堆肥就是将一定比例的堆肥基料和填充料混合，在适当的温度、湿度和通风条件下，使有机质被微生物降解形成稳定的腐殖质和矿物质，并释放出热量的过程，经过堆肥的产品即是有机肥料。堆肥是一个与温度息息相关的发酵过程，包含四个时期：升温期、高温期、降温期和腐熟期。
一、升温期
升温期微生物种类由细菌、真菌、放线菌等中温性微生物占主导地位，主要分解利用可溶性底物如糖类、淀粉类的有机物释放部分NH3的同时放出大量的热。温度达到25度时，嗜温性微生物迅速繁殖增长，20H左右就能达到40~45度，温度超过45~ 50度标志着堆肥进入高温期。
二、高温期
随着温度的增加，中温性微生物逐渐失去活性，此时由芽孢杆菌和放线菌等嗜热性微生物取而代之。芽孢杆菌是堆肥高温阶段的代表性细菌，它们能形成很厚的孢子壁以抵抗高温、辐射和化学腐蚀等不良环境。放线菌可以分解一些纤维素、溶解木质素，比真菌能够忍受更高的温度和pH值。放线菌降解纤维素和木质素的能力并没有真菌强，但它们在堆肥高温期是分解木质纤维素的优势菌群在恶劣条件下，放线菌则以孢子的形式存活。诺卡氏菌、链霉菌、高温放线菌和单孢子菌(Micromonospora)等都是在堆肥中占优势的嗜热性放线菌，不仅在堆肥过程中的高温阶段，同样也在降温阶段和熟化阶段起作用，纤维素、半纤维素、木质素以及部分蛋白质类等复杂有机化合物开始逐渐被氧化分解。高温期随着温度的上升，起作用的微生物种群也在逐渐变化，嗜热真菌和放线菌活跃在50度左右的环境中，60度时因真菌完全停止活动，则由嗜热性的放线菌和细菌继续活动，当温度高于70度,绝大多数嗜热菌休眠或死亡，有机质在酶的作用下分解，降解速度变缓。故堆肥高温期最佳的温度应为55~60度内，此区间内微生物种类丰富和数量多且活性最好，能保证很高的有机物降解速率，同时能杀死堆肥原料中的寄生虫、病原微生物和有害菌，实现堆肥无害化。
三、降温期
堆肥后期，易降解的营养物质基本被消耗完全，嗜热性微生物活性下降，放热量减少。温度逐渐降低至50度以下时，酵母菌、放线菌和硝化细菌等嗜温性微生物数量增加，从而进一步分解难降解的有机物。期间腐殖质和富里酸含量上升且趋于稳定化，需氧量减少，含水率降低。
四、腐熟期
堆肥温度逐步下降到与环境温度相同时，堆肥进入腐熟期。有机物质已被大量分解并趋于稳定，腐殖质和肥料中的营养元素尤其是N肥的含量明显增加。
