• 제목/요약/키워드: Livestock manure management

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Development and Evaluation of a Simulation Model for Dairy Cattle Production Systems Integrated with Forage Crop Production

  • Kikuhara, K.;Kumagai, H.;Hirooka, H.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제22권1호
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    • pp.57-71
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    • 2009
  • Crop-livestock mixed farming systems depend on the efficiency with which nutrients are conserved and recycled. Home-grown forage is used as animal feed and animal excretions are applied to cultivated crop lands as manure. The objective of this study was to develop a mixed farming system model for dairy cattle in Japan. The model consisted of four sub-models: the nutrient requirement model, based on the Japanese Feeding Standards to determine requirements for energy, crude protein, dry matter intake, calcium, phosphorus and vitamin A; the optimum diet formulation model for determining the optimum diets that satisfy nutrient requirements at lowest cost, using linear programming; the herd dynamic model to calculate the numbers of cows in each reproductive cycle; and the whole farm optimization model to evaluate whole farm management from economic and environmental viewpoints and to optimize strategies for the target farm or system. To examine the model' validity, its predictions were compared against best practices for dairy farm management. Sensitivity analyses indicated that higher yielding cows lead to better economic results but higher emvironmental load in dairy cattle systems integrated with forage crop production.

가축분뇨실태조사를 위한 양분수지 산정 모델 개발 (Development of a Nutrient Budget Model for Livestock Excreta Survey)

  • 김덕우;유홍덕;임도영;정유진;김용석
    • 한국물환경학회지
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    • 제33권6호
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    • pp.769-779
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    • 2017
  • Nutrient (i.e., nitrogen and phosphorus) budgets are required under a 'Livestock Excreta Survey'. A nutrient budget is one of the agri-environmental indicators that calculates the difference between the inputs and outputs of the amount of nutrients within a certain boundary and for a certain time period (e.g., 1 year). In this study, a nutrients budget model was developed to effectively determine the surplus of nutrients within a region in Korea. The C# program language was used in order to facilitate the deployment of a graphical user interface (GUI) and to enhance compatibility. Also, the model was developed on Windows OS, which is the commonly used operating system in Korea. The model was based on the OECD/Eurostat nutrient budget method, and it was modified to consider manure composting procedures as well. There are key features of the nutrient budget model, including directly use of the original data sets from various input and output sources, and a collectively exchange of the address in different formats. The model can quickly show the results of various spatial and temporal resolutions with the same data, as well as perform a sensitivity analysis with coefficients and easily compareresults using tables and graphs. Further, it would be necessary to study the extension of the scope of utilization, such as the application of various nutrient budget methods. It would also be helpful to investigate both pre and postprocessing information such as linking input data through online systems.

돼지분뇨슬러리의 액비조내 저장깊이별 고형물 및 질소, 인의 함량분포에 관한 연구 (The Changes of Solid, Nitrogen and Phosphorus Concentrations in Pig Slurry Stored at Various Depth of Slurry Storage Tank)

  • 정광화;정의수;박치호;곽정훈;최동윤;유용희
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.161-168
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    • 2006
  • 본 연구는 돼지분뇨 슬러리의 액비화시 저장깊이(매 30m 깊이별)에 따른 액비의 수직 적층형 단면을 구분하여 각 단면별로 유기물 및 질소와 인의 농도변화 및 고형물의 분포 형태를 분석하여 액비의 수직 단면별 특성을 구명하고자 수행되었으며 주요 결과는 다음과 같다. 1. 침전깊이가 깊어짐에 따라 총고형물 농도는 증가하는 경향을 보인 반면에 총고형물중에 함유된 용해성 물질은 감소하였다. 2. 침전깊이별 오염물 농도는 깊이에 따라 증가하여 저장조 전체깊이 대비 약 70% 정도 내외에서 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 3. 총질소와 총인 역시 침전깊이가 깊어짐에 따라 증가하는 결과를 보였는데, 이러한 경향은 총 인의 경우에 있어 더 뚜렷했고 질소의 농도변화는 상대적으로 적었다. 4. 저장 깊이가 깊어짐에 따라 Cr과 Ni 등의 함량도 증가하는 경향을 보였고 그 증가 경향치는 SS의 농도변화와 유사하였다.

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Manure Based Duckweed Production in Shallow Sink : Effect of Genera on Biomass and Nutrient Yield of Duckweed under the Same Nutritional and Management Conditions

  • Chowdhury, S.A.;Sultana, N.;Huque, K.S.;Huque, Q.M.E.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제13권5호
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    • pp.686-693
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    • 2000
  • Biomass yield, nutritive value and nutrient utilization efficiency of different genera of duckweed (DW, Lemnaceae) under the same nutritional and management conditions were studied. Three genera of DW namely: Lemna perpusilla, Spirodela polyrhiza and Woljfia arrhiza, were cultivated in 18 plastic sinks each of $59{\times}54{\times}35cm^3$ size. Each sink contained approximately 80 L of water and was charged once with 6.648 kg of anaerobically fermented cow dung effluent. The seed rate for Spirodela, Lemna and Wolffia were 600, 400 and $600g/m^2$ respectively. Duckweed were harvested at 48 hours intervals. Media total N concentration for Lemna and Wolffia gradually increased with time. Growth of duckweed was measured by subtracting the inoculum from the total biomass production. Growth of Spirodela ceased within 4 days but Lemna and Wolffia continue to grow up to 34 days. Bio-mass yield was significantly (p<0.05) higher in Wolffia (906 kg/ha/d) than Lemna (631 kg/ha/d). Dry matter (DM) yield was very similar in Lemna (14.80 kg/ha/d) and Wolffia (14.57 kg/ha/d). The N content was non-significant higher in Lemna (5.45%) than Wolffia (5.00%) and Spirodela (4.6%). The crude protein (CP, $N{\times}6.25$) yield was non-significantly higher in Lemna (4.83 kg/ha/d) than Wolffia (4.32 kg/ha/d). The acid detergent fibre (ADF) content was the highest in Wolffia (28.59%), followed by Spirodela (19.47%) and Lemna (12.39%). Utilization efficiency of CP was 273 and 314% respectively for Wolffia and Lemna. However, similar efficiency values for Spirodela was only 1.5%. Considering the bio-mass yield, nutritive value and nutrient utilization efficiency, production performance of DW were in the order of Lemna>Wolffia>Spirodela under the present experimental conditions.

유기질 및 화학비료 처리수준이 어린 백합나무 생장 및 양분농도에 미치는 영향 (The Effects of Organic Manure and Chemical Fertilizer Application Levels on the Growth and Nutrient Concentrations of Yellow Poplar (Liriodendron tulipifera Lin.) Seedlings)

  • 한시호;안지영;최형순;조민석;박병배
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.37-48
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    • 2015
  • Soil nutrient management is important to maintain the constant productivity of seedling production in the nursery for successful forest restoration. This study investigated the effects of organic manure and chemical fertilizer application levels on the growth, soil properties, and nutrient concentrations of yellow poplar seedlings. One-year-old yellow poplar seedlings were treated with the combination of 3 level organic manures(0, 5 Mg/ha, 10 Mg/ha; mixture of poultry manure, cattle manure, swine manure, and sawdust) and 3 level nitrogen-phosphorus-potassium(NPK) chemical fertilizers(0, 1x(urea, $30g/m^2$; fused superphosphate, $70g/m^2$; potassium chloride, $15g/m^2$), 2x). Organic manure significantly increased the soil pH and the concentrations of nitrogen, available phosphorous, exchangeable potassium, calcium, and magnesium. In contrast, the NPK chemical fertilizer decreased the soil pH and exchangeable calcium concentration, did not affect the soil concentrations of nitrogen and magnesium, and increased the concentrations of available phosphorous and exchangeable potassium. Both organic manure and NPK chemical fertilizer treatments increased the seedling height, root collar diameter, and dry weight by 39% and 25%, respectively. The treatment with manure 5 Mg/ha and NPK 2x chemical fertilizer mostly increased seedling dry weight by 2.6 times more than that of the control. Compared to the effects of the fertilization treatments on the soil properties, the effects on nutrient concentrations in the leaves were relatively small. These findings indicate that organic manure that was derived from livestock byproducts and sawdust can be utilized with chemical fertilizer to improve seedling production as well as conserving soil quality.

혼파초지에서 우분액비 시용수준이 유거수 및 토양특성에 미치는 영향 (Effect of Application level of Liquid Cattle Manure on the Run-Off Water and Soil Properties in Mixtures Swards)

  • 김원호
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.53-58
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    • 2000
  • 본 시험은 양축농가에서 환경오염으로 문제시되고 있는 우분뇨 액상구비를 혼파초지에 환원시 유거수내 BOD, COD 특성과 토양내 화학적 변화를 구명코자 축산기술연구소에서 무비구, 금비단용구, 우분뇨액비구(40, 60, 80톤/ha)를 두어 난괴법 5처리 3반복으로 시험한 결과는 다음과 같다. 무비구에서 유거수량이 1,469.4mm로 가장 많았으나 분뇨액비 60톤구에서는 1,278.1mm로 가장 적었다. 유거수내 BOD는 무비구에서 $19.84m{\ell}/{\;}{\ell}$로 가장 낮았으나 우분뇨 액비 수준이 증가함에 따라 높아지는 경향이었으며, 우분뇨액비 80톤구에서 $36.22m{\ell}/{\;}{\ell}$로 가장 높았다. 유거수내 CDO는 무비구에서 $21.28m{\ell}/{\;}{\ell}$로 가장 낮았으나 우분뇨 액비수준이 증가함에 따라 높아지는 경향이었으며, 우분뇨액비 80톤구에서 $37.51m{\ell}/{\;}{\ell}$로 가장 높았다. 토양의 화학성분중 유효인산 함량과 T-N은 금비구보다 우분뇨 액비 시용구에서 높게 나타났으나 우분뇨액비 수준간에는 차이가 적었다.

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Fugacity 모델에 기초한 논토양에서의 액비살포에 따른 암모니아성 질소 거동추적 (Environmental Fate Tracking of Manure-borne NH3-N in Paddy Field Based on a Fugacity Model)

  • 김미숙;곽동희
    • 한국물환경학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.224-233
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    • 2019
  • 액비(분뇨)에 포함된 질소성분은 환경의 질을 악화시키고 안정성을 감소시킬 수 있다. 액비로 인한 환경적 위해성을 최소화하기 위해서는 환경 매체 내에서의 액비의 거동을 이해할 필요가 있다. 액비에 포함된 암모니아성 질소($NH_3-N$)의 환경 내 거동과 이송을 분석하고, 액비시스템에서 질소(N)관리의 개선을 위한 기반을 제공하며 질소의 환경에 미치는 악영향을 최소화하기 위해서, 본 연구는 단순화된 Level III fugacity 모델의 적용 가능성을 조사하는 것을 목적으로 하였다. 벼 재배 기간 중 4개의 환경구획(공기, 물, 토양 및 벼)에서 암모니아성 질소($NH_3-N$) 성분을 축적하기 위해 정상상태의 fugacity 개념을 이용한 모델의 모의 실험을 실시하였으며 그 결과 Level III fugacity 모델의 적용 가능성을 검증하였다. 모델 결과, 대부분의 암모니아성 질소($NH_3-N$)는 논물(수체)과 벼(식물)에 분포하였으며 공기와 논물 그리고 토양에 대한 로그-로그 그래프선상에서 fugacity와 농도는 시간에 따라 선형적으로 감소한 반면에 벼(식물)에서의 변화는 비선형적으로 나타났다. 제거과정의 민감성을 살펴본 결과 제거과정(침적과 유출)이 고려된 경우 대부분의 암모니아성 질소는 논물에 분포하였으며 제거과정이 무시된 경우에는 벼(식물)가 암모니아성 질소를 흡수하는 것으로 나타났다. 또한 질소의 물질수지에 따라 각 구획별로 질소가 분포됨을 알 수 있었다. 본 연구는 실제 관측 자료에 의한 모델 보정을 수행하지 않고 토양층에 의한 잔류량 및 질소 형태의 변화를 기술하지 않았으며 모델 시뮬레이션은 간헐적인 실제 배출량 입력과 달리 연속 배출량으로 간주하였다. 그러므로 수질에 대한 비점 오염원으로서의 액비의 영향을 정량화하기 위해서는 보다 구체적이고 지속적인 모델링 및 모니터링 연구가 필요하다. 향후 연구의 Level III fugacity 모델에서는 더 정확한 제거 과정을 기술하고, 입력 변수의 적절한 값을 적용하여 다양한 N 형 비료에 대한 모델 시뮬레이션을 실시하고, 액비와 다양한 N 형 비료를 사용하여 얻은 N 성분의 관측 자료를 이용하여 모델을 평가할 것이다.

광역친환경농업단지의 경축순환자원 양분관리 (Management of Recycled Nutrient Resources using Livestock Waste in Large-Scale Environment-Friendly Agricultural Complex)

  • 문영훈;안병구;정성수
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권2호
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    • pp.177-184
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    • 2012
  • 광역친환경농업단지의 경축순환자원 활용실태를 파악하기 위해 전북 완주군 고산광역친환경농업단지의 토양특성과 축분퇴비 소요량 등을 조사하였다. 주요작물 재배면적은 2,353 ha (벼 1,398 ha, 감 189 ha 등)이며 이 가운데 친환경 참여면적은 402.9 ha이고, 주요 축종사육은 한우 21,077, 젖소 1,099, 돼지 32,993마리 등 총 58,955 마리이었다. 경축자원화센터에 유입되는 분뇨는 한우, 돼지 각각 6,000 마리, 닭 200,000 마리 참여로 일일 32 Mg이고, 퇴비생산량은 연간 9,600톤이며, 비료성분은 T-N 1.4%, $P_2O_5$ 2.7%, $K_2O$ 2.1%, MgO 0.9%, CaO 2.5% 이었다. 친환경농업단지 내에서 소모되는 퇴비량은 6,588 Mg이었다. 친환경농업단지의 토양화학성분은 논의 경우 pH는 78.1%, 밭 58.2%, 과수원 60.3%, 비가림시설 재배지 62.1%가 적정범위였다. 유기물은 논의 경우 41.7%, 밭 46.5%, 과수원 40.5%, 비가림시설재배지 81.4%가 과잉으로 나타났다. 유효인산은 밭토양을 제외하고 64.9~91.7%가 과잉으로 나타났으며, 치환성 $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$은 과수원과 비가림시설재배지에서 53.2~70.2%가 과잉인 것으로 나타났다. 비가림시설 재배지의 토양화학성은 2년차 이후에 증가폭이 컸으며, 모든 농경지의 중금속 함량은 토양오염우려기준을 초과한 경우는 없었다. 친환경농업단지의 미생물분포는 일반농경지 보다 높았고, 호기성균의 경우 친환경농업단지의 밭과 과수원토양에서 가장 높았다.

음식물쓰레기의 특성이 메탄생성량에 미치는 영향분석 (Effect of food waste properties on methane production)

  • 이수관;최홍림;이준희
    • 유기물자원화
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    • 제22권3호
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    • pp.11-22
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    • 2014
  • 음식물 쓰레기는 산완충능(buffer capacity)이 충분하지 않아 포집과 운송기간 동안 유기산이 축적될 수 있고 몰리브덴이나 코발트와 같은 미량원소가 부족할 수 있기 때문에 가축분뇨는 음식물 쓰레기와 혼합소화 시 부족한 메탄생성량을 보충할 수 있는 혼합기질로서 적합한 것으로 판단된다. 본 논문에서는 성공적인 혐기공정 설계 및 안정적 운영을 위한 우리 나라 유래 대상기질의 실제성상 특징과 메탄가스 발생사이의 상관성을 알아보고자 하였다. 서울시의 8개 기초자치단체(강남, 강동, 송파, 영등포, 관악, 구로, 동작, 용산)의 음식물 쓰레기 중간 집하장이나 처리시설에서 음식물 쓰레기를 채취하였다. 음식물 쓰레기의 고형물 함량은 평균 16%를 보였고 잠재 메탄발생량은 평균 $446.6STP-m{\ell}/g-VS$로서 $334.8{\sim}567.5STP-m{\ell}/g-VS$의 범위를 가진다. 우분의 고형물 함량과 잠재메탄 발생량은 각각 평균 26%과 $280.6STP-m{\ell}/g-VS$로 타나났다. 잠재 메탄발생량은 고위발열량, 지방 함량, 탄소함량, 수소함량과 양의 상관관계를 가지고 탄수화물 함량과 음의 상관관계를 가지는 것으로 나타났다($r^2&gt;0.8$). 따라서 이러한 기질특성 분석결과를 통해 잠재 메탄발생량을 비교적 정확하게 예측하였다. 본 연구에서는 단일 기질과 잠재 메탄발생량을 분석하였으나 향후는 최대 메탄발생량을 위하여 혼합기질 (음식물쓰레기, 가축분뇨, 수분조절제 등)의 최적조합을 결정하는 연구가 수행하여야 할 것으로 여겨진다.

SCB 액비 시용 논에서 물관리를 통한 양분의 수계 부하 최소화 방안 (Minimizing Nutrient Loading from SCB Treated Paddy Rice Fields through Water Management)

  • 김민경;권순익;강성수;정구복;홍성창;채미진;소규호
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권5호
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    • pp.671-675
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    • 2012
  • 본 연구는 2008년부터 2010년까지 경기도 여주군 능서면 오계2리 SCB 액비를 시용한 논에서 수질환경 부하 저감을 위한 물관리 방안을 제시하고자 시험을 수행하였다. 첫째, 액비가 시용된 경지정리된 논에서는 시용 직후부터 이앙 후 3주까지 물 흘러대기를 금지하여 시용된 양분의 환경부하를 최소화하면서 시비효율을 높이는 방안, 둘째, 액비를 최소 이앙 20일 전에 시비하여 토양 중 양분 보유 능력을 높여 작물의 양분 이용효율을 높이는 방안, 셋째, 액비 살포 후 바로 경운시 담수심을 5 cm내외로 유지하여 환경부하 저감 및 용수절감 효과를 높이는 방안, 넷째, 액비 중에 포함되어 있는 분변성 대장균은 논에 시용 후 48시간 후부터 소멸되기 시작하므로 최소 2일 동안 물꼬를 막아 논 표면수의 유출을 억제하여 대장균에 의한 인근 하천 수계 오염을 저감하는 방안이 있다. 그러나, 본 연구에서는 SCB 액비를 시용하는 평탄지 논에서 수행한 연구결과로 물관리 패턴이 다른 곡간지 논에서는 한계점이 있을 것으로 생각되나 액비를 시용하는 논은 대부분 시용이 용이한 경지정리된 평탄지 논으로 본 연구결과들은 외부 수질환경 부하를 방지하기 위한 영농지도 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.