1 生态养畜及畜粪综合利用模式
农业生产所收获作物中的生物质能。粮食等主产品中约占30~50%，秸秆等副产品中约占50~70%。
动物采食饲料后，只利用了其中的一部分生物质能，大多数能力仍滞留在粪便中，人对主产品生物质能的利用也是如此。
在古老的用秸秆直接燃烧做饭的方式下，虽解决了生活燃料的来源问题，但却造成了养殖饲料和种植肥料的短缺问题，使燃料、饲料、肥料（简称“三料”）之间相互矛盾起来。
实践表明，沼气技术的发展为解决秸秆、粪便中存留能源的再利用问题和“三料”之间的相互矛盾问题，提供了方法和途径。
利用秸秆养畜，再利用畜粪生产沼气，沼气用于农户的做饭照明，沼液沼渣用于植物的施肥。这种方法和途径，即生态养畜模式。既充分利用了剩余能源，又协调了“三料”之间的关系。它能使生活所需燃料、养畜所需饲料和种植所需肥料都能得到解决。沼气的使用，有利于农村能源的解决；养畜业的发展，有利于群众生活水平的提高；沼肥的使用，有利于土壤肥力的增加。
2 畜禽粪便的沼气发酵
饲料是具有能量的有机物，这些潜在于饲料中的能量叫“生物质能”。家畜采食饲料后，大约可利用其中能量的49%~62%，以维持生命和生产活动，其余的38%~51%随粪尿排出。将畜禽粪便在一定条件下进行沼气发酵，可回收一部分生物质能。实验表面，2头肉牛或3.2头奶牛或16头肥猪或330只鸡的一天所产的粪便进行沼气发酵所产生的沼气能量相当于1升汽油燃烧所产生的能量。
利用畜禽粪便生产沼气回收能量，需要一定的投资，但沼气发酵剩余物中含有大量的氨态氮，可作肥料、饲料等，对其进行综合利用的价值，可能超过沼气所得。将粪便沼气发酵从单纯的能源利用转入综合利用，也是解决环境污染、建立新的生态平衡、实现农业生产系统的整体良性循环的一条最佳途径。
沼气是一种无色、略带臭味的混合气体，可以与氧混合进行燃烧，甲烷（CH4）占总体积的60%~75%，二氧化碳（CO2）占总体积的25%~40%，还含有少量的氧、氢、一氧化碳、硫化氢等气体。一份甲烷与两份氧混合燃烧，可产生大量热能。甲烷燃烧时最高温度可达1400℃。
在发酵的初期，粪尿等含有的丰富有机物可被沼气池中的几种好氧性微生物对之进行分解，在氧气不足的环境中，厌氧性微生物开始活动，主要是进行沼气发酵，其过程大体上可分为两个阶段：第一阶段为产酸阶段，由产酸菌将碳水化合物、多糖、蛋白质等化合物分解成短链脂肪酸（乙酸、乳酸、丙酸）、氨气和二氧化碳；第二阶段是沼气和二氧化碳的生成过程。粪便进行沼气发酵，其中，大约有60%的碳素转化为沼气，从水中冒出，积累到一定程度后产生压力，通过管道即可使用。
使粪便产生沼气的条件，首先是保持无氧环境，可以建造四壁不透气的沼气池，上面加盖密封；其次是需要充足的有机物，以保证沼气菌等各种微生物正常生长和大量繁殖，一般认为每立方米发酵池容积，每天加入1.6~4.8千克畜禽粪便为适；第三是有机物中碳氮比应适当，在发酵原料中，碳氮比一般以25：1时产气量最大，这一点在进料时须注意，应适当搭配、综合进料；第四是沼气菌的活动温度以35℃时最活跃，因而此时产气快而多，发酵期约为一个月，如池温在15℃时，则产气少而慢，发酵期约为一年，沼气菌生存温度范围为8~70℃；第五是沼气池保持在pH6.4~7.2时产气量最高，酸碱度可用pH试纸测试。一般情况下发酵液可能过酸，可用石灰水或草木灰中和。
家畜粪便的产气速度，以猪粪较快，牛粪次之。在发酵时粪便应进行稀释，稀释不足会增加有害气体（如氨等）含量和积聚有机酸而抑制发酵，稀释过稀会增加水量和增大发酵池容积。通常发酵池干物质与水的比例以1：10为宜。在发酵过程中，对发酵液进行搅拌，能大大促进发酵过程、增加能量回收率和缩短发酵时间，如果能在发酵池上安装搅拌器，则产气效果更好，搅拌可连续或间歇进行。
畜禽粪便经沼气发酵，其剩余物中约95%的寄生虫卵被杀死，钩端螺旋体、福氏痢疾杆菌、大肠杆菌全部或大部被杀四。同时剩余物中还保留了大部分养分。在进行沼气发酵时，粪便中碳水化物分解成甲烷逸出，蛋白质虽经降解，但又重新合成为微生物蛋白质，使蛋白质含量增加，其中必需氨基酸也有增加，如鸡粪在沼气发酵前蛋白质（占干物质%）为16.08，蛋氨酸为0.104，而经发酵后前者增加为36.89，后者增加为0.715。因而畜禽粪便经沼气发酵既回收了能量、减少了疾病的传播，还可作饲料、肥料等进行多层次的利用。
畜禽粪便发酵分解后，约60%的碳素转变为沼气，而氮素损失很少，且转化为速效养分，因而肥效较高。如鸡粪经发酵产气后，呈黑粘稠状，无臭味，不招苍蝇，养分还剩余50%，将其施与农田肥效甚佳。
3 沼气发酵剩余物的营养价值
3.1 含有大量的含氮化合物
利用粪便生产沼气，只消耗了粪便中的碳水化合物，而将粪便中的含氮化合物全部剩留于沼液沼渣中，因而，沼气发酵剩余物中最有价值的是含氮化合物。据研究，我国每年畜禽粪便所排出的总氮量与我国每年豆类作物所生产的总氮量基本相等。因此，在目前蛋白质饲料短缺的情况下，利用沼液、沼渣，可广辟蛋白质饲料来源。
3.2 含有一定的菌体蛋白质
沼气发酵菌种在生长、繁殖的过程中，能将质量低的粪便中的植物性蛋白质转化为质量高的沼液沼渣中的微生物性蛋白质，还能将粪便中的非蛋白氮合成为沼液沼渣中的微生物蛋白质。蛋白质是一切生命的物质基础，蛋白质是生命的存在方式。研究证明，蛋白质是构造体组织、体细胞的基本原料，蛋白质是修补体组织的必须物质，蛋白质可以替代碳水化合物及脂肪的产热作用。若饲粮中蛋白质不足，则会使畜禽的蛋白质代谢变为负平衡，将会使畜禽的生长发育、繁殖机能和生产性能受到严重的影响。
3.3 含有丰富的氨基酸
沼气发酵菌种在生长、繁殖、生产沼气的过程中，合成了大量的菌体蛋白质，这些菌体蛋白质是一种全价性的蛋白质。所谓全价性的蛋白质，即是组成蛋白质的氨基酸在饲粮中的种类、数量和比例等方面达到了平衡性。用其饲养畜禽，营养价值和生物学效率最高。
蛋白质由20种氨基酸组成，这20种氨基酸分为非必需氨基酸和必需氨基酸2类。所谓非必需氨基酸，即在畜禽体内合成较多，或需要较少，不须由饲料来供给，亦能保持畜禽正常生长的氨基酸。所谓必需氨基酸，即在畜禽体内不能合成、或能合成而合成的速度及数量不能满足正常生产需要，必须由饲料来供给的氨基酸。由于反刍家畜具有利用微生物合成各种氨基酸的能力，因而氨基酸对于反刍家畜来说，划分必需与非必需不具有实际意义。氨基酸的必需与非必需系对体内氨基酸合成能力甚低的猪、禽而言。
对生长动物，必需氨基酸共10种，即：赖氨酸、色氨酸、精氨酸、组氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和缬氨酸。对雏鸡尚需补充甘氨酸、胱氨酸与酪氨酸。赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸在常用植物性饲料中的含量通常不能满足猪禽需要，当缺乏或不足上述一种氨基酸时，就会严重影响其他氨基酸的利用。饲粮中适当添加赖氨酸和蛋氨酸能有效的提高饲料蛋白质的利用率，故赖氨酸与蛋氨酸又称为蛋白质饲料的强化剂。研究证明，赖氨酸在组织中不能合成，且脱氨基后不能重新复原，也不能被任何一种类似的氨基酸所替代。因此，赖氨酸被看成是营养中的第一限制性氨基酸，而蛋氨酸则被称为第二限制性氨基酸。
通常动物性蛋白质（包括微生物性蛋白质）中所含的必须氨基酸，特别是赖氨酸、蛋氨酸及色氨酸均比植物性饲料高。
研究证明，沼气发酵菌种所合成的蛋白质，必须氨基酸种类齐全，第一、第二限制性氨基酸含量丰富，用其补饲畜禽，能提高日粮蛋白质的营养价值和生物学效率。
3.4 能发挥日粮氨基酸的互补作用
给日粮中添加沼液沼渣，能发挥日粮氨基酸的互补作用。饲料蛋白质的必需氨基酸，由于饲料种类的不同，其含量有很大差异。有些饲料含甲烷氨基酸多，乙种氨基酸少，而另一种饲料则含甲种氨基酸少，乙种氨基酸多。如果在配合饲料时把这两种饲料混合应用，即可取长补短，提高其营养价值，这种作用就叫做氨基酸的互补作用。例如苜蓿蛋白质中赖氨酸含量较多，为5.4%；蛋氨酸含量较少，为1.1%；而玉米蛋白质中赖氨酸的含量较少，为2.0%蛋氨酸含量较多，为2.5%；把这两种饲料按适当比例进行混合饲喂畜禽，则两种限制性氨基酸的含量可相应地有所提高，因此，有效利用率也相应地得到改善。在实际饲养中，单独用玉米喂猪时，其蛋白质的生物学价值只有51%；单独用肉骨粉喂猪时，其蛋白质的生物学价值也只有42%。但是如果用两份玉米和一份肉骨粉混合喂猪，则混合料的蛋白质生物学价值不是两个数字的平均数，而是提高到61%。又如用饲料酵母喂猪时，其蛋白质的生物学价值为72%，用向日葵饼喂猪时，其蛋白质的生物学价值为76%。若用一份饲料酵母和一份向日葵饼混合喂猪时，其蛋白质的生物学价值不是74%，而是79%。
根据氨基酸在饲粮中存在的互补作用，在实际饲养中应有目的地选择适当的饲料，进行合理搭配，使饲料中的氨基酸起互补作用，以改善蛋白质的营养价值，提高其利用率。实践证明，饲料单纯时，往往不能满足畜禽对必需氨基酸的需要。因此，在实际饲养中要求饲料尽可能多样化。日粮中添加沼液沼渣饲喂畜禽，是完全符合饲料蛋白质有互补作用这一道理的。
3.5 含有丰富的酶类
沼气发酵菌种能利用粪便中的含氮化合物、金属离子和维生素等营养物质合成多种畜禽所需要的酶类。酶是一种可以受多种因素调控的由生物体内产生的生物催化剂。酶由酶蛋白和辅助因子（辅酶或辅基）组成，一些金属离子和维生素B参与辅助因子的构成。已知生物的最基本特点是进行新陈代谢，而新陈代谢过程则是由许多化学反应组成的，进而这些化学反应则是有酶催化的。由此可见，一切生物离不开酶，如果没有酶，则代谢不能进行，生物也就死亡。
3.6 含有丰富的维生素
沼气发酵菌种能利用粪便中的营养物质合成许多畜禽所需要的维生素。维生素是动物维持正常代谢所必需的一类低分子有机营养物。许多维生素是酶的辅酶或辅基的组成成分。维生素的缺乏，影响了有关酶的辅酶或辅基的生物合成，因而引起了新陈代谢的紊乱，造成维生素缺乏病。维生素分为水溶性维生素和脂溶性维生素，水溶性维生素包括维生素B族（主要有维生素B1，B2，B3，B5，B6，B7，B9，B12B）和维生素C，脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素D、维生素E和维生素K。除了个别维生素在某些动物体内可自行合成一部分外，大多数维生素必须从日粮中获得。如果体内缺少了它们，就会引起一系列营养性疾病，这些疾病称为维生素缺乏病。研究证明，沼液沼渣中含有大量的维生素，特别是水溶性维生素。给日粮中添加沼液沼渣，对防治畜禽维生素缺乏病有一定作用。
3.7 含有丰富的核苷酸
沼气发酵菌种能利用粪便中的营养物质合成大量的核苷酸，畜禽则利用其可合成自身的核酸。核酸是生物的遗传基因所在，它在生物的生长、发育、繁殖、遗传和变异等生命活动中都占有极其重要的地位。
3.8 含有一定的激素
粪便中残留有一定的来自于畜禽的激素，且沼气发酵菌种也能合成一定的激素。所谓激素，即是动物体某些组织分泌的特种有机物质，其借血液循环或淋巴传播到不同组织的细胞内，可活化或抑制其中有生理价值的反应。激素在一些生命活动过程中，如生长、分化、生殖、维持内循环稳定和适应外环境变化等的调节上，有特别重要的意义。
3.9 含有丰富的矿物质
畜禽粪便中所含有的钙、磷、钾、钠、氯、硫、镁等常量元素及铁、锌、铜、锰、碘、钴、钼、硒、铬等微量元素几乎全部存留于沼液沼渣中。钙、磷、镁均参与骨骼和牙齿的构成，还参与许多物质的代谢过程，能维持神经和肌肉的正常功能。钾参与维持细胞的渗透压、酸碱平衡和正常容积，还参与糖和蛋白质的代谢，还影响神经与肌肉的兴奋性。钠在维持体液渗透压和调解体液容量方面起重要作用，钠和其他离子一起还参与维持神经和肌肉的兴奋性。钠还具有促进食欲、为瘤胃微生物活动创造适宜环境的作用。氯和钠协同维持细胞外液的渗透压，还参与胃酸的形成。以保证胃蛋白酶作用所必须的pH值。硫的作用主要通过体内的含硫有机物实现。如含硫氨基酸合成体蛋白质、被毛以及许多种激素；硫胺素参与碳水化合物代谢；硫作为粘多糖的成分参与胶原和结缔组织的代谢等。铁为形成血红素和肌红蛋白所必需，其作为氧的载体可保证体组织内氧的正常运输；铁还作为细胞色素酶类和多种氧化酶类的成分，和细胞内生物氧化过程有密切关系。铜与机体造血过程、骨骼发育、血管功能、被毛品质、繁殖机能及中枢神经系统有密切的关系。钴是维生素B12的成分，其还通过活化磷酸葡萄糖变位酶和精氨酸酶等，而于蛋白质和碳水化合物代谢有关。硒和维生素E具有相似的抗氧化作用，其还对畜禽的生长有刺激作用。锰为骨骼正常发育所必需，锰还与畜禽的繁殖、碳水化合物及脂肪的代谢有关，缺锰可导致神经损伤。锌作为体内多种酶及胰岛素的成分而参与碳水化合物的代谢过程。碘作为甲状腺成分，同畜禽的基础代谢率密切相关，参与几乎所有的物质代谢过程。
4 沼液的应用
畜禽沼液是用畜禽发酵沼气后的残留液体，是一种速效、优质的有机肥料、饲料添加剂或营养饵料。沼气发酵不仅是一个生产沼气能源的过程，也是一个造肥的过程。在这个过程中，作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素基本上都保留下来，因此，沼液是很好的有机肥料。同时，还存留或产生了丰富的氨基酸、维生素、酶、激素等动物生长所需要的物质，因此，沼液还是很好的饲料添加剂或营养饵料。另外，还含有抑制作物病虫害的物质，因此，沼液也是很好的作物病虫害防治剂。
畜禽沼液中总固体含量约为1%，虽然养分含量不高，但其养分主要是速效的。这是因为发酵物长期浸泡于水中，一些可溶性养分从固相转入液相，提高了速效养分的含量。
据研究，一个10立方米的沼气池一年从沼液中可提供的沼肥，相当于50千克硫酸铵、40千克过磷酸钙和20千克氯化钾。由此可见，庭园生态养畜的沼气池是一个非常好的有机肥料制造工厂。
4.1 养猪
从沼气池出料口取新鲜沼液，用纱布过滤，拌入饲料中喂猪即可。每次沼液添加量随猪体重而异，一般25，25~50，50~100，100以上千克体重的猪，可分别添加0.3，0.6，1.0，1.5kg左右沼液。
4.2 养牛养鸡
按1：1的比例，取新鲜沼液，拌入饲料中喂牛喂鸡即可。应由少到多、逐渐增加，使牛、鸡有一个适应的过程。
4.3 养鱼
沼液是一种很好的养鱼营养饵料。其施用应按照少量多次和保持适宜的水色透明度的原则来进行。一般要求水色透明度，在5~6和9~10月以不低于20厘米为宜，在7~8月以保持20厘米为宜。适宜的水色为茶褐色和黄绿色。水色过淡，透明度过大，要加大施肥；水色过浓，透明度过小，要减少或停止施肥。
5 沼渣的应用
畜禽沼渣是畜禽发酵沼气后残留在沼气池底部的渣子，含有丰富的有机质、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾和多种微量元素等营养物质，是一种缓速兼备的优质有机肥料和养殖饵料。
沼渣中含有30%~50%的有机质、10%~20%的腐殖酸、0.8%~2.0%的氮、0.4%~1.2%的磷，0.6%~20.%的钾。
若每667m²（一亩）地施用1000千克湿沼渣，可给土壤补充氮3~4千克、磷1.5~2.5千克、钾2~4千克。
沼渣中的纤维素、木质素可以松土，腐殖酸有利于土壤微生物的活动和团粒结构的形成。所以沼渣还具有良好的改土作用。
用沼渣可养殖蚯蚓、土鳖虫、黄鳝、泥鳅等特种动物。由于一方面沼渣是养殖这些特种动物的很好营养饵料，另一方面这些特种动物具有很高的经济价值，所以应大力应用此项技术。据研究，蚯蚓是一种优质的动物性蛋白质饲料，对人类亦有一定的食用和药用价值。土鳖虫是一种药用价值很高的中药材，它的中药名叫土元，学名叫地鳖，具有舒筋活血、去瘀通经、消肿止痛之功效。黄鳝和泥鳅是一种高蛋白质鱼类，不但味道鲜美，肉质细嫩，而且药用价值也很高，日本人誉之为“水中人参”。
兹以蚯蚓为例，说明用沼渣养殖饲料经济动物或药用经济动物的方法。蚯蚓是一种饲料经济动物。养殖蚯蚓已成为发达国家近年来兴起的一项新行业，我国于20世纪50年代末就开始进行蚯蚓的人工养殖，但直到近10多年才得到较大的发展。沼渣及其配合物适合于饲养蚯蚓，蚯蚓具有很高的经济价值，蚯粪也是很好的有机肥料，因此，可用沼渣来发展蚯蚓养殖业。它能使生态养殖的产业链得到延伸和拓宽。
6 结论
反刍动物的消化生理和沼气技术的发展为解决秸秆，沼气用于农户的做饭照明，沼液沼渣用于植物的施肥。这种方法和途径，即生态养畜模式，既充分利用了剩余能源，又协调了“三料“之间的关系。它能使生活所需燃料、养畜所需饲料和种植所需肥料都能得到解决。沼气的使用，有利于农村能源的解决；养畜业的发展，有利于群众生活水平的提高；沼肥的使用，有利于土壤肥力的增加。
畜粪的综合利用，是生态养畜模式的重要内容和环节，也是其产业链或生态链的延伸和拓宽。其方法和途径是先利用畜粪生产沼气，再对沼气生产的产物沼气、沼液、沼渣（简称“三沼”）进行综合利用。
从一定的角度表明：反刍动物的消化生理加上沼气技术的应用，能够拯救世界！