以沼气技术为纽带的生态农业建设包括“四位一体”和“五位一体”等模式,在这种农业生态系统的物质循环和能量流动过程中,厌氧消化技术起到了桥梁和纽带作用。厌氧消化技术具有显著的能源、经济、生态和社会效益,在家畜粪便等废弃物的无害化处理和资源化利用中得到了广泛应用。由于厌氧消化过程受原料的组成和大量的细菌、真菌等因素的调控,反应机理非常复杂,如果不对反应过程各条件进行严格控制,就存在产气量低、甲烷含量不高等问题,所以研究和探索厌氧消化过程中,不同发酵原料的产气量、甲烷含量等参数的变化规律,寻求最佳的发酵工艺条件和工艺参数,必将对家畜粪便的资源化、无害化、高效化利用提供科学依据和参考。接种物是沼气发酵必不可少的前提物质,通过对采集来的接种物在常温条件下厌氧驯化培养30 天和研究观察,发现用反应物料驯化后的污泥质地蓬松,呈絮状,颜色为灰黑色。电镜观察,接种物中的细菌形态为杆状或椭圆状,数量增多,与反应物料适应性增强。发酵原料的物化特性、料液浓度、酸碱度、厌氧环境和发酵温度等因素是影响厌氧消化效率的主要条件。猪、牛、羊粪的物化特性及成分不同,厌氧消化过程中各参数的变化就存在差异。利用自行设计的厌氧发酵实验装置,对奶牛粪便、猪粪便和羊粪便,在30±1℃恒温条件下,进行了单相厌氧消化比较试验,分别测定了三者的PH 值、产气量、CH4 含量及H2S 含量,结果表明:羊粪便和奶牛粪便在厌氧消化过程中,产气量及CH4 含量均比猪粪高,且产气期的持续时间长;而猪粪H2S 含量较高,产气量低且持续时间短,反应过程不稳定,易酸化。通过对家畜粪便厌氧消化机理的探讨,总结出影响厌氧消化效率的主要因素是发酵原料的成分、料液浓度大小和发酵温度的高低;在研究家畜粪便厌氧消化特性的基础上,通过发酵试验对比产气量、CH4含量等发酵参数,得出了相关的试验结论, 为以沼气发酵作为纽带的“五位一体”生态模式建设提供依据,以便更好地指导农业生产。新疆是少数民族地区,农牧民饲养的家畜多是牛、马、羊,体大个高、取食量大,且粪便多含纤维素、木质素等粗质类物质。鉴于此,通过对疆外几种沼气生态农业模式的研究,结合新疆的具体情况和现实问题,初步探索出“五位一体”能源生态模式,即在“四位一体”的基础上,增加了青贮饲料池和原料预处理池,解决了冬季家畜饲料(尤其是青贮)缺乏、粗质类粪便难消化易结壳等问题。在新疆具有一定的推广价值。