我國大部分有機肥產品只有堆肥發酵15-20天，只能達到無害標準。優質有機肥堆肥的發酵過程壹般需要45-60天。這是因為在堆肥前期的加熱階段和高溫階段，植物病原菌、蟲卵、雜草種子等有害微生物會被殺死，但微生物在這個過程中的主要功能是代謝和繁殖，只會產生少量的代謝產物，而這些代謝產物是不穩定的，不容易被植物吸收。微生物腐熟有機質，並在降溫後期產生大量有利於植物生長和吸收的代謝產物，需要45-60天。通過這個過程堆肥可以達到三個目的，壹是無害化；第二種是腐殖質；第三，大量的微生物代謝產物如各種抗生素、蛋白質等。堆肥為什麽會產生這樣的效果？下面詳細介紹壹下堆肥的原理。
壹、有機肥發酵的原理
1，堆肥過程中有機物的轉化
堆肥中的有機質在微生物的作用下發生復雜的轉化，可以概括為兩個過程:壹個是有機質的礦化過程，即將復雜的有機質分解為簡單的物質，最終生成二氧化碳、水和礦質養分；另壹種是有機質的腐殖化過程，即有機質分解合成產生更復雜的特殊有機質——腐殖質。這兩個過程同時進行，但方向相反。在不同的條件下，各過程的強度明顯不同。
2.有機物的礦化
(1)無氮有機物分解的多糖化合物(澱粉、纖維素、半纖維素)在微生物分泌的水解酶的作用下首先水解成單糖。葡萄糖在通風良好的情況下分解迅速，中間產物酒精、醋酸、草酸等不易積累，最終形成CO2和H2O，並釋放出大量熱能。如果通風不良，單糖會在厭氧微生物的作用下緩慢分解，產熱少，積累壹些中間產物——有機酸。在微生物極度厭氧的情況下，還會生成CH4和H2等還原性物質。
(2)含氮有機物的分解堆肥中的含氮有機物包括蛋白質、氨基酸、生物堿和腐殖質。除了腐殖質，大部分都容易分解。比如蛋白質，在微生物分泌的蛋白酶的作用下，逐步降解，產生各種氨基酸，然後氨化、硝化，分別形成銨鹽和硝酸鹽，可以被植物吸收利用。
(3)含磷有機物轉化堆肥中的含磷有機物在各種腐生微生物的作用下形成磷酸，成為植物可以吸收利用的養分。
(4)堆肥中含硫有機物的轉化，含硫有機物在微生物的作用下產生硫化氫。硫化氫在厭氧環境中容易積累，對植物和微生物都會產生毒害。但在通風良好的條件下，硫化氫在硫細菌的作用下被氧化成硫酸，與堆肥中的堿反應生成硫酸鹽，不僅消除了硫化氫的毒性，而且成為植物可以吸收的硫營養物質。在通風不良的情況下，發生反硫化，使硫酸轉化為H2S，對植物有害。在堆肥發酵過程中，通過定期翻堆措施可以提高堆肥的通氣性，消除反硫化效應。
(5)脂類和芳香族有機化合物的轉化，如單寧和樹脂，結構復雜，分解緩慢，其最終產物也是CO2和水；木質素是含有植物原料(如樹皮、鋸末等)的堆肥中特別穩定的有機化合物。).它結構復雜，含有芳香核，以聚合的形式存在於植物組織中，極難分解。在通風良好的條件下，主要由真菌和放線菌緩慢分解，其芳香核可轉變為醌類化合物，是合成腐殖質的原料之壹。當然，這些物質在壹定條件下會繼續分解。
綜上所述，堆肥有機質的礦化可以為作物和微生物提供可利用的養分，為微生物活動提供能量，為堆肥有機質的腐殖化準備基礎原料。當好氧微生物是堆肥的主要活動時，有機質迅速礦化生成更多的二氧化碳、水和其他營養物質，分解迅速徹底，釋放出大量熱能。當厭氧微生物為主要活動時，有機物分解速度較慢，往往不完全，釋放的熱能較少。尚義除了植物養分外，還積累有機酸和CH4、H2S、PH3、H2等還原性物質，達到壹定程度時會對作物生長不利甚至有害。因此，堆肥在發酵過程中的翻堆也是為了改變微生物活動的類型，以消除有害物質。
3.有機物的增濕過程
關於腐殖質的形成過程有多種理論，大致可以分為兩個階段:第壹階段，有機殘留物分解形成構成腐殖質分子的原始物質，如多酚類和含氮有機物(氨基酸、肽等。);第二階段，微生物分泌的多酚氧化酶將多酚氧化成醌類，然後醌類與氨基酸或肽縮合形成腐殖質單體。由於酚類、醌類、氨基酸種類繁多，縮合方式不同，形成的腐殖質單體也多種多樣。在不同的條件下，這些單體進壹步縮合形成不同大小的分子。
二、堆肥發酵過程
堆肥實際上是壹種廢物穩定化的形式，但需要特殊的濕度、通風條件和微生物來產生合適的溫度。壹般認為這個溫度高於45℃，保持這個高溫可以滅活病原菌，殺死雜草種子。合理堆肥後殘留有機質分解率低，相對穩定，易被植物吸收。堆肥後氣味可以大大減少。有許多不同種類的微生物參與堆肥過程。由於原料和條件的變化，各種微生物的數量也在不斷變化，所以沒有壹種微生物在堆肥過程中始終占據主導地位。每壹個環境都有自己特定的微生物菌群，微生物的多樣性使得堆肥在外界條件變化時避免了系統崩潰。
堆肥過程主要是由微生物進行的，微生物是堆肥發酵的主體。參與堆肥的微生物有兩個來源:壹個是有機廢棄物中原有的大量微生物；另壹種是人工添加的微生物菌劑。這些菌株在壹定條件下對某些有機廢物具有較強的分解能力，具有活性強、繁殖快、分解有機物快的特點，可以加速堆肥反應進程，縮短堆肥反應時間。
堆肥壹般分為好氧堆肥和厭氧堆肥。好氧堆肥是有機物在有氧條件下的分解過程，其代謝產物主要是二氧化碳、水和熱量。厭氧堆肥是有機物在厭氧條件下的分解過程。厭氧分解的最終代謝產物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間產物，如有機酸。參與堆肥過程的微生物主要是細菌、真菌和放線菌。這三種微生物都有嗜溫菌和嗜熱菌。在堆肥過程中，微生物種群隨著溫度的變化交替變化，表現為:低溫和中溫菌群向中高溫菌群轉變，中高溫菌群向中低溫菌群轉變。隨著堆肥時間的延長，細菌逐漸減少，放線菌逐漸增加，黴菌和酵母菌在堆肥結束時顯著減少。
三、有機堆肥的發酵過程可以簡單分為以下四個階段。
1.在堆肥前期，堆肥中的微生物以嗜溫和好氧為主，最常見的有無芽孢菌、芽孢菌和黴菌。它們啟動堆肥的發酵過程，分解易分解的有機物質(如單糖、澱粉、蛋白質等。)在有氧條件下大力，產生大量的熱量，不斷將堆肥溫度從20°左右提高到40°左右，稱為加熱階段，或稱中溫階段。
2.高溫階段，隨著溫度的升高，嗜熱微生物逐漸取代嗜溫種發揮主導作用，溫度持續升高，壹般幾天達到50以上，進入高溫階段。在高溫階段，嗜熱放線菌和嗜熱真菌成為主要種類。它們強烈分解復雜的有機物質(如纖維素、半纖維素、果膠等。)在堆肥中，積累熱量，堆肥溫度上升到60-70，甚至高達80。隨即，大多數嗜熱微生物也死亡或進入休眠狀態(20天以上)，對堆肥的分解起到了重要的加速作用。堆肥不當的堆肥只有很短的高溫期，或者根本達不到高溫，所以分解慢，半年甚至更長時間都達不到半分解狀態。
3.冷卻階段當高溫階段持續壹定時間後，大部分纖維素、半纖維素和果膠物質已經分解，剩下復雜的成分(如木質素)和新形成的腐殖質，微生物的活性減弱，溫度逐漸降低。當溫度降至40℃以下時，嗜溫微生物又成為優勢種。如果降溫階段提前到來，說明堆肥條件不理想，植物物質分解不充分。這時可以將堆翻，將堆積的物料混合均勻，使其產生二次熱量和溫升，促進堆肥的分解。
4.在腐熟保肥階段，堆肥腐熟後，體積縮小，堆溫降至略高於氣溫。此時堆肥要壓實，產生厭氧狀態，使有機質礦化減弱，有利於保肥。簡而言之，有機堆肥的發酵過程實際上就是各種微生物的代謝和繁殖過程。微生物的代謝過程就是有機物分解的過程。有機物分解必然產生能量，促進堆肥過程，提高溫度，幹燥濕基質。許多堆肥基質攜帶來自人類、動物和植物的病原體，以及令人討厭的有機體，如雜草種子。在堆肥過程中，通過短時間的持續加熱，可以有效控制這些生物的生長。
因此，高溫堆肥的壹個主要優點是可以滅活人類、動植物病原體和種子。病原體和種子的失活是由於它們的細胞死亡，這在很大程度上是基於酶的熱失活。酶的失活在適當的溫度下是可逆的，但在高溫下是不可逆的。在很小的溫度範圍內，酶的活性部分會迅速減少。沒有酶的作用，細胞就會失去功能，然後死亡。只有少數酶能長時間耐高溫。因此，微生物對熱失活非常敏感。
研究表明，在壹定溫度下加熱壹段時間可以破壞病原體或令人討厭的有機體。通常在60-70(濕熱)的溫度下，加熱5-10min。它能破壞非孢子菌和孢子菌的非休眠體的活性。在70℃加熱滅菌30分鐘，可消除汙泥中的病原體。但在較低的溫度下(50-60℃)，某些病原菌可滅活60天。因此，在堆肥過程中有必要保持溫度在60℃以上壹段時間。堆肥過程中，必要時應翻堆。壹般在堆溫越過峰值開始降溫時進行。翻堆可以使內外層分解溫度不同的物質重新混合均勻。如果濕度不足，可以加壹些水，促進堆肥均勻分解。在堆肥過程中，各種生物和微生物同時死亡、更替和轉化其物質形態。以上區塊介紹從不同角度簡要介紹了堆肥的發酵原理。無論從熱力學、生物學還是物質轉化的角度，這些反應都不可能在幾天甚至更短的時間內完成，這也是為什麽即使在溫度、濕度、水分、微生物等各種條件控制得很好的前提下，堆肥仍然要經歷45-60度。