيطر "التتابع منطق قابلة للبرمجة" 24 فولت (انظر الجدول للمواد) التي إشارات متعددة الموضعية لولبية 3-طريقة فتح وإغلاق أحد خطوط مدخل الهواء ثمانية على المشعب أخذ عينات الغاز. فتح سطر واحد في كل مرة للسماح بأخذ عينات من الهواء الفردية من كل حزمة مزدوجين.
    6. تبدأ التنظيف الهواء المحيط من الغرفة من خلال الأنبوب بمعدل دقيقة ل 5-1 لمدة 30 دقيقة.
      ملاحظة: انظر الجدول للمواد للمضخة المستخدمة لتدفق الهواء من خلال خطوط عينة.
  2. قياس تركيز الأمونيا وثاني أكسيد الكربون، وغاز الميثان وكبريتيد الهيدروجين في headspace محاكاة حزم مزدوجين.
    1. بعد التنظيف على نحو كاف محاكاة أسرة حزم، فتح محبس الحنفية في الخط عينة لجذب الهواء المحيط من الغرفة إلى العينة خاملة خطوط متصلة بالغاز أخذ عينات متعددة.
    2. تنشيط التتابع المنطقي القابلة للبرمجة للبدء في سحب الهواء في معدات أخذ عينات الهواء. سجل القياسات من الهواء المحيط لمدة 20 دقيقة لتحديد تركيز الغازات المقاسة في الهواء المحيط. سيتم استخدام هذا كتركيز هواء خلفية. عند الانتهاء من جمع تركيز الهواء المحيط، أغلق في محبس الحنفية على الخط عينة.
    3. تنشيط التتابع المنطقي القابلة للبرمجة للبدء في أخذ عينات من الهواء من بنود العينة خاملة تعلق على كل دائرة التمويه. سجل القياسات من كل سطر عينة لمدة 20 دقيقة لتحديد تركيزات الغازات المقاسة في headspace كل أسرة حزمة.
    4. يمكن الإبلاغ عن النتائج كمتوسط تركيز الغاز (NH3، CO2، ن2س، الفصل4، H2S) في عينات الهواء (مغ كغ-1 أو جزء في المليون)، أو يمكن حساب كثافة تدفق الغاز (معدل الانبعاثات) في كتلة كل وحدة المساحة لكل وحدة الوقت أساسا باستخدام المعادلة التالية:
      figure-protocol-8388
      حيث ي = الجريان في ميكروغرام m-2 دقيقة-1،
      A = المنطقة المصدر (م2) داخل الدائرة،
      Q = اكتساح الهواء تدفق معدل م3 دقيقة-1، و
      جإير = تركيز المركبات العضوية المتطايرة ترك الدائرة (ميكروغرام م-3)23.
  3. قياس تركيز معطر المركبات العضوية المتطايرة في headspace محاكاة حزم مزدوجين.
    1. وضع قفازات مطاط أو النتريل المتاح.
    2. بعد التنظيف على نحو كاف محاكاة أسرة حزم، إزالة قبعات تخزين النحاس من أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ اشترطت ماصة.
      ملاحظة: مسيل الأنابيب المستخدمة في هذه الدراسة كانت 89 مم × 6.4 ملم OD مليئة مسيل "تا تيناكس" (انظر الجدول للمواد). وقد قبعات النحاس الحلقات, وبوليثترافلوريثيليني (PTFE).
    3. إرفاق سجل نهاية أنبوب ماصة لمدخل الميناء في قاعة التمويه باستخدام أنابيب مطاطية مرنة، والطرف الآخر من أنبوب ماصة لمضخة فراغ.
      ملاحظة: الفراغ المضخة المستخدمة في هذه الدراسة (انظر الجدول للمواد) سحب الهواء من خلال أنابيب ماصة بمعدل تدفق لمل 75 دقيقة-1.
    4. السماح للمضخة لسحب الهواء في أنبوب ماصة لمدة 5 دقائق لحجم عينة L 0.375، ثم إيقاف تشغيل المضخة وقطع أنبوب ماصة. استبدال قبعات تخزين النحاس في نهايات أنابيب ماصة.
    5. كرر الخطوات 3.3.1-3.3.4 لجمع أنبوب ماصة واحدة لكل حزمة مزدوجين.
    6. تخزين أنابيب ماصة حتى التحليل عن طريق الغاز الامتزاز الحراري اللوني--قياس الطيف الكتلي (TD-GC-MS). قد يتم تخزين الأنابيب في درجة حرارة الغرفة (20-25 ˚C) < ح 24. في حالة تخزين > 24 ح، مخزن في الثلاجة.
    7. مباشرة قبل تحليل العينات على نظام TD-GC-MS، إزالة قبعات تخزين النحاس من أنابيب ماصة واستبدال مع السليكوون قبعات التحليلية23.
    8. تحليل أنابيب ماصة للمركبات العضوية المتطايرة24 (حمض الخليك وزبدي حمض وحمض البروبيونيك، وحمض إيسوبوتيريك، حمض إيسوفاليريك، حمض فاليريك، حمض هيكسانويك، حمض هيبتانويك، الفينول، فكريسول، اندول، skatole، ثنائي كبريتيد ثنائي ميثيل وثنائي ميثيل تريسولفيدي) باستخدام TD-GC-MS23،،من2425.
    9. يمكن الإبلاغ عن النتائج كتركيز المركبات العضوية المتطايرة في عينات الهواء (ميكروغرام م-3)، أو يمكن أن تحسب كثافة الجريان (معدل الانبعاثات) المركبات العضوية المتطايرة على كتلة وحدة المساحة كل وحدة وقت أساسا باستخدام المعادلة التالية:
      figure-protocol-10847
      حيث ي = الجريان في ميكروغرام m-2 دقيقة-1،
      A = المنطقة المصدر (م2) داخل الدائرة،
      Q = اكتساح الهواء تدفق معدل م3 دقيقة-1، و
      جإير= تركيز المركبات العضوية المتطايرة ترك الدائرة (ميكروغرام م-3)23.
  4. جمع القياسات الفيزيائية والكيميائية بحزم محاكاة مزدوجين.
    ملاحظة: تقاس درجة الحرارة ودرجة الحموضة وفقدان المياه التبخر كلما أضيفت مواد إضافية لحزم مزدوجين محاكاة. يتم تحديد تكوين المغذيات في اليوم 0 و 42 يوما. وتحدد المساحة الجوية في 42 يوما فقط.
    1. تحديد درجة الحرارة حزمة مزدوجين بإدراج تحقيق درجة حرارة في وسط حزمة مزدوجين، حوالي 7.6 سم تحت سطح حزمة مزدوجين المحاكاة. تسمح درجة الحرارة إلى استقرار وتسجيلها.
    2. تحديد الخسارة المقدرة من المياه التبخر
      1. ضع حاوية بلاستيكية على التوازن.
      2. قياس وتسجيل كتلة حزمة مزدوجين محاكاة قبل وبعد إضافة كل من البراز/البول/الأسرة على حزمة مزدوجين المحاكاة.
      3. حساب الخسارة المقدرة مياه البخر بطرح كتلة بداية اليوم الحالي من كتلة تنتهي في اليوم السابق. والفرق هو الكتلة المقدرة من المياه التي تبخرت من حزمة مزدوجين بين الأيام ويمكن استخدامه لمقارنة الاختلافات النسبية بين مزدوجين حزمة، على الرغم من أنها لا تعكس خسارة مطلقة.
    3. تحديد درجة حموضة حزمة مزدوجين المحاكاة
      1. جمع عينة تمثيلية 5-10 غ من كل حزمة مزدوجين محاكاة من المركز حزمة على عمق حوالي 7.6 سم تحت سطح حزمة مزدوجين. وضع العينة في أنبوب مخروطي 50 مل من البلاستيك، وكاب، والتسمية.
      2. معايرة مقياس الأس الهيدروجيني مع المخازن المؤقتة للأس الهيدروجيني 4 و 7 وفقا لإرشادات الشركة المصنعة.
      3. تحديد كتلة كل منها المخروطية.
      4. تمييع كل عينة 1:2 على أساس جماعي بالماء المقطر ومنزوع. اهتزاز مخروطية الشكل لخلط المواد المائية والفراش. إدراج التحقيق الأس الهيدروجيني المخروطية وقياس وتسجيل الرقم الهيدروجيني للعينة.
    4. في الأيام 0 و 42 فقط، تحديد محتوى المغذيات من حزمة مزدوجين المحاكاة.
      1. جمع ز 50 عينة من كل حزمة مزدوجين محاكاة من المركز حزمة على عمق حوالي 7.6 سم تحت سطح حزمة مزدوجين. وضع في كيس عينة تربة من ورق.
      2. النقل إلى مختبر لتحليل المواد الغذائية في غضون 24 ساعة. تخزن في الثلاجة حتى يمكن نقل العينات إلى مختبر لتحليل المواد الغذائية.
        ملاحظة: يمكن تحليل أي ماكرو أو المغذيات الصغرى. نحن نحلل للنيتروجين إجمالي26والفوسفور والكبريت تحليل27 في أحد مختبرات تجارية.
    5. في 42 يوما فقط، بتحديد المساحة الجوية في محاكاة حزمة مزدوجين.
      1. ضع حاوية بلاستيكية على توازن وسجل الكتلة. ملء ببطء مع الماء حتى يصبح سطح الماء حتى مع سطح حزمة مزدوجين محاكاة. السماح للمياه تسوية حتى تأتي لا فقاعات أكثر من حزمة مزدوجين المحاكاة، ثم سجل كتلة الحاوية البلاستيكية
      2. تحديد النسبة المئوية للمساحة الجوية باستخدام الحساب التالي:
        figure-protocol-13691
  5. بعد إكمال البيانات المطلوبة كل إضافة مجموعة الخطوات (خطوات 3.1-3.4)، البراز والبول، والأسرة لحزم مزدوجين محاكاة أثر الخطوات 2.1-2.10.

النتائج

وحتى الآن، نشرت سبعة أبحاث الدراسات قد تم9،10،11،12،13،،من1415 باستخدام هذا الإجراء، مع بعض التعديلات و إجراء تعديلات لتحسين النموذج وتعكس أهداف ت?...

Discussion

إضافة المتكرر للبول والبراز لحزم مزدوجين خطوة حاسمة. لقد جربت مع إضافة البول والبراز فقط مرة واحدة أسبوعيا، ولكن وجد أن وضع حزمة مزدوجين بقشرة، الذي حوصر الغازات داخل الحزمة ولم يكن ممثلا للمرافق التجارية. ويضمن استخدام البراز الطازج في بداية الدراسة أن حزم مزدوجين هو تلقيح سكانها البكتي...

Disclosures

بتمويل هذه البحوث من الاعتمادات المرصودة اتحاديا "دائرة البحوث الزراعية وزارة الزراعة"، البحوث المشروع رقم 3040-41630-001-00D.

الإشارة إلى الأسماء التجارية أو المنتجات التجارية في هذه المادة هو فقط لغرض توفير معلومات محددة ولا يعني توصية أو تأييد من قبل وزارة الزراعة.

وزارة الزراعة هو موفر تكافؤ الفرص ورب العمل.

Acknowledgements

يود صاحب البلاغ أن يعترف كروجر ألن وتود بومان، شانون أوستديك، الين بيري وعيادي فيروز الذين ساعدوا بجمع البيانات باستخدام حزم مزدوجين محاكاة. كما تسلم صاحب البلاغ تامي براون-برندل ودايل يانسن للمساعدة على الحفاظ على الدوائر البيئية.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
10 gallon plastic cylinder containersRubbermaidModel 2610Other similar-sized plastic containers are suitable
Mass balanceAnyCapable of measuring 0.1 gram
Electric drill with 1 cm bitAny
Methane analyzerThermo Fisher ScientificModel 55i Methane/Non-methane Analyzer
Hydrogen sulfide analyzerThermo Fisher ScientificModel 450i
Ammonia analyzerThermo Fisher ScientificModel 17i
Carbon dioxide analyzerCalifornia AnalyticalModel 1412
Nitrous oxide analyzerCalifornia AnalyticalModel 1412
Programmable Logic RelayTECOModel SG2-020VR-D
Stainless steel flux chambersAnyConstructed using the parts list and directions cited at Woodbury et al., 2006
Rubber skitsAnyConstructed from flexible rubber material. Cut into squares (61 cm x 61 cm) with 22.9 cm diameter hole in center. 
pH meterSpectrum TechnologiesIQ150
thermometerSpectrum TechnologiesIQ150
Ruler or tape measureAnyCapable of measuring in cm
Sorbent tubesMarkes InternationalTenax TA
Pocket pumpsSKC Inc.Series 210
Inert sampling lineTeflon0.64 cm diameter
PumpThomas107 seriesUsed to flush air through sample lines

References

  1. Doran, B., Euken, R., Spiehs, M. Hoops and mono-slopes: What we have learned about management and performance. Feedlot Forum 2010. , 8-16 (2010).
  2. Andersson, M. Performance of bedding materials in affecting ammonia emissions from pig manure. J. Agric. Engng. Res. 65, 213-222 (1996).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Herbert, S., Hashemi, M., Chickering-Sears, C., Weis, S. . Bedding options for livestock and equine. , (2008).
  17. Effects of bedding on pig performance. Iowa State Research Farm Progress Reports Available from: https://lib.dr.iastate.edu/farms_reports/134/ (2012)
  18. Brown-Brandl, T. M., Nienaber, J. A., Eigenberg, R. A. Temperature and humidity control in indirect calorimeter chambers. Trans. ASABE. 54, 685-692 (2011).
  19. 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).
  20. Miller, D. N., Woodbury, B. L. A solid-phase microextraction chamber method for analysis of manure volatiles. J. Environ. Qual. 35, 2383-2394 (2006).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Watson, M., Wolf, A., Wolf, N., Peters, J. Total nitrogen. Recommended methods of manure analysis. , 18-24 (2003).
  26. 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).
  27. Euken, R. A survey of manure characteristics from bedded confinement buildings for feedlot beef productions: Progress report. Animal Industry Report. , (2009).
  28. 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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

137

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved