堆肥就是在人工控制下，在一定的溫度、濕度、碳氮比和通風條件下，利用自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物的發酵作用，人為地促進可生物降解的有機物向穩定的腐殖質生化轉化的微生物學過程，即人們常說的有機肥腐熟過程。
堆肥方法通常有三種。
一種按是否需要氧氣劃分，有好氧堆肥（有氧狀態）和厭氧堆肥（無氧狀態）；
一種是按堆肥溫度分，有高溫堆肥和中溫堆肥；
一種是按機械化水平分，有露天自然堆肥和機械化堆肥。
習慣上人們都按好氧堆肥和厭氧堆肥區分。現代化堆肥工藝基本都是好氧堆肥，這是因為好氧堆肥具有溫度高、基質分解比較徹底、堆制周期短、異味小、可以大規模采用機械處理等優點。厭氧堆肥是利用厭氧微生物完成分解反應，空氣與堆肥相隔絕，溫度低，工藝比較簡單，產品中氮保存量比較多，但堆制周期太長、異味濃烈、產品中含有分解不充分的雜質。
根據堆肥過程中微生物對氧氣的需求情況，可以把堆肥方法分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。通常好氧堆肥堆溫高，一般在55～60℃，極限可達80～90℃，所以好氧堆肥也稱為高溫堆肥；厭氧堆肥則是在無氧條件下借助厭氧微生物發酵堆肥。
1.好氧堆肥原理。
好氧堆肥是在有氧條件下，利用好氧微生物的作用來進行的。在堆肥過程中，畜禽糞便中的可溶性物質通過微生物的細胞膜被微生物直接吸收；而不溶的膠體有機物質，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質，再滲入細胞。
好氧堆肥大致可分為三個階段。
①中溫階段。中溫階段也稱產熱階段，是指堆肥過程的初期，堆層基本呈15～45℃的中溫，嗜溫性微生物較為活躍并利用堆肥中可溶性有機物進行旺盛的生命活動。這些嗜溫性微生物包括真菌、細菌和放線菌，主要以糖類和淀粉類為基質。
②高溫階段。當堆溫升至45℃以上時即進入高溫階段，在這一階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是嗜熱微生物。堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機物質繼續被氧化分解，堆肥中復雜的有機物如半纖維素、纖維素和蛋白質也開始被強烈分解。
③降溫階段。在發酵后期，只剩下部分較難分解的有機物和新形成的腐殖質。此時微生物的活性下降，發熱量減少，溫度下降，嗜溫性微生物又占優勢，對殘余較難分解的有機物做進一步分解，腐殖質不斷增多且穩定化，堆肥進入腐熟階段，需氧量大大減少，含水率也降低，堆肥孔隙度增大，氧擴散能力增強，此時只需自然通風。
2.厭氧堆肥原理。
厭氧堆肥是在缺氧條件下利用厭氧微生物進行的腐敗發酵分解，其最終產物除了二氧化碳和水外，還有氨、硫化氫、甲烷和其他有機酸等物質，其中氨、硫化氫等物質有異臭氣味，而且厭氧堆肥需要的時間也很長，完全腐熟往往需要幾個月的時間。傳統的農家肥就是厭氧堆肥。
厭氧堆肥過程主要分為兩個階段：
第一階段是產酸階段。產酸菌將大分子有機物降解為小分子的有機酸和乙酸、丙醇等物質。
第二階段為產甲烷階段。甲烷菌把有機酸繼續分解為甲烷氣體。
厭氧過程沒有氧參加，酸化過程產生的能量較少，許多能量保留在有機酸分子中，在甲烷細菌作用下以甲烷氣體的形式釋放出來。厭氧堆肥的特點是反應步驟多，速度慢，時間長。
