“四位一体”能源生态模式是我国北方地区将农村能源建设和生态农业发展相结合的最为典型的模式。该模式是指将沼气池、太阳能畜禽舍、厕所及太阳能日光温室建成一体,人畜禽粪便入沼气池厌氧发酵,解决农村几千年遗留的旱厕所、连茅圈卫生死角问题,产生的优质清洁的沼气能源,用作农村生活能源及为日光温室增加光照,补充二氧化碳气肥,沼渣沼液用作种植的肥料。本文以农村地区能源问题为研究对象,同时又不仅局限于能源问题,而是研究解决农村清洁能源供应、农业面源污染和发展生态农业三者有机结合的问题,研究提出农村养殖——沼气——种植良性循环的适用模式。针对“四位一体”能源生态模式目前存在的建设不规范、形式多杂乱和缺少相应技术标准等多种问题,深入分析研究了厌氧发酵的基本原理,“四位一体”能源生态模式的结构及技术工艺;进行了新型单循环分流布料沼气池、太阳能日光温室、畜禽舍及厕所的设计,建设了基于“四位一体”能源生态模式的示范试验系统;研究了模式的启动管理及使用、沼气的能源利用及相关产品设备等问题;对沼肥应用于太阳能日光温室的西红柿种植进行了实验测定;提出了沼气气动自动搅拌破壳装置、沼气管道自动排水阀、沼气池单向阀等产品和设备,有效解决了沼气池产气和使用过程中的技术难题。对“四位一体”能源生态模式的理论基础、结构设计、建造技术、综合利用于农业生产等方面进行了较系统的研究,总结出了一套具有可操作性和实用性的技术规范,为同类模式的建设提供了技术参考和设计依据。