“四位一体”模式（以下简称“模式”）是辽宁省近10年来农村能源科技人员不断努力研究和广大农民反复实践创造出来的一种适应我国北方地区农村发展高产、优质、高效农业的生产模式。这种“模式”是依据生态学、生物学、经济学、系统工程学原理，以土地资源为基础，以太阳能为动力，以沼气为纽带，种养业相结合，通过生物转换技术，利用农户庭院或田园等，将沼气池、厕所、猪禽舍、日光温室连结在一起，组成“四位一体”模式综合利用体系。实现产气、积肥同步，种植、养殖并举，建立一个生物种群较多，生物链结构健全，能流、物流较快循环的能源生态系统工程，是发展“两高一优”农业，促进农村经济发展，改善生态环境，提高人民生活质量的一项重要技术措施。

   “模式”技术1996年通过农业部组织的专家鉴定，结论为同类研究居“国内领先水平”，并被国家科委列为全国重大科技推广项目之一;1997年该项研究成果被评为农业部科技进步二等奖。1997年10月，在中国第三届农业博览会上，该项技术模式参加了展评，引起轰动，7天共接待参观者3万余人，商洽技术转让、联合开发事宜者络绎不绝。中共中央政治局委员、国务院副总理姜春云同志等国家领导人参观了“模式”的模型，姜春云副总理当场指示：“今后中国农村都要发展这种模式”。

    这种“模式”之所以得到各级领导的高度重视，受到广大农民群众的普遍欢迎，与其科学技术含量高、生产适用性强密不可分。从1980年开始，辽宁省农村能源办公室就组织省内能源战线上的科技工作者，包括省能源所、沈阳农业大学、省农科院、锦州气象研究所等高校与科研单位的专家，联合开展“模式”配套技术的研究工作，并把研究的成果及时应用到农业生产当中，进行跟踪测试和服务，在实践中边研究、边完善、边示范、边推广，使“模式”配套技术逐步得到完善和提高。到1994年，先后历时14年时间，终于形成了较为科学、完备的“模式”配套技术，并最终制定出《农村能源生态模式户工程设计施工和使用规范》及管理细则等省级标准。

1.“模式”配套技术的优化组合

1.1设计合理的外围结构日光温室

    “模式”的外围结构由采光屋面、山墙、后墙、后坡、草苫纸被等组成。这种“模式”外围结构的优劣，直接影响其整体采光、增温、保温、保湿能力，也就直接关系到沼气厌氧发酵能否进行，以及猪（禽）舍、蔬菜冬季能否得到适宜的光、热资源。为此，遵循传热学原理，依据不同纬度地区日照时间、辐射强度等差异，以及不同建筑材料的低限热阻等性能，研究设计出适宜于寒冷地区的复合墙体或培土防寒墙体，其热阻比普通日光温室增加了60%，提高了保温功能。

   为了使“模式”屋面采光合理，增加冬季太阳照射的时间，提高光照强度，在第一代节能日光温室屋面设计的基础上，对处于不同纬度的第二代节能日光温室提出了更科学的设计参数，使处于不同纬度的地区，建设“模式”的脊高、跨度、后屋面投影长度有了准确的指导参数，确保“模式”在冬季的冬至前后能有4个小时较好的光照，比第一代节能日光温室提高了1小时光照，“模式”内大于10。 C积温由普通日光温室的1260小时提高到1788小时，12月—2月“模式”内比外界日平均气温高21.8。C—24.9。C，为北方冬季畜禽和蔬菜提供了适宜的生长条件，并保证了冬季沼气池的正常运行产气。

1.2“模式”内设工艺先进的新型沼气池

    依据国家沼气池施工、设计标准，设计出适于北方寒冷地区的“底层出料水压式沼气池”新池型。这种新池型结构合理、技术先进、经济耐用，池体使用寿命由过去的12年提高到25年，不但满足“模式”生产和厌氧发酵工艺的要求，而且还兼顾肥料、环境卫生和种植业、养殖业的管理，能充分发挥沼气池厌氧发酵的综合效益。

1.3“模式”良性循环的功能

    “模式”既是一个绿色加工厂，又是一个良性的生物链。在“模式”内养猪，经实测平均每头猪每小时呼出CO­­­243升，户平均养猪6头，每天将产生CO26192升，这些CO2气体，通过“模式”内山墙的换气孔传导到日光温室内，使温室内CO2浓度增加到1200ppm，比普通日光温室增加了一倍多;蔬菜作物净光合速率达到29.43微摩尔/平方米·秒，比普通温室增长2倍多，可使蔬菜增产31%;维生素、可溶性糖含量都有显著增加，提高了蔬菜的品质;同时日光温室内的氧气也通过内山墙的换气孔流入猪舍供猪呼吸，起到互换互用的作用。

    人畜粪尿厌氧发酵后产生的沼肥，富含作物生长所必需的N、P、K等元素，且病菌、虫卵大部分被杀死，是理想的无公害肥料。经实测，连续施用沼肥3年，土壤有机质含量增加0.39%，全氮增加0.05%，土壤容重减少0.2g/cm3，孔隙度增加6.6%。不仅节约了化肥，降低了生产成本，而且大大改善了土壤理化性状，提高了土壤肥力，为菜篮子工程提供优质、持续、稳定的生产基地。

    “模式”配套技术，把沼气池、日光温室、日光暖棚畜禽舍和厕所有机结合在一起。人畜粪便及时进入沼气池，解决了沼气发酵原料，而且净化了环境;沼气池为棚菜生产提供了丰富的有机肥料，蔬菜日光温室和与之相连的暖畜禽舍间，又形成了O2和CO2的互补;日光温室的适宜温度为猪禽创造了良好的生长条件，保证沼气池正常运转，常年产气。从而在有限的土地上，科学、高效地利用时间、空间、小气候、人力、物力等资源，实现了能源生态系统中物流和能流的良性循环，达到了能源、生态、经济与社会效益的统一。

2.“模式”配套技术的集约经营

2.1高度利用能源

“模式”充分利用太阳能资源，积累了太阳能可感热，提高了圈舍内温度，减弱了风速，从而减弱了风冷却力，改善了圈舍内生态条件，为畜禽冬春季生产提供了适宜的生长环境。由于沼气池建在圈舍下，圈舍的封闭效应为沼气发酵提供了适宜的温度条件，解决了过去北方地区沼气池半年使用半年闲及在冬季极容易冻坏的弊病，达到全年正常运行产气，使北方沼气建设走上健康发展的轨道。

2.2高度利用土地

    塑膜覆盖圈舍内，地下的沼气池为农户提供气体燃料，用沼气点灯照明，炊事用能，为保护地生产无公害菜果类提供经厌氧发酵的优质有机肥料和CO2气体肥料。圈舍养猪年可出栏育肥猪6—15头，猪舍上部还可放笼养鸡，冬季产蛋率提高20%左右。形成地下、地面、地上空间立体生产。暖舍另一侧为日光温室蔬菜生产，年可收2—3茬作物，提高了土地的复种指数。“模式”的推广，使原来自种自食的农户庭院土地变成了集约化经营的商品生产基地，使低产田变成了发展“三高”农业的保护地，使“四荒”治理同农业与农村经济的可持续发展有机结合，实现了土地资源的高效利用。

2.3高度利用时间

    每年冬季“模式”内可生产1—2茬蔬菜，过去农民的冬闲时间被充分利用。另外，“模式”提高了家禽的产蛋量，使猪的育肥期由过去10个月出栏，缩短到5个月出栏，料肉比由过去的5：1减少到3.5：1，每年可多出栏一批。

2.4高度利用劳力

    “模式”作为家庭“绿色工厂”，使家庭妇女，闲散劳力在茶余饭后即可从事这项不出家门的商品化生产，又安排了大量的农村剩余劳力，使北方的农民冬闲变冬忙，提高了劳动生产率。

3.结论

    辽宁省“四位一体”模式的发展，由1990年的1703户到2000年末发展到23.2万户，使之年增农民纯收入11.6亿元，向市场提供优质反季蔬菜、水果4.6亿公斤，出栏生猪232万头，产优质沼肥371万立方米，开发可再生能源16.2万吨标准煤，相当于4.6万公顷优质薪炭林一年的生长量，节约资金4212万元。“模式”建设改变了农民传统的生活和生产方式，对增加农民收入，调整农业产业结构，提高农产品质量，增加农业效益，改善农村生态环境，推动农村改厕工作，加快小城镇建设，促进农业与农村经济的可持续发展做出了重要贡献。