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Combining a bioclimatic and a growth model to assess the effect of management practices and building ambiance on growing pig performances at the batch level. 9. Workshop on Modelling Nutrient Digestion and Utilization in Farm Animals (Modnut)

Sources agricoles : Émissions (cultures, bâtiments d'élevage) : introduction. Agriculture et Qualité de l'Air

In summary, heat stress compromises a variety of production parameters in the swine industry including growth, carcass composition, and reproduction. Evidence suggests that maternal exposure to heat stress has long-lasting effects on postnatal offspring performance. The combination of climate change forecasts increased pork production in tropical and subtropical regions of the globe and improved genetic capacity for lean tissue accretion and fecundity, all point to increasingly negative impacts of heat stress on pork production efficiency and quality in the future. Physically modifying the environment is currently the primary abatement strategy that should be utilized to mitigate the negative effects of heat stress, but other approaches include dietary modifications and genetic improvement.

Avec l’objectif de compléter ses outils actuels, le Cati Sicpa a décidé de faire une enquête sur les conditions d’ambiance, au sein des Installations et Unités Expérimentales de l’Inra des Départements GA (Génétique Animale) et Phase (Physiologie Animale et Systèmes d’Élevage), pour mieux connaître l’existant et commencer l’analyse des besoins. Deux campagnes d’enquête se sont ainsi déroulées lors de ces derniers mois. Ces visites sur les sites montrent une grande diversité de situations. Elles révèlent aussi des besoins à couvrir pour mieux prendre en charge cette thématique. Les développements à mettre en oeuvre sont ensuite évoqués.

International audience; Comparing IR absorption spectroscopy, acid traps and passive diffusion samplers for the measurement of ammonia concentration in dairy cattle buildings. International Symposium on Emissions of Gas and Dust from Livestock (EmiLi)

Modeling of gaseous emission in pig production. International Symposium on Emissions of Gas and Dust from Livestock (EmiLi)

Pressure measurement to optimize acid trap for ammonia emission calculation. International Symposium on Emissions of Gas and Dust from Livestock (EmiLi)

Gas emissions from deep litter systems for dairy cattle in constracted feeding situations. International Symposium on Emissions of Gas and Dust from Livestock (EmiLi)

La gestion de grands troupeaux de vaches (150 VL ou plus) nécessite de disposer d’outils adaptés aux animaux dès la phase de naissance. Lorsque les naissances sont groupées sur une période limitée (automne ou printemps par exemple), cela signifie de disposer d’un grand nombre de places en nurserie pendant une période courte. Au sein de l’élevage expérimental de l’UMR Pegase à Rennes, 180 vêlages se déroulent de septembre à janvier, afin de disposer de lots d’animaux de même stade physiologique (veaux, génisses et vaches) permettant des expérimentations sur des lots de taille importante. Afin d’élever efficacement 70 à 80 femelles / an et d’optimiser les conditions de travail, l’élevage dispose d’une nurserie « grand volume » mise en place depuis 2010, pouvant accueillir 60 animaux simultanément et âgés en moyenne de 14 à 84 j d’âge. Deux cases, de même capacité, sont séparées par un large couloir central (zone de mesures expérimentales) où sont disposés les équipements de suivi expérimental (bascule de pesée, case de contention individuelle…). La surface de couchage est de 3 m2/génisse et le volume d’air par animal est de 41 m3. Ce bâtiment est également très lumineux, grâce à la disposition des translucides en puit de lumière, mais aussi et surtout, son ouverture sur 3 côtés, équipés seulement de filets brise‐vents. Les animaux sont logés sur litière accumulée, avec un stockage de paille et de foin à la semaine, dans un couloir central surélevé, au‐dessus de la zone de mesures expérimentales. Les veaux sont nourris au moyen d’un distributeur automatique de lait (DAL) et reçoivent une ration complète composée de maïs ensilage, concentrés et luzerne à volonté, dès leur entrée dans le bâtiment. Le fonctionnement des lots de veaux est de type dynamique, i.e., chaque semaine, il y a entrée et sortie de veaux dans les cases. Les études menées lors des phases de mise au point et d’expérimentations (avant 2013) montrent que le fonctionnement selon le mode dynamique permet un apprentissage aisé du DAL pour les nouveaux entrants (facilitation sociale). Au final, les résultats obtenus sur les saisons de naissance 2013‐2014, 2014‐2015 et 2015‐2016 montrent que sur un total de 170 veaux élevés, le taux de mortalité de 15 jours à 84 jours est inférieur à 1 %, pour un poids moyen au sevrage de 106 kg (+/‐ 12,9) , soit un gain moyen quotidien d’environ 780 g/j . De plus, les problèmes pulmonaire et sanitaire, très présents auparavant, ont quasiment disparu. Outre les résultats techniques et sanitaires obtenus compatibles avec un objectif de mise à la reproduction à 15 mois (vêlage 24 mois), cette stratégie permise par des vêlages groupés et la mise en place de cette nurserie « grand volume » présente l’intérêt de réaliser annuellement un nettoyage et une désinfection efficace, suivi d’un vide sanitaire minimal de 4 mois. Nous pouvons conclure que l’élevage des veaux dans une nurserie grand volume équipée de filet brise vent sur 3 côtés est possible. Des adaptations locales notamment en en fonction des conditions climatiques sont peut‐être nécessaires, mais cette solution peut être intéressante et pertinente dans le cadre de changement d’utilisation d’un bâtiment existant (stockage par ex). Elle permet alors de limiter les coûts d’investissement et de disposer d’une nurserie pour élever efficacement ses futures vaches laitières., Managing large herds of dairy cows (150 heads or more) requires the availability of tools adapted to the animals from birth. When births coincide in a limited period (autumn or spring for example), it means having a large number of nursery places available during a short time. Under the UMR PEGASE experimental livestock breeding programme in Rennes, 180 calvings take place from September to January, in order to have batches of animals at the same physiological stage (calves, heifers and cows) allowing experiments on large sized batches. In order effectively to raise 70 to 80 females/year and optimize working conditions, since 2010 the farm has had a “large volume” nursery that can accommodate 60 animals at the same time aged on average between 14 and 84 days old. Two sets of stalls, similar in size, are separated by a broad central corridor (experimental measurement area) where the experimental monitoring equipment (weighing scale, individual restraint stall..) is arranged. The sleeping area is 3 m2/heifer and the volume of air space per animal is 41 m3. This building is also very bright, thanks to the provision of translucent skylights, but also, and above all, its being open on 3 sides, fitted only with net windbreaks. The animals are housed on deep litter, with fresh straw and hay each week, in a raised central corridor, above the experimental measurement area. The calves are fed via an automatic milk dispenser (AMD) and receive a full ration of silage maize, concentrates and alfalfa at will, upon entering the building. The batches are dynamic in that every week there is an input and an output of calves in the stalls. The studies conducted during the phases of development and experimentation (before 2013) show that dynamic operation allows easy learning of the AMD by newcomers (social facilitation). Finally, the results for the 2013‐2014, 2014‐2015 and 2015‐2016 birth seasons show that of a total of 170 calves raised, the mortality rate at 15 days to 84 days is less than 1%, for an average weight upon weaning of 106 kg (+/‐12.9), that is, an average daily gain of about 780 g. In addition, lung and health problems, which were previously rather prevalent, have virtually disappeared. Besides the technical and health outcomes obtained that are compatible with the goal of breeding at 15 months (calving 24 months), this strategy made possible by group calving and the implementation of this “large volume” nursery, offers the chance to perform annual cleaning and effective disinfection, followed by at least a 4‐month cleanout. We can conclude that the rearing of calves in a large volume nursery equipped with net windbreaks on 3 sides is possible. Local adaptations, particularly in respect of climatic conditions, are perhaps needed, but this may prove interesting and relevant as part of changing the use of an existing building (e.g. storage). It thus allows limiting the investment costs and having a nursery in which to raise future dairy cows efficiently.

The development of housing for farrowing and lactation to ensure the welfare of the sow and piglets whileremaining economically efficient, and therefore the sustainability of the farm, is a challenge in swine production. Experimental studies were conducted on alternative systems combining the enhancement of the sow’s living area and its freedom with an assessment of performance, particularly neonatal survival (Baxter et al., 2012). A process of innovation has been developed inspired by the "innovative design" method based on the C‐K (Concept‐Knowledge) theory, to propose prototypes of alternative systems of housing for birthing and lactating sows. The first stage focuses on three methods used according to people’s level of knowledge of the subject: 1/“Advanced Systematic Inventive Thinking” (basic), 2/ brainstorming (limited level), 3/ direct and telephone interview (experts). This stage allowed for an abundance of ideas concerning the concepts of ‘forced freedom’, ‘stalls’, ‘sow’, ‘farrowing/lactation’, and the emergence of a variety of viewpoints within focus groups (geneticists, ethologists, ergonomists, doctors, veterinary, citizens, students...). Fifteen concepts of innovative maternity thus arose, integrating four basic principles: maintaining the mother‐offspring relationship, protecting the young, enhancement of the living area, separate living areas for the sow and its litter (Engineers report 2013). The second stage of the project focused on the assessment of four scenarios of housing within the four basic principles, with a view to developing a breeding room to conduct experiments. For each scenario we evaluated the technical feasibility and the possibilities of scientific programmes related to feeding and social behaviour (maternal, human‐animal relations), excretory behaviour, needs and use of surfaces by animals. A scenario was identified to respond to the research goals, the device consisting of five stalls of 10 m2 on straw flooring, equipped with a feeding device for the sow and a piglet nest. The sows have access to a common feeding area equipped with an automatic concentrate distributor and access to outside the building. The entire system is based on precision farming tools (computerized food distributor, accelerometers for physical activity, videotracking,...).; Le développement de logements pendant la phase de mise‐bas et la lactation pour assurer le bien‐être de la truie et des porcelets tout en maintenant une efficacité économique, et donc la durabilité de l’élevage, est unchallenge en production porcine. Des études expérimentales ont été menées sur des systèmes alternatifscombinant l’enrichissement du milieu de vie et la liberté de la truie, avec une évaluation des performances, enparticulier la survie néonatale (Baxter et al, 2012). Une démarche d’innovation a été développée en s'inspirantde la méthode de "conception innovante" basée sur la théorie C‐K (Concept‐Knowledge), pour proposer desprototypes de systèmes alternatifs de logement des truies parturientes et allaitantes. La première étape s’estappuyée sur trois méthodes utilisées en fonction du niveau de connaissance des personnes sur le sujet : 1/“Advance Systematic Inventive Thinking” (naïfs), 2/ brainstorming (niveau limité), 3/ interview téléphoniqued’experts ? Cette étape a permis un foisonnement d’idées autour des concepts de «liberté contrainte»,«logement », « truie », « mise‐bas/lactation », et l’émergence d’une diversité de points de vue au sein de groupes focus (généticiens, éthologistes, ergonomistes, docteurs, vétérinaires, citoyens, étudiants…). Quinze concepts de maternité innovante ont ainsi émergé, intégrant quatre principes de base : maintien de la relation mère‐jeune, protection des jeunes, enrichissement du milieu de vie, zones de vie distinctes pour la truie et sa portée (rapport Ingénieurs 2013). La seconde étape du projet a porté sur l’évaluation de quatre scénarios de logement respectant les quatre principes de base, avec la perspective d’un aménagement d’une salle d’élevage pour la conduite d’expérimentations. Pour chacun des scénarios, ont été évaluées la faisabilité technique et les possibilités de programmes scientifiques relatifs au comportement alimentaire et social (maternel, relation homme‐animal), au comportement d’excrétion, aux besoins et l’utilisation des surfaces par les animaux. Un scénario a été identifié pour répondre aux objectifs de recherche, le dispositif consistant en cinq loges de 10 m2 sur sol paillé, équipées d’un dispositif alimentaire pour la truie et d’un nid à porcelet. Les truies ont un accès à une zone alimentaire commune équipée d’un Distributeur Automatique de Concentré ainsi qu’un accès à l’extérieur du bâtiment. L’ensemble du dispositif s’appuie sur les outils de l’élevage de précision (distributeur alimentaire informatisé, accéléromètres pour l’activité physique, videotracking,…).

L’agriculture et l’élevage en particulier sont soumis à un contexte changeant (climat, évolution du prix des intrants, contexte réglementaire…) et doivent perpétuellement s’adapter et répondre à de nouveaux enjeux. De plus, les impacts de l’élevage sur l’environnement ne sont plus à démontrer et il convient aujourd’hui de définir des stratégies de conduite permettant de limiter voire de réduire l’empreinte écologique des différentes filières d’élevage, sur l’ensemble de la carrière des animaux. La quantification des émissions (liquides, solides et gazeuses) totales issues des élevages reste imprécise et/ou mal connue. Mieux connaître et quantifier ces flux de matière permettra à terme de disposer de repères, permettant d’agir pour une meilleure efficience globale des élevages laitiers, et mieux concilier enjeux environnementaux et enjeux économiques. Il s’agit pour cela d’agir sur l’efficience des animaux et des troupeaux, via les études sur leur robustesse, leur capacité d’adaptation ou leur efficience environnementale (réduction des impacts). Les dispositifs permettant de réaliser de telles études, avec différents lots d’animaux contemporains en conditions maîtrisées mais proches de conditions réelles d’élevage, sont quasi‐inexistants. Le projet BATTEFI, porté par l’UMR PEGASE à Rennes (35), vise à mettre en place un bâtiment expérimental permettant de faire des bilans matières. Dans ce projet, différents modes de conduite des animaux laitiers (bovins, caprins ; adultes et jeunes en croissance) seront testés afin de mieux comprendre, prédire et utiliser la diversité des réponses face à la diversité des milieux et des conduites d'élevage. Ceci permettra de mieux raisonner l'adéquation entre les animaux et les conduites d'élevage pour en tirer profit dans le cadre de la sélection génétique et de l'élevage de précision afin d'accroître l'efficience de l'utilisation des différentes ressources. Outre ces études sur animaux, il permettra une meilleure connaissance des différents processus à l’origine des flux gazeux (CO2, CH4, N2O, NH3…), solides et liquides (fumiers, lisiers…) et de leurs facteurs de variations, à une échelle intermédiaire entre le laboratoire et le terrain, pour mieux les quantifier (dans une optique d’évaluation environnementale) et les maîtriser (dans une optique de réduction de leurs impacts). Un groupe projet (animaliers, scientifiques, spécialistes bâtiments) a réalisé une phase de réflexions, d’échanges et de visites pour concevoir un bâtiment modulable (4 enceintes d’environ 70 m², indépendantes, équipées de nombreux capteurs et d’auges individuelles), permettant de mettre en œuvre différents modes de conduite (e.g déjections liquides/solides, types de ration, conditions climatiques contrastées…). Ce dispositif disposera également de matériels de phénotypage de pointe, notamment sur les animaux en croissance (e.g. dispositif d’imagerie 3D, de mensuration, de pesée, de mesures des émissions gazeuses…), tout en maximisant l’automatisation des tâches (e.g. alimentation, nouvelles techniques de paillage automatique, raclage des déjections…). Il sera couplé à une plateforme de stockage et de transformation (e.g fumier / compost par exemple), pour être en mesure de réaliser un suivi précis des éléments d’intérêts (C, P, N…) et/ou de résidus (antibiotiques, anthelminthiques, hormones…) du stockage à l’épandage et au niveau des parcelles. la mise en place de cet ensemble (bâtiment / stockage / parcelles) permettra une approche complète des flux d’éléments, depuis l’alimentation des animaux jusqu’à leur recyclage par les plantes. Construit courant 2017 pour une mise en route début 2018, les plans et choix techniques réalisés au niveau du bâtiment sont présentés dans le poster., Agriculture, and livestock farming in particular, are subject to a changing context (climate, changes in input prices, regulatory context...) and must constantly adapt and respond to new challenges. In addition, the impacts of livestock farming on the environment are no longer at issue, and today rules of conduct must be established to limit or even reduce the ecological footprint of the various sectors of livestock farming throughout the lives of animals. The quantification of total emissions (liquid, solid and gaseous) generated by farms remains imprecise and/or unclear. Better understanding and quantifying these flows will eventually provide benchmarks, allowing acting to achieve better overall efficiency of dairy farms, and a better balance between environmental and economic issues. Hence, there is a need to act on the efficiency of animals and herds via studies on their robustness, their ability to adapt or their environmental efficiency (reduction of impacts). Devices enabling performing such studies, with different batches of today’s animals in controlled but similar‐to‐real breeding conditions are few and far between. The BATTEFI project, led by UMR PEGASE in Rennes (35), aims to establish an experimental building for performing material balances. In this project, different dairy animal (cattle, goats, adults and growing young) rules of conduct will be tested to better understand, predict and use the variety of responses given the diversity of environments and livestock farming rules of conduct. This will enable better adapting the animals and the rules of conduct to benefit in the context of genetic selection and precision livestock farming to increase the efficiency of the use of different resources. Besides these studies on animals, it will allow a better understanding of the various processes behind the gas stream (CO2, CH4, N2O, NH3...), solids and liquids (manure, liquid manure...) and their variations, at an intermediate level between the laboratory and the field, to better quantify them (from an environmental assessment point of view) and control them (from the point of view of reducing their impact). A project group (animal technicians, scientists, building experts) conducted a phase of reflection, exchanges and visits to design a modular building (4 independent enclosures of about 70 m², equipped with numerous sensors and individual troughs), to implement different management systems (e.g. liquid/solid waste, types of feed, different climatic conditions...). This group will also have advanced phenotyping equipment, particularly for growing animals (e.g. devices for 3D imaging, measuring, weighing, gaseous emissions readings...) while maximizing the automation of tasks (e.g. feeding, automatic mulching, manure scraping...). It will be coupled to a storage and processing platform (e.g. manure/compost), to be able to accurately monitor elements of interest (C, P, N...) and/or residues (antibiotics, anthelmintics, hormones...) from storage to landfarming and on the parcels. The implementation of these measures (building/storage/parcels) will allow a comprehensive approach to the flow of elements, from animal feeding to their recycling by plants. Built in 2017 for start‐up early in 2018, the plans and technical choices made for the building will be presented in the poster.

Étude d’une nouvelle méthode de mesure des concentrations en ammoniac dans les bâtiments d’élevage bovin. Journées d’Animation des Crédits Incitatifs du Département de Physiologie Animale et Systèmes d’Elevage (JACI Phase 2016)

Dans les élevages de porcs, les consommations d’énergie directe sont, par nature, dépendantes des échanges thermiques entre les bâtiments et leur environnement, eux-mêmes conditionnés par la gestion de l’ambiance des salles. L’impact de ces conditions d’ambiance sur les performances des porcs en croissance est par ailleurs bien connu au travers de nombreuses publications au cours des vingt dernières années. Il est donc apparu possible et pertinent de réaliser un outil d’aide au conseil basé sur un modèle dynamique (MEDIBATE). L’objectif de ce modèle est de prédire les consommations d’énergie occasionnées par le chauffage et la ventilation des salles d'élevage, en relation avec des variables d’action comme les caractéristiques de la salle (isolation…), les équipements (chauffage, ventilation), la gestion de l’ambiance (températures de consigne…) et les animaux (nombre, stade). La structure du modèle et les équations utilisées sont décrites dans ce papier. La température est prédite toutes les 30 secondes. In fine, le modèle obtenu est en mesure de simuler la température d’une salle avec un écart journalier moyen de 0,32°C (±0,19°C) par rapport à des enregistrements réalisés in situ en stations expérimentales, soit un écart inférieur à la précision des sondes de température utilisées pour les mesures. La température prédite permet dans le même temps de simuler le taux de ventilation et le niveau de chauffage nécessaires pour respecter les consignes choisies par l’utilisateur. Une prédiction des consommations d’énergie directes peut alors être réalisée. Les flux d’énergie indirecte sont estimés à partir de la prédiction de la consommation moyenne journalière d’aliment, en tenant compte du poids vif de l’animal et de la température ambiante. L’association future d’un bilan économique à ce modèle permettra d’évaluer le résultat de la mise en oeuvre de différents choix techniques., In pig farms, direct consumption of energy depends on thermal exchanges between indoor and outdoor, which are related to the rules of climate management in the rooms. Besides, the impact of indoor climate conditions on pig growth and efficiency is well known through an extensive literature over the last twenty years. Therefore, it appeared possible and consistent to support field advice by designing a tool based on a dynamic model (called MEDIBATE). This model represents and predicts at barn room level the energy balance impacted by ‘action levers’ such as room characteristics (insulation) and equipment (heating, ventilation), climate control management (temperature driving) and animals (number, status). The general design and the equations involved in MEDIBATE are described in this paper. The temperature is predicted every 30 seconds. The results are evaluated and compared to values measured in an experimental farm. This comparison shows an average daily gap of only 0.32°C (±0.19°C), lower than the accuracy of the monitoring device. The model also simulates the ventilation rate and heating required to reach the target temperature allowing the calculation of direct energy consumption. Indirect energy is calculated through the prediction of daily feed intake, considering the effect of both the live weight and ambient temperature. Finally, economic calculations will be added to the model to allow the comparison of different housing design and management strategies.

Ce mémoire s'intéresse à l'influence que peuvent avoir les normes agricoles en vigueur sur le paysage du Bas-Armagnac à travers l'architecture agricole. Deux secteurs sont étudiés : la viti-viniculture et l'élevage de volailles. Au travers de cette analyse, on observe combien les normes standardisent l'architecture agricole, mais aussi comment ces normes elles-mêmes ne favorisent pas la bonne insertion paysagère d'un bâtiment agricole.

Esta tese foi preparada como uma tentativa de abordar uma série de questões importantes sobre os atuais meios disponíveis para medir emissões gasosas e os fluxos de ar em alojamentos animais com ventilação natural (VN). Cinco foram os principais objetivos que levaram à elaboração desta tese: (1) avaliar o desempenho operacional de um dispositivo de baixo custo para monitoramento de concentrações de dióxido de carbono (CO2) e compará-lo com dois outros métodos padrões; (2) avaliar o perfil de distribuição das razões de mistura entre o poluente amônia (NH3) e os gases marcadores hexafluoreto de enxofre (SF6) e CO2 em um galpão para vacas leiteiras com VN; (3) desenvolver um modelo CFD de um galpão de vaca leiteira com VN implementado com o modelo de produção de CO2 do CIGR; (4) desenvolver e testar um protocolo para medição das emissões de NH3 de um galpão brasileiro de frangos de corte com VN, e (5) calcular fatores de emissão de NH3 de dois galpões brasileiros com VN e ventilação mecânica (VM) para frangos de corte. Cinco artigos foram preparados para responder aos cinco objetivos desta tese, os quais incluem uma variedade de fatores e implicações relacionados a um galpão de vaca leiteiras com VN na Holanda e um galpão de frangos de corte com VN no Brasil. O primeiro trabalho versou sobre a comparação de dois métodos de monitoramento de concentrações de CO2 que são comumente usados para estudos de emissões em alojamentos animais com ventilação mecânica (VM) com um sensor de CO2 de baixo custo, e que é novo para fins de pesquisa, podendo ser mais adequado para uso galpões com VN. No segundo artigo, razões de mistura foram calculadas entre o gás NH3 e um dos dois gases marcadores distintos, o CO2 naturalmente liberado pelos animais e esterco, e o SF6 que foi artificialmente injetado no galpão. O objetivo maior deste artigo foi identificar a região dentro do galpão onde as razões de mistura possuem valores estimados aproximadamente constantes, de modo que taxas de emissão representativas para o galpão possam ser estimadas por meio do método do gás marcador. No artigo número três, um modelo em “Computational Fluid Dynamics” (CFD) de um galpão para vacas leiteiras com VN foi desenvolvido e ix 11 implementado com as equações de produção CO2 publicadas pelo CIGR, a fim de revelar os padrões de fluxo de ar e CO2 no espaço interno ventilado. O modelo foi validado com dados de concentração de CO2 medidos experimentalmente em vários pontos dentro do galpão. O quarto artigo versou sobre a determinação do algoritmo mais adequado para estimar as taxas de fluxo de ar e gases através de um galpão de frangos de corte com VN, localizado no Brasil. As estratégias de amostragem testadas consistiram de combinações de dois esquemas diferentes de monitoramento das concentrações gasosas e de duas estratégias de predição da produção de CO2 das aves. O quinto e último trabalho foi uma continuação do quarto artigo, e tratou do cálculo dos fatores de emissões de NH3 ( NH3 f ) de galpões com VN e VM para frangos de corte no Brasil. O método utilizado para calcular os fatores de emissão em ambos os galpões foi o do gás marcador, utilizando-se CO2 naturalmente produzido pelas aves. Os NH3 f calculados foram comparáveis com aqueles encontrados na literatura para as condições do Brasil e em outras partes do mundo. No geral, esta tese demonstra que, apesar das complicações relacionadas ao monitoramento dos fluxos de ar poluentes gasosos através de galpões animais com VN, os fatores de emissão obtidos podem ser comparáveis àqueles relativos a galpões animais com VM. Em síntese, o número de pontos no galpão em que as concentrações de gases serão monitoradas é mais relevante do que a utilização de métodos de medição de alta precisão e dispendiosos. Quando o método de gás marcador é utilizado, atenção deverá ser dada a determinação precisa da taxa de injeção do gás marcador ou a taxa de produção de CO2. É importante também que a razão de mistura entre os gases poluente e marcador seja determinada em vários pontos fora da zona ocupada pelos animais, porém acima dela., This thesis was prepared as an attempt to cover a number of questions and concerns regarding the current available means to measure emissions and air flows from naturally ventilated (NV) livestock buildings. Five were the main objectives that led to the preparation of this thesis: (1) to assess the operation performance of a low cost carbon dioxide (CO2) measuring device and to compare it to two other standard methods; (2) to evaluate the distribution of mixing ratios of the pollutant ammonia (NH3) and the tracer gases sulfur-hexafluoride (SF6) and CO2 in a NV dairy cow barn; (3) to develop a CFD model of a NV dairy cow barn implemented with the CIGR CO2 production model; (4) to develop and test a protocol for measuring NH3 emissions from a Brazilian NV broiler house; and (5) to calculate NH3 emission factors from a Brazilian NV and a mechanically ventilated (MV) broiler barns. Five papers were prepared to answer the five objectives of this thesis, which include a variety of factors and implications related to a NV dairy cow barn in the Netherlands and a NV broiler barn in Brazil. The first paper dealt with the comparison between two CO2 concentration measuring devices that are commonly used for emission studies in MV barns with one low cost sensor that is new to research purposes and might be more suitable for NV livestock buildings. In the second paper, we compared mixing ratios calculated with NH3 and two different tracers, the CO2 which is naturally produced in livestock houses and the artificially injected SF6 with the aim of identifying the region within the barn ventilated airspace where mixing ratios are approximately constant, from which representative estimates of emission rates through the tracer gas method can be made. In paper number three, a Computational Fluid Dynamics (CFD) model of a NV dairy cow barn was developed and implemented with the CIGR CO2 production equations in order to reveal the flow patterns of air and CO2 within the ventilated airspace. The model was validated with CO2 concentration data actually measured at multiple points within the barn. The fourth paper was about finding a more adequate algorithm for determining flow rates across a NV broiler barn in Brazil. The tested sampling strategies combined two different sampling schemes for gaseous concentrations and two different strategies to xi 13 predict CO2 production from the birds. The fifth and last paper was a follow up of paper number four, and dealt with calculation of actual NH3 emission factors ( NH3 f ) of a NV and a MV broiler barns in Brazil. The method used to estimate the emission factors in both barns was based on a tracer gas, using the CO2 naturally produced by the birds as the tracer. The calculated NH3 f were then compared to those found in the literature for Brazilian conditions and those found in other parts of the world. Overall, this thesis proves that despite the complications related to monitoring air and gaseous pollutant flows through NV buildings, emission factors can be obtained which are comparable to those of MV buildings. In general, the number of points in which gaseous concentrations are being monitored within the barn ventilated airspace with properly calibrated devices is more important than using highly accurate and expensive measurement methods. When the tracer gas method is to be used, focus should be given to accurate determination of the tracer injection rate or rate of production of CO2. It is important that the mixing ratio between pollutant and tracer gases be determined in multiple points outside the animal occupied zone, but above it.

absent

Textes issus des travaux du programme Casdar "Innovation et Partenariat" de 2007 et présentés lors d'un colloque le 4 décembre 2012, sous l'égide du GIS Relance Agronomique; National audience; This project permits to make an inventory of the environmental impact of livestock built today buildings, to set environmental objectives for barn in an eco-design and eco-management approach, to experiment and adapt 14 HQE targets in the design and production of livestock for each sector of livestock buildings. The partnership brought together technical institutes, organizations of ranching, construction, architecture and the environment. For different types of barn, the environmental impact is assessed. The results are available for the construction of the building-related energy consumption and greenhouse gas emissions. The Charter "Eco-build a barn" is an innovation for the livestock. It allows to project, build, use an environmentally friendly building environment while taking into account the specific constraints related to the activity of breeding.; Ce projet a permis de réaliser un état des lieux de l’impact environnemental des bâtiments d’élevage construits aujourd’hui, de définir les objectifs environnementaux principaux pour le bâtiment d’élevage dans une démarche d’éco-conception et d’éco-gestion, d’expérimenter et d'adapter les 14 cibles HQE à la conception et à la production des bâtiments d’élevage pour chaque filière d’élevage. Le partenariat a réuni des instituts techniques, des organismes de l’élevage, de la construction, de l’architecture et de l’environnement. Pour différents types de bâtiment d’élevage, l’impact environnemental a été évalué. Les résultats sont disponibles pour la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre liés à la construction du bâtiment. La charte "Eco-construire un bâtiment d’élevage" est une innovation pour l’élevage. Elle permet de projeter, construire, utiliser un bâtiment respectueux de l’environnement tout en prenant en compte les contraintes spécifiques liées à l’activité d’élevage.

Textes issus des travaux du programme Casdar "Innovation et Partenariat" de 2007 et présentés lors d'un colloque le 4 décembre 2012, sous l'égide du GIS Relance Agronomique; National audience; This project permits to make an inventory of the environmental impact of livestock built today buildings, to set environmental objectives for barn in an eco-design and eco-management approach, to experiment and adapt 14 HQE targets in the design and production of livestock for each sector of livestock buildings. The partnership brought together technical institutes, organizations of ranching, construction, architecture and the environment. For different types of barn, the environmental impact is assessed. The results are available for the construction of the building-related energy consumption and greenhouse gas emissions. The Charter "Eco-build a barn" is an innovation for the livestock. It allows to project, build, use an environmentally friendly building environment while taking into account the specific constraints related to the activity of breeding.; Ce projet a permis de réaliser un état des lieux de l’impact environnemental des bâtiments d’élevage construits aujourd’hui, de définir les objectifs environnementaux principaux pour le bâtiment d’élevage dans une démarche d’éco-conception et d’éco-gestion, d’expérimenter et d'adapter les 14 cibles HQE à la conception et à la production des bâtiments d’élevage pour chaque filière d’élevage. Le partenariat a réuni des instituts techniques, des organismes de l’élevage, de la construction, de l’architecture et de l’environnement. Pour différents types de bâtiment d’élevage, l’impact environnemental a été évalué. Les résultats sont disponibles pour la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre liés à la construction du bâtiment. La charte "Eco-construire un bâtiment d’élevage" est une innovation pour l’élevage. Elle permet de projeter, construire, utiliser un bâtiment respectueux de l’environnement tout en prenant en compte les contraintes spécifiques liées à l’activité d’élevage.

Ce projet a permis de réaliser un état des lieux de l’impact environnemental des bâtiments d’élevage construits aujourd’hui, de définir les objectifs environnementaux principaux pour le bâtiment d’élevage dans une démarche d’éco-conception et d’éco-gestion, d’expérimenter et d'adapter les 14 cibles HQE à la conception et à la production des bâtiments d’élevage pour chaque filière d’élevage. Le partenariat a réuni des instituts techniques, des organismes de l’élevage, de la construction, de l’architecture et de l’environnement. Pour différents types de bâtiment d’élevage, l’impact environnemental a été évalué. Les résultats sont disponibles pour la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre liés à la construction du bâtiment. La charte "Eco-construire un bâtiment d’élevage" est une innovation pour l’élevage. Elle permet de projeter, construire, utiliser un bâtiment respectueux de l’environnement tout en prenant en compte les contraintes spécifiques liées à l’activité d’élevage., This project permits to make an inventory of the environmental impact of livestock built today buildings, to set environmental objectives for barn in an eco-design and eco-management approach, to experiment and adapt 14 HQE targets in the design and production of livestock for each sector of livestock buildings. The partnership brought together technical institutes, organizations of ranching, construction, architecture and the environment. For different types of barn, the environmental impact is assessed. The results are available for the construction of the building-related energy consumption and greenhouse gas emissions. The Charter "Eco-build a barn" is an innovation for the livestock. It allows to project, build, use an environmentally friendly building environment while taking into account the specific constraints related to the activity of breeding.

L’agriculture est le deuxième secteur émetteur de GES, après les transports en France. En effet 21% des émissions françaises de GES émanent de l’agriculture (CITEPA, 2008), la moitié de ces émissions provient de l’élevage. Les GES d’origine agricole sont les suivants ; le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O) et le dioxyde de carbone (CO2). Ces trois gaz ne contribuent pas tous à la même hauteur à l’effet de serre. Effectivement, certains ont un pouvoir de réchauffement plus important que d’autres, et/ou une durée de vie dans l’atmosphère plus longue ; la contribution de chaque gaz à l’effet de serre se mesure grâce au Pouvoir de Réchauffement Global (PRG), qui permet de quantifier sa contribution à l’effet de serre comparativement à celle du CO2. Le PRG du CH4 est de 21 CO2e (équivalent CO2), et celui du N2O de 310 CO2e. Sur ces 21% d’émissions de GES par l’agriculture, 43% sont émis par le CH4 entérique, 21% par les déjections que ce soit en bâtiment ou lors de leur stockage et traitement, 13% par les intrants, puis à hauteur de 8% chacun les apports azotés et l’énergie directe et, pour finir, le pâturage via les déjections et les émissions entériques qui contribuent à 7% des émissions agricoles françaises (CITEPA, 2008). Ces gaz sont émis en différent poste sur une exploitation agricole ; par les animaux directement pour le méthane entérique, par les déjections en bâtiment et au pâturage, par les effluents au stockage, ou encore la fertilisation azotée des couverts végétaux… D’autre part, l’ammoniac (NH3) n’est pas un GES, mais il est important de le prendre en compte afin que les solutions qui pourraient être mis en place suite à ces mesures ne favorisent pas son émission. Par ailleurs, l’ammoniac est un gaz très volatil, les retombées atmosphériques de ce gaz provoquant des dérèglements dans le fonctionnement des écosystèmes. Il est donc pris en compte dans le protocole de Göteborg actuellement en révision. Les bâtiments d’élevage bovin sont donc une source non négligeable d’émissions de GES et de NH3. La variété des types de bâtiments, de déjections et de stockages en élevage bovin amène à distinguer plusieurs situations où la quantité et la nature des gaz émis seront différentes dès leur production en bâtiment, et lors de leur gestion, du stockage à l’épandage. L’IE de Mirecourt est constituée de deux troupeaux, dont la conduite, le mode de logement et donc la nature et la gestion des effluents diffèrent. Ceci permet d’évaluer les émissions de deux systèmes contrastés, conduits tous les deux en AB. La méthode simplifiée ACTA-INRA de mesures de GES en bâtiment élaborée par l’Institut de l’Elevage, l’IFIP et l’INRA permet d’évaluer les émissions en utilisant la méthode des rapports de concentration développée par Paillat et al (2005), nécessitant (seulement) de mesurer les concentrations intérieures et extérieures des gaz, et de calculer les pertes de carbone à l’aide de bilans. L’évaluation des émissions de GES dans le bâtiment des vaches laitières s’est déroulée durant deux hivers (2009 – 2010 et 2010 – 2011), 13 journées de prélèvements permettent de calculer les facteurs d’émissions pour le méthane, le protoxyde d’azote et l’ammoniac.

Ammonia (NH3) and greenhouse gases (GHGs) emissions are two major concerns of agricultural pollution because ammonia contributes to water and soil pollution (eutrophication and acidification) and GHGs are responsible for global warming and climate change. Poultry production is known, as other animal productions, to produce NH3 and GHGs and best management practices and optimal rearing conditions have to be identified in order to reduce the gaseous emissions. Understanding the determinism of gaseous emissions is the first step toward the conception of innovative systems or practices. This paper presents a review of NH3 and GHGs emission factors (EFs) from several studies with a focus on the influence of practices and rearing conditions on gaseous emissions. The analysis of the EFs shows that manure management (e.g. removal frequency or chemical treatment) is the main way to mitigate NH3 and GHGs emissions. Rearing conditions (mainly temperature) and flock management practices (e.g. dietary practices or flock density) also appear to be efficient ways to mitigate the emissions of NH3 and GHGs in poultry housings.

Agricultural livestock represents the main source of ammonia (NH3) in Europe. In recent years, reduction policies have been applied to reduce NH3 emissions. In order to estimate the impacts of these policies, robust estimates of the emissions from the main sources, i.e. livestock farms are needed. In this paper, the NH3 emissions were estimated from a naturally ventilated livestock farm in Braunschweig, Germany during a joint field experiment of the GRAMINAE European project. An inference method was used with a Gaussian-3D plume model and with the Huang 3-D model. NH3 concentrations downwind of the source were used together with micrometeorological data to estimate the source strength over time. Mobile NH3 concentration measurements provided information on the spatial distribution of source strength. The estimated emission strength ranged between 6.4±0.18 kg NH3 d−1 (Huang 3-D model) and 9.2±0.7 kg NH3 d−1 (Gaussian-3D model). These estimates were 94% and 63% of what was obtained using emission factors from the German national inventory (9.6 kg d−1 NH3). The effect of deposition was evaluated with the FIDES-2D model. This increased the emission estimate to 11.7 kg NH3 d−1, showing that deposition can explain the observed difference. The daily pattern of the source was correlated with net radiation and with the temperature inside the animal houses. The daily pattern resulted from a combination of a temperature effect on the source concentration together with an effect of variations in free and forced convection of the building ventilation rate. Further development of the plume technique is especially relevant for naturally ventilated farms, since the variable ventilation rate makes other emission measurements difficult.

Transport-chemistry models are useful and well-used tools in the environmental assessment of impacts of atmospheric N on Natura 2000 sites. Impacts arise from two groups of reactive nitrogen compounds: reduced nitrogen compounds (NH3 and its reaction product NH4+) and oxidised nitrogen compounds (NO, NO2 and their reaction products). Often the contributions from these two groups are of the same magnitude, but close to intensive livestock farms, the contribution from NH3 may dominate. Oxidised nitrogen compounds contribute to the long-range transport component of nitrogen deposition, but may for most practical purposes be disregarded in local scale assessments. Local scale assessments, therefore, concentrate on the assessment of NH3 deposition from local agricultural sources.

The control of gas emissions from livestock buildings, especially ammonia, is important to limit the environmental impact, which depends primarily on the cumulated emission, and to improve the welfare and health of the animals and the stockmen, are affected by gas concentration inside the building. The model developed in this work aims at integrating the information and models already available in the literature in order to predict the ammonia emission and concentration inside the fattening rooms and in the exhausted air. The model includes the description of animals and feeding, housing and indoor climate, and processes involved in ammonia emission. Different housing designs are considered in the model including different types of slatted floors and ventilation systems. The effect of outdoor climate, including seasonal and diurnal variations, is also taken into account. The model predicts the indoor climate and the emission and concentration of ammonia. A sensitivity analysis has been performed in order to evaluate the effects of season, type of ventilation, and type and cleanliness of floor. These simulations indicated that ammonia emission and concentration are not well correlated and are highly dependant on the ventilation system and the temperature. The model was validated by comparison with ammonia concentration available from the literature, with different types of ventilation and slatted floor, and different indoor temperatures.

International audience; The effect of ambient temperature (T; 12 to 22 °C) and body weight (BW; 37 to 95 kg) on metabolisable energy intake (ME) and the components of energy balance was studied in six individually-housed barrows kept in a respiratory chamber. Each animal was fed ad libitum and was exposed successively in a cyclic manner to variable T (three days per T). The O$_2$ and CO$_2$ concentrations, feed intake and physical activity were continuously recorded and used to calculate total heat production (HP), heat production due to physical activity (HP$_{{\rm act}}$) and the short-term thermic effect of feed (TEF$_{{\rm st}}$). The HP and its components were modelled using non-linear equations with T, BW and ME as predictors. The results were compared to predicted values from the equations obtained in a previous experiment performed on group-housed pigs. Data indicate that adaptations of individually-housed pigs under cold exposure are more extreme when compared to group-housed animals, especially with respect to the marked increase of energy intake and physical activity. The contribution of HP$_{{\rm act}}$ to HP was on average 17 and 23% at 22 and 12 °C, respectively. Over this temperature range, the apparent efficiency of ME utilisation increased from 0.65 to 0.81. Prediction equations obtained for group-housed pigs fitted the measured HP obtained for individually-housed pigs reasonably well, which indicates that the former can be used to model energy utilisation irrespective of housing conditions (individual vs. group) when differences in feed intake under cold exposure are considered.; Effets du froid sur la production de chaleur et le bilan énergétique du porc en croissance en loge individuelle et nourri à volonté ; comparaison avec le porc élevé en groupe. Six porcs males castrés sont utilisés afin d'étudier les effets de la température ambiante (T, entre 12 et 22 °C) et du poids vif (PV, entre 37 et 95 kg) sur la quantité d'énergie métabolisable ingérée (EM, kJ$\cdot$j$^{-1}$) et la production de chaleur. Les animaux sont alimentés à volonté et exposés à des T variant de façon cyclique par pallier de 3 jours au moins par T. Ils sont logés individuellement en chambre respiratoire. Les concentrations en O$_2$ et CO$_2$, la consommation d'aliment et l'intensité de l'activité physique sont mesurées en continu et utilisées afin de calculer la production de chaleur totale (HP), celle liée à l'activité physique (HP$_{{\rm act}}$) et l'effet thermique à court terme de l'aliment (TEF$_{{\rm CT}}$). Des équations non-linéaires sont utilisées afin de prédire HP et ses composantes en fonction de T, PV et EM. Ces résultats sont ensuite comparés à ceux obtenus à partir d'équations établies chez des porcs logés en groupe. D'après nos données, l'exposition au froid entraîne une augmentation de l'EM et de l'activité physique beaucoup plus importante chez les animaux logés individuellement que chez ceux logés en groupe. La contribution de HP$_{{\rm act}}$ est de 17 et 23 % de HP, respectivement à 22 et 12 °C. Sur cette gamme de T, l'efficacité d'utilisation de l'EM augmente de 0,65 à 0,81. L'utilisation des équations obtenues chez les porcs en groupe permet de prédire avec précision l'utilisation de l'énergie chez les porcs logés individuellement quand la différence de consommation au froid est prise en compte.

International audience; In France, as in other countries, there is a need to improve knowledge of greenhouse gas and ammonia emissions from livestock production with various management options. The aim of this study was to quantify the NH3, N2O, CO2 and CH4 emissions from two pig solid manure heaps, turned and not turned, in order to examine the effect of turning on gaseous emissions and to obtain additional information about emissions during composting in commercial conditions. The manure produced from the fattening of 72 pigs on straw bedding was divided between two identical heaps and stored outside on a concrete area for three months during autumn 2004. One heap was turned at day 0, 11 and 27. Gaseous emissions (NH3, N2O, CH4, CO2, H2O) of both heaps, covered for the purpose by ventilated greenhouses, were continuously measured over four periods (57 days in total). The tracer method, using SF6, was used to measure the ventilation rate in the greenhouses. Concentrations inside and outside the greenhouses (to have a differential) were measured by photoacoustic infrared absorption spectrometry with a gas analyser coupled to a multipoint sampler and closer. Emissions were calculated by combining various flows and differential concentrations and interpolated between the different measuring periods. Results show that emission kinetics were very similar for the two heaps, except after turning, when emissions are given a new impetus. On average, the measured gas emissions for unturned and turned heaps represent a nitrogen loss (mainly in the form of NH3) of 10.5% and 9% of the initial nitrogen, and a carbon loss (mainly in the form of CO2) of 24 et 28% of the initial carbon. For both heaps, N2O is the primary greenhouse gas emitted (3% of the initial nitrogen) and not CO2 or CH4. Considering the uncertainty on the measurements and the representativity of the experiment, these results did not show any clear difference between the two heaps. They underlined the relationship between gaseous emissions and the initial product (dry matter > 30%) and the diversity of the litters, which will be studied on the farm.