The authors would like to thank the staff of the Department of Animal Science&#8217;s Dairy Center for their conscientious care of the experimental cows used to generate data for this study.

ويهتم الحيوانات المشاركين في التجربة وصفها في نتائج تمثيلية للوفقا للمبادئ التوجيهية للجنة جامعة رعاية الحيوان واستخدام ولاية بنسلفانيا. استعرضت اللجنة وافقت على التجربة وجميع الإجراءات التي نفذت في الدراسة. تفاصيل مثل معلومات الحيوانات وتكوين النظام الغذائي والتصميم التجريبي، ويمكن العثور عليها في نشر الكامل لهذه التجربة 12. ملاحظة: للحصول على قائمة من المعدات واللوازم الضرورية لإجراء التجربة، انظر المواد الجدول. 1. التصميم التجريبي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على موافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي للتجربة. هذا هو إجراء غير الغازية التي تسبب أي ألم للحيوان وتصنف وزارة الزراعة الأميركية الفئة C (ألم طفيف أو لحظة أو الضيق أو أي ألم أو الضيق). التخدير ليس ضروريا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد سليمة (أي غير مقنى) الأبقارللتجربة على أساس مرحلة الرضاعة، والعمر، وإنتاج الحليب. لا تستخدم الأبقار مقنى مع AHCS بسبب تسرب محتمل للغاز الكرش من خلال قنية. ويجري حاليا اختبار جهاز تهدف إلى التخفيف من حدة هذه المشكلة ولكن لم ترد النتائج هنا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كان تصميم كروس (أي ساحة اللاتينية، على سبيل المثال) ويستخدم، استخدم 8-12 الأبقار، اعتمادا على عدد من العلاجات، في تصميم تكرارها متوازن للآثار المتبقية. إذا، على سبيل المثال، يتم اختبار 4 العلاجات، و8 الأبقار تسفر عن تصميم محاكمة تكرارها 4 × 4، الخ. الحد الأدنى من المدة الموصى بها من هذه الأنواع من التجارب هو 21 إلى 28 يوما، مع أول 14 إلى 21 يوما للتكيف مع العلاج و 7 أيام لجمع البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا تم استخدام تصميم كتلة عشوائية، استخدم 12-15 الأبقار في العلاج. تشمل فترة متغيرا 2 أسابيع قبل بدء جمع البيانات. مدة الموصى بها من هذه التجارب هو 8-12 أسابيع، مع أول 2 أسابيع الرفاهيهز للتكيف مع العلاج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجهيز كل حيوان تجريبي مع ISO 11784 أو 11785 المتوافقة مع بطاقة تعريف RFID. </li></ol> 2. التدريب من الحيوانات إلى استخدام AHCS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل أن تبدأ التجربة، نقل AHCS في المنشأة التي تقع الأبقار. وضع وحدة في غضون البصر من الأبقار. ترك وحدة هناك لمدة 2 أيام على الأقل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الأعلاف الطعم الذي تحب الحيوانات. يجوز محاكمة الأعلاف المختلفة لجذب الأبقار، على الرغم من أن خليط من 70٪ الذرة الأرض، دبس السكر الجافة 27٪، وزيت فول الصويا 3٪ (كما هو-أساس الوزن) وقد استخدم بنجاح في المختبر. تجنب الأعلاف لزجة والمتربة التي قد تسد فلتر الهواء ونظام تقديم تغذية AHCS. ويفضل أن يتم تغذية مكعبات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعطاء كمية صغيرة (حفنة) من العلف لجميع الحيوانات عن طريق وضعها على رأس تغذية يتم استخدامها ل، من أجل دفعهم لتصبح مألوفة مع آر الطعم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ببطء شديد نقل AHCS إلى حوالي 1.5 متر الابام الحيوان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع حوالي 1 كجم من العلف الطعم في دلو والسماح للحيوان لرائحة وطعم تغذية الطعم. تدريجيا نقل دلو نحو مذود للوحدة AHCS، مما اضطر الحيوان لتمتد وتصل إلى نحو تغذية الحوض الصغير AHCS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفريغ بعض تغذية الطعم من دلو في تغذية الحوض الصغير AHCS والتحرك ببطء وحدة AHCS نحو البقر. إذا في أي لحظة من التدريب، يصبح بقرة تخوف أو خائفة، حرك الوحدة بعيدا عنها وحاول مرة أخرى في وقت أو يوم آخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على مدار عدة أيام، كرر التدريب حتى اعتادوا الحيوانات ومتحمس من قبل وحدة AHCS، (أي آر الطعم). إذا كان الحيوان لا يمكن أن تعتاد على AHCS، مع استبدال حيوان آخر قبل أن تبدأ التجربة وتدريب الحيوان الجديد التالي الإجراء أعلاه. </li></ol> 3. معايرة AHCS ملاحظة: مجموعة تركيز من أجهزة الاستشعار CO 2 هو 0-5٪. المجموعة لاستشعار CH 4 هو 0-2٪. حدود الكشف الدنيا هي 20 جزء في المليون لCH 4 و 50 صفحة في الدقيقة للCO 2. لا توجد مخاوف بشأن مستويات خلفية عالية من CH 4 و CO 2 لأن حدود الكشف هي أكبر بكثير من مستويات الخلفية عالية آمنة من هذه الغازات في مرافق الحيوانية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لأقصى قدر من الدقة، تنفيذ هذا الإجراء المعايرة 5 مرات في بداية و3 مرات في نهاية كل تجربة قياس الغاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الغازات التالية (انظر الجدول مواد): 0.15٪ CH 4 و 1٪ CO 2 (الصف شهادة درجة الماجستير، ± دقة 2٪) للغاز span و 100٪ N 2 (99.999٪ نقية) للغاز الصفر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء كيس عينة مع 2 لتر من الغاز الصفر، وكيس آخر مع 2 L من خليط الغاز العمر. تأكد من استخدام حقيبة مفرغة بالكامل. شغل الحقائب مع جديد للغاز في يوم المعايرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استبدال أكياس 1 سنة بعد الاستخدام أو أقل، إذا لزم الأمر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خذ الغازالمعايير إلى المكان الذي يأخذ التجربة قياس الغاز المكان. إذا كانت الحيوانات وقياس تجري في منشأة مغلقة (أي.، حظيرة الألبان)، وتحويل المشجعين الحظيرة ON أثناء عملية المعايرة بأكملها. وهذا أمر ضروري للحد من تأثير تركيزات غاز الميثان في الهواء الخلفية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل AHCS ON والسماح لها دافئ قبل معايرة لمدة 30 دقيقة على الأقل. إزالة سدادة من الأنبوب معايرة تقع داخل اللوحة الأمامية. تأكد من عدم وجود المياه في أنبوب المعايرة. إزالة المياه، إذا لزم الأمر. فإن الماء تدمير أجهزة استشعار تركيز غاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط كيس عينة N 2 (غاز صفر) إلى أنبوب المعايرة. فك صمام البلاستيك على تحويل كامل كيس عينة عكس اتجاه عقارب الساعة 1 للسماح بتدفق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل &quot;RUN معايرة&quot; مقبض الباب الموجود على لوحة التحكم صك AHCS إلى &quot;معايرة&quot;. هذا وسوف تبدأ ضخ العينة للخروج من الحقيبة. وبمجرد أن يبدأ تدفق، الصحافةوالاستمرار على زر &quot;معايرة&quot; لمدة 10 ثانية ثم الإفراج عنها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتظر حقيبة عينة لامتصاص التضخم إلى حوالي 10٪ من طاقتها. لا تفرغ تماما الحقيبة، فإنه قد يؤدي إلى تلف أجهزة الاستشعار. مرة واحدة في كيس في حوالي 10٪ من طاقتها، وتحويل &quot;RUN معايرة&quot; مقبض الباب الخلفي ل&quot;RUN&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق كيس عينة وافصله عن أنبوب المعايرة. الانتظار 2 دقيقة ثم، قم بتوصيل فترة كيس خليط الغاز إلى أنبوب المعايرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوة 3.7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بمجرد أن يبدأ تدفق، اضغط على زر &quot;معايرة&quot; لمدة 3 ثانية ومن ثم الإفراج عنها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوة 3.10. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق كيس عينة وافصله عن أنبوب المعايرة. استبدال سدادة في أنبوب المعايرة. ملاحظة: بعد اكتمال المعايرة، ستظهر القيم &quot;عامل&quot; في علامة التبويب بيانات على صفحة ويب. يجب أن يكون معامل الاختلاف لعوامل أقل من 3٪ و 1٪ للCH 4 و CO 2، صespectively. إن لم يكن ضمن هذا النطاق، وتكرار المعايرة. </li></ol> 4. CO 2 الاسترداد اختبار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء الانتعاش اختبار CO 2 مرة واحدة على الأقل (3 النشرات = 1 اسطوانة من CO 2) قبل كل تجربة قياس الغاز. في تطبيقات مستمرة، إجراء اختبار الانتعاش مرة واحدة في الشهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن اختبار الانتعاش صمام CO 2 هو OFF (صمام هو عمودي على فوهة مخرج). إرفاق الجديدة CO 2 اسطوانة لنظام الإفراج وتحويل اتجاه عقارب الساعة حتى صمام ضيق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مستوى وصفر نطاق واسع. وضع نظام الإفراج كامل على مقياس لضمان دقته. اختبار لضمان CO 2 يتدفق: فتح صمام ON / OFF وبسرعة إغلاقه مرة أخرى أثناء الاستماع لCO 2 تخرج من الفوهة. يجب أن تكون هناك &quot;whishing&quot; الصوت عندما يتدفق من CO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق حامل اسطوانة CO 2 إلى القاع التغذية. من نآه على، لا تدع الحيوانات الاقتراب / تتنفس في وحدة التغذية. يجب على الناس أيضا لا تتنفس في وحدة التغذية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وزن الاسطوانة CO 2 مع نظام الإفراج. تسجيل هذه الكتلة كما الكتلة الأولية. تسجيل التوقيت المحلي الحالي في بداية كل إصدار CO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع اسطوانة CO 2 والافراج عن النظام في حامل اسطوانة CO 2 (تغذية الحوض الصغير) وتوجيه فوهة في مشعب. لا تتنفس في وحدة التغذية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على ON صمام / OFF لاطلاق سراح CO 2 وتسجيل وقت البدء للإفراج عنهم. إلى عدة أقدام بعيدا عن التغذية وانتظر 3 دقائق. بعد 3 دقائق، إيقاف / OFF صمام وإيقاف وقت قياسي ON للإفراج عنهم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الاسطوانة بالإضافة إلى إطلاق نظام CO 2 من وحدة التغذية. لا فك الاسطوانة CO 2 من نظام الإفراج. عقد اسطوانة CO 2 في حوض من الماء الدافئ (37-43 درجة مئوية). مكان إلا الاسطوانة في الماء، وليس نظام الإفراج كله. </li><lط&gt; مرة واحدة وارتفعت درجة حرارة الاسطوانة CO 2 حتى إزالته من الماء واستخدام قطعة قماش التجفيف للقضاء كل الماء منه. وزن الاسطوانة CO 2 مع نظام الإفراج وتسجيل هذه الكتلة النهائية كما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار لمدة 3 دقائق على الأقل قبل الافراج المقبل. خلال وقت الانتظار 3 دقائق، لا تسمح أي حيوان أو شخص بالقرب من الوحدة. وهناك 90 غ CO 2 اسطوانة توفير حوالي 3 النشرات وذلك باستخدام اسطوانات متعددة إذا كان هناك أكثر من 3 الإصدارات. عندما اسطوانة فارغة، وزن اسطوانة فارغة وتواصل مع اسطوانة جديدة، كما هو موضح أعلاه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من خلال 4.3 4.9 3 مرات على الأقل، وهى المرة بداية جديدة، ووقف الزمن، الكتلة الأولية، والكتلة النهائية من كل إصدار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الإفراج النهائي، وانتظر 3 دقائق على الأقل قبل السماح الحيوانات للوصول إلى الوحدة. عند الانتهاء، فك الاسطوانة CO 2 من نظام الإفراج. </li></ol> 5. قياس الغاز ملاحظة: قبلمطلوب قياس الغاز، وهو الأخير (خلال أسبوع) معايرة AHCS. نرى الخطوات 3، معايرة AHCS و 4، CO اختبار 2 الانتعاش. تأكد من علامة وتتفاعل الحيوان في مكان. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السلطة حتى AHCS واتركيه لمدة 30 دقيقة في عملية الاحماء قبل اتخاذ أي القياسات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> موقف AHCS بحيث يسمح أن تدفق الهواء من المشجعين حظيرة للدخول في مذود. الانتظار 2 دقيقة. اضغط على زر تغذية التسليم وعقد لمدة 3 ثوان لتسليم ما يقرب من 50 غرام من الأعلاف. التحقق من صحة البصر التي تم تسليمها تغذي حوض تغذية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لفة AHCS أمام بقرة. تسجيل الوقت في دفتر التجربة. فإن وحدة قراءة بطاقة RFID الحيوان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقديم العلف 5 مرات إضافية خلال فترة عينة 5 دقائق، تباعد منهم في محاولة للحفاظ على رأس الحيوان بشكل مستمر في مذود. إذا كان مطلوبا تغذية إضافية (للحفاظ على رأس الحيوان في مذود)، وجعل علما أنه في دفتر التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ليسالبريد: عادة ما يتم تسليم تغذية / الكريات مرة واحدة كل 50 ثانية ليصبح المجموع 6 قطرات (300 غرام / الحدث القياس) للحصول على فترات القياس الفردية لمدة 5 دقائق. وقد تم تجهيز AHCS مع أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء للرصد المستمر للمسافة رئيس قريب من الحيوان إلى مشعب السحب الهواء. وتستخدم هذه البيانات في وقت لاحق لتحديد الفترات التي كان رأس الحيوان ليس في موقف ويتم تجاهل هذه البيانات القياس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة بعد انتهاء فترة أخذ العينات 5 دقائق، وسحب AHCS بعيدا عن وحدة الحيوان والموقف حتى يتاح تدفق الهواء من المشجعين حظيرة للدخول في مذود. الانتظار 2 دقيقة لتدفق الهواء من خلال نظام لجمع البيانات وتكوين الهواء الخلفية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 5.2 خلال 5.5 للحيوانات إضافية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر أخذ العينات 8 مرات خلال دورة التغذية 24 ساعة، متداخلة في الوقت المناسب لمدة 3 أيام. تم الجدول الزمني أخذ العينات التالية المستخدمة بنجاح: 0900، 1500، و 2100 ساعة (يوم أخذ العينات 1)، 0300، 1200، و 1700 ساعة (يوم أخذ العينات 2)، و0000، و0500 ساعة (يوم أخذ العينات 3). وهذا الجدول الزمني أخذ العينات تسليم 8 عينات لكل حيوان ولكل فترة أخذ العينات. قد تختلف أوقات لأخذ العينات اعتمادا على التغذية والحلب مرات. ملاحظة: عند اكتمال أخذ العينات الغاز واسترجاع بيانات الانبعاثات من صفحة الويب. </li></ol>

<ol>
	<li>Hristov, A. N., Gerber, P. J., Henderson, B., Makkar, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mitigation of greenhouse gas emissions in livestock production &#8211; A review of technical options for non-CO2 emissions. , (2013).</li><li>Steinfeld, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Livestock&#8217;s long shadow &#8211; Environmental issues and options. , (2006).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2009. , (2011).</li><li>Makkar, H. P. S., Vercoe, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Quantification of methane emission from ruminants, FAO/IAEA Publication. , 138 (2007).</li><li>Williams, S. R. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Background+matters+with+the+SF6+tracer+method+for+estimating+enteric+methane+emissions+from+dairy+cows:+A+critical+evaluation+of+the+SF6+procedure.">Background matters with the SF6 tracer method for estimating enteric methane emissions from dairy cows: A critical evaluation of the SF6 procedure.</a> Anim. Feed Sci. Technol. 170 (3-4), 265-276 (2011).</li><li>Storm, I. M. L. D., Hellwing, A. L. F., Nielsen, N. I., Madsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+measuring+and+estimating+methane+emission+from+ruminants.">Methods for measuring and estimating methane emission from ruminants.</a> Animals. 2, 160-183 (2012).</li><li>Hristov, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitigation+of+methane+and+nitrous+oxide+emissions+from+animal+operations:+I.+A+review+of+enteric+methane+mitigation+options.">Mitigation of methane and nitrous oxide emissions from animal operations: I. A review of enteric methane mitigation options.</a> J. Anim. Sci. 91 (9), 5045-5069 (2013).</li><li>Zimmerman, P., Zimmerman, S., Utsumi, S., Beede, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+user-friendly+online+system+to+quantitatively+measure+metabolic+gas+fluxes+from+ruminants.">Development of a user-friendly online system to quantitatively measure metabolic gas fluxes from ruminants.</a> J. Dairy Sci. 94, 760 (2011).</li><li>Hammond, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methane+emissions+from+growing+dairy+heifers+estimated+using+an+automated+head+chamber+(GreenFeed)+compared+to+respiration+chambers+or+SF6+techniques.">Methane emissions from growing dairy heifers estimated using an automated head chamber (GreenFeed) compared to respiration chambers or SF6 techniques.</a> Adv. Anim. Biosci. 4 (Pt 2), 391 (2013).</li><li>Huhtanen, P., Krizsan, S., Cabezas Garcia, E. H., Hetta, M., Gidlund, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+and+between+cow+variability+of+enteric+CH4+and+total+CO2+emissions.">Repeatability and between cow variability of enteric CH4 and total CO2 emissions.</a> Adv. Anim. Biosci. 4 (Pt 2), 588 (2013).</li><li>Zimmerman, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+system+for+monitoring+and+reducing+ruminant+methane+production.">Method and system for monitoring and reducing ruminant methane production.</a> US patent. , (2011).</li><li>Branco, A. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+technical+cashew+nut+shell+liquid+on+rumen+methane+production+and+lactation+performance+of+dairy+cows.">Effect of technical cashew nut shell liquid on rumen methane production and lactation performance of dairy cows.</a> J. Dairy Sci. 98, 4030-4040 (2015).</li><li>Dorich, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short+communication:+Use+of+a+portable+automated+opencircuit+gas+quantification+system+and+the+sulfur+hexafluoride+tracer+technique+for+measuring+enteric+methane+emissions+in+Holstein+cows+fed+ad+libitum+or+restricted.">Short communication: Use of a portable automated opencircuit gas quantification system and the sulfur hexafluoride tracer technique for measuring enteric methane emissions in Holstein cows fed ad libitum or restricted.</a> J. Dairy Sci. 98, 2676-2681 (2015).</li><li>Hristov, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+inhibitor+persistently+decreased+enteric+methane+emission+from+dairy+cows+with+no+negative+effect+on+milk+production.">An inhibitor persistently decreased enteric methane emission from dairy cows with no negative effect on milk production.</a> Proc Nat Acad Sci USA. , (2015).</li></ol>

المؤلفين باتريك R. زيمرمان وسكوت R. زيمرمان وأصحاب المشارك C للقفل، وشركة (رابيد سيتي، SD)، الشركة المصنعة للGreenFeed (AHCS) الموضحة في هذه المقالة.

نظام AHCS يجمع بين عناصر تقنية ديناميكية الضميمة، ونظام الغرفة، وتقنية التتبع لقياس التدفق الجماعي للCH 4 و CO 2. على مدار الأيام، فإنه يجمع عينات متعددة من كل حيوان لتحديد متوسط ​​إجمالي تدفقات كتلة الغاز يوميا. لتحديد حيوان وتسليم المبلغ الصحيح من الطعم، يتم دمج قارئ RFID في AHCS. قراءة علامة RFID حيث يبدأ الحيوان إلى وضع رأسه في وحدة التغذية. حالما يتم التعرف حيوان، AHCS يحدد ما اذا كان يحق له الحصول على مكافأة الطعم في ذلك الوقت محدد من اليوم (الرعي أو تطبيقات خالية من المماطلة الحظيرة). يتم تسجيل وقت البدء والانتهاء من زيارة كل حيوان (تحديدها استنادا إلى أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء) تلقائيا. يستخدم نظام تقديم الطعم لجذب الحيوانات إلى AHCS بشكل دوري طوال اليوم. عادة، يتم pelletized تغذية الاصطياد وربما تحتوي على العشب، والبرسيم، مركزات الحبوب، دبس السكر، والزيت النباتي.في حين أن الحيوان مرة AHCS، مروحة تسحب الهواء فوق رأسه (بمعدل حوالي 26 لتر / دقيقة)، أعمال التجريف المنبعثة CH 4 و CO 2 إلى مشعب السحب الهواء. يتم قياس سرعة تدفق الهواء بشكل مستمر مع شدة الريح الفيلم الساخن في منتصف أنبوب جمع الهواء. يتم استخراج A مستمرة عينة فرعية من الهواء وتوجيهها إلى تصفية عينة الثانوية، ثم إلى قسمين تحليل غير المتشتتة الأشعة تحت الحمراء، وأجهزة الاستشعار واحد لCO 2 واحد لCH 4. يشمل AHCS أيضا أجهزة استشعار إضافية لدرجة حرارة الهواء والرطوبة الجوية، وانخفاض الطعم، نظام الجهد، والضغط الجوي، ومعدل تدفق غاز البروبان، وموقف رئيس. وتشمل المراعي ومقطورة الإصدارات التي شنت لنظم الرعي على مقياس شدة الريح كوب (سرعة الرياح المحلية) ودوارة الرياح (اتجاه الرياح). يتم تخزين كافة بيانات الاستشعار على مسجل البيانات المحلية وجهاز كمبيوتر، مما AHCS لتعمل تلقائيا وبشكل مستقل. يتم تخزين بيانات الاستشعار أيضا على USB قياسي داخلي (الناقل التسلسلي العالمي) عصا الذاكرة. البيانات AHCSيتم نقلها عادة عبر وصلة الإنترنت، مرة كل ساعة، إلى خادم خارجي حيث يتم تسجيل بشكل دائم. يمكن للمستخدمين الاتصال بشبكة الإنترنت مع تسجيل عن بعد في AHCS والسيطرة على حدة، وتعديل جداول الاصطياد، ومراجعة البيانات التاريخية في الوقت الحقيقي، وكذلك مراجعة وظيفة مراقب AHCS. عموما، والتجارب التي أجريت في جامعة ولاية بنسلفانيا أثبتت أن نظام AHCS يسلم تقديرات موثوقة لCH 4 و CO 2 انبعاثات من الأبقار الموجودة في الحظائر التعادل المماطلة. مزايا AHCS على غرف التنفس هي أن الحيوان لا يقتصر وهو في بيئتها الطبيعية (أي، على المراعي)، أو يمكن أن تتحرك بحرية (في حظيرة خالية من كشك). AHCS هو أيضا أقل تكلفة لبناء من دائرة التنفس التقليدية. هذه التكلفة المنخفضة نسبيا مهمة، ولا سيما بالنسبة للCH 4 البحوث التخفيف في البلدان النامية. مقارنة مع التتبع SF 6طريقة ص، AHCS أبسط لتشغيل ولا تتطلب معدات تحليلية معقدة ومكلفة. ولعل العيب أكثر وضوحا من AHCS، مقارنة مع الدوائر وأساليب SF 6 (وخاصة عند استخدامها في بيئات الرعي أو خالية من المماطلة الحظيرة)، غير أن هذا الحيوان أن نقترب طوعا وحدة، وبالتالي أحداث قياس الغاز تعتمد على الزيارات الحيوان . خلال يوم واحد، قد أو قد لا تكون هذه الزيارات الحيوان ممثل إيقاع نهاري من CH 4 الإنتاج. لذلك، في التطبيقات حيث الزيارات الحيوان AHCS طوعا، ينبغي أن تكون فترة أخذ العينات لفترة كافية أو تكرار عدد كاف من المرات. تطبيق التعادل كشك المستخدمة في جامعة ولاية بنسلفانيا يخفف هذه المشكلة عن طريق التحكم في عدد وتوزيع الزمني للقياسات الغاز خلال دورة التغذية 24 ساعة. أخذ العينات كافية من الغاز تجشؤ خلال دورة التغذية (كما هو مبين في البروتوكول أعلاه) مهمة لrepresentatiلقد تقدير CH 4 الإنتاج في الكرش من الماشية. كمية من العلف الطعم لتغذية الحيوانات خلال القياسات باستخدام AHCS لابد من مراعاتها في التحليل الكلي (أي يجب أن تضاف إلى المبلغ الإجمالي للتغذية التي يستهلكها الحيوان)، لذلك كثافة الانبعاثات لكل وحدة من العلف DMI يمكن أن يكون بدقة المقدرة. في ظل ظروف التغذية الطبيعية، وتغذية الطعم تمثل أقل من 5٪ من DMI الكلي للأبقار الألبان وتأثيرها على التخمر الكرش وCH 4 إنتاج صغير. وتجدر الإشارة إلى أن AHCS (وغيرها من النظم المشابهة) لا يقيس CH 4 الإنتاج في المعى المؤخر الحيوان. التخمير المعى المؤخر، ومع ذلك، يساهم بحوالي 3٪ فقط من إجمالي انبعاثات CH 4 في الحيوانات المجترة 7. بناء على الخبرة، وهناك العديد من المكونات الهامة لقياس المعوي إنتاج الغاز الكرش باستخدام AHCS: (1) لديه حيوان لتكون معتادا على تغذية الاصطياد (وAHCS) وله رس مثل ذلك من أجل الاقتراب واستخدام وحدة التغذية AHCS، (2) رأس الحيوان لابد من إدراجها على طول الطريق إلى وحدة التغذية من أجل جمع بيانات انبعاثات غازات موثوق بها، (3) إجراء المعايرة AHCS لابد من اتباعها بدقة (4) وجود الوقت الكافي لجمع CH الخلفية 4 و CO 2 البيانات بين أخذ عينات الحيوانات الفردية أمر مهم، خاصة في الحظائر tie- أو خالية من المماطلة، و (5) من المهم أن بيانات كافية يتم جمع في دورة أخذ العينات ( تغطي فترة 24 ساعة) حتى بيانات الانبعاثات الناتجة عن AHCS هي ممثلة للCH نهاري الفعلي 4 أو CO 2 الانبعاثات بنسبة الحيوان. اختبارات المقارنة مع AHCS مقابل تقنيات CH 4 قياس أنشأت تدعم الاستنتاجات الواردة أعلاه. على سبيل المثال، خلصت دراسة مع تزايد العجول الألبان التي AHCS كان قادرا على تقدير CH 4 الانبعاثات من تقديرات الثروة الحيوانية والانبعاثات الناتجة عن AHCS كانت قابلة للمقارنةإلى القيم التي تم الحصول عليها عن طريق غرف التنفس 9. وأشار هؤلاء المؤلفين إلى أن نشر وحدات AHCS ويجب أن تدرس بعناية تكرار لضمان أعداد كافية من يتم الحصول على القياسات. على أساس الخبرة، 8 أحداث أخذ العينات، ومتداخلة لمدة 3 أيام لتغطية دورة التغذية 24 ساعة (انظر بروتوكول أعلاه) كافية للحصول على قياسات دقيقة للانبعاثات الغازية وتغير منخفضة نسبيا في البيانات (أي دقة مقبولة). في دراسة مع الأبقار المرضعات الألبان، وخلص إلى أن CH 4 انبعاثات يقاس AHCS كانت مشابهة لقيم الأدب المستمدة من غرف التنفس وبين تقلب الحيوان (CV من 11 إلى 12٪، التكرار من 0،64-0،81) كان أيضا ضمن مجموعة أبلغ عن غرف التنفس 10. في دراسة نشرت مؤخرا مع الأبقار المرضعات، أنتجت AHCS السيرة الذاتية أصغر من طريقة SF 6 (14،1-22،4٪ مقابل 16،0 حتي 111٪ لSF 6) 13 </سوب&gt;. في تجربة لمدة 12 أسبوعا أجريت في جامعة ولاية بنسلفانيا مع 48 بقرة حلوب المرضعات، والتي الكرش CH 4 إنتاج ومستعمل بنسبة 30٪ (P &lt;0.001)، استنتجنا أن AHCS وطريقة SF 6 أسفرت عن نتائج مماثلة الانبعاثات CH 4 : 319-481 غرام / البقرة يوميا (يعني = 374 ز / د، SEM = 15.9؛ CV = 13٪) و345-485 غرام / البقرة يوميا (يعني = 396 ز / د، SEM = 29.8؛ CV = 23 ٪) لAHCS وSF 6 على التوالي 14. في الختام، ودقيقة، ولكن التقنيات العملية لقياس CH 4 الإنتاج في الكرش هي ذات أهمية حاسمة لنجاح جهود التخفيف من غازات الدفيئة. AHCS هو نظام قياس الغاز الآلية التي ثبت لتقديم تقديرات موثوقة ودقيقة لCH المعوي 4 و CO 2 انبعاثات من لحوم البقر ومنتجات الألبان الماشية.

ويمثل الإنتاج الحيواني مصدرا هاما من مصادر غازات الاحتباس الحراري (الدفيئة) في جميع أنحاء العالم، وتوليد CH 4 وأكسيد النيتروز إما مباشرة (على سبيل المثال، من التخمر المعوي وإدارة السماد) أو غير مباشر (على سبيل المثال، من أنشطة التغذية الإنتاج وتحويل الغابات إلى مراع أو الأراضي الزراعية). تقديرات للمساهمة الثروة الحيوانية في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمي تختلف من حوالي 01-18 يوليو 2٪، وهذا يتوقف على حدود التحليل والأساليب المستخدمة. في الولايات المتحدة، وتمثل الثروة الحيوانية 3.1٪ من إجمالي انبعاثات غازات الدفيئة في 2009 3. المعوي CH 4 هو أكبر مساهم في انبعاثات غازات الدفيئة من الماشية. ولذلك، علماء الحيوان تركز أبحاثهم على اكتشاف تكنولوجيات التخفيف للحد من المعوية CH 4 الإنتاج من الحيوانات المجترة. في كثير من الحالات، نتائج ذات قيمة علمية مشكوك فيها بسبب عدم كفاية التجريبية تصميم ستقنيات القياس ص 1. وهكذا، فإن دقة وتقنيات القياس خطيرة عناصر هامة في البحوث تخفيف انبعاثات غازات الدفيئة. وقد نشرت مجموعة كبيرة من المؤلفات حول هذا الموضوع في السنوات الأخيرة 4-7. هناك أساليب عدة التي أنشئت لقياس المعوية CH 4 الإنتاج في الحيوانات المجترة، بما في ذلك غرف التنفس (دقيقة للغاية ولكن مع تطبيق محدودة)، والغازات التتبع (سادس فلوريد الكبريت، SF 6)، والرأس غرف. على الرغم من غرف التنفس تعتبر &quot;المعيار الذهبي&quot; لقياس انبعاثات غازات الكرش، العيب الرئيسي منها هو أن عدد الحيوانات في محاكمة عادة محدودا نظرا لعدد محدود من الغرف المتاحة في منشأة بحثية معينة. أكثر التقنيات العملية واستخداما لقياس المعوي إنتاج CH 4 هي طريقة SF الغاز 6 التتبع ومؤخرا، نظام الرأس غرفة الآلي (AHCS، GreenFeed) أن جوCH رصد 4 و CO 2 تدفقات جماعية من التنفس وتجشؤ الغاز المجترات 8. كل من تقنية SF 6 و AHCS تمكين الانبعاثات ليتم تحليلها على عدد كبير من الحيوانات في ظروف الرعي الحرة أو في الحظائر احلرية وربطة عنق المماطلة. تقنية SF 6 تستخدم SF 6 كغاز التتبع، والتي يتم تحريرها بشكل مستمر من أنبوب تخلل إدراجها في الكرش من الحيوانات، وجمع عينة من غازات الزفير، وتحليل الغاز لSF 6: CH 4 النسبة. AHCS هو الآلي، وجها لغرفة نظام النوع الذي يستند أيضا على استخدام الغاز التتبع (البروبان). مقارنة مع أسلوب غرفة التنفس، حيث تقتصر الحيوانات تحت التغذية والسلوك ظروف غير طبيعية، ومع أسلوب التتبع SF 6، الأمر الذي يتطلب المهارات التحليلية الخاصة والمعدات (لجمع الغاز وSF 6 تحليل)، بالإضافة إلى التعامل مع الحيوان واسعة النطاق، AHCS هو غير -intrusive وأقل تكلفةللحصول على وتشغيلها. وتشمل أوجه القصور الرئيسية لAHCS أخذ العينات غير تمثيلية (في التطبيقات، مثل نظم الرعي، حيث تتمتع هذه الحيوانات لزيارة طوعا وحدة) واستخدام الأعلاف الطعم، والتي يمكن أن تمثل ما يصل الى 5٪ من كمية المادة الجافة الحيوان خلال قياس الغاز الحدث. وخلصت التجارب المقارنة الأخيرة التي AHCS تنتج معدلات انبعاث مماثلة لتلك المقدرة باستخدام غرف التنفس أو تقنية 9،10 SF 6. يتم إنشاء نظام AHCS مستقل حول وحدة التغذية التلقائية قوية يمكن نقله بسهولة باليد أو يمكن تركيبه على مقطورة مجهزة الألواح الشمسية (أو مصادر أخرى للطاقة) لعملية ميدانية مستقلة والسفر لمسافات طويلة. ويشمل النظام نظام الحيوانية تحديد الترددات الراديوية (RFID)، وهو نظام الاصطياد، ونظام مناولة الهواء والقياس، نظام التتبع الغاز والإلكترونيات ونظام الاتصالات، ونظام معالجة البيانات (&lt;قوي الشكل&gt; 1). مزيد من التفاصيل يمكن العثور عليها في وثائق البراءة الأصلية 11. على سبيل المثال AHCS بروتوكول العملية المبينة أدناه هي لأبقار الألبان يضم في الحظيرة التعادل المماطلة. الإجراء ينطبق على الفئات الأخرى من الماشية (الأبقار غير المرضعات الألبان، العجول، أو الأبقار) الموجودة في مرافق مماثلة. والهدف من هذه التجربة هو للتدليل على مبادئ وتشغيل AHCS لقياس CH 4 و CO 2 انبعاثات من الحيوانات المجترة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AHCS</td>
			<td>1</td>
			<td>C-Lock, Inc.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zero, 100 N2</td>
			<td>1</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td>4 m3 sized tanks filled with&#160; 13,790 kPa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Span, 0.15% CH4 and 1% CO2</td>
			<td>1</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td>4 m3 sized tanks filled with 13,790 kPa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas sampling bag</td>
			<td>2</td>
			<td>SKC, Inc.</td>
			<td>FlexFoil&#174; PLUS Breath-gas analysis bags</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas regulator</td>
			<td>2</td>
			<td>Scott Gasses</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 cylinder</td>
			<td>6</td>
			<td>JT</td>
			<td>90 g CO2 tanks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass scale</td>
			<td>1</td>
			<td>A&#38;D EJ6100</td>
			<td>&#62; 4 kg, with 0.1 g resolution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propane cylinder 485 mL</td>
			<td>1</td>
			<td>Coleman</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ISO 11784/11785 button ear tag</td>
			<td>40</td>
			<td>Allflex USA</td>
			<td>One tag per animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alleyway (for free-stalls, tie-stalls)</td>
			<td>2</td>
			<td>Behlen Country</td>
			<td>One alleyway per unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 m AC extension cord</td>
			<td>1</td>
			<td>HDX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A container with warm water (37-43&#176;C)</td>
			<td>1</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopwatch (sec)</td>
			<td>1</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the use of an automated system (greenfeed) to monitor enteric methane and carbon dioxide emissions from ruminant animals

الحيوانات المجترة (المستأنسة أو البرية) ينبعث غاز الميثان (CH 4) عن طريق التخمر المعوي في الجهاز الهضمي والتحلل من السماد أثناء التخزين. هذه العمليات هي المصادر الرئيسية لغازات الاحتباس الحراري (الدفيئة) من نظم الإنتاج الحيواني. تقنيات لقياس المعوية CH 4 تختلف من القياسات المباشرة (غرف التنفس، والتي هي دقيقة للغاية، ولكن مع تطبيق محدودة) إلى أساليب مختلفة غير المباشرة (المتشممون، تكنولوجيا الليزر، التي هي عملية، ولكن مع دقة متغير). وسادس فلوريد الكبريت يستخدم (SF 6) طريقة الغاز التتبع عادة لقياس المعوية CH 4 إنتاج علماء الحيوان ومؤخرا، وتطبيق نظام آلي الرأس غرفة (AHCS) (GreenFeed، C للقفل، وشركة، رابيد سيتي، SD)، والذي هو محور هذه التجربة، آخذة في التزايد. AHCS هو نظام آلي لمراقبة CH 4 وثاني أكسيد الكربون (CO 2) تدفقات جماعية منالتنفس من الحيوانات المجترة. في عملية AHCS نموذجية، يتم الاستغناء عن كميات صغيرة من الاصطياد الأعلاف للحيوانات الفردية لاستدراجهم إلى AHCS عدة مرات يوميا. كما يزور الحيوان AHCS، نظام المروحة تسحب الهواء الماضي كمامة الحيوان إلى مشعب السحب، ومن خلال أنابيب جمع الهواء حيث يتم قياس معدلات تدفق الهواء المستمر. يتم ضخ عينة فرعية من الهواء من الأنابيب في أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء غير المشتتة للقياس المستمر لCH 4 و CO 2 تركيزات. وقد أظهرت المقارنات مجال AHCS لغرف التنفس أو SF 6 AHCS أن يؤدي إلى نتائج CH 4 الانبعاثات للتكرار ودقيقة، شريطة أن الزيارات الحيوان إلى AHCS كافية حتى تقديرات الانبعاثات هي ممثلة للإيقاع نهاري من إنتاج الغاز الكرش. هنا، علينا أن نظهر استخدام AHCS لقياس CO 2 و CH 4 تدفقات من الأبقار نظرا لمراقبة النظام الغذائي أو اتباع نظام غذائي تستكمل مع تقنية المستوى جوز الكاجوقذيفة السائل.

<img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/52904/52904fig1.jpg" /> الشكل 1: مكونات النظام الرأس غرفة الآلي (AHCS، GreenFeed) لقياس CH 4 الإنتاج في الحيوانات المجترة. إنتاج غاز الميثان في الكرش هو عملية الميكروبيولوجية التي تعتمد على ركيزة 7. إنتاج CH 4 و CO 2 الزيادات بعد يتم تغذية الحيوان وينخفض ​​بعد ذلك. ويوضح الشكل (2) وزيادة في CH 4 الانتاج من بالمال وبالشهرة أيضا الإعلان بقرة حلوب تغذية حوالي 0600 ساعة (بيانات غير منشورة من قبل AN هريستوف، جامعة ولاية بنسلفانيا). <img alt="الرقم 2" src="/files/ftp_upload/52904/52904fig2.jpg" /> الشكل 2: CH نهاري 4 الانبعاثات الناتجة عن بقرة حلوب تغذية مرة واحدة يوميا قياسها باستخدام AHCS (أشرطة الخطأ تمثل SE؛ مجاملة بيانات AN هريستوف، القلمnsylvania جامعة ولاية). أشرطة خطأ على هذا الرقم يمثل التغير في CH 4 الانبعاثات خلال حدثا أخذ العينات (والذي يتضمن دورات تجشؤ متعددة). ومن الواضح أنه في بعض الحالات (حوالي 0400 و0900 ساعة)، وكان التباين أكبر بسبب تغير تركيز CH 4 في غازات الزفير. ومن الواضح أيضا أن زيادة CH 4 الانبعاثات بعد الرضاعة (والذي كان حول 0600 ساعة في هذا المثال). (أي، في المتوسط ​​الأحداث قياس 13) وكان من هذه البقرة متوسط ​​CH يومي 4 الانبعاثات 727 ± 22.9 جم / يوم، أو 26 جم / كجم عند التعبير لكل كيلوغرام من تناول المادة الجافة حمية (DMI). للتدليل على مجموعة من CH 4 الانبعاثات من مجموعة من الأبقار المرضعات قياسها باستخدام AHCS، ندرج بيانات من المحاكمة تصميم كروس حديثة أجريت في جامعة ولاية بنسلفانيا التي تستخدم التقنية الصف جوز الكاجو قذيفة السائل بمثابة CH 4<html> وكيل التخفيف (الجدول 1). وكانت المحاكمة مع 8 المرضعات هولشتاين بقرة حلوب و 2 فترات تجريبية من كل 21 يوما. تم جمع البيانات الميثان خلال الأسبوع الأخير من كل فترة. كانت بيانات انبعاثات الميثان لم تجمع من بقرة واحدة في الفترة من 1 وكان أيضا لا تستخدم البيانات لهذا بقرة في فترة 2. تفاصيل التجربة يمكن العثور عليها في برانكو وآخرون. 12. كان متوسط ​​انبعاثات CO 2 في هذه الدراسة أكثر من 18،000 ز / البقرة يوميا، أو 634 جم / كجم DMI. كان متوسط ​​CH 4 الانبعاثات لهذه المجموعة من الأبقار 523 جم / يوم أو 20 غ / كغ مؤسسة دبي للإعلام، والذي يشبه إلى متوسط ​​CH ذكرت 4 الانبعاثات لمجموعة بيانات من أكثر من 370 وسيلة علاج (19.1 ± 0.43 جم / كجم DMI) 7. في الدراسة التي قدمت في الجدول رقم 1، مقارنة مع السيطرة، تميل التقني الصف جوز الكاجو قذيفة سائل لتقليل CH 4 الإنتاج في الكرش من الأبقار بنحو 5٪ (P = 0.08) 12. e_content &quot;&gt; <img alt="الجدول 1" src="/files/ftp_upload/52904/52904table1.jpg" />

Watch this Scientific Journal Video about The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals at JoVE.com

The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

استخدام النظام الآلي (GreenFeed) لرصد المعوية الميثان وثاني أكسيد الكربون الانبعاثات الناتجة عن الحيوانات المجترة

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

the-use-an-automated-system-greenfeed-to-monitor-enteric-methane

Research

JoVE Journal

Environment

The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

21.5K Views.  Pennsylvania State University. Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

Video: The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Automated Gel Size Selection to Improve the Quality of Next-generation Sequencing Libraries Prepared from Environmental Water Samples

Next-generation sequencing of environmental samples can be challenging because of the variable DNA quantity and quality in these samples. High quality DNA libraries are needed for optimal results from next-generation sequencing. Environmental samples such as water may have low quality and quantities of DNA as well as contaminants that co-precipitate with DNA. The mechanical and enzymatic processes involved in extraction and library preparation may further damage the DNA. Gel size selection enables purification and recovery of DNA fragments of a defined size for sequencing applications. Nevertheless, this task is one of the most time-consuming steps in the DNA library preparation workflow. The protocol described here enables complete automation of agarose gel loading, electrophoretic analysis, and recovery of targeted DNA fragments. 
In this study, we describe a high-throughput approach to prepare high quality DNA libraries from freshwater samples that can be applied also to other environmental samples. We used an indirect approach to concentrate bacterial cells from environmental freshwater samples; DNA was extracted using a commercially available DNA extraction kit, and DNA libraries were prepared using a commercial transposon-based protocol. DNA fragments of 500 to 800 bp were gel size selected using Ranger Technology, an automated electrophoresis workstation. Sequencing of the size-selected DNA libraries demonstrated significant improvements to read length and quality of the sequencing reads.

This manuscript describes an automated gel size selection approach for purifying DNA fragments for next-generation sequencing. The Ranger Technology provides complete automation of the entire process of agarose gel loading, electrophoretic analysis, and recovery of targeted DNA fragments allowing for high-throughput and high quality next-generation sequencing libraries.

جل الآلي الحجم التحديد لتحسين نوعية المكتبات تسلسل الجيل المقبل من إعداد من عينات المياه البيئة

Next-generation sequencing of environmental samples can be challenging because of the variable DNA quantity and quality in these samples. High quality DNA ...

How to Create Conditioned Taste Aversion for Grazing Ground Covers in Woody Crops with Small Ruminants

Conditioned taste aversion (CTA) is a learning behavior process where animals are trained to reject certain feed after gastrointestinal discomfort has been produced. Lithium chloride (LiCl) is the preferred agent used in livestock to induce CTA because it specifically stimulates the vomit center. In addition, LiCl is commercially available, and easy to prepare and administer using a drenching gun. Nevertheless, some factors have to be considered to obtain an effective long-lasting CTA, which allows small ruminants to graze during the cropping season. A key aspect is to use animals with no previous contact with the target plant (the plant chosen to be avoided; new feed). Due to their native neophobic feeding behavior, small ruminants can easily associate the negative feedback effects with the new feed, resulting in a strong and persistent CTA. The recommended doses are 200 and 225 mg LiCl/kg body weight (BW) for goats and sheep, respectively. To induce CTA, 100 g of the target plant should be individually offered for at least 30 min, and LiCl administered thereafter if the intake is greater than 10 g. Each time the animal eats the target plant without negative consequences, the CTA becomes weaker. Consequently, to minimize the risk of target plant consumption, it is essential to have sufficient palatable ground cover available. The presence of an alternative feed (of quality and quantity) prevents the accidental consumption of the target plant. A close monitoring of the flock is recommended to remove and re-dose any animal consuming more than 4 bites or 10 g of the target plant. At the beginning of each grazing season, check the CTA status of each animal before moving them to the crop.

Feeding behavior preferences in livestock can be modified to implement a grazing management plan in woody crops. Here, we present a protocol to show a lithium chloride dose after eating a new plant that induces conditioned taste aversion.

كيفية إنشاء مشروطة كره طعم ليغطي الرعي الأرضي في المحاصيل ودي مع المجترات الصغيرة

Conditioned taste aversion (CTA) is a learning behavior process where animals are trained to reject certain feed after gastrointestinal discomfort has ...

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) for the Real-driving Emissions (RDE) Regulation in Europe

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. However, on the road, ambient and driving conditions can vary over a wide range, sometimes causing emissions to be higher than those measured in the laboratory. For this reason, the European Commission has developed a complementary Real-Driving Emissions (RDE) test procedure using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) to verify gaseous pollutant and particle number emissions during a wide range of normal operating conditions on the road. This paper presents the newly-adopted RDE test procedure, differentiating six steps: 1) vehicle selection, 2) vehicle preparation, 3) trip design, 4) trip execution, 5) trip verification, and 6) calculation of emissions. Of these steps, vehicle preparation and trip execution are described in greater detail. Examples of trip verification and the calculations of emissions are given.

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems PEMS for the Real-driving Emissions RDE Regulation in Europe

The European Commission has developed a Real-Driving Emissions (RDE) test procedure to verify pollutant emissions during real-world vehicle operation using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS). This paper presents the experimental procedures required by the newly-adopted RDE test.

تنفيذ الانبعاثات محمولة أجهزة القياس (PEMS) لتنظيم انبعاثات يقود ريال مدريد (RDE) في أوروبا

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental changes. Repeated sampling to monitor these changes in forest soils is a relatively new practice that is not well documented in the literature and has only recently been broadly embraced by the scientific community. The objective of this protocol is therefore to synthesize the latest information on methods of soil resampling in a format that can be used to design and implement a soil monitoring program. Successful monitoring of forest soils requires that a study unit be defined within an area of forested land that can be characterized with replicate sampling locations. A resampling interval of 5 years is recommended, but if monitoring is done to evaluate a specific environmental driver, the rate of change expected in that driver should be taken into consideration. Here, we show that the sampling of the profile can be done by horizon where boundaries can be clearly identified and horizons are sufficiently thick to remove soil without contamination from horizons above or below. Otherwise, sampling can be done by depth interval. Archiving of sample for future reanalysis is a key step in avoiding analytical bias and providing the opportunity for additional analyses as new questions arise.

Repeated soil sampling has recently been shown to be an effective way to monitor forest soil change over years and decades. To support its use, a protocol is presented that synthesizes the latest information on soil resampling methods to aid in the design and implementation of successful soil monitoring programs.

طرق اختزال التربة لرصد التغيرات في تركيزات الكيميائية للتربة الغابات

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Biofilm Removal Using Carbon Dioxide Aerosols without Nitrogen Purge

Biofilms can cause serious concerns in many applications. Not only can they cause economic losses, but they can also present a public health hazard. Therefore, it is highly desirable to remove biofilms from surfaces. Many studies on CO2 aerosol cleaning have employed nitrogen purges to increase biofilm removal efficiency by reducing the moisture condensation generated during the cleaning. However, in this study, periodic jets of CO2 aerosols without nitrogen purges were used to remove Pseudomonas putida biofilms from polished stainless steel surfaces. CO2 aerosols are mixtures of solid and gaseous CO2 and are generated when high-pressure CO2 gas is adiabatically expanded through a nozzle. These high-speed aerosols were applied to a biofilm that had been grown for 24 hr. The removal efficiency ranged from 90.36% to 98.29% and was evaluated by measuring the fluorescence intensity of the biofilm as the treatment time was varied from 16 sec to 88 sec. We also performed experiments to compare the removal efficiencies with and without nitrogen purges; the measured biofilm removal efficiencies were not significantly different from each other (t-test, p &gt; 0.55). Therefore, this technique can be used to clean various bio-contaminated surfaces within one minute.

Biofilms on surfaces can be effectively and rapidly removed by using a periodic jet of carbon dioxide aerosols without a nitrogen purge.

إزالة بيوفيلم عن طريق بخاخات ثاني أكسيد الكربون دون النيتروجين تطهير

Biofilms can cause serious concerns in many applications. Not only can they cause economic losses, but they can also present a public health hazard. ...

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence the oxidizing capacity of the atmosphere through interactions with ozone and hydroxyl radicals. The main sink of NOx is the formation and deposition of nitric acid, a component of acid rain and a bioavailable nutrient. NOx is emitted from a mixture of natural and anthropogenic sources, which vary in space and time. The collocation of multiple sources and the short lifetime of NOx make it challenging to quantitatively constrain the influence of different emission sources and their impacts on the environment. Nitrogen isotopes of NOx have been suggested to vary amongst different sources, representing a potentially powerful tool to understand the sources and transport of NOx. However, previous methods of collecting atmospheric NOx integrate over long (week to month) time spans and are not validated for the efficient collection of NOx in relevant, diverse field conditions. We report on a new, highly efficient field-based system that collects atmospheric NOx for isotope analysis at a time resolution between 30 min and 2 hr. This method collects gaseous NOx in solution as nitrate with 100% efficiency under a variety of conditions. Protocols are presented for collecting air in urban settings under both stationary and mobile conditions. We detail the advantages and limitations of the method and demonstrate its application in the field. Data from several deployments are shown to 1) evaluate field-based collection efficiency by comparisons with in situ NOx concentration measurements, 2) test the stability of stored solutions before processing, 3) quantify in situ reproducibility in a variety of urban settings, and 4) demonstrate the range of N isotopes of NOx detected in ambient urban air and on heavily traveled roadways.

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Previous work suggests that the nitrogen isotopic composition of atmospheric nitrogen oxides might distinguish the influence of different sources in the environment. We report on an automated, mobile, field-based method for the high collection efficiency of atmospheric NOx for N isotopic analysis at an hourly time resolution.

الآلي، وعالية الدقة موبايل نظام جمع لتحليل النيتروجين النظائر من NO<sub&gt; س</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

Controlled-release of Chlorine Dioxide in a Perforated Packaging System to Extend the Storage Life and Improve the Safety of Grape Tomatoes

A controlled-release chlorine dioxide (ClO2) pouch was developed by sealing a slurry form of ClO2 into semipermeable polymer film; the release properties of the pouch were monitored in containers with or without fruit. The pouch was affixed to the inside of a perforated clamshell containing grape tomatoes, and the effect on microbial population, firmness, and weight loss was evaluated during a 14 day storage period at 20 &#176;C. Within 3 days, the ClO2 concentration in the clamshells reached 3.5 ppm and remained constant until day 10. Thereafter, it decreased to 2 ppm by day 14. The ClO2 pouch exhibited strong antimicrobial activity, reducing Escherichia coli populations by 3.08 log CFU/g and Alternaria alternata populations by 2.85 log CFU/g after 14 days of storage. The ClO2 treatment also reduced softening and weight loss and extended the overall shelf life of the tomatoes. Our results suggest that ClO2 treatment is useful for extending the shelf life and improving the microbial safety of tomatoes during storage without impairing their quality.

Here, we describe a protocol for the application of a novel, slow-release ClO2 product that reduces spoilage and extends the shelf life of fresh fruit. The slow-release ClO2 product was added to standard commercial grape tomato packaging and tested against Escherichia coli and Alternaria alternata.

تسيطر عليها الافراج عن ثاني أكسيد الكلور في نظام تغليف مثقوبة لتمديد حياة التخزين وتحسين سلامة العنب الطماطم

A controlled-release chlorine dioxide (ClO2) pouch was developed by sealing a slurry form of ClO2 into semipermeable polymer film; the release properties ...

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The system comprises a high-pressure rheometer which is connected to a circulation loop. The rheometer has a rotational flow-through measurement cell with two alternative geometries: coaxial cylinder and double gap. The circulation loop contains a mixer, to bring the crude oil sample into equilibrium with CO2, and a gear pump that transports the mixture from the mixer to the rheometer and recycles it back to the mixer. The CO2 and crude oil are brought to equilibrium by stirring and circulation and the rheology of the saturated mixture is measured by the rheometer. The system is used to measure the rheological properties of Zuata crude oil (and its toluene dilution) in equilibrium with CO2 at elevated pressures up to 220 bar and a temperature of 50 &#176;C. The results show that CO2 addition changes the oil rheology significantly, initially reducing the viscosity as the CO2 pressure is increased and then increasing the viscosity above a threshold pressure. The non-Newtonian response of the crude is also seen to change with the addition of CO2.

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

A method for measuring the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide at reservoir conditions is presented.

قياس ريولوجيا النفط الخام في التوازن مع كو<sub&gt; 2</sub&gt; في ظروف الخزان

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The ...

The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus area. Biomass capacitance plays an integral role in the avoidance of hydraulic impairment to transpiration. However, high temporal resolution measurements of dynamic changes in the hydraulic capacitance of large trees are rare. Here, we present procedures for the calibration and use of capacitance sensors, typically used to monitor soil water content, to measure the volumetric water content in trees in the field. Frequency domain reflectometry-style observations are sensitive to the density of the media being studied. Therefore, it is necessary to perform species-specific calibrations to convert from the sensor-reported values of dielectric permittivity to volumetric water content. Calibration is performed on a harvested branch or stem cut into segments that are dried or re-hydrated to produce a full range of water contents used to generate a best-fit regression with sensor observations. Sensors are inserted into calibration segments or installed in trees after pre-drilling holes to a tolerance fit using a fabricated template to ensure proper drill alignment. Special care is taken to ensure that sensor tines make good contact with the surrounding media, while allowing them to be inserted without excessive force. Volumetric water content dynamics observed via the presented methodology align with sap flow measurements recorded using thermal dissipation techniques and environmental forcing data. Biomass water content data can be used to observe the onset of water stress, drought response and recovery, and has the potential to be applied to the calibration and evaluation of new plant-level hydrodynamics models, as well as to the partitioning of remotely sensed moisture products into above- and belowground components.

The hydraulic capacitance of biomass is a key component of the vegetation water budget, which serves as a buffer against short and long-term drought stresses. Here, we present a protocol for the calibration and use of soil moisture capacitance sensors to monitor water content in the stems of large trees.

معايرة واستخدام أجهزة الاستشعار السعة لرصد محتوى الماء الجذع في الأشجار

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus ...

A Video Surveillance System to Monitor Breeding Colonies of Common Terns (Sterna Hirundo)

Many waterbird populations have faced declines over the last century, including the common tern (Sterna hirundo), a waterbird species with a widespread breeding distribution, that has been recently listed as endangered in some habitats of its range. Waterbird monitoring programs exist to track populations through time; however, some of the more intensive approaches require entering colonies and can be disruptive to nesting populations. This paper describes a protocol that utilizes a minimally invasive surveillance system to continuously monitor common tern nesting behavior in typical ground-nesting colonies. The video monitoring system utilizes wireless cameras focused on individual nests as well as over the colony as a whole, and allows for observation without entering the colony. The video system is powered with several 12 V car batteries that are continuously recharged using solar panels. Footage is recorded using a digital video recorder (DVR) connected to a hard drive, which can be replaced when full. The DVR may be placed outside of the colony to reduce disturbance. In this study, 3,624 h of footage recorded over 63 days in weather conditions ranging from 12.8 &#176;C to 35.0 &#176;C produced 3,006 h (83%) of usable behavioral data. The types of data retrieved from the recorded video can vary; we used it to detect external disturbances and measure nesting behavior during incubation. Although the protocol detailed here was designed for ground-nesting waterbirds, the principal system could easily be modified to accommodate alternative scenarios, such as colonial arboreal nesting species, making it widely applicable to a variety of research needs.

A Video Surveillance System to Monitor Breeding Colonies of Common Terns Sterna Hirundo

This paper describes a protocol that uses a remote video monitoring surveillance system to continuously monitor breeding colonies of ground-nesting waterbirds. The system includes five cameras monitoring individual nests and one camera monitoring the colony as a whole, and is powered by car batteries that are recharged via solar panels.

نظام لمراقبة بفيديو لمراقبة تربية مستعمرات من خطاف البحر المشترك (Hirundo ستيرنا)

Many waterbird populations have faced declines over the last century, including the common tern (Sterna hirundo), a waterbird species with a widespread ...