目前我国60％的农民依然靠秸秆和薪材来解决能源问题，造成了农村环境的严重污染与资源的巨大浪费。“四位一体”能源生态模式是以沼气为纽带的农村能源生态综合工程。该工程以太阳能为动力，以沼气为纽带，通过生物转换技术，在农户庭院或田园全封闭状态下，将沼气池、畜（禽）舍、厕所、日光温室组成利用体系，实现产气与积肥同步，种植、养殖并举，建立一个生物种群较多，生物链结合健全，能流、物流较快循环的能源生态系统工程，具有增产增收、净化环境和多业结合的集约经营功能。它的出现既能解决农村的能源供应，改善农民卫生和生活环境，又可以减少农作物和蔬菜生长中农药化肥的使用量，提高食品品质和食品安全。
“四位一体”能源生态模式，以其投资少、风险小、效益高，农产品无污染、无公害，节水节能等特点，在发展农村经济、调整产业结构、增加农民收入、实现脱贫致富的过程中发挥了重大作用，有效破解了社会主义新农村建设中的生态能源难题。
【能源生态模式的发展情况】
中国在发展以沼气为纽带的生态家园中，研究、探索出南方“猪沼果”、北方“四位一体”和西北“五配套”等多种能源生态模式，并大面积示范推广。这些模式将农村沼气、庭院经济与生态农业紧密地结合起来，变革了农村传统的生产、生活方式和思想观念，实现了农业废弃物资源化、农业生产高效化、农村环境清洁化和农民生活文明化，取得了显著的经济、生态和社会效益。农民称这些模式是“绿色小工厂”、“致富大车间”，纷纷靠模式“盖新房、娶新娘、奔小康”。
【能源生态模式，有哪些特点】
北方“四位一体”能源生态模式是在农户庭院内建日光温室，在温室的一端地下建沼气池，沼气池上建猪圈和厕所，温室内种植蔬菜或水果。该模式以太阳能为动力，以沼气为纽带，种植业和养殖业相结合，形成生态良性循环，增加农民收入。
北方“四位一体”能源生态模式以300～600平方米的日光温室为基本生产单元，在温室内部西侧、东侧或北侧建一座20平方米的太阳能畜禽舍和一个2平方米的厕所，畜禽舍下部为一个6～10立方米的沼气池，形成种养结合的庭园循环农业系统。
【北方“四位一体”模式是如何规划，如何布局】
北方“四位一体”能源生态模式应根据当地自然、经济和社会条件，因地制宜，优化设计、统筹规划和布局。在建设日光温室的同时，同步建设沼气池、禽圈舍、户用厕所。“四位一体”设施应建在庭院背风向阳处。北纬38°以南地区的向阳面可偏向东南5°～10°，北纬40°以北地区的向阳面可偏向西南5°～10°。沼气池应建在畜禽舍和卫生厕所下，畜禽舍和厕所的人畜粪便及冲洗水应通过进料管自动直接流入沼气池，便于及时进料、冬季保温和清洁卫生。
【北方“四位一体”模式利用太阳能建设日光温室能提高舍内温度，有哪些特殊的光热特性】
利用日光温室塑料薄膜的透光和阻散性能及日光温室复合保温墙体结构，将日光能转化为热能，阻止热量及水分的散发，达到增温、保温的目的，使冬季日光温室内温度保持10℃以上，从而解决了反季节果蔬生产、畜禽和沼气池安全越冬问题。
【“四位一体”模式是如何进行氧气和二氧化碳交换】
“四位一体”模式日光温室内饲养的畜禽可以为日光温室增温并为农作物提供二氧化碳气肥，农作物光合作用又能增加畜禽舍内的氧气含量。
“四位一体”模式所建沼气池发酵产生的沼气、沼液和沼渣可用于农民生活和农业生产，从而达到环境改善，能源利用，促进生产，提高生活水平的目的。
【沼气池是“四位一体”模式中比较核心的一个组成部分，沼气池有哪些作用】
沼气池是“四位一体”模式的核心，起着联结养殖与种植、生产与生活用能的纽带作用。沼气池位于日光温室内的一端，利用畜禽舍自流入池的粪尿厌氧发酵，产生以甲烷为主要成分的混合气体，为生活（照明、炊事）和生产提供能源；同时，沼气发酵的残余物为蔬菜、果品和花卉等生长发育提供优质有机肥。
【沼气池在庭园生态农业中发挥的功能】
在农业生产过程中，不可避免地要产生有机废弃物，例如畜禽养殖产生的粪便、作物的秸秆和农产品加工产生的下脚料等，加上农业规模化和产业化发展因素，有机废弃物在局部地区过多的堆积而一时无法合理处置已经造成了环境污染。有效处理废弃物是保证农业生产正常进行的必要措施，通过增加或引入新的生产环节，不但能够化害为利，而且能够生产新的产品。要实现农业系统内部物质和能量的良性循环，必需通过肥料、饲料和燃料这三个枢纽，因而“三料”的转化途径是整个生态系统功能的关键环节。沼气发酵系统正好是实现“三料”转化的最佳途径，在生态农业中起着回收农业废弃物能量和物质的特殊作用。它对于促进农业生态的良性循环，发展农村经济，提高农民生活质量，改善农村环境卫生等方面都起着重要的作用。
【日光温室也是“四位一体”模式中利用太阳能的一个环节，它有哪些作用】
日光温室是“四位一体”模式的主体，沼气池、猪舍、厕所、栽培室都装入温室中，形成全封闭状态。日光温室采用合理采光时段理论和复合载热墙体结构理论设计的新型节能型日光温室，其合理采光时段保持4小时以上。
太阳能畜禽舍是“四位一体”模式的基础，根据日光温室设计原则设计，使其既达到冬季保温、增温，又能在夏季降温、防晒。使生猪全年生长，缩短育肥时间，节省饲料，提高养猪效益，并使沼气池常年产气利用。
（1）以庭园为基础，充分利用空间，搞地下、地上、空中立体生产，提高了土地利用率。
（2）高度利用时间，生产不受季节、气候限制，改变了北方一季有余，二季不足的局面，使冬季农闲变农忙。
（3）高度利用劳动力资源。北方模式是以自家庭园为生产基地，家庭妇女、闲散劳力、男女老少都可从事生产。
（4）缩短养殖、种植时间，提高养殖业和种植业经济效益。一般每户年可养猪20头，种植蔬菜150平方米，年效益可达纯收入5000元，是大田作物的45倍。
（5）为城乡人民提供充足的鲜肉和鲜菜，繁荣了市场，发展了经济。
【“四位一体”模式有哪些经济效益？】
以日光温室、太阳能畜禽舍和沼气池为特征的北方“四位一体”能源生态模式，以15年寿命期计算，其寿命期内的净现值可达3万元以上，效益成本比大于1.5，内部收益率普遍大于70%,经济效益非常显著，这一模式一般不用雇劳力，由家庭妇女和冬闲时家庭主要劳动力经营即可，表现出非常灵活的操作性，很受农民的欢迎。
【“四位一体”模式的环境效益】
北方“四位一体”能源生态模式将粪便、农副产品加工剩余物等有机物投入沼气池生产沼气和沼肥，使垃圾、粪便得到了科学管理，蝇蚊等失去了滋生条件，减少了疾病传播；减少了臭气对人畜的危害；病菌和虫卵在沼气池中被杀死，从而彻底解决了农村“臭气满院窜，苍蝇满天飞，蛆虫满地爬”的环境污染问题。
【“四位一体”模式能减少化肥农药用量吗？效果如何】
北方“四位一体”能源生态模式施用的是优质无毒、无污染的有机沼肥，沼液不仅可做农作物的全素营养液，而且是预防和防治农作物病虫害的“生物农药”，施用沼肥不仅降低和减少了农民在农药和化肥上的投资成本，而且向市场提供让消费者满意放心的安全绿色食品，对直接和间接减少化肥、农药对环境的污染，具有综合效益。
【“四位一体”模式对生态环境改善有哪些作用】
北方“四位一体”能源生态模式能够有效地缓解农村能源紧缺的局面，保护原有森林和新造林地，促进生态环境的改善。修建一口8 立方米的沼气池，每年可平均节柴1.5吨，相当于0.2公顷薪柴的年生长量。多建一口沼气池，就相当于保护了0.2公顷的林地免遭砍伐。所以，从长远来看，北方“四位一体”能源生态模式是发挥森林环保效益，减轻污染的战略措施。
北方“四位一体”能源生态模式用沼气代替生物质直接燃烧，既可减少烟雾对大气的污染，又方便、清洁、卫生，净化了厨房空气，减少了农村红眼病的发病率。
北方“四位一体”能源生态模式在农村、农业和农民中能够发挥重要的作用，它可以改善农村面貌，建设和谐新农村；可以促进现代农业发展，为社会提供优质、多样、绿色农副产品；它可以帮助农民脱贫致富，增加收益，同时还有助于农村精神文明建设；它还可以在促进“三农”向前发展的进程中保护和改善生态环境。
【如何启动“四位一体”模式中的沼气池】
按照“接种物∶原料∶水=1∶2∶5”的比例配料，在30℃以上的料液温度条件下启动，密封天窗盖1～2天即可。接种物就像人们蒸馒头加入的酵母，是富含沼气微生物的物质，能够加快沼气发酵的启动速度和提高沼气池产气量；原料既是生产沼气的物质基础，又是沼气微生物赖以生存的营养物质来源，适宜的碳氮比为20～30:1；加入沼气池的水直接影响到原料浓度，一般浓度调控到6%～12%；发酵料液的pH值调控到6.8～7.4。
严禁毒物进入沼气池，吐故纳新促进新陈代谢,回流搅拌破壳均质，保温增温安全越冬,保持沼气池内发酵原料适宜的浓度，随时监控沼气发酵料液pH值变化,察颜观色调控发酵状态，适当添加沼气发酵促进剂:①热性发酵原料；②麦麸或麦糠；③有机物浸出液；④生物碳粉。
【为了保证沼气池的平稳产气，在沼气池的使用过程中，我们该如何安全管理“四位一体”模式沼气池】
（1）沼气池的进、出料口加盖，以防人、畜掉进去造成伤亡。
（2）每口沼气池都要安装压力表，经常检查压力表有无水柱变化。当沼气池产气旺盛时，池内压力过大，要立即用气、放气，以防胀坏气箱，或冲开池盖造成事故。如果池盖已经冲开，需立即熄灭附近烟火，以免引起火灾。
（3）严禁在沼气池出料口或导气管口点火，以防引起火灾或造成回火，使池内气体猛烈膨胀，引起爆炸。
（4）经常检查输气管道、开关、接头是否漏气，发现漏气，要立即更换或修复，避免火灾发生。不用气时要关好开关。在厨房如果嗅到臭鸡蛋味，要打开门窗通气并切断气源，人畜要及时离去，待室内无味时，再检修漏气部位。
【如何安全检修“四位一体”模式沼气池 】
沼气中的二氧化碳、硫化氢等气体可引起人畜窒息、昏迷、甚至死亡，因此在管理和检修沼气池中必须注意安全事项。人进入沼气池前，先把活动盖和进、出料口盖揭开1～2天，清除池内沼气，并向池内鼓风以排出残存的沼气。再用小动物作试验，如果没有异常现象发生，在池外监护人员的监护下方能入池。入池人员必须系安全带。在入池后有头晕，发闷的感觉，应立即救出池外，禁止单人操作。入池后，可用防爆电筒照明操作，严禁使用油灯、火柴或打火机照明。
【在使用模式沼气时还有哪些需要特殊的注意事项】
（1）沼气灯、灶具和输气管道不能靠近易燃物品，以防失火。一旦发生火灾，应立即关闭开关，或把输气管从导气管上拨掉。切断气源后，立即扑灭火源。
（2）使用沼气时，要先点燃引火物，再开开关，以防一时沼气放出过多，引起火灾。
（3）如在室内闻到臭鸡蛋味时，应迅速打开门窗或风扇，将沼气排出室外，此时严禁使用明火，以防引起火灾。
