堆肥就是將一定比例的堆肥基料和填充料混合，在適當的溫度、濕度和通風條件下，使有機質被微生物降解形成穩定的腐殖質和礦物質，并釋放出熱量的過程，經過堆肥的產品即是有機肥料。堆肥是一個與溫度息息相關的發酵過程，包含四個時期：升溫期、高溫期、降溫期和腐熟期。
一、升溫期
升溫期微生物種類由細菌、真菌、放線菌等中溫性微生物占主導地位，主要分解利用可溶性底物如糖類、淀粉類的有機物釋放部分NH3的同時放出大量的熱。溫度達到25度時，嗜溫性微生物迅速繁殖增長，20H左右就能達到40~45度，溫度超過45~ 50度標志著堆肥進入高溫期。
二、高溫期
隨著溫度的增加，中溫性微生物逐漸失去活性，此時由芽孢桿菌和放線菌等嗜熱性微生物取而代之。芽孢桿菌是堆肥高溫階段的代表性細菌，它們能形成很厚的孢子壁以抵抗高溫、輻射和化學腐蝕等不良環境。放線菌可以分解一些纖維素、溶解木質素，比真菌能夠忍受更高的溫度和pH值。放線菌降解纖維素和木質素的能力并沒有真菌強，但它們在堆肥高溫期是分解木質纖維素的優勢菌群在惡劣條件下，放線菌則以孢子的形式存活。諾卡氏菌、鏈霉菌、高溫放線菌和單孢子菌(Micromonospora)等都是在堆肥中占優勢的嗜熱性放線菌，不僅在堆肥過程中的高溫階段，同樣也在降溫階段和熟化階段起作用，纖維素、半纖維素、木質素以及部分蛋白質類等復雜有機化合物開始逐漸被氧化分解。高溫期隨著溫度的上升，起作用的微生物種群也在逐漸變化，嗜熱真菌和放線菌活躍在50度左右的環境中，60度時因真菌完全停止活動，則由嗜熱性的放線菌和細菌繼續活動，當溫度高于70度,絕大多數嗜熱菌休眠或死亡，有機質在酶的作用下分解，降解速度變緩。故堆肥高溫期最佳的溫度應為55~60度內，此區間內微生物種類豐富和數量多且活性最好，能保證很高的有機物降解速率，同時能殺死堆肥原料中的寄生蟲、病原微生物和有害菌，實現堆肥無害化。
三、降溫期
堆肥后期，易降解的營養物質基本被消耗完全，嗜熱性微生物活性下降，放熱量減少。溫度逐漸降低至50度以下時，酵母菌、放線菌和硝化細菌等嗜溫性微生物數量增加，從而進一步分解難降解的有機物。期間腐殖質和富里酸含量上升且趨于穩定化，需氧量減少，含水率降低。
四、腐熟期
堆肥溫度逐步下降到與環境溫度相同時，堆肥進入腐熟期。有機物質已被大量分解并趨于穩定，腐殖質和肥料中的營養元素尤其是N肥的含量明顯增加。
