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不同采气方法对六氟化硫示踪法测定肉牛甲烷排放量的影响

  1.2.2 采气装置及渗透管制备 牛扼法采气装置由笼头、牛扼和采气管路组成:笼头为PVC材料,可根据试验需要调节大小,试验时套于牛头部,采气管路的进气口固定在牛鼻镜上方[5];牛扼为PPR材料,U型,体积约1.2 L,中部有控制阀门(B-2MA2,Swagelok,America);采气管路由特氟龙管、毛细不锈钢管、过滤器(SS-2F-15,Swagelok,America)、转换接头(B-200-6,Swagelok,America)和快速接头(B-QC4-D-200,Swagelok,America)组成。

  【作者单位】河南农业大学牧医工程学院,河南郑州450046;河南农业大学牧医工程学院,河南郑州450046;河南农业大学牧医工程学院,河南郑州450046;河南农业大学牧医工程学院,河南郑州450046;河南农业大学牧医工程学院,河南郑州450046;河南农业大学牧医工程学院,河南郑州450046

  试验第25 d将牛进行空腹称重,称重后每组挑选5头,采用投药-灌药枪法将SF6渗透管投入三组试验牛瘤胃中。试验第25 d上午10点前,用调试好的牛扼替换A组牛颈部的牛扼,连接采气管路,开始采样,24 h后,关闭采气阀门,更换牛扼(同样的操作连续5 d),将更换下来的牛扼与气压表和氮气瓶连接,读取气压表指数(此时压力一般为-0.01 Pa),检查是不是采样成功,随后充入氮气,使其为正压。用一根短塑料软管将牛扼和0.5 L采气袋相连,打开牛扼阀门,使牛扼内气体样品充入气体袋。

  1.1.2 试验动物饲养管理 试验牛栓系饲养,每天8∶30和16∶30单槽饲喂2次,自由饮水。采样期间测定给料量及剩料量。试验日粮组成及营养成分见表1、表2。

  1.2.1 气体样品的采集 试验第16 d为A组试验牛佩戴采气装置,将牛扼固定在牛颈部,笼头套于牛口鼻处并将连接好的采气管路与牛扼固定起来,使牛逐渐适应(此时佩戴的牛扼可以没有负压,不具有吸力)。试验第24 d用高纯氮气(N2)将牛扼内空气冲洗干净,并用线Pa),连接闲置的采气管路后,用少量蒸馏水测试牛扼吸力及进气速度并调节阀门至合适位置。

  渗透管由管体、螺帽、渗透膜、支持垫和密封圈组成,其制备步骤:①常温称量渗透管整体质量W0;②将管体放入液氮12 h,充分冷却管体;③取出管体,迅速向管体充入1 g左右的SF6纯气,迅速将管帽拧紧;④及时称量整体渗透管质量W1,初步计算充入SF6纯气质量(W1-W0),确保SF6纯气质量在0.8 g~1.2 g之间,量少则重复③操作,量多则放出部分气体;⑤待渗透管恢复至室温,再次称量整体渗透管质量W2,计算SF6装入量。WSF6= W2-W0,其中:WSF6为SF6装入量;W0为空渗透管质量;W2为装入SF6后渗透管的质量。

  1.2.3 SF6渗透管的选择 将制备好的SF6渗透管置于39 ℃生化培养箱中培养,以40 mL/min的流速通入氮气,模拟反刍动物瘤胃的厌氧环境。每隔72 h称取SF6渗透管重量并记录,连续称重15~20次,舍弃前20 d记录数据[6]。对渗透管重量随时间变化减少的趋势做线性回归分析,回归方程斜率即为SF6的渗透速率。挑选相对来说比较稳定的15个渗透管用于本次试验。渗透管有关数据如表3所示。

  【摘 要】为研究不同采气方法对六氟化硫示踪法测定牛甲烷(CH4)排放的影响,试验选取18头6月龄夏洛来杂交牛作为研究对象,随机分成A、B、C三组,每组6头(实际采样时每组随机选用牛头数为5头),饲喂相同日粮,采用六氟化硫(SF6)示踪技术测定牛CH4排放量.A组为对照组,使用牛扼法采气;B组和C组采用定时定点法采气,B组每2h采集1次,采集24 h;C组每1h采集1次,采集12h(每天10:00~22:00),连续采样5d.试验期30 d.结果 表明:三组测得的CH4排放量差异不显著(P>0.05).采样期内三种采气方法所测得CH4排放量变化趋势基本一致.因此,可根据试验需要采用定时定点采气法测定牛CH4排放量.

  采用气相色谱仪测定样品中CH4和SF6的浓度,利用公式计算试验动物肠道甲烷的排放速率。

  1.3.1 六氟化硫浓度测定 气体样品中SF6含量采用GC-4000A型气相色谱仪测定(中国北京东西分仪器有限公司制造),配有电子捕获检测器(ECD)。具体测定条件:5A分子筛的色谱柱;检测器温度250 ℃;柱温80 ℃;进样口温度100 ℃;进样量:0.5 mL;检测限:1×10-6。测定所用材料:0.504×10-6 V/V的SF6标气(底气为N2)、高纯N2气(99.999%)、高纯H2(99.99%)等。根据标样峰面积,利用外标法计算样品中SF6的浓度。

  反刍动物在生产中产生的甲烷占动物甲烷总产量的90%以上,不仅加剧了温室效应同时也造成了饲粮能量的浪费[1]。目前,怎么来降低反刍动物甲烷产生量的研究是国内外学者的研究热点,这些热点研究的前提是对甲烷的产生量做准确测定。六氟化硫(SF6)示踪法是牛甲烷排放量测定的常用方法。试验时采用牛扼法进行气体的收集,具体操作为将牛扼固定在牛脖颈处,牛扼上有链接孔连接毛细管,并将毛细管另一端固定在牛鼻镜周围。开始试验前将牛扼管抽成负压,并通过阀门调节,使试验时能以稳定速率将从牛鼻孔排出的气体吸入牛扼内[2]。每24 h更换一次牛扼并抽取其中的气体,该气体即为一天内牛呼出的混合均匀的气体。通过测定其中CH4和SF6浓度,经公式计算可得出一头牛一天的甲烷产量。

  B组自试验第25 d起每天从当天早上8点到第二天早上6点每2 h采集1次气体样品,保证采样时间段包含2次饲喂时间。C组每天10:00~22:00每1 h采集1次气体样品,保证采样时间段只包含1次饲喂时间。每次采气时,使用50 ml注射器在牛呼气时缓慢抽取牛鼻孔周围呼出气体3~5次,装入1 L采气袋(大连化工设计院生产),连续采集5 d。将装有气体样品的气体袋编号并及时带回实验室,在72 h内进行测定分析。

  牛扼法采集气体样品其优点是能够连续24 h收集牛通过鼻腔排放的气体,并且气体在牛扼管内混合均匀,只需对管内气体样品进行测定即可测得该牛一天内的甲烷排放量。牛扼法真实的操作时存在诸多不足:(1)牛扼上的阀门及毛细管上的多处连接头易发生漏气;(2)通过调节牛扼管阀门来调控毛细管的进气速率,调节该阀门时极易使进气速率过快或者过慢,不易控制;(3)由于牛扼需要固定到牛的脖颈上,会对牛造成一定的异物刺激,导致牛用颈部撞击颈夹等情况的发生,极易造成牛扼上阀门或连接管的损坏,进而影响试验进度和结果。因此,寻找一种可替代牛扼采气装置的采气方式并达到较好效果的方法具备极其重大意义。

  1.1.1 试验动物的选择 试验选取18头体况相近的6月龄夏洛莱杂交牛,随机分成A、B、C三组,每组6头(实际采样时每组随机选取5头),饲喂相同营养水平日粮,采用SF6示踪技术测定牛肠道甲烷排放量。A组为对照组,使用牛扼法采气;B组和C组采用定时定点法采气,B组每2 h采气一次,采集24 h;C组每1 h采集1次,采集12 h(每天10∶00~22∶00),连续采样5 d。试验期30 d,1~24 d为预饲期,25~30 d为采样期。试验在河南农业大学许昌试验站进行。