Intensive pig production and manure management in Beijing, North China Plain

Mendoza Huaitalla, Roxana

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Mendoza Huaitalla, Roxana

Intensive pig production and manure management in Beijing, North China Plain

Intensive Schweineproduktion und Flüssigmistmanagement in Peking, Nordchinesische Tiefebene

(Übersetzungstitel)

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:100-opus-9727
URL: http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2014/972/

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SWD-Schlagwörter:

Schweinehaltung , China , Gülle , Emission , Nährstoff

Freie Schlagwörter (Deutsch):

Schweinehaltung , Mistmanagement , China , Nährstoffe , Emissionen

Freie Schlagwörter (Englisch):

pig husbandry , manure management , China , nutrients , emission

Institut:

Institut für Agrartechnik

Fakultät:

Fakultät Agrarwissenschaften

DDC-Sachgruppe:

Landwirtschaft, Veterinärmedizin

Dokumentart:

Dissertation

Hauptberichter:

Gallmann, Eva PD Dr.

Sprache:

Englisch

Tag der mündlichen Prüfung:

31.10.2013

Erstellungsjahr:

2014

Publikationsdatum:

30.04.2014

Lizenz:

Veröffentlichungsvertrag mit der Universitätsbibliothek Hohenheim

Kurzfassung auf Englisch:

China, at the forefront of the livestock revolution, has experienced a more industrialized change, with an increment of the large livestock farms and of the decoupling between the livestock and arable land.
Meat production in China is dominated by pork, which comprises approximately 50% of worldwide pig production.
The description of the pig husbandry and manure management systems in the large animal operations of the NCP is not widely available. In order to describe the status quo of the pig production and manurial management systems in the NCP, a large-size pig farm with a dimension of 10 ha and an annual stock of 12,000 breeding swine and 20,000 market pigs or porkers was selected. An intensive sampling plan as far as feasible of pig manure, wastewater, drinking water, and feed, the main pig farm inputs and outputs, was started in 2009.
The manurial system identified in the farm was denominated as “gan qing fen” or “cleaning the manure dryly”. In this system, the pig manure (faeces with some remains of urine) was collected manually by scraping the mainly non-slatted floors of the pigsties twice a day, and the floors were then flushed with water.
The results showed that the pig manure was characterized by high nutrient and heavy metal contents that might be due to the solid fraction separation from the liquid fraction under the gan qing fen manurial management system. The piggery wastewater was characterized by very low concentrations of nutrients and heavy metals as a result of their dilution with flushing water, mainly used for cleaning the pigsties. Manure and wastewater samples from weaning pigs contained the highest concentrations of nutrients and heavy metals; that could be due to the high supplementation rates of these minerals in the weaner diets. In general, it seems that the manual daily collection of pig manure in the gan qing fen system is an efficient practice in order to maintain nutrient contents in pig manure, but the use of flushing water should be reduced as it can lead to further environmental pollution.
China has issued a range of environmental standards in recent years. The Chinese national standards are adoptions of international standards and are consistent across all of China. Chinese and German recommendations were compiled in order to compare them with the results obtained in this study. Based on the comparisons, it is stated that pig drinking water sourced from groundwater wells was of optimum quality as it is used for both pigs and humans. Trace minerals in pig feeds, such as lead (Pb), chromium (Cr) and cadmium (Cd), were found to be within the range of values given by the Chinese and German feeding recommendations. However, high mineral concentrations of zinc (Zn), manganese (Mn), copper (Cu), and arsenic (As), mainly found in the weaning feed samples, surpassed the given thresholds by almost ten times. Pig manure was compared with the German and Chinese standard for biowaste due to the nonexistence of a specific standard for animal manure in both countries. It was observed that maximum Cd, Cu and Zn concentration values surpassed the thresholds established in those recommendations. Similarly, trace mineral concentrations in the piggery wastewater were compared with the Chinese standard for irrigation water, however, it was not compared with any German standard due to the different nature of the effluent generated from the Chinese gan qing fen manurial management system, and it was found that Pb, Cd, Cr, Cu, and Zn did not comply with the irrigation water quotes. Furthermore, there is a need to re-evaluate the current Chinese standards and to strengthen the recommendations focused on the disposal, reuse and recycling of manure and wastewater of livestock origin in general.
In order to evaluate the air pollutants produced in the pig farm, i.e. gas concentrations of carbon dioxide (CO2) and ammonia (NH3), and particulate matter, were measured making use of four different measurement devices. High dust concentrations were identified in the pig barns, especially during the feeding and manure cleaning events inside the farrowing and weaning barns with slatted floors. The highest NH3 concentration was recorded in the weaning barn during the summer season, while the highest CO2 concentration was reported in the gestation barn during the winter season.
To conclude, using the example of an intensive pig farm near Beijing, it was identified that the main issues were the decoupling between the cropland and the pig farm, the existence of nutrient surpluses in the pig manure originating from the uncontrolled nutrient supply into the pig feeds, the manure mismanagement (open manure storage), a lack of infrastructure (broken curtains, windows, inoperative fans), aerial pollutants (high indoor concentrations of CO2, NH3 and PM1-10), extensive hand labour, and obsolete know-how with respect to resource conservation, among the most significant.

Kurzfassung auf Deutsch:

China, an vorderster Front der “Livestock Revolution”, erlebt einen eher industriellen Wandel mit einem Zuwachs an großen Tierhaltungsanlagen und der Entkopplung von Tierhaltung und Ackerfläche.
Schweinefleisch dominiert die Fleischproduktion in China und umfasst ungefähr 50% der weltweiten Schweineproduktion.
Bisher sind wenige Informationen zu den Schweinehaltungssystemen und der Fest- und Flüssigmisthandhabung in großen Tierhaltungsanlagen der Nordchinesischen Tiefebene verfügbar. Um den gegenwärtigen Stand der Schweinehaltung und der Fest- und Flüssigmisthandhabung zu beschreiben, wurde eine 10 ha große Schweinehaltungsanlage mit einem jährlichen Bestand an ca. 12.000 Schweinen zur Zucht und 20.000 Tieren zur Fleischerzeugung untersucht. Im Jahr 2009 wurde mit einer intensiven wöchentlichen Probenahme und Datenerhebung begonnen.Es wurden soweit möglich die hauptsächlichen Stoffeingänge und –ausgänge über das Trinkwasser, Futter, die Exkremente und Jauchewasser beprobt.
Das Entmistungssystem auf diesem Betrieb wurde als “gan qing fen” oder sinngemäß als „Trockenentfernung der Exkremente“ identifiziert. In diesem System werden die Schweineexkremente (Kot mit Resten von Harn) manuell zweimal täglich vom zum Großteil planbefestigten Boden geschabt und eingesammelt, anschließend wird der Boden mit Wasser abgespült.
Die Ergebnisse ergaben hohe Nährstoff- und Schwermetallgehalte in den Exkrementen, was auf die Primärtrennung von festen und flüssigen Bestandteilen durch das „gan qing fen“ System zurückgeführt wird. Das Jauchewasser der Ställe wies wegen der starken Verdünnung mit Spülwasser beim Ausspritzen der Buchten nur geringe Nährstoff- und Schwermetallkonzentrationen auf. In den Exkrementproben aus der Ferkelaufzucht wurden die höchsten Konzentrationen gemessen, die sich wohl aus der starken Supplementierung von Mineralstoffen in der Futterration in diesem Haltungsabschnitt ableiten lassen.In der Gesamtschau erwies sich die tägliche Sammlung der Exkremente aus den Buchten im „gan qing fen“ System als wirksame Maßnahme, um die Nährstoffe in denselben zu bewahren. Der Wasserverbrauch für das Ausspülen der Buchten sollte jedoch reduziert werden, da dies ebenso zur Umweltproblematik beitragen kann.
In China wurde in den letzten Jahren eine Reihe von Regelwerken zu Umweltstandards herausgegeben. Die nationalen chinesischen Standards sind Adaptionen von internationalen Standards und gelten einheitlich in ganz China. Chinesische und deutsche Empfehlungen wurden zusammengestellt und mit den Ergebnissen der eigenen Untersuchungen verglichen. Ausgehend von diesem Vergleich ist die Wasserqualität des Grundwasserbrunnens sehr gut für das Tränken der Tiere als auch für den menschlichen Gebrauch geeignet. Der Schwermetallgehalt (Blei, Chrom, Cadmium) im verwendeten Schweinefutter lag innerhalb der Grenzwerte der deutschen und chinesischen Empfehlungen. Indes überstiegen aber die Stoffkonzentrationen von Zink, Mangan, Kupfer und Arsen, insbesondere im Ferkelaufzuchtfutter, die Grenzwerte um fast das Zehnfache. Die maximalen Gehalte an Cadmium, Kupfer und Zink überstiegen die Grenzwerte. In ähnlicher Weise wurden die Spurenelementgehalte im Jauchewasser mit einem chinesischen Standard für Bewässerungswasser verglichen, aber nicht mit einem deutschen Standard, da das Jauchewasser des „gan qing fen“ System nicht mit üblicher Jauche zu vergleichen ist. Es zeigte sich, dass die Werte für Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer und Zink nicht mit den Eigenschaften von Bewässerungswasser übereinstimmen. Darüber hinaus wird eine Überarbeitung der derzeitigen Standards notwendig. Die Empfehlungen zur Lagerung, Ausbringung, Aufbereitung und Verwertung von Exkrementen und Abwässern aus der Tierhaltung sollten verschärft werden.
Die Beurteilung der in den Ställen entstandenen Luftschadstoffe, d.h. der Gaskonzentrationen von Kohlendioxid und Ammoniak sowie der Feinstaubkonzentration erfolgte mit Hilfe verschiedener Messgeräte und –methoden. Hohe Feinstaubkonzentrationen zeigten sich in den Schweineställen insbesondere während der Fütterungs- und Reinigungsaktivitäten der Abferkel- und Ferkelaufzuchtställe mit Spaltenboden. Die höchsten Ammoniakkonzentrationen der Stallluft traten in der Ferkelaufzucht im Sommer auf, wohingegen die höchsten Kohlendioxidkonzentrationen in der Wartesauenhaltung im Winter gemessen wurden.
In der Gesamtbetrachtung konnten am Beispiel einer intensiven Schweinehaltungsanlage in der Nähe Pekings die wesentlichen die Herausforderungen und Optimierungspotenziale aufgezeigt werden, die sich u.a. ergaben durch eine Entkopplung von Ackerland und Tierhaltung, Nährstoffüberschüssen in Futter und tierischen Exkrementen, offenen Wirtschaftsdüngerlagern, Mängeln an den Stallgebäuden und bei der Lüftung, viel Handarbeit beim Stallmanagement, Wissenslücken in Bezug auf ressourcenschonende Tierhaltung.