2018年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集.pdf
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1、中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|1 ISSN 2096-2223 CN 11-6035/N 文献 CSTR:32001.14.11-6035.csd.2023.0101.zh 文献 DOI:10.11922/11-6035.csd.2023.0101.zh 数据 DOI:10.57760/sciencedb.06487 文献分类:其他 收稿日期:2022-11-28 开放同评:2023-05-16 录用日期:2023-07-25 发表日期:2023-08-22 *论文通信作者 龙定彪: www.csdata.org 2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验年农业农村部西
2、南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集站生猪粪尿成分数据集 谭琼谭琼1,2,3,简悦,简悦1,2,3,刘作华,刘作华1,3,龙定彪,龙定彪1,2,3*1.重庆市畜牧科学院,重庆 402460 2.农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站,重庆 402460 3.国家生猪技术创新中心,重庆 402460 摘要摘要:农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站位于重庆市荣昌区,地处四川盆地川中丘陵和川东平行岭谷交界处,介于东经 1051710544,北纬 29152941之间,自 2017 年10月开始,主要进行生猪粪尿成分监测,生猪品种为DLY。本数据集的监测实验从 2018 年夏季开始,连
3、续监测 4 个季度,每个季度的实验动物包括保育猪(约 20 kg)、育成育肥猪(约 70 kg)和繁育母猪 3 个生长阶段,均饲养于带粪尿收集装置的代谢笼中,便于监测粪尿产生量及成分。粪便数据包括含水率、有机质、氨氮、总氮、总磷和重金属含量(主要是铜、锌),尿液数据包括化学需氧量(COD)、氨氮、总氮、总磷和 pH。样品采集、运输和检测均严格依据规范,排除了遗失和错漏,经得起重复性和再现性的检验。通过连续监测,建立生猪粪尿成分动态变化数据库,对数据积累和挖掘,揭示生猪粪尿成分变化规律和影响因素,为畜禽粪尿安全处理与合理利用、相关政策制定提供具有科学价值的基础数据。关键词关键词:生猪粪尿成分;生
4、长阶段;四季;农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站 数据库(集)基本信息简介数据库(集)基本信息简介 数据库(集)名称数据库(集)名称 2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集 数据通信作者数据通信作者 龙定彪()数据作者数据作者 谭琼、简悦、刘作华、龙定彪 数据时间范围数据时间范围 2018年 地理区域地理区域 重庆市荣昌区,10517E-10544E,2915N-2941N 数据量数据量 361.04 KB 数据格式数据格式*.xlsx 数据服务系统网址数据服务系统网址 https:/doi.org/10.57760/sciencedb.06487 基金项
5、目基金项目 重庆市科研机构绩效激励引导专项(cstc2021jxj100021);农业部国家基础性长期性监测任务(ZX05S2302);国家现代农业产业技术体系(CARS-35)。2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集 www.csdata.org|2 数据库(集)组成数据库(集)组成 数据集共包括4个数据文件,其中:(1)保育猪.zip是保育猪粪尿成分数据,粪便数据有66条,尿液数据有79条;(2)育成育肥猪.zip是育成育肥猪粪尿成分数据,粪便数据有69条,尿液数据有80条;(3)繁育母猪.zip是
6、繁育母猪粪尿成分数据,粪便数据有60条,尿液数据有60条;(4)采样记录表.zip是现场采样记录数据557条。引引 言言 近年来,随着规模化养殖场不断增多,引发了诸多环境污染问题和矛盾。作为农业面源污染的主要防治对象1,畜禽粪污有着排放量大、气味恶臭的特点,严重影响人畜居住环境。防治手段有减量排放、资源化利用和达标排放三种模式。掌握生猪粪尿排放规律、粪尿成分的具体数据能够更好地为畜禽粪污防治提供数据参考2-5。农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站通过建立覆盖主要畜种、主要优势产区的长期定位监测点形成的监测网络和共享数据平台,长期监测畜禽粪便成分变化,建立主要畜禽粪便成分动态变化数据库;通过
7、数据积累与挖掘,揭示畜禽粪便成分变化规律与影响因素,为畜禽粪便安全处理和合理利用提供基础数据支撑,对促进种养结合、畜禽养殖业高质量发展和实现双碳目标都具有积极意义。农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站地处成渝交界地,生猪养殖地理环境和气候条件具有典型的西南地区特征,通过获取生猪不同生长阶段粪尿真实、准确、完整的监测数据,获取不同生长阶段生猪6排泄的粪便和尿液的有机质、氨氮、总氮、总磷、重金属等相关数据,有利于掌握季度和年度不同生长阶段生猪粪污成分,对于规模化养猪场的饲养、管理和资源化利用也具有一定的参考价值。同时,畜牧兽医学相关的数据集数量较少,仅占全学科分类数据集数量的 0.2%,而粪尿
8、相关的系统监测数据更加缺乏。本实验站研究人员利用生猪养殖的平台优势,通过长期监测形成了畜禽粪尿成分数据集,对生猪健康养殖具有积极作用。农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站成立于 2015 年,依托重庆市畜牧科学院建立,开展粪污成分观测任务。按照粪污监测要求设置监测内容、监测指标、采集时间、采集频率和监测方法,从 2017 年起采用统一的监测仪器和操作规程,设置标准化场地对系列指标进行连续长期监测。1 数据采集和处理方法数据采集和处理方法 本数据集汇集了农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站由 2018 年夏季起,连续监测四个季度,包括保育、育成育肥和繁育 3 个生长阶段生猪粪便和尿液的监
9、测数据。下面将详细介绍数据的采集和处理过程,为用户使用数据提供便利。1.1 数据采集方法数据采集方法 实验开始前对猪舍进行彻底清扫、消毒。随机选择 35 头同一生长阶段、体重接近、采食正常、健康的生猪,经非洲猪瘟检测阴性后进行实验。每头猪单独饲养于带粪尿收集装置的代谢笼中,如图 1 所示。代谢笼尺寸可调节,用以限制猪只仅能站立和躺卧、不能转身,以减少粪便的污染和损失。在保证粪尿收集的前提下,尽可能提供猪只在笼中的舒适姿态所必需空间,不过分强制猪只行动,不影响猪只正常生理活动。猪只实验在重庆市畜牧科学院实验动物伦理委员会的批准下进行。收集粪尿的工具使用塑料或不锈钢材料,收集盘略微呈“V”型,能够
10、分离粪便和尿液并分别收集。2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|3 图图 1 代谢笼代谢笼 Figure 1 Metabolic cage 实验按春、夏、秋、冬四个季节进行,每个季节选取 1214 天,前 7 天为预试期,便于生猪适应代谢笼和观察实验猪只的情况,后 35 天为正式实验期,保证 3 天有效采样。整个实验过程自由饮水和自由采食,保持常规饲养管理。准确采集正式实验期内各代谢笼中实验猪每天(24 h)的排粪和排尿,现场观察样品的颜色、气味和含水量等
11、情况,填写粪尿产生量记录表、鲜粪采样记录表和尿液采样记录表,表格内容包括采样种类、样品编号、采样时间、地点、实验动物生长阶段、实验动物编号、体重、耗料量、产粪量、产尿量以及对粪便和尿液的感官描述。数据按天处理,按表格做好记录。鲜粪装入聚乙烯样品自封袋(30 cm20 cm),采集保育猪的粪便样品需保证 200 g 以上,育成育肥猪和繁育母猪的粪便样品保证 500 g 以上,另取粪便样品加 20%(V/W)4.5 mol/L 硫酸,经65 烘干至恒重后粉碎或研磨,过 0.25 mm 样品筛,用于测定其他指标,尿液装入样品瓶(500 mL)。粪便、尿液样品装好后如图 2 贴上样品标签,按照 HJ/
12、T166-20047规定立即运送回实验室检测,参照 GB/T 25169-20108保存粪便样品,参照 GB/T 27522-20119保存尿液样品,由养猪科学重庆市市级重点实验室检测并出具检验报告。图图 2 采样标签采样标签 Figure 2 Sample label 观测规范和原始数据质量控制办法依据 GB/T 8576-201010、NY 525-202111、NY/T 1116-201412等相关标准进行。观测数据获取后,按照规范要求统一录入,每年定期向国家畜禽养殖数据中心上报,由国家畜禽养殖数据中心专家负责审核,收入数据库。2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿
13、成分数据集年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集 www.csdata.org|4 1.2 数据处理方法数据处理方法 实验主要采用以下仪器处理和检测样品:水质分析仪(美国哈希公司 HACH DR6000)、pH 计(美国哈希公司 HQ40d)、电感耦合等离子体发射光谱仪(美国珀金埃尔默股份有限公司 PerkinElmer Optima8000)、电子天平(成都倍赛克仪表研究所 SN-01)、电子天平(慈溪市天东衡器厂 HX302T)、鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司太仓精宏仪器设备有限公司 DHG-9240A)、电热鼓风干燥箱(北京市永光明医疗仪器有限公司 101-A
14、)、石墨恒温加热消煮炉(济南精密科学仪器仪表有限公司 JKXZ-10-20B)。粪尿数据分析方法见列表 1。表表 1 粪尿数据监测方法与参考标准粪尿数据监测方法与参考标准 Table 1 Monitoring methods and reference standards of fecal and urine data 种类种类 测定项目测定项目 测定方法测定方法 方法标准号方法标准号 粪便数据 含水率 复混肥料中游离水含量的测定 真空烘箱法 GB/T 8576-201010 有机质 有机肥料 NY 525-202111 氨氮 肥料硝态氮、铵态氮、酰胺态氮含量的测定 NY/T 1116-201
15、412 总氮 有机肥料 NY 525-202111 总磷 有机肥料 NY 525-202111 重金属 食品安全国家标准 食品中多元素的测定 GB 5009.268-201613 尿液数据 COD 水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法 HJ 828-201714 氨氮 水质 氨氮的测定 蒸馏-中和滴定法 HJ 537-200915 凯氏氮 水质 凯氏氮的测定 GB 11891-198916 总氮 水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 HJ 636201217 总磷 水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法 GB 11893-198918 pH 水质 pH 值的测定 玻璃电极法 GB 692
16、0-198619 2 数据样本描述数据样本描述 2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站粪尿数据集,涉及 3 个生长阶段的实验猪,保育猪粪尿成分数据量 251 KB,其中粪便数据 66 条,尿液数据 79 条;育成育肥猪粪尿成分数据量240 KB,粪便数据有 69 条,尿液数据有 80 条;繁育母猪粪尿成分数据量 246 KB,粪便数据有 60条,尿液数据有 60 条;现场采样记录数据 431 KB,545 条。粪便数据集由 13 项组成,分别为:监测地点、采样日期、样品编号、含水率、氨氮、总氮、总磷、有机质、产粪量、铜、锌、阶段、季节和备注。尿液数据集由 12 项组成,分别为:监
17、测地点、采样日期、样品编号、COD、氨氮/凯氏氮、总氮、总磷、产尿量、pH、阶段、季节和备注。监测地点:农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站。采样日期:本项数据列包括四个季节的日期。样品编号:由 6 个要素组成,依次是粪尿种类、年份、季节、生猪生长阶段、平行猪只、实验第几天。(1)粪尿种类:粪便用字母“F”表示、尿液用字母“N”表示;(2)年份;(3)季节:2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|5 春、夏、秋、冬季分别用字母“C”“X”“Q”“D”表示
18、;(4)生长阶段:保育猪用数字“1”表示、育成育肥猪用数字“2”表示,繁育母猪用数字“3”表示;(5)平行实验猪只:5 头实验猪分别编号为“1”“5”;(6)实验第几天:第 1 天到第 5 天分别用“001”“005”表示。例如“F-2018-X-2-3-004”代表 2018 年夏季育成育肥猪第 3 只平行实验猪第 4 天的粪便样品。粪便数据示例见表 2,尿液数据示例见表 3,图 3、图 4 展示了部分时段粪便、尿液数据。表表 2 粪便数据示例及说明粪便数据示例及说明 Table 2 Examples and descriptions of fecal data 数据项数据项 数据类型数据类
19、型 数据实例数据实例 单位单位 采样日期 日期 2018-10-15-样品编号 字符 F-2018-D-2-1-001-含水率 数字 60.82%有机质 数字 81.9%氨氮 数字 143.33%总氮 数字 3.96%总磷 数字 1.61%产粪量 数字 1.108 kg 铜 数字 650.20 mg/kg 锌 数字 515.30 mg/kg 阶段 字符 育成育肥猪-季节 字符 秋-备注 字符 粪便干结-表表 3 尿液数据示例及说明尿液数据示例及说明 Table 3 Examples and descriptions of urine data 数据项数据项 数据类型数据类型 数据实例数据实例
20、单位单位 采样日期 日期 2018-12-04-样品编号 字符 N-2018-Q-2-1-001-氨氮 数字 722 mg/L 凯氏氮 数字 3415 mg/L COD 数字 8306.67 mg/L 总磷 数字 2543.3 mg/L 产尿量 数字 1.152 kg pH 数字 8.03-阶段 字符 繁育母猪-季节 字符 春-备注 字符 无-2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集 www.csdata.org|6 图图 3 部分时段部分时段粪便粪便数据数据 Figure 3 Fecal data in
21、 partial periods 图图 4 部分时段部分时段尿液尿液数据数据 Figure 4 Urine data in partial periods 3 数据质量控制和评估数据质量控制和评估 为保证本观测实验站生猪粪尿成分观测数据质量,采取了以下数据质量控制措施:一是数据源头质控,在观测实验前做好采样人员的培训,按照国家标准、农业标准和重要文献的要求,做到统一规范的前期准备和实验操作,在动物选择、人员操作、样品采集和运输等方面做好质控。二是实验室质控,首先要经常性检查实验仪器和试剂、人员定期技能培训等;通过实验样品复测、设置盲样、不同人员检测结果比对和检测标准物质等方式,以验证检测结果的
22、准确性、可靠性和稳定性。三是数据结果质控,监测数据结果首先由实验测试人员初步审查,无误后再由管理人员审核盖章,然后上传至国家畜禽养殖数据提交系统,由国内行业专家对粪尿数据进行审核和质量评估,对异常数据进行溯源和分析,以保证数据的整体质量。2018 年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集年农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站生猪粪尿成分数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|7 4 数据使用方法和建议数据使用方法和建议 本数据集可通过 Science Data Bank(https:/ 谭琼(1993),女,重庆市石柱县人,硕士,研究实习员,研究方向为畜禽
23、养殖环境监测与调控。主要承担工作:数据分析整理和论文撰写。简悦(1991),女,重庆市渝北区人,硕士,助理研究员,研究方向为畜禽健康养殖与环境调控。主要承担工作:样品数据采集、处理和格式规范化。刘作华(1964),男,四川省内江市人,博士,研究员,研究方向为畜牧养殖。主要承担工作:数据质量控制和整体部署。龙定彪(1978),女,四川省德阳市人,博士,研究员,研究方向为畜禽健康养殖。主要承担工作:数据质量控制和整体部署。参考文献参考文献 1 中华人民共和国生态环境部,国家统计局,中华人民共和国农业农村部.第二次全国污染源普查公报EB/OL.(2020-06-16).2022-01-12.http
24、s:/ of Ecology and Environment of the Peoples Republic of China,National Bureau of Statistics of China,Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the Peoples Republic of China.Bulletin of the Second National Pollution Source CensusEB/OL.(2020-06-16).2022-01-12.https:/ 武淑霞,刘宏斌,黄宏坤,等.我国畜禽养殖粪污产生量及其资源
25、化分析J.中国工程科学,2018,20(5):103111.DOI:10.15302/J-SSCAE-2018.05.016.WU S X,LIU H B,HUANG H K,et al.Analysis on the amount and utilization of manure in livestock and poultry breeding in ChinaJ.Engineering Science,2018,20(5):103111.DOI:10.15302/J-SSCAE-2018.05.016.3 周芝佳,时广明.畜禽粪便资源化利用技术及展望J.畜牧兽医科技信息,2009(3)
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