Sachverhalt:
A.
A._ ist Eigentümer eines Landwirtschaftsbetriebs mit einer landwirtschaftlichen Nutzfläche von knapp 14 ha in der politischen Gemeinde Waldkirch. Auf rund 3 ha wird Silomais angebaut; beim Rest handelt es sich um Wiesen. Das Grundstück Nr. 1436 mit dem Betriebszentrum liegt in der Landwirtschaftszone und ist mit einem Wohnhaus mit angebauter Scheune, einer Milchviehscheune mit angebauter Remise sowie einem Schweinezuchtstall überbaut.
A._ züchtet seit 2004 (Betriebsübernahme) Schweine (ca. 42 Grossvieheinheiten; GVE). Der Schweinezuchtstall war zusammen mit der Milchviehscheune im Jahr 1977 von seinem Vater neu erstellt worden. Der Milchviehbetrieb mit damals 33 GVE wurde aber bereits 1978 an einen benachbarten Landwirt verpachtet. Dieses Pachtverhältnis wurde auf den 1. Januar 2014 gekündigt; die Milchviehhaltung hat A._ nicht weitergeführt.
B.
Mit Baugesuch vom 14. Januar 2014 ersuchte A._ um Bewilligung zur Umnutzung der Milchviehscheune in einen Schweinezuchtstall mit einer Bucht für 125 Galtschweine und acht Jagerbuchten. Der Bauherr beabsichtigt, den Tierbestand in etwa zu verdoppeln und in den beiden Ställen gesamthaft 162 Zuchtschweine inklusive Ferkel, 6 Mastschweine und 2 Zuchteber zu halten.
Mit raumplanungsrechtlicher Teilverfügung vom 2. April 2014 verweigerte das St. Galler Amt für Raumplanung und Geoinformation (AREG/SG) seine Zustimmung zum Bauvorhaben mit der Begründung, die bodenabhängige Tierhaltung sei aufgegeben worden, weshalb es an einer zwingenden Voraussetzung für die (zusätzliche) innere Aufstockung durch Vergrösserung der bodenunabhängigen Schweinezucht fehle. Mit Beschluss vom 28. April 2014 verweigerte der Gemeinderat Waldkirch die Baubewilligung.
C.
Dagegen erhob A._ am 30. April 2014 Rekurs beim Baudepartement des Kantons St. Gallen. Dieses wies den Rekurs mit Entscheid vom 12. Februar 2015 ab.
D.
Mit Eingabe vom 26. Februar 2015 und Ergänzung vom 25. März 2015 erhob A._ Beschwerde beim Verwaltungsgericht St. Gallen. Dieses wies die Beschwerde am 19. Juli 2016 ab.
E.
Gegen den verwaltungsgerichtlichen Entscheid hat A._ am 13. September 2016 Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht erhoben. Er beantragt, der angefochtene Entscheid sei aufzuheben und die Streitsache sei zu neuer Entscheidung über die Erteilung der Baubewilligung an den Gemeinderat Waldkirch und das AREG/SG sowie zu neuer Entscheidung über die Kosten- und Entschädigungsfolgen der Verfahren vor Baudepartement und vor Verwaltungsgericht an die Vorinstanz zurückzuweisen.
F.
Das Verwaltungsgericht, das Baudepartement und die Gemeinde Waldkirch schliessen auf Abweisung der Beschwerde.
Das Bundesamt für Raumentwicklung (ARE) äussert sich zu den streitigen Rechtsfragen, ohne einen Antrag zu stellen.
G.
Der Beschwerdeführer hält in der Replik vom 27. Januar 2017 an seinen Anträgen fest.
H.
Das Bundesgericht hat an der Sitzung vom 23. August 2017 über die Beschwerde öffentlich beraten und entschieden.

Erwägungen:
1.
Gegen den kantonal letztinstanzlichen Endentscheid des Verwaltungsgerichts steht grundsätzlich die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht offen (Art. 82 lit. a, 86 Abs. 1 lit. d und 90 BGG). Der Beschwerdeführer ist als Baugesuchsteller zur Beschwerde gegen die Abweisung seines Baugesuchs legitimiert (<ref-law>). Auf die rechtzeitig erhobene Beschwerde (<ref-law>) ist daher einzutreten.
2.
Der Beschwerdeführer beantragt die Einholung von Stellungnahmen des ARE, des Landwirtschaftlichen Zentrums St. Gallen (LZSG) und der Konferenz der Landwirtschaftsämter der Schweiz (KOLAS).
Die Stellungnahme des ARE wurde in der Instruktion eingeholt und das Landwirtschaftliche Zentrum St. Gallen (LZSG) hat sich bereits im vorinstanzlichen Verfahren geäussert. Auf die Einholung weiterer Stellungnahmen kann verzichtet werden; streitig sind Rechtsfragen, die das Bundesgericht selbst beurteilen kann und muss.
3.
In der Landwirtschaftszone sind Bauten und Anlagen zonenkonform, die der bodenabhängigen Bewirtschaftung oder der inneren Aufstockung dienen (Art. 16a Abs. 1 und 2 RPG [SR 700] und Art. 34 Abs. 1 der Raumplanungsverordnung vom 28. Juni 2000 [RPV; SR 700.1]). Als bodenabhängig gilt die Bewirtschaftung, wenn ein enger Bezug zum natürlichen Boden besteht; dies ist bei der Tierhaltung der Fall, wenn die Tiere im Wesentlichen auf der Grundlage der auf dem Betrieb produzierten Futtermittel ernährt werden (<ref-ruling> E. 4.2 S. 375; WALDMANN/HÄNNI, Kommentar RPG, Bern 2006, N 17 zu Art. 16a RPG).
Als zulässige innere Aufstockung im Bereich der Tierhaltung gilt nach <ref-law> die Errichtung von Bauten und Anlagen für die bodenunabhängige Tierhaltung, wenn der Deckungsbeitrag der bodenunabhängigen Produktion kleiner ist als jener der bodenabhängigen Produktion (lit. a) oder wenn das Trockensubstanzpotenzial des Pflanzenbaus einem Anteil von mindestens 70 % des Trockensubstanzbedarfs des Tierbestandes entspricht (lit. b). Deckungsbeitrags- und Trockensubstanzvergleich sind anhand von Standardwerten vorzunehmen; sofern Standardwerte fehlen, ist auf vergleichbare Kalkulationsdaten abzustellen (Abs. 2). Führt das Deckungsbeitragskriterium zu einem höheren Aufstockungspotenzial als das Trockensubstanzkriterium, so müssen in jedem Fall 50 % des Trockensubstanzbedarfs des Tierbestandes gedeckt sein (Abs. 3).
Bauten und Anlagen für die bodenunabhängige Tierhaltung, die über eine innere Aufstockung hinausgehen, sind nur in speziellen, in einem Planungsverfahren dafür freigegebenen Gebieten der Landwirtschaftszone zonenkonform (Art. 16a Abs. 3 RPG).
4.
Die Schweinezucht des Beschwerdeführers erfolgt bodenunabhängig: Das auf dem betriebseigenen Landwirtschaftsland (rund 11 ha Grünland und 3 ha Anbaufläche für Silomais) gewonnene Futter wird verkauft; die Schweine werden mit zugekauftem Kraftfutter ernährt.
4.1. Gemäss Amtsbericht des LZSG beträgt der Deckungsbeitrag aus bodenabhängiger Produktion Fr. 16'075.-- und aus bodenunabhängiger Produktion (nach der geplanten Aufstockung) Fr. 178'530.--. Das Verwaltungsgericht erhöhte auf Einwand des Beschwerdeführers den Deckungsbeitrag für die bodenabhängige Produktion auf Fr. 52'388.--. Auch dieser Betrag liegt aber deutlich unter demjenigen der bodenunabhängigen Schweinezucht, so dass kein Aufstockungspotenzial nach <ref-law> besteht.
4.2. Dagegen erreicht das Trockensubstanzpotenzial des betriebseigenen Pflanzenbaus (1705.8 dt TS) einen Anteil von 70.4 % des Trockensubstanzbedarfs aller auf dem Betrieb gehaltenen Tiere inklusive Aufstockung (2423 dt TS). Die Voraussetzungen für eine innere Aufstockung nach <ref-law> wären daher erfüllt. Das LZSG kam in seinem Amtsbericht zum Ergebnis, das landwirtschaftliche Einkommen des Beschwerdeführers von Fr. 74'457.-- (Durchschnitt der letzten drei Jahre) könne mit der zusätzlichen bodenunabhängigen Tierhaltung um jährlich rund Fr. 25'000.-- erhöht werden; damit habe der Betrieb eine voraussichtlich längerfristige Zukunft (<ref-law>).
4.3. AREG/SG und Baudepartement gingen davon aus, dass die innere Aufstockung im Bereich der Tierhaltung begriffsnotwendig voraussetze, dass eine bodenabhängige Tierhaltung vorhanden sei, die durch einen bodenunabhängigen Produktionsteil aufgestockt werden könne. Vorliegend habe der Beschwerdeführer die bodenabhängige Rindviehhaltung vor über 20 Jahren aufgegeben. Dem Projekt stünden zudem überwiegende Interessen entgegen: Der projektierte Zuchtschweinestall wirke sich mit der Anlieferung von Jungtieren und Kraftfutter sowie dem Abtransport der schlachtreifen Ferkel, der Schweinegülle und des konservierten Wiesenfutters in zusätzlichem Lastwagenverkehr auf Raum und Umwelt aus. Es sei zudem zu befürchten, dass die Graswirtschaft durch allfällige Direktabnehmer oder billige Hilfskräfte faktisch ausgelagert werden könnte. Übrig bliebe die Schweinezucht, die jeglichen Bezug zu einem klassischen Landwirtschaftsbetrieb im Talgebiet vermissen lasse.
4.4. Das Verwaltungsgericht erwog, die innere Aufstockung bezwecke, einen überwiegend bodenabhängig geführten landwirtschaftlichen Betrieb mit Bauten und Anlagen für die bodenunabhängige Produktion landwirtschaftlicher Erzeugnisse zu ergänzen. Dabei müsse die bodenunabhängige Produktion gegenüber der bodenabhängigen Produktion untergeordnet sein, wie sich aus Wortlaut, Entstehungsgeschichte und Systematik von Art. 16a RPG ergebe und auch in Rechtsprechung und Lehre anerkannt sei. Anders als die Deckungsbeitragsmethode (<ref-law>) lasse jedoch der in <ref-law> vorgesehene Trockensubstanzvergleich keine Rückschlüsse auf die Gewichtung zwischen bodenabhängiger und bodenunabhängiger Produktion zu. Er stelle lediglich sicher, dass das Aufstockungspotenzial proportional zur landwirtschaftlichen Nutzfläche zunehme. Im konkreten Fall führe die Anwendung des Trockensubstanzkriteriums zu einem gesetzwidrigen Ergebnis, weil der Hauptbetriebszweig in bodenunabhängiger Schweinezucht und -mast bestehe. Das betriebseigene Landwirtschaftsland leiste keinen substanziellen Beitrag an die Ernährung der gehaltenen Schweine. Auch der Arbeitskraftbedarf gemäss der Landwirtschaftlichen Begriffsverordnung (LBV; SR 810.91) ergebe für die bodenabhängige Bewirtschaftung einen Bedarf von nur 0.565 Standardarbeitskräften (SAK) und von 2.943 SAK für die bodenunabhängige Schweinehaltung. Damit liege kein zur Hauptsache bodenabhängiger Landwirtschaftsbetrieb mehr vor, der zu einer inneren Aufstockung berechtigt wäre.
4.5. Der Beschwerdeführer macht dagegen geltend, er erzeuge auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche von 14 ha Gras, Heu, Emd und Obst, weshalb ein bodenabhängiger Pflanzenbaubetrieb vorliege (<ref-law>). Dieser genüge für eine innere Aufstockung; nicht erforderlich sei eine bodenabhängige Nutztierhaltung. Das in <ref-law> vorgesehene Trockensubstanzkriterium sei als Kriterium für das Vorliegen und die Zulässigkeit einer inneren Aufstockung geeignet und gesetzeskonform (vgl. im einzelnen unten E. 6.4). Ergänzend weist er darauf hin, dass es sich bei den errechneten Deckungsbeiträgen um Bruttoerlöse handle, von denen noch die Struktur- und Angestelltenkosten abzuziehen seien, um auf die Nettoerträge zu kommen. Vergleiche man das landwirtschaftliche Einkommen, so betrage dieses (nach der beantragten Aufstockung) rund Fr. 99'500.-- jährlich, wovon immerhin Fr. 46'388.-- (46 %) aus der bodenabhängigen Produktion und (aufgrund der hohen Struktur- und Angestelltenkosten) nur Fr. 53'530.-- (54 %) aus der bodenunabhängigen Produktion stammten.
4.6. Das ARE legt dar, der Begriff der inneren Aufstockung im raumplanungsrechtlichen Sinne setze voraus, dass der bodenunabhängige Betriebsteil im Vergleich zum bodenabhängigen von untergeordneter Bedeutung sei (ARE, Neues Raumplanungsrecht, Erläuterungen zur Raumplanungsverordnung und Empfehlungen für den Vollzug, Bern 2000/01 S. 34). Dieses Erfordernis werde alternativ mithilfe des Deckungsbeitrags- und des Trockensubstanzkriteriums konkretisiert (vgl. im einzelnen unten E. 6.3).
5.
Zunächst ist auf die Entstehungsgeschichte der heutigen Regelung einzugehen.
5.1. Wie das ARE in seiner Vernehmlassung darlegt, entstand der Begriff der inneren Aufstockung in der Landwirtschaftspolitik: Als Überlebenshilfe für kleinere Betriebe sollte diesen die Möglichkeit eingeräumt werden, die Produktion durch eine Intensivierung der Bodennutzung oder die Angliederung bodenunabhängiger Tierhaltungszweige zu erhöhen. Dies führte zu Konflikten mit dem Raumplanungsrecht, das in der Landwirtschaftszone nur bodenabhängige Betriebe als zonenkonform anerkannte (vgl. PIERRE TSCHANNEN, Zweierlei Landwirtschaft, Zeitschrift für schweizerisches Recht; 111/1992, Halbbd. 1, H. 2, S. 135-172).
5.2. In <ref-ruling> (E. 3 S. 278 ff.) und 502 (E. 4 S. 503 ff.; je mit Hinweisen) hielt das Bundesgericht daran fest, dass Masthallen ohne eigene Futterbasis in der Landwirtschaftszone nicht zonenkonform seien, weil der Boden als Produktionsfaktor für sie entbehrlich sei. Auch das Ausbringen von Jauche als Dünger auf landwirtschaftlichem Boden stelle noch keine landwirtschaftliche Nutzung dar. Eine bodenunabhängig bewirtschaftete Masthalle könne jedoch aus betriebswirtschaftlichen Gründen in der Landwirtschaftszone standortgebunden sein und nach Art. 24 RPG bewilligt werden, wenn nur so die Existenz des gesamten Landwirtschaftsbetriebs gesichert und damit die Weiterführung der bodenabhängigen Bewirtschaftung ermöglicht werden könne (<ref-ruling> E. 4 S. 281 ff., 502 E. 5 S. 505 f.). Dafür sei eine Gesamtschau im Einzelfall vorzunehmen, unter Berücksichtigung von Art und Grösse des herkömmlichen landwirtschaftlichen Betriebs und des in Frage stehenden bodenunabhängigen Betriebszweigs sowie der konkreten örtlichen Verhältnisse. Damit der Boden der überwiegende Produktionsfaktor bleibe, dürfe das durch die innere Aufstockung erwirtschaftete Zusatzeinkommen nicht mehr als ein Viertel oder - bei kleinen Betrieben - ein Drittel des Gesamteinkommens ausmachen (Urteile 1A.147/1988 vom 14. März 1990, E. 4b/bb, in: ZBl 92/1991 S. 174; 1A.67/1999 vom 30. November 1999 E. 4b).
5.3. Der Bundesrat verwies in seiner Botschaft zu einer Teilrevision des RPG vom 22. Mai 1996 (BBl 1996 III 513 ff., insbes. Ziff. 111.2 S. 517) auf die Rechtsprechung zur inneren Aufstockung: Darunter seien jene Fälle zu subsumieren, in denen einem überwiegend bodenabhängig geführten Betrieb Bauten und Anlagen für die bodenunabhängige Produktion landwirtschaftlicher Erzeugnisse angegliedert würden, um auf diese Weise dessen Existenzfähigkeit zu sichern. Von einer inneren Aufstockung werde jedoch nur gesprochen, wenn sich der bodenunabhängige Betriebsteil dem bodenabhängigen gegenüber als untergeordnet erweise.
Erst im Parlament fand der Begriff Eingang ins Gesetz (Art. 16a Abs. 2 und 3 RPG). Bauten und Anlagen für die innere Aufstockung sollten künftig zonenkonform sein, d.h. keiner Ausnahmebewilligung mehr bedürfen. Für die Umschreibung der inneren Aufstockung wurde auf die bisherige bundesgerichtliche Rechtsprechung verwiesen. So führte der Berichterstatter der ständerätlichen Kommission (SR Plattner) aus (AB 1997 S 206) :
"Klar muss Ihnen sein, dass die neuartige Bewirtschaftung landwirtschaftlichen Bodens, abgesehen von der schon bisher möglichen inneren Aufstockung, nur im Rahmen einer expliziten und formell durchgeführten Nutzungsdifferenzierung der Landwirtschaftszone erfolgen kann.
(...)
Nach diesem Modell werden in Absatz 2 dieses neuen Artikels 16a die bisher vom Bundesgericht schon als zonenkonform akzeptierten inneren Aufstockungen eines landwirtschaftlichen Betriebs in aller Form als zonenkonform bezeichnet. Das ist etwas, was schon bisher möglich war. Ich lege Wert darauf, dass das nicht mit dieser Revision dazukam, sondern sich auf eine bundesgerichtliche Praxis stützt, welche es den Bauern ermöglicht, in einem überwiegend bodenabhängig geführten Betrieb Bauten und Anlagen für eine kleinere, zusätzliche bodenunabhängige Produktion zu errichten. (...)."
Im Nationalrat antwortete Bundesrat Koller auf eine Frage zum Begriff der inneren Aufstockung, man halte sich bewusst an die ausführliche bundesgerichtliche Rechtsprechung, die restriktiv sei (AB 1997 N 1853).
5.4. In <ref-law> vom 28. Juni 2000 (AS 2000 2047) legte der Bundesrat daraufhin folgende Voraussetzungen für innere Aufstockungen im Bereich der Tierhaltung fest.
" 1 Als innere Aufstockung (Art. 16a Abs. 2 RPG) gilt die Errichtung von Bauten und Anlagen für die bodenunabhängige Tierhaltung, wenn der Betrieb nur mit dem Zusatzeinkommen voraussichtlich längerfristig bestehen kann, und wenn:
a. Der Deckungsbeitrag der bodenunabhängige Produktion kleiner ist als jener der bodenabhängigen Produktion, oder
b. das Trockensubstanzpotenzial des Pflanzenbaus einem Anteil von mindestens 70 Prozent des Trockensubstanzbedarfs des Tierbestandes entspricht.
(...) "
Der Chef der Sektion Recht des ARE führte dazu Folgendes aus (STEPHAN SCHEIDEGGER, Neue Spielregeln für das Bauen ausserhalb der Bauzone, BR 3/2000 S. 81 ff., insbes. S. 84) : Zwar sei im Parlament wiederholt betont worden, dass die bisherige bundesgerichtliche Rechtsprechung die Richtschnur bilden solle; die einzelnen Anforderungen, die das Bundesgericht an das Vorliegen einer inneren Aufstockung geknüpft habe, seien aber nie diskutiert worden. Der Verordnungsgeber habe daher im Interesse der Landwirtschaft und im Bestreben, die Flexibilitäten des neuen Raumplanungsgesetzes optimal auszuschöpfen, bewusst davon abgesehen, die bisherige Bundesgerichtspraxis im Detail normativ abzubilden. Aus Gründen der Praktikabilität sei statt auf das effektive Betriebseinkommen auf den sogenannten Deckungsbeitrag abgestellt worden. Im Sinne einer Liberalisierung sei die Grenze von bisher höchstens 25-35 % neu auf bis knapp unter 50 % angehoben worden. Neu stehe, alternativ zum Einkommenskriterium, auch das Trockensubstanzkriterium zur Verfügung. Der erforderliche Trockensubstanzdeckungsgrad von 70 % basiere auf diesbezüglichen positiven Erfahrungen der Kantone Thurgau und Freiburg. Immerhin sei das "Kernstück" der bundesgerichtlichen Rechtsprechung ins neue Recht überführt worden, d.h. Voraussetzung sei weiterhin, dass der Betrieb nur mit dem erwarteten Zusatzeinkommen voraussichtlich länger bestehen könne.
RUDOLF MUGGLI (Begriffe zum Bauen ausserhalb der Bauzone, Juli 2003, Raum und Umwelt 2003 S. 19) äusserte damals Zweifel, ob der gegenüber der bisherigen Rechtsprechung erheblich ausgedehnte Rahmen der inneren Aufstockung mit dem Gesetz vereinbar sei.
5.5. In der RPG-Teilrevision vom 23. März 2007 wurde Art. 16a Abs. 2 RPG leicht abgeändert ("sind zonenkonform" statt "bleiben zonenkonform") und ein zweiter Satz hinzugefügt: "Der Bundesrat regelt die Einzelheiten." In seiner Botschaft führte der Bundesrat aus, es sei vorgesehen, das Erfordernis des Angewiesenseins auf ein Zusatzeinkommen in der Verordnung zu streichen und die innere Aufstockung damit zu erleichtern (Botschaft zur Teilrevision des RPG vom 2. Dezember 2005, BBl 2005 7097 ff., insbes. S. 7103) : Was für nichtlandwirtschaftliche Nebenbetriebe mit engem Bezug zum landwirtschaftlichen Betrieb vorgeschlagen werde (in Art. 24b Abs. 1bis RPG), solle auch bezüglich der landwirtschaftlichen Aufstockungen gelten, d.h. innere Aufstockungen sollten künftig generell zulässig sein und nicht nur dann, wenn der landwirtschaftliche Betrieb ohne ein Zusatzeinkommen nicht weiter bestehen könne. Die Änderung von Art. 16a Abs. 2 RPG wurde in den Räten diskussionslos angenommen. Am 4. Juli 2007 wurden Art. 36 und 37 RPV entsprechend angepasst (AS 2007 3641).
5.6. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass Art. 16a Abs. 1 RPG die Landwirtschaftszone bodenabhängig wirtschaftenden Landwirtschaftsbetrieben vorbehält (Abs. 1; im Vernehmlassungsentwurf des UVEK zur 2. Etappe der Teilrevision RPG vom 22. Juni 2017 wird diese neu als "Kernlandwirtschaft" bezeichnet). Bodenunabhängige Betriebe sind nur in den Teilen der Landwirtschaftszone zonenkonform, die in einem Planungsverfahren dafür freigegeben worden sind (Abs. 3), d.h. in einem demokratisch legitimierten Planungsprozess und nach einer umfassenden Abwägung aller sich gegenüberstehenden Interessen. Die ebenfalls als zonenkonform anerkannte "innere Aufstockung" soll es bodenabhängig wirtschaftenden Stammbetrieben ermöglichen, zusätzlich eine kleinere bodenunabhängige Produktion zu errichten (Votum Plattner, AB 1997 S 206). Der Boden muss aber der überwiegende Produktionsfaktor bleiben, d.h. die bodenunabhängige Produktion muss gegenüber der bodenabhängigen von untergeordneter Bedeutung sein (Botschaft RPG vom 22. Mai 1996, BBl III S. 517; so auch die einhellige Lehre, vgl. nur WALDMANN/HÄNNI, N. 19 zu Art. 16a RPG; A. RUCH, RPG-Kommenar N. 43 zu Art. 16a RPG; PETER HÄNNI, Planungs-, Bau- und besonderes Umweltschutzrecht, 6. Aufl., 2016, S. 184). Ziel der inneren Aufstockung ist es letztlich, traditionelle, überwiegend bodenabhängige Landwirtschaftsbetriebe längerfristig zu erhalten, auch wenn seit der RPG-Revision 2007 nicht mehr verlangt wird, dass der Betrieb zum Überleben auf das Zusatzeinkommen angewiesen ist.
6.
Der Bundesrat hat in der Raumplanungsverordnung verschiedene Kriterien aufgestellt, um zu beurteilen, ob eine innere Aufstockung nach Art. 16a Abs. 2 RPG zulässig ist.
Für die innere Aufstockung im Bereich des Gemüsebaus stellt <ref-law> auf den Anteil der bodenabhängig und bodenunabhängig bewirtschafteten Fläche ab: Letztere darf maximal 35 % an der Gesamtanbaufläche und insgesamt nicht mehr als 5000 m2 betragen.
Für die innere Aufstockung im Bereich der Tierhaltung sieht <ref-law> zwei andere, alternative Kriterien vor:
- Bei der Deckungsbeitragsmethode wird verlangt, dass der Deckungsbeitrag (d.h. die Differenz zwischen dem Erlös und den variablen Kosten) der bodenunabhängigen Produktion kleiner ist als der Deckungsbeitrag der bodenabhängigen Produktion.
- Beim Trockensubstanzkriterium wird der Ertrag aus dem Pflanzenbau des Betriebs (Trockensubstanzpotenzial) dem Futterbedarf der Tierhaltung gegenübergestellt (Trockensubstanzbedarf), beide gemessen nach ihrem Trockengewicht (dt TS). Dabei muss das Trockensubstanzpotenzial den Trockensubstanzbedarf zu mindestens 70 % decken. Im Folgenden ist zu prüfen, ob dieses Kriterium den gesetzlichen Anforderungen genügt, d.h. sicherstellt, dass die bodenunabhängige Produktion gegenüber der bodenabhängigen von untergeordneter Bedeutung bleibt.
6.1. Das Bundesgericht hat sich mit dieser Frage bisher noch nicht befasst:
Im Urteil 1A.96/1999 vom 10. Februar 2000 lehnte es das Bundesgericht ab, schon im Vorgriff auf die neue Verordnung das Trockensubstanzkriterium anzuwenden (E. 3), mit Hinweis auf das damals noch laufende Vernehmlassungsverfahren und die mit der neuen Gesetzes- und Verordnungsfassung verbundenen Unsicherheiten und Kontroversen.
In <ref-ruling> E 4.4 S. S. 376 f. war der streitige Schweinestall für einen bodenabhängigen Betrieb beantragt und bewilligt worden. Das Bundesgericht hielt fest, das Trockensubstanzkriterium sei nicht geeignet, um die Bodenabhängigkeit eines Vorhabens zu prüfen; diese setze vielmehr voraus, dass das von den Tieren benötigte Futter auch tatsächlich zum überwiegenden Teil auf dem Betrieb selbst produziert werde.
Im Urteil 1C_120/2012 vom 22. August 2012 bejahte das Bundesgericht die Bewilligungspflicht für die nachträgliche Erhöhung des Tierbestands eines im Rahmen der inneren Aufstockung bewilligten Schweinestalls. In diesem Zusammenhang verwies es auf <ref-law>, wonach Deckungsbeitrag und Trockensubstanzpotential in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen müssten. Änderungen des Tierbestands und des Betriebskonzepts seien deshalb raumbedeutsam und bewilligungspflichtig (E. 3.3). Im damaligen Fall war unstreitig, dass die Kriterien für die innere Aufstockung nach <ref-law> nicht erfüllt waren (E. 3.4).
Im Fall 1C_71/2015 vom 23. Juni 2015 (E. 5) war streitig, ob ein Viehhandelsbetrieb mit Milchwirtschaft einen überwiegend bodenabhängigen Betrieb darstelle, der mit den beantragten Stallungen für eine bodenunabhängige Kälbermast aufgestockt werden könne. Dies war vom Verwaltungsgericht verneint worden: Es handle sich um einen bodenunabhängigen Grossgewerbebetrieb, für den eine innere Aufstockung nicht in Betracht falle. Dies wurde von Bundesgericht bestätigt, insbesondere weil die gehandelten Tiere nicht (auch nicht zur Hälfte) auf dem Hof aufgewachsen waren (E. 5.4). Die Bodenabhängigkeit des Stammbetriebs könne auch nicht mit Hinweis auf das Trockensubstanzpotenzial begründet werden (E. 5.3 mit Verweis auf <ref-ruling>). Das Verwaltungsgericht habe willkürfrei davon ausgehen dürfen, dass der (erst im Rechtsmittelverfahren erfolgte) Abschluss von Pachtverträgen lediglich erfolgt sei, um die Anerkennung als landwirtschaftlichen Betrieb zu erreichen. Die Gesetzmässigkeit des Trockensubstanzkriteriums für die Zulässigkeit einer inneren Aufstockung wurde nicht thematisiert.
6.2. Das ARE führt in seiner Vernehmlassung aus, das Trockensubstanzkriterium sei insofern sachgerecht, als es an die Bodenbewirtschaftung anknüpfe. Dagegen erlaube es keinen direkten Vergleich der bodenabhängigen mit der bodenunabhängigen Produktion. Vielmehr werde das pflanzenbauliche Ertragspotenzial einerseits dem Futterbedarf des gesamten Tierbestandes andererseits gegenübergestellt. Deckungsbeitrags- und Trockensubstanzvergleich führten je nach Fallkonstellation zu stark divergierenden Ergebnissen. Namentlich könnten Betriebe mit Milchproduktion (als Raufutterverwerter) nach dem Trockensubstanzkriterium weniger aufstocken als flächengleiche Betriebe ohne Milchproduktion. Hinzukomme, dass sowohl beim Einkommen (berechnet nach Deckungsbeitrag) als auch beim Arbeitsaufwand (berechnet nach SAK) die unmittelbare Bodenbewirtschaftung nur in geringem Umfange zu Buche schlage, aufgrund der Mechanisierung und der vergleichsweise tieferen Erträge. Um zu verhindern, dass die Beurteilung nach dem Deckungsbeitragskriterium zu Aufstockungspotenzialen führe, die ein mehrfaches der gemäss Gewässerschutzgesetzgebung zulässigen Düngergrossvieheinheiten pro Hektar ausmachten, habe der Verordnungsgeber in <ref-law> vorgesehen, dass mindestens 50 % des Trockensubstanzbedarfs des Tierbestands gedeckt sein müsse. Für das Trockensubstanzkriterium enthalte <ref-law> dagegen kein Korrektiv.
Im zwischenzeitlich publizierten Erläuterungsbericht zur zweiten Etappe der Teilrevision des Raumplanungsgesetzes - Vernehmlassung zu neuen Elementen - vom 21. Juni 2017 (S. 24 f. zu Art 23g) räumt das ARE nunmehr ein, dass die Kriterien des geltenden Rechts, insbesondere im Bereich der Tierhaltung, teilweise zu wenig überzeugenden Resultaten führten, und stellt neue Kriterien auf Verordnungsstufe in Aussicht (insbesondere das Anknüpfen an die Düngemittelbilanz).
6.3. Nach Auffassung des Beschwerdeführers erlaubt gerade und vor allem das Trockensubstanzkriterium eine eindeutige Gewichtung zwischen bodenabhängiger und -unabhängiger Bewirtschaftung eines Landwirtschaftsbetriebs: Mit dieser Methode werde eine Futterbilanz erstellt und aufgezeigt, dass der Betrieb eine gewichtige und überwiegend bodenabhängige Bewirtschaftung betreibe. Da das Futter für bodenunabhängig gehaltene Tiere (Schweine, Geflügel) hohen technischen Verarbeitungsprozessen unterliege und zum grössten Teil in Futtermühlen hergestellt werde, könne es keine Rolle spielen, ob es aus Pflanzen vom eigenen Betrieb oder von fremden Betrieben hergestellt werde. Zudem werde durch das Trockensubstanzkriterium sichergestellt, dass der überwiegende Teil der anfallenden Nährstoffe (Gülle, Mist) auf dem Betrieb ausgebracht werden könne und nicht über weite Distanzen abgeführt werden müsse. Schliesslich habe die Trockensubstanzmethodik den Vorteil, eine marktpreisunabhängige Beurteilung zuzulassen.
6.4. Gemäss der Vollzugshilfe des ARE "Deckungsbeitrags- und Trockensubstanzkriterium nach <ref-law>" wird das Trockensubstanzpotenzial eines Betriebs abstrakt, nach Standardwerten, berechnet, unabhängig von der tatsächlichen Produktion und Verwendung der Kulturen auf dem Betrieb (a.a.O. S. 8). Dabei werden sämtliche Pflanzenbestandteile berücksichtigt, unabhängig davon, ob sie sich als Futter für die im Betrieb gehaltenen Tiere eignen oder überhaupt als Futter verwendet werden können (z.B. Stroh; vgl. Vollzugshilfe S. 9). Es ist deshalb nicht ersichtlich, inwiefern dieser Vergleich belegen kann, dass es sich weiterhin um einen überwiegend bodenabhängigen Betrieb handelt: Ob und inwiefern im Betrieb produzierte Pflanzen - direkt oder indirekt (z.B. nach Verarbeitung in einer Futtermühle) - als Tierfutter eingesetzt werden können, hängt von der Pflanzenart und ihrem Nährstoffgehalt ab (Kalorien, Proteingehalt) und nicht vom Trockengewicht.
Während Kühe als Raufutterverzehrer eine grosse Pflanzenmenge (Gras, Heu) benötigen und deshalb einen hohen Trockensubstanzbedarf haben (gemäss Vollzugshilfe 62.1 dt TS pro Jahr), fressen Mastschweine und -hühner konzentriertes Kraftfutter (z.B. Sojaschrot) mit hohem Energie- und Proteingehalt, aber relativ geringem Trockengewicht (5.64 dt TS für Mastschweine bzw. 0.24 dt TS für Poulets pro Jahr). Dies hat zur Folge, dass eine gewisse Fläche an Wiesen genügt, um ein erhebliches Aufstockungspotential für die bodenunabhängige Schweine- oder Hühnermast zu begründen, obwohl die Gras- oder Heuproduktion nichts zur Ernährung der Tiere beiträgt, sondern allenfalls dazu dient, einen Teil der anfallenden Gülle aufzunehmen.
Wie das Verwaltungsgericht überzeugend dargelegt hat, stellt das Trockensubstanzkriterium somit lediglich sicher, dass die Möglichkeit der Aufstockung proportional zur landwirtschaftlichen Nutzfläche eines Betriebs zunimmt. Dies kann durchaus sinnvoll sein, um raumplanungs- oder gewässerschutzrechtlich problematische Aufstockungspotenziale zu begrenzen, die sich aus anderen Kriterien ergeben (wie in <ref-law> vorgesehen). Dagegen gewährleistet die Fläche für sich allein nicht, dass die bodenunabhängige Produktion gegenüber der bodenabhängigen von untergeordneter Bedeutung bleibt. Es besteht die Gefahr, dass Wiesen nur zugepachtet werden (wie im Fall 1C_71/2015) oder Pachtverträge für Wiesland mit bodenabhängigen Tierhaltungsbetrieben gekündigt werden (wie hier), um das für die Aufstockung notwendige Trockensubstanzpotenzial zu beschaffen, obwohl das Grasland für das Betriebskonzept ohne Bedeutung ist. In derartigen Fällen stellt die bodenunabhängige Nutzung keine "Aufstockung" eines bestehenden bodenabhängigen Betriebs dar, sondern bildet den Betriebsschwerpunkt. Dies widerspricht Art. 16a RPG, wonach überwiegend bodenunabhängige Betriebe in die Bauzone oder eine Intensivlandwirtschaftszone gehören.
7.
Im vorliegenden Fall ist unstreitig, dass das Deckungsbeitragskriterium nicht erfüllt ist. Auch das vom Beschwerdeführer berechnete Nettoeinkommen aus bodenunabhängiger Produktion liegt über demjenigen für die bodenabhängige Produktion, weshalb die Berechnung und die Bedeutung dieses Kriteriums nicht weiter geprüft zu werden brauchen.
Die Trockensubstanzbilanz genügt nach dem oben Gesagten nicht, um die beantragte Aufstockung zu bewilligen, weil dieses Kriterium - jedenfalls im vorliegenden Fall - nicht sicherstellt, dass die bodenabhängige Produktion überwiegt (anders als im Fall 1C_221/2016 vom 10. Juli 2017 E. 3.2, wo aufgrund des grossen Rinderbestands davon ausgegangen werden konnte, dass ein hinreichend grosser Teil des Trockensubstanzpotenzials effektiv auf dem Betrieb verfüttert werde).
Damit kann offenbleiben, ob die innere Aufstockung im Bereich der Tierhaltung einen bestehenden bodenabhängigen Tierhaltungsbetrieb voraussetzt (analog der Regelung in <ref-law> im Bereich des Gemüse- und Gartenbaus), oder auch überwiegend bodenabhängige Pflanzenbaubetriebe sich ein Zusatzeinkommen mit der bodenunabhängigen Tierhaltung verschaffen können, sofern diese für den Gesamtbetrieb von untergeordneter Bedeutung bleibt.
Nach dem Gesagten ist die Beschwerde abzuweisen. Der Beschwerdeführer trägt damit die Gerichtskosten (<ref-law>) und hat keinen Anspruch auf eine Parteientschädigung (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Die Gerichtskosten von Fr. 4'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3.
Es werden keine Parteientschädigungen zugesprochen.
4.
Dieses Urteil wird dem Beschwerdeführer, der Politischen Gemeinde Waldkirch, dem Baudepartement des Kantons St. Gallen, dem Verwaltungsgericht des Kantons St. Gallen und dem Bundesamt für Raumentwicklung schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 23. August 2017
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Merkli
Die Gerichtsschreiberin: Gerber