细菌
无菌丝细菌在堆肥过程中的重要性长久以来都被忽略了，这可能是因为真菌和放线菌有更好的可见性。在一些堆肥化过程中，例如污泥堆肥，在开始阶段，细菌比真菌更加重要。如果温度保持在60°c以下，超过40%的固体在最开始的7天内被降解，这几乎全部是通过细菌活动完成的。温度在50～65°c之间时，细菌有更好的选择优势，特别是芽孢杆菌。当温度超过65°c时，嗜热脂肪芽孢杆菌占主导地位，几乎像是在单一培养。
专性厌氧细菌在堆肥中可能会很常见，但至今，很少有信息能证明这一点。
1、放线菌
放线菌适合在中性或者微碱性ph条件下生存，并且可以降解较复杂的底物。很多放线菌都耐热甚至嗜热，可以在50～60°c的温度范围内生存。许多放线菌在底物湿润且氧气充足的条件下生长旺盛，当最容易降解的底物已经被细菌降解且温度超过了45°c，就会达到这些条件。放线菌同时也是之后的微生物菌群的代表。
担子菌纲的堆肥培养底物是一个特殊情况。在这个特殊情况中，放线菌的生长在第二个阶段尤其旺盛，通过肉眼可以看到厚厚的一层放线菌，这个阶段称之为“受热变质”阶段（温度在45°c左右，湿度较低）。在蘑菇培养中，这种放线菌阶段是成功的决定因素。通过调节温度和空气供应量使得整个底物都能维持在48°c。这样做的主要原因是微生物对铵盐的重新同化。堆肥的过度升温（>70°c）会导致底物不可逆转的变化以及释放出氨。
2、栖热菌属/异常球菌属
栖热菌属/异常球菌属在有机底物中的生长温度是40～80°C，最适合的温度是65～75°C.生物垃圾堆肥中，一克干物质中的数量高达10（7）～10（10）。因此，之前只能在地热区域发现的栖热菌属可以很好的适应高温堆肥系统，并且在温度峰值阶段起重要作用，同时，也从堆肥中分离出了一些自养细菌。这些无芽孢细菌在60～80°C生长，最适宜为65～75°C，并且和起初只在地热区域发现的氢杆菌菌株十分相像。它们氧化硫或者氢获得能量，并利用二氧化碳合成有机质。
古细菌
许多古细菌都是嗜热甚至嗜超高温的。它们最初从温热火山口区域分离出来的，只有在少数情况下，可以在堆肥中分离出古细菌，但是考虑到最近报道的堆肥中有甲烷的生成，很有可能从堆肥中找到产甲烷的古细菌。古细菌的数量很少的原因可能是他们通常是贫养的，而且它们的世代时间比细菌高很多，这就造成它们不适应快速变化的外界条件，
真菌
在初始阶段，真菌和细菌争夺容易降解的底物。由于细菌的最大比生长速率比真菌膏高出一个数量级，真菌很快就被淘汰。同时，氧气的供应对真菌来说比细菌重要的多，甚至在强制通其的系统，也会出现短暂的缺氧情况。
除了上述原因，还因为真菌不耐高温，所以在高温阶段几乎可以忽略。当底物中的木质素和纤维素非常充足的时候则是一个特殊情况，在这个时候，整个堆肥过程真菌都是最重要的。在堆肥的最后阶段，含水量下降，对真菌更加有利。
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