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

其他数据论文 II 区论文（已发表） • 版本 ZH3 Vol 8 (3) 2023

A dataset of pig feces and urine components in the Scientific Observation and Experiment Station of Livestock Equipment Engineering in Southwest of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs in 2018

谭琼，简悦，刘作华，龙定彪

TAN Qiong, JIAN Yue, LIU Zuohua, LONG Dingbiao

DOI: 10.11922/11-6035.csd.2023.0101.zh
CSTR: 32001.14.11-6035.csd.2023.0101.zh
: 10.57760/sciencedb.06487

： 2022 - 11 - 28

： 2023 - 07 - 25

： 2023 - 05 - 16

： 2023 - 08 - 22

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摘要&关键词

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105°17′–105°44′，北纬29°15′–29°41′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：生猪粪尿成分；生长阶段；四季；农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站

Abstract & Keywords

Abstract: The Scientific Observation and Experiment Station of Livestock Equipment Engineering in Southwest of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs is located at the junction of the middle hills of Sichuan Basin and the parallel ridges and valleys in the east of Sichuan Basin, within the geographical coordinates of 105°17'-105°44' E longitude and 29°15'-29°41' N latitude. The Station has been monitoring pig feces and urine components for DLY pigs since October 2017. The monitoring experiment of this dataset began in the summer of 2018 and continued for four consecutive quarters. The experimental animals in each quarter cover nursery pigs (about 20 kg), fatting pigs (about 70 kg) and breeding sows in three growth stages. These pigs were raised in metabolic cages equipped with fecal and urine collection devices to monitor fecal and urine production as well as their composition. Fecal data include water content, organic matter, ammonia nitrogen, total nitrogen, total phosphorus and heavy metal contents (mainly Cu and Zn). Urine data include pH, COD, ammonia nitrogen, total nitrogen and total phosphorus. Sample collection, transportation and testing are strictly in accordance with specifications to eliminate the loss and error, ensuring high levels of repeatability and reproducibility in the tests. Based on the continuous data accumulation and mining, we produced the dynamic change database of pig feces and urine composition to reveal the changing rules and influencing factors of pig feces and urine composition. The dataset is expected to provide basic data with scientific value for the safe treatment and rational utilization of livestock manure and urine, as well as the formulation of related policies.

Keywords: pig feces and urine components; growth stages; four seasons; Scientific Observation and Experiment Station of Livestock Equipment Engineering in Southwest of the Ministry of Agriculture

数据库（集）基本信息简介

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	龙定彪（longjuan880@163.com）
数据作者	谭琼、简悦、刘作华、龙定彪
数据时间范围	2018年
地理区域	重庆市荣昌区，105°17′E-105°44′E，29°15′N-29°41′N
数据量	361.04 KB
数据格式	*.xlsx
数据服务系统网址	https://doi.org/10.57760/sciencedb.06487
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）。
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。

Dataset Profile

Title	A dataset of pig feces and urine components in the Scientific Observation and Experiment Station of Livestock Equipment Engineering in Southwest of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs in 2018
Data corresponding author	LONG Dingbiao (longjuan880@163.com)
Data author(s)	TAN Qiong, JIAN Yue, LIU Zuohua, LONG Dingbiao
Time range	2018
Geographical scope	105°17′E-105°44′E, 29°15′N-29°41′N, Rongchang, Chongqing
Data volume	361.04 KB
Data format	*.xlsx
Data service system	https://doi.org/10.57760/sciencedb.06487
Source(s) of funding	Chongqing Scientific Research Institution Performance Incentive and Guidance Special Project (cstc2021jxj100021); National Basic Long-term Monitoring Task of the Ministry of Agriculture (ZX05S2302); Modern Agro-industry Technology Research System (CARS-35)
Dataset composition	The dataset consists of 4 subsets in total: (1) “nursery pigs.zip” contains the fecal and urine data of nursery pigs, including 66 entries of fecal data and 79 entries of urine data; (2) “fatting pigs.zip” contains the fecal and urine data of fatting pigs, including 69 entries of fecal data and 80 entries of urine data; (3) “breeding sows.zip” contains the fecal and urine data of breeding sows, including 60 entries of fecal data and 60 entries of urine data;（4）”sampling.zip” contains 557 entries of on-site sampling data.

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引言

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

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

实验开始前对猪舍进行彻底清扫、消毒。随机选择3~5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，能够分离粪便和尿液并分别收集。

图1 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12~14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3~5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 cm×20 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/T166-2004^[7]规定立即运送回实验室检测，参照GB/T 25169-2010^[8]保存粪便样品，参照GB/T 27522-2011^[9]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2 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 8576-2010^[10]、NY 525-2021^[11]、NY/T 1116-2014^[12]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。

1.2 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）、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1 粪尿数据监测方法与参考标准

种类	测定项目	测定方法	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 8576-2010^[10]
	有机质	有机肥料	NY 525-2021^[11]
	氨氮	肥料硝态氮、铵态氮、酰胺态氮含量的测定	NY/T 1116-2014^[12]
	总氮	有机肥料	NY 525-2021^[11]
	总磷	有机肥料	NY 525-2021^[11]
	重金属	食品安全国家标准食品中多元素的测定	GB 5009.268-2016^[13]
尿液数据	COD	水质化学需氧量的测定重铬酸盐法	HJ 828-2017^[14]
	氨氮	水质氨氮的测定蒸馏-中和滴定法	HJ 537-2009^[15]
	凯氏氮	水质凯氏氮的测定	GB 11891-1989^[16]
	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 636—2012^[17]
	总磷	水质总磷的测定钼酸铵分光光度法	GB 11893-1989^[18]
	pH	水质 pH值的测定玻璃电极法	GB 6920-1986^[19]

2 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：春、夏、秋、冬季分别用字母“C”“X”“Q”“D”表示；（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2 粪便数据示例及说明

数据项	数据类型	数据实例	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3 尿液数据示例及说明

数据项	数据类型	数据实例	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	-

图3 部分时段粪便数据

Figure 3 Fecal data in partial periods

图4 部分时段尿液数据

Figure 4 Urine data in partial periods

3 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。

4 数据使用方法和建议

本数据集可通过 Science Data Bank （https://www.scidb.cn/）在线服务网址获取数据服务。后续农业农村部西南设施养殖工程科学观测实验站会陆续将实验站长期观测指标（如气体）撰写为数据论文，以提供更好的数据共享服务。

[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]. https://www.mee.gov.cn/home/ztbd/rdzl/wrypc/zlxz/202006/t20200616_784745.html. [Ministry of Ecology and Environment of the People's Republic of China, National Bureau of Statistics of China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People's Republic of China. Bulletin of the Second National Pollution Source Census[EB/OL]. (2020-06-16). [2022-01-12]. https://www.mee.gov.cn/home/ztbd/rdzl/wrypc/zlxz/202006/t20200616_784745.html.]