On-farm animal welfare assessment in dairy cattle: improved lameness detection

Estudi realitzat a partir d’una estada a la University of British Columbia, Canada, entre 2010 i 2012. Primerament es va desenvolupar una escala per mesurar coixeses (amb valors de l’1 al 5). Aquesta escala es va utilitzar per estudiar l’associació entre factors de risc a nivell de granja (disseny de le instal.lacions i maneig) i la prevalencia de coixeses a Nord America. Les dades es van recollir en un total de 40 granges al Nord Est dels E.E.U.U (NE) i 39 a California (CA) . Totes les vaques del group mes productiu es van categoritzar segons la severitat de les coixeses: sanes, coixes i severament coixes. La prevalencia de coixeses en general fou del 55 % a NE i del 31% a CA. La prevalencia de coixeses severes fou del 8% a NE i del 4% a Ca. A NE, les coixeses en general increntaren amb la presencia de serradura als llits i disminuiren en granjes grans, amb major quantitat de llit i acces a pastura. Les coixeses mes severes incrementaren amb la falta d’higiene als llit i amb la presencia de serradura als llits, i disminuiren amb la quantitat de llit proveit, l’us de sorra als llits i amb la mida de la granja. A CA, les coixeses en general incrementaren amb la falta d’higiene al llit, i disminuiren amb la mida de la granja, la presencia de terres de goma, l’increment d’espai als cubicles , l’espai a l’abeuredor i la desinfeccio de les peulles. Les coixeses severes incrementaren amb la falta d’higiene al llit i disminuixen amb la frequencia de neteja del corral. En conclusio, canvis en el maneig i el disseny de les instal.lacions poden ajudar a disminuir la prevalencia de coixeses, tot i que les estrategies a seguir variaran segons la regio.

Comparative study of the LC-MS/MS and UPLC-MS/MS for the multi-residue analysis of quinolones, penicillins and cephalosporins in cow milk, and validation according to the regulation 2002/657/EC

The aim of this study was to develop and validate an analytical method to simultaneously determine European Union-regulated beta-lactams (penicillins and cephalosporins) and quinolones in cow milk. The procedure involves a new solid phase extraction (SPE) to clean-up and pre-concentrate the three series of antibiotics before analysis by liquid chromatography¿tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) and ultra-high-performance liquid chromatography¿tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). LC-MS/MS and UPLC-MS/MS techniques were also compared. The method was validated according to the Directive 2002/657/EC and subsequently applied to 56 samples of raw cow milk supplied by the Laboratori Interprofessional Lleter de Catalunya (ALLIC) (Laboratori Interprofessional Lleter de Catalunya, Control Laboratory Interprofessional of Milk of Catalunya).

Identification of metabolites and thermal transformation products of quinolones in raw cow milk by liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry

The presence of residues of antibiotics, metabolites, and thermal transformation products (TPs), produced during thermal treatment to eliminate pathogenic microorganisms in milk, could represent a risk for people. Cow"s milk samples spiked with enrofloxacin (ENR), ciprofloxacin (CIP), difloxacin (DIF), and sarafloxacin (SAR) and milk samples from cows medicated with ENR were submitted to several thermal treatments. The milk samples were analyzed by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) to find and identify TPs and metabolites. In this work, 27 TPs of 4 quinolones and 24 metabolites of ENR were found. Some of these compounds had been reported previously, but others were characterized for the first time, including lactose-conjugated CIP, the formamidation reaction for CIP and SAR, and hydroxylation or ketone formation to produce three different isomers for all quinolones studied.

Identification of metabolites and thermal transformation products of quinolones in raw cow milk by liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry.

The presence of residues of antibiotics, metabolites, and thermal transformation products (TPs), produced during thermal treatment to eliminate pathogenic microorganisms in milk, could represent a risk for people. Cow"s milk samples spiked with enrofloxacin (ENR), ciprofloxacin (CIP), difloxacin (DIF), and sarafloxacin (SAR) and milk samples from cows medicated with ENR were submitted to several thermal treatments. The milk samples were analyzed by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) to find and identify TPs and metabolites. In this work, 27 TPs of 4 quinolones and 24 metabolites of ENR were found. Some of these compounds had been reported previously, but others were characterized for the first time, including lactose-conjugated CIP, the formamidation reaction for CIP and SAR, and hydroxylation or ketone formation to produce three different isomers for all quinolones studied.

Balanç de carbó atmosfèric: raó entre les emissions de metà de les vaques i el segrest forestal de CO2

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. L’objectiu d’aquest treball és determinar la capacitat de segrest de CO2 d’un bosc dels Pirineus, per tal de reduir el seu efecte hivernacle, en relació a l’impacte climàtic que tindrien les emissions de metà de les vaques. La metodologia s’ha basat en estimar la producció de fusta a partir d’inventaris forestals d’un bosc del Pallars Sobirà, i calcular-ne el segrest de CO2. Per altra banda, s’ha estimat bibliogràficament les emissions de metà d’una vaca. A partir de factors de conversió s’ha estimat la superfície de bosc que compensaria l’efecte hivernacle de les emissions de metà d’una vaca durant un any. El valor obtingut és de 0,727 hectàrees de bosc per vaca i any. Amb aquest valor s’ha estimat la superfície de bosc necessària per compensar les emissions de metà de la població de vaques de Catalunya. Aquests resultats són aproximats, donades les diferències en el creixement dels boscos de Catalunya. Aquest estudi dóna una dada comprensible que posa de manifest el concepte de balanç de carboni i els diferents elements que el formen.

Toward partial reorientation of land management for sustainability in view of material circulation: biophysical and historical analysis

This paper explores two major issues, from biophysical and historical viewpoints. We examine land management, which we define as the long-term fertility maintenance of land in relation to agriculture, fishery and forestry. We also explore humans’ positive role as agents aiming to reinforce harmonious materials circulation within the land. Liebig’s view on nature, agriculture and land, emphasizes the maintenance of long-term land fertility based on his agronomical thought that the circulation of matter in agricultural fields must be maintained with manure as much as possible. The thoughts of several classical economists, on nature, agriculture and land are reassessed from Liebig’s view point. Then, the land management problem is discussed at a much more fundamental level, to understand the necessary conditions for life in relation to land management. This point is analyzed in terms of two mechanisms: entropy disposal on the earth, and material circulation against gravitational field. Finally from the historical example of the metropolis of Edo, it is shown that there is yet another necessary condition for the sustainable management of land based on the creation of harmonious material cycles among cities, farm land, forests and surrounding sea areas in which humans play a vital role as agent.

Environmental Regulations in the Hog Farming Sector: A Comparison of Catalonia, Spain and Manitoba, Canada

This article examines the governance structures for managing the location and operation of Intensive Livestock Farming Operations (ILFOs). The article focuses on the hog sector and compares two very different jurisdictions: the Province of Manitoba, Canada and the Autonomous Community of Catalonia, Spain. Both are regions that have witnessed recent increases in hog production, including increasing spatial concentration of ILFOs and increasing size of those ILFOs. Policy has both fostered and sought to manage the increased production. Following a brief background description of restructuring, the changing legislative framework for Manitoba and Catalonia are described. Keywords: environmental regulations, hog farms, manure management, animal feeding operations. JEL: Q15, Q58, R52, O57

Multi-isotopic and compositional exploration of factors controlling nitrate pollution

In Catalonia, according to the nitrate directive (91/676/EU), nine areas have been declared as vulnerable to nitrate pollution from agricultural sources (Decret 283/1998 and Decret 479/2004). Five of these areas have been studied coupling hydro chemical data with a multi-isotopic approach (Vitòria et al. 2005, Otero et al. 2007, Puig et al. 2007), in an ongoing research project looking for an integrated application of classical hydrochemistry data, with a comprehensive isotopic characterisation (δ15N and δ18O of dissolved nitrate, δ34S and δ18O of dissolved sulphate, δ13C of dissolved inorganic carbon, and δD and δ18O of water). Within this general frame, the contribution presented explores compositional ways of: (i) distinguish agrochemicals and manure N pollution, (ii) quantify natural attenuation of nitrate (denitrification), and identify possible controlling factors.To achieve this two-fold goal, the following techniques have been used. Separate biplots of each suite of data show that each studied region has a distinct δ34S and pH signatures, but they are homogeneous with regard to NO3- related variables. Also, the geochemical variables were projected onto the compositional directions associated with the possible denitrification reactions in each region. The resulting balances can be plot together with some isotopes, to assess their likelihood of occurrence

Mophological analysis of the human vasculature from medical imaging. Application to cerebral and coranary arteries

In this project, we have investigated new ways of modelling and analysis of human vasculature from Medical images. The research was divided in two main areas: cerebral vasculature analysis and coronary arteries modeling. Regarding cerebral vasculature analysis, we have studed cerebral aneurysms, internal carotid and the Circle of Willis (CoW). Aneurysms are abnormal vessel enlargements that can rupture causing important cerebral damages or death. The understanding of this pathology, together with its virtual treatment, and image diagnosis and prognosis, includes identification and detailed measurement of the aneurysms. In this context, we have proposed two automatic aneurysm isolation method, to separate the abnormal part of the vessel from the healthy part, to homogenize and speed-up the processing pipeline usually employed to study this pathology, [Cardenes2011TMI, arrabide2011MedPhys]. The results obtained from both methods have been also compared and validatied in [Cardenes2012MBEC]. A second important task here the analysis of the internal carotid [Bogunovic2011Media] and the automatic labelling of the CoW, Bogunovic2011MICCAI, Bogunovic2012TMI]. The second area of research covers the study of coronary arteries, specially coronary bifurcations because there is where the formation of atherosclerotic plaque is more common, and where the intervention is more challenging. Therefore, we proposed a novel modelling method from Computed Tomography Angiography (CTA) images, combined with Conventional Coronary Angiography (CCA), to obtain realistic vascular models of coronary bifurcations, presented in [Cardenes2011MICCAI], and fully validated including phantom experiments in [Cardene2013MedPhys]. The realistic models obtained from this method are being used to simulate stenting procedures, and to investigate the hemodynamic variables in coronary bifurcations in the works submitted in [Morlachi2012, Chiastra2012]. Additionally, another preliminary work has been done to reconstruct the coronary tree from rotational angiography, and published in [Cardenes2012ISBI].

Construcció d'un refugi situat al terme municipal de Vallfogona de Ripollès, pensat com a final d'etapa per a rutes a cavall

Els negocis relacionats amb les activitats de lleure i els esports d’aventura actualment es troben en expansió, buscant majoritàriament el contacte amb la natura. Les rutes a cavall formen part del gran ventall d’opcions, per aquesta qüestió s’ha pensat en construir un refugi utilitzat com a final d’etapa per a rutes a cavall. En la major part del territori, la presència de població humana es manifesta en pobles, viles i ciutats, les quals disposes d’aigua sanitària, corrent elèctric i sistema de clavegueram. Per altra banda en les urbanitzacions o cases aïllades poder gaudir d’aquests serveis suposa una inversió econòmica elevada, que implica la utilització de sistemes alternatius. En el present projecte s’ha triat un emplaçament on portar a terme el final d’etapa amb una sèrie de requisits a complir : bosc a les proximitats, disposar d’un o varis accessos per a vehicles (transport del material d’intendència), tranquil•litat, bones vistes, i cobertura de telèfon mòbil. S’han acceptat les següents limitacions : no disposar de xarxa pública d’electricitat ni d’aigua. I s’han dimensionat les instal•lacions per a un màxim de dotze persones i els seus respectius cavalls. El principal objectiu del projecte és el dimensionament de les necessitats elèctriques, d’aigua i d’aiguacalenta sanitària en condicions autònomes, i utilitzant energies renovables. La valoració de les possibles solucions per condicionar les instal•lacions, i oferir una resposta eficient per la demanda. No és un objectiu específic del treball la potabilització de l’aigua ni el tractament dels residus produïts. S’han aprofitat els diferents desnivells que presenta l’emplaçament triat a l’hora de distribuir les instal•lacions, i s’ha utilitzat un antic cobert de dos pisos ja existent. Com a residència s’ha triat un model de casa prefabricada de muntanya. Com a sistema de subministrament elèctric, s’instal•laran plaques solars fotovoltaiques i un generador de corrent com a sistema auxiliar. La captació d’aigua s’efectuarà a partir d’un pou que es troba en el terreny i de la recollida d el’aigua pluvial, instal•lant dipòsits d’emmagatzemament d’aigua segons les necessitats. S’utilitzarà un equip de cloració per potabilitzar l’aigua de consum utilitzada a la residència. En la producció d’aigua calenta sanitària s’utilitzaran plaques solars tèrmiques i una caldera instantània de gas propà com a suport. Per cuinar s’ha triat una cuina de gas propà i una barbacoa que s’instal•larà a l’exterior. S’instal•larà una llar de foc amb recuperador d’aire a la residència i una fosa sèptica amb un sistema d’infiltració per poder abocar les aigües provinents de la residència. Els fems dels cavalls podran ser utilitzats com adob pel terreny.

Obtenció d'estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purins de vaca

Actualment a Catalunya existeixen zones amb importants limitacions per l’aplicació de purins al sòl, pel que és imprescindible trobar alternatives de gestió i tractament que permetin l’aprofitament adequat dels recursos continguts a les dejeccions ramaderes sense afectar el medi. La digestió anaeròbia és una de les tècniques utilitzades en el tractament de les dejeccions ramaderes. L’efluent líquid que s’obté d’aquest tractament no modifica el contingut de nitrogen i fòsfor i per tant ha de ser gestionat correctament. L’objectiu general d’aquest projecte és avaluar la precipitació d’estruvita (sal de magnesi, amoni i fosfat) com una alternativa de gestió de l’efluent líquid d’una planta de digestió anaeròbia i compostatge que tracta dejeccions ramaderes conjuntament amb altres residus orgànics. S’han avaluat els efectes dels diferents paràmetres operacionals en la formació d’estruvita (pH, temperatura, velocitat d’agitació, alcalinitat), mitjançant assaigs en discontinu amb solució sintètica. A continuació s’ha procedit a obtenir estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purí (FLD), en assaigs en discontinu per estudiar l’efecte del contingut de matèria orgànica i sòlids Totals (ST), així com el contingut en fosfats i el pH de reacció. Finalment, s’han optimitzat els paràmetres de procés en continu, mitjançant la posada en marxa d’un reactor a escala de laboratori i estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació i de la introducció del stripping de CO2, tant amb solució sintètica com amb la fracció líquida digerida del purí. Dels resultats obtinguts es pot concloure que els factors que tenen una major influència en el procés d’obtenció d’estruvita són el pH (el pH òptim es situa al voltant de 9), i la presència de matèria orgànica i sòlids ens suspensió, que interfereix de forma quantitativa i qualitativa en la formació de l’estruvita. En el procés en continu s’ha aconseguit reduccions d’un 84% i 98% d’amoni i fòsfor respectivament, obtenintse estruvita que pot ser utilitzada com a fertilitzant d’alliberació lenta. Es pot concloure que la precipitació d’estruvita és una bona alternativa per millorar la gestió de les dejeccions ramaderes alhora que permet recuperar nutrients i tancar cicles. La combinació amb un tractament previ que elimini la matèria orgànica, com podria ser la digestió anaeròbia, i una separació de fases, per eliminar els sòlids en suspensió, es presenta com una configuració amb molts avantatges.

Efecto de los usos del suelo en la emisión de dióxido de carbono del suelo a la atmósfera en un agroecosistema semiárido del Valle del Ebro

Los cambios en los usos del suelo han contribuido de manera importante al incremento de gases de efecto invernadero en la atmósfera, especialmente de dióxido de carbono, aumentando sus emisiones desde 1970 en un 80%. Estos cambios causan la alteración de los suelos provocando un impacto sobre el ciclo del carbono, aumentando las tasas de descomposición de la fracción orgánica creando así un flujo de CO2 a la atmosfera. Entre las recomendaciones del Panel Intergubernamental de expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, en inglés), y contemplado en el Protocolo de Kyoto, se encuentra el proceso de secuestro de carbono en suelos, que implica la eliminación del CO2 atmosférico por parte de las plantas y su almacenamiento como materia orgánica del suelo. Para poder favorecer dicho proceso, en un determinado tipo de ecosistema, es fundamental conocer cuáles son los factores que gobiernan la respiración del suelo y el impacto que tienen los diferentes usos en la emisión de CO2. En el presente trabajo se han estudiado 4 usos del suelo representativos del secano aragonés: un monocultivo de cebada en siembra directa (NT), un suelo abandonado labrado (AC), un suelo abandonado no alterado (AU) y un suelo forestal (FR) con el objetivo de conocer sus tasas de respiración, la influencia de diferentes parámetros edáficos en ellas, y proponer cambios en el uso del suelo que ayuden a mitigar estas emisiones. Además, se ha dedicado un apartado para conocer cómo influyen diferentes técnicas de fertilización nitrogenada (mineral y orgánica) en la respiración de un monocultivo de cebada en siembra directa. En cuanto a los usos, los resultados obtenidos tanto in situ como en laboratorio muestran una mayor respiración en AC, siendo los valores más bajos los de NT y FR. Una de las principales conclusiones es que la supresión del laboreo y del periodo de barbecho largo, así como la conversión de tierras abandonadas y marginales a cultivos y zonas forestales se presentan en este tipo de ecosistemas como prácticas de secuestro de carbono. En el estudio de aplicación de fertilizantes, no se observó ningún cambio en la respiración del suelo después de la aplicación de nitrógeno mineral. En cambio, el suelo fertilizado con purín sí que mostró picos de emisión durante las siguientes horas a la incorporación de éste, debido fundamentalmente a su alto contenido de carbono lábil.

Response of wheat to additional nitrogen fertilizer application after pig slurry on over-fertilized soils

Pig slurry is a valuable nutrient resource but constitutes a waste disposal problem in areas of high animal density. In the semiarid area of Pla d’Urgell, in the Ebro Valley, North-East Spain, irrigated crops receive large amounts of nutrients in the form of manure and mineral fertilizers. We studied the effect of pig slurry and additional side-dress mineral fertilizers on irrigated wheat, Triticum aestivum L., on a coarse loam soil, with high soil P and K levels. Yields increased by 62.3% when using pig slurry. The application of ammonium sulfate nitrate sidedress did not significantly increase wheat production. The average apparent recoveries were higher for potassium (88.7%) than for nitrogen (51.3%) and phosphorus (36.3%). Greater amounts of soil NO3-N were measured over the four growing seasons, which was consistent with the amount of N applied. Macronutrient and micronutrient uptake was significant higher for pig slurry treatments, but only small differences were found between the pig slurry and pig slurry plus ammonium sulfate nitrate treatments. The unfertilized treatment showed significantly lower soil P, K, Cu and Zn content than pig slurry treatments; 34%, 21%, 34%, and 26% respectively. These findings could be used to develop a nutrient management plan based on knowledge of soil test results and crop nutrient removal. This could help to improve the use of pig slurry and mineral fertilizers on limited available land areas and prevent the accumulation of potentially toxic elements in soils and the export of nutrients through agricultural drainage.

Factores de explotación asociados a la duración del anestro postparto en vacas nodrizas de razas Parda de Montaña y Pirenaica

Para determinar los factores de explotación relacionados con la reactivación ovárica postparto en vacas nodrizas se realizó un análisis global de una serie de indicadores productivos y la duración del anestro postparto (APP) de 549 vacas explotadas en condiciones extensivas. Debido a la naturaleza multifactorial del proceso en estudio se eligió la metodología estadística multivariante (Análisis Factorial de Correspondencias Múltiples y Análisis Cluster). La duración del APP estuvo asociada a cuatro factores que explicaron el 59% de la heterogeneidad inicial de la muestra y que se definieron como: «Alimentación preparto» (19% de la inercia), «Alimentación postparto-Edad» (16.4%), «Manejo del ternero» (13%) y «Dificultad al parto» (10.5%). Estos factores se introdujeron en un Análisis Cluster que identificó cinco grupos de vacas con características productivas y reproductivas diferentes, y que denominamos como: «Primíparas», «Acceso restringido», «Acceso Libre-Parda de Montaña», «Parto de otoño» y «Parto de primavera». La raza no estuvo relacionada con la duración del APP, aunque el análisis Cluster asoció los largos APP inducidos por la crianza libre con la raza Parda de Montaña. En la raza Parda de Montaña, la duración del APP fue mayor en primavera que en otoño debido a diferencias nutricionales más que a un efecto estacional en sí. El parto de otoño se adaptó mejor a las condiciones de montaña seca.

Applying precision feeding techniques in growing-finishing pig operations

The high cost of feed ingredients, the use of non-renewable sources of phosphate and the dramatic increase in the environmental load resulting from the excessive land application of manure are major challenges for the livestock industry. Precision feeding is proposed as an essential approach to improve the utilization of dietary nitrogen, phosphorus and other nutrients and thus reduce feeding costs and nutrient excretion. Precision feeding requires accurate knowledge of the nutritional value of feedstuffs and animal nutrient requirements, the formulation of diets in accordance with environmental constraints, and the gradual adjustment of the dietary nutrient supply to match the requirements of the animals. After the nutritional potential of feed ingredients has been precisely determined and has been improved by the addition of enzymes (e.g. phytases) or feed treatments, the addition of environmental objectives to the traditional feed formulation algorithms can promote the sustainability of the swine industry by reducing nutrient excretion in swine operations with small increases in feeding costs. Increasing the number of feeding phases can also contribute to significant reductions in nutrient excretion and feeding costs. However, the use of precision feeding techniques in which pigs are fed individually with daily tailored diets can further improve the efficiency with which pigs utilize dietary nutrients. Precision feeding involves the use of feeding techniques that allow the provision of the right amount of feed with the right composition at the right time to each pig in the herd. Using this approach, it has been estimated that feeding costs can be reduced by more than 4.6%, and nitrogen and phosphorus excretion can both be reduced by more than 38%. Moreover, the integration of precision feeding techniques into large-group production systems can provide real-time off-farm monitoring of feed and animals for optimal slaughter and production strategies, thus improving the environmental sustainability of pork production, animal well-being and meat-product quality.