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有机废物——例如食物残渣、咖啡渣、草屑和枯叶——分解成对土壤有益的物质。园丁们可以通过建造简单的堆肥箱来加快这一过程，他们有意将厨房和庭院垃圾放入其中，以可控的方式进行分解。在水分、空气循环、蠕虫、微生物和适当的温度控制的帮助下，这些碎片迅速转化为富含营养的植物改良剂——腐殖质。
根据华盛顿州立大学推广部的数据，有机物质（例如堆肥）增加 5% 会使土壤的持水能力翻两番。出色的持水能力可减少径流，从而使土壤中保留更多养分和水分供植物使用，减少侵蚀并减少最终流入河流和溪流的园艺化学品。堆肥还可以改善土壤结构，提供通气和适当的压实度。例如，它有助于沙质土壤保持水分和养分，同时疏松紧实的土壤以允许水分流失、根系传播和空气流通。
堆肥增加了土壤中的养分含量，并为植物提供了优化这些养分的条件。例如，堆肥含有商业肥料中不常见的各种微量和常量营养素，并且会在数月或数年内缓慢释放，这与合成肥料不同。具体而言，堆肥具有高含量的有机碳。有机碳有助于最终增加土壤肥力的化学过程。稳定堆肥的 pH 值也介于 6.5 和 7.5 之间，这有助于植物吸收多种营养物质，促进有益的化学反应，并支持健康的微生物。
许多生物体和微生物与腐烂的有机物质有着共生关系。没有这些有机体，就不可能腐烂；没有有机废物，这些生物将无法生存。例如，蚯蚓以有机物为食，挖洞帮助通气和翻动土壤，然后沉积有营养的废料。真菌和细菌通过以堆肥中的有机废物为食或通过将某些分子或化学物质转化为植物可用的形式来帮助分解过程。一些细菌甚至从空气中吸收氮并将其转化为植物可以利用的形式。
据弗吉尼亚理工大学称，大量研究提供了堆肥有助于抑制植物病害的证据。虽然堆肥通过提供良好的土壤成分、营养和通气使植物更健康——从而增加它们对疾病的抵抗力——但它也能抑制病原体。堆肥中的生物体和微生物会争夺某些致病因子所需的营养。堆肥还含有抗真菌抑制剂，可以抵御有害真菌并充当某些病原体的寄生虫。