La Influencia de la Dinámica del pH en los Patrones de Emisión de Amoniaco Modelados de un Edificio de Ganado Lechero Ventilado de Forma Natural
Autores: Hempel, Sabrina; Vu, Huyen; Amon, Thomas; Janke, David
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
La Influencia de la Dinámica del pH en los Patrones de Emisión de Amoniaco Modelados de un Edificio de Ganado Lechero Ventilado de Forma Natural
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Amoníaco
Tasas de emisión
Dinámica del pH de charcos de orina
Modelo a escala de establo
Edificio para ganado lechero
Patrón estacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
Las tasas de emisión de amoníaco de los sistemas de alojamiento de ganado ventilados de forma natural se pueden estimar de múltiples maneras. Al acoplar diferentes enfoques de modelado hacia un modelo de emisión de amoníaco a escala de granja semi-mecánico, investigamos la influencia de la dinámica del pH de los charcos de orina en el patrón de emisiones de amoníaco (sub)diarias y estacionales. Comparamos los patrones de emisión de amoníaco simulados utilizando aproximadamente diez meses de mediciones en la granja obtenidas de un edificio de ganado lechero ventilado de forma natural con un piso sólido raspado en el norte de Alemania. El conjunto de datos incluía mediciones de concentración de gas, así como datos de viento (que oscilaban entre 0 m/s y aproximadamente 8.6 m/s) y datos de temperatura del aire (que variaban de aproximadamente -4 degreesC a aproximadamente 32 degreesC), el número promedio de vacas alojadas (aproximadamente 380) e información sobre la masa promedio de las vacas (aproximadamente 700 kg). Además, se utilizaron la ingesta promedio de materia seca, la ingesta total de energía bruta y la ingesta de nitrógeno para modelar el potencial de emisión de amoníaco. En el modelado de emisiones, consideramos dos tipos potenciales de dinámica de pH en los charcos de orina: un escenario de saturación y un escenario de pico. Para ambos, se consideraron 21 combinaciones diferentes de pH inicial y pH máximo dentro de un rango de 6.5 a 11. Mostramos que la interacción no lineal del pH del charco y la temperatura causó patrones de emisión específicos, donde el grado de influencia de los dos parámetros cambió a lo largo del proceso de emisión. Los valores de pH inicial bajos junto con altos valores de pH asintótico se asociaron con las mayores emisiones. Considerando el mismo valor de pH asintótico, cuanto mayor era el valor de pH inicial, menores eran las emisiones observadas; especialmente al asumir dinámicas de pH pico, los valores de emisión eran significativamente más bajos. En configuraciones de pH natural (es decir, pH inicial bajo a intermedio y pH asintótico intermedio), las emisiones invernales fueron considerablemente más bajas que las emisiones estivales (es decir, la emisión invernal fue aproximadamente la mitad de la emisión estival, como se observó en los estudios en la granja). En contraste, las configuraciones de pH artificial con altos valores de pH llevaron a emisiones notablemente más bajas en verano (es decir, la emisión estival fue aproximadamente la misma que la emisión invernal), reduciendo el valor total de emisión anual. Nuestro estudio de sensibilidad indicó que las dinámicas de alcalinización de los charcos de orina juegan un papel clave en la precisión general del modelo de emisión para capturar la variabilidad estacional y diurna de la emisión de amoníaco de los establos de ganado lechero ventilados de forma natural en enfoques de modelado mecánico. Por lo tanto, futuros estudios deberían investigar el rango de dinámicas de pH que ocurren naturalmente en los charcos de orina en los establos de ganado dependiendo del material del piso, la entrada de desechos o restos de alimento, el sistema de limpieza y enfriamiento (por ejemplo, en términos de uso de agua) y así sucesivamente para refinar aún más el modelo de emisión.
Descripción
Las tasas de emisión de amoníaco de los sistemas de alojamiento de ganado ventilados de forma natural se pueden estimar de múltiples maneras. Al acoplar diferentes enfoques de modelado hacia un modelo de emisión de amoníaco a escala de granja semi-mecánico, investigamos la influencia de la dinámica del pH de los charcos de orina en el patrón de emisiones de amoníaco (sub)diarias y estacionales. Comparamos los patrones de emisión de amoníaco simulados utilizando aproximadamente diez meses de mediciones en la granja obtenidas de un edificio de ganado lechero ventilado de forma natural con un piso sólido raspado en el norte de Alemania. El conjunto de datos incluía mediciones de concentración de gas, así como datos de viento (que oscilaban entre 0 m/s y aproximadamente 8.6 m/s) y datos de temperatura del aire (que variaban de aproximadamente -4 degreesC a aproximadamente 32 degreesC), el número promedio de vacas alojadas (aproximadamente 380) e información sobre la masa promedio de las vacas (aproximadamente 700 kg). Además, se utilizaron la ingesta promedio de materia seca, la ingesta total de energía bruta y la ingesta de nitrógeno para modelar el potencial de emisión de amoníaco. En el modelado de emisiones, consideramos dos tipos potenciales de dinámica de pH en los charcos de orina: un escenario de saturación y un escenario de pico. Para ambos, se consideraron 21 combinaciones diferentes de pH inicial y pH máximo dentro de un rango de 6.5 a 11. Mostramos que la interacción no lineal del pH del charco y la temperatura causó patrones de emisión específicos, donde el grado de influencia de los dos parámetros cambió a lo largo del proceso de emisión. Los valores de pH inicial bajos junto con altos valores de pH asintótico se asociaron con las mayores emisiones. Considerando el mismo valor de pH asintótico, cuanto mayor era el valor de pH inicial, menores eran las emisiones observadas; especialmente al asumir dinámicas de pH pico, los valores de emisión eran significativamente más bajos. En configuraciones de pH natural (es decir, pH inicial bajo a intermedio y pH asintótico intermedio), las emisiones invernales fueron considerablemente más bajas que las emisiones estivales (es decir, la emisión invernal fue aproximadamente la mitad de la emisión estival, como se observó en los estudios en la granja). En contraste, las configuraciones de pH artificial con altos valores de pH llevaron a emisiones notablemente más bajas en verano (es decir, la emisión estival fue aproximadamente la misma que la emisión invernal), reduciendo el valor total de emisión anual. Nuestro estudio de sensibilidad indicó que las dinámicas de alcalinización de los charcos de orina juegan un papel clave en la precisión general del modelo de emisión para capturar la variabilidad estacional y diurna de la emisión de amoníaco de los establos de ganado lechero ventilados de forma natural en enfoques de modelado mecánico. Por lo tanto, futuros estudios deberían investigar el rango de dinámicas de pH que ocurren naturalmente en los charcos de orina en los establos de ganado dependiendo del material del piso, la entrada de desechos o restos de alimento, el sistema de limpieza y enfriamiento (por ejemplo, en términos de uso de agua) y así sucesivamente para refinar aún más el modelo de emisión.