堆肥化是微生物作用于有机废物的生化降解过程，微生物是堆肥过程的主体。堆肥微生物的来源主要有两方面。一方面是来自有机废物里面固有的大量的微生物种群；另一方面是人工加入的特殊菌种，这些菌种在一定条件下对某些有机废物具有较强的分解能力，具有活性强、繁殖快、分解有机物迅速等特点，能加速堆肥反应的进程，缩短堆肥反应的时间。
我们了解到堆肥中发挥作用的微生物主要是细菌和放线菌，还有真菌和原生动物等。随着堆肥化过程中有机物的逐步降解，堆肥微生物的种群和数量也随之发生变化。简单介绍一下堆体中到微生物。
细菌
细菌是单细胞生物，形状有杆状、球状和螺旋状，有些还能运动。在好氧堆肥系统中，存在着大量的细菌。常见的枯草芽孢杆菌就是细菌。
放线菌
放线菌在分类学上是一类具有高G+C的革兰氏阳性细菌，能够比细菌忍受更高的温度和pH值，在堆肥化的过程中它们在分解诸如纤维素、木质素、角质素和蛋白质这些复杂有机物时发挥着重要的作用。如唐德链霉菌，白灰浅链霉菌
真菌
开始时堆肥原料中的真菌以中温真菌为主，但数量少于细菌而与放线菌相近。中温真菌在堆肥过程中逐渐减少，此后嗜热真菌逐渐达到最大值，大部分真菌在堆体温度达到50℃时就不存在了，而当温度超过60℃时真菌几乎完全消失；当堆肥温度开始下降，温度低于45℃时，真菌的数量又回升，此时堆肥底物以纤维素和木质素为主，因此推测真菌数量的增加可能是由于堆肥中存在纤维素和木质素的原因。
古菌
古菌大多数为嗜热菌或超嗜热菌，最近的研究发现在堆肥中存在一些低丰度的产甲烷古菌。同细菌比较其数量极低。
病原微生物及其他微型生物
堆肥过程就是无害化处理的过程，可以灭原生病原菌和堆制过程中产生的真菌、放线菌等次生病原菌 。
微型生物在堆肥过程中也发挥着重要的作用。轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓等低等生物通过在堆肥中移动和吞食作用，不仅能消纳部分有机废物，而且还能增大表面积，并促进微生物的生命活动。
堆肥进程中微生物的变化
- 堆肥初期，是微生物旺盛繁殖并释放出热能来不断提高堆肥温度的发热阶段。在这一阶段中，堆肥物质的变化情况是在好氧条件下，那些容易被微生物分解的有机物质，如蛋白质、淀粉类物质及简单的糖类等迅速分解，产生大量热量。在这一阶段中分解这些有机物的微生物以中温好气性种类为主，常见的有细菌和丝状真菌。
- 当堆肥的温度超过50℃以后，通常被称为高温阶段，这一阶段中，除少部分残留下来的和新形成的水溶性有机物继续分解转化外，复杂的有机物，如半纤维素、纤维素等开始大量的被具有分解活性的微生物所分解，并进入到腐殖质的形成过程，出现了能溶解于弱碱的黑色物质。这一阶段中以高温微生物最为活跃，常见的有嗜热细菌，嗜热放线菌等。
- 当温度上升到60℃以上时，嗜热丝状真菌几乎完全停止活动，嗜热放线菌和芽孢杆菌的活动占优势。到了70℃以上，只有嗜热芽孢杆菌在活动。很多的嗜热微生物，包括细菌，放线菌和丝状真菌，是分解纤维素和果胶类物质能力很强的微生物。因此，在高温阶段，纤维素、果胶类物质等快速分解，同时产生腐殖质。
- 温度上升到70℃以上，大多数的嗜热性微生物也不适宜了，微生物大量死亡或进入休眠状态。这时，由于已死亡的微生物所含有的各种酶的作用，有机物质的腐解作用仍能进行一段时间，但由于酶蛋白不能自我繁殖，所以对有机物的腐解作用很快就衰退了，温度开始下降。当下降到适当温度时，处于休眠的嗜热微生物又恢复了它们的生命活动，堆肥的温度又会再次上升。为实现堆肥快速完全腐熟，应促使堆肥快速达到高温阶段，同时保证高温阶段持续长久 。
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