堆肥過程中許多不同種類的微生物參與。由于原料和條件的變化，各種微生物的數量也在不斷發生變化，所以堆肥過程中沒有任何微生物是始終占據主導地位的。每個環境都有其特定的微生物種群，微生物的多樣性使得堆肥在外部條件按出現變化的情況下仍可避免系統崩潰。
參與堆肥過程的主要微生物種類是細菌、放線菌以及真菌。這三種微生物都有中溫菌和高溫菌。
1，細菌
在好氧堆肥系統中，存在著大量的細菌。細菌憑借大的比表面積，可以快速將可溶性底物吸收到細胞中。所以在堆肥過程中，細菌在數量上通常比體積更大的微生物（如真菌）多得多。在不同的堆肥環境中分離的細菌在分類學上具有多樣性，其中包括假單胞菌屬、克雷伯菌屬以及芽孢桿菌屬的細菌。
2，放線菌
放線菌是具有多細胞菌絲的細菌，因此它更像是真菌。放線菌可以分解纖維素，并溶解木質素。同時，他們比真菌能夠忍受更高的溫度和ph值。所以，盡管放線菌講解纖維iesuhe木質素的能力并沒有真菌強，但是它們在堆肥過程中的高溫期卻是分解木質纖維素的優勢菌群。在條件惡劣的情況下，放線菌則以孢子的形式存活。研究表明，諾卡菌、鏈霉菌、高溫放線菌和單孢子菌等都是在堆肥中占優勢的嗜熱性放線菌，它們不僅出現在堆肥過程中的高溫階段，同樣也在降溫階段和熟化階段出現。
3，真菌
真菌，尤其是白腐真菌可以利用堆肥底物中所有的木質纖維素，由此，真菌的存在對于堆肥的腐熟和穩定具有重要的意義。嗜溫性真菌地霉菌和嗜熱性真菌煙曲菌是堆肥無聊中的優勢種群，其他一些真菌，如擔子菌、子囊菌、橙色嗜熱子囊菌也具有較強的分解木質纖維素的能力。
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