مدیریت پایدار پسماندهای آلی و تولید کودهای آلی با کیفیت از مهم ترین چالش های کشاورزی و محیط زیست محسوب می شوند. در این پژوهش، اثر نوع ماده اولیه، روش فرآوری و افزودنی های مختلف بر پویایی عناصر غذایی، تخریب مواد آلی، هوموسی شدن و بلوغ کمپوست مورد بررسی قرار گرفت. سه ماده اولیه شامل کود گاوی، کود گوسفندی و لجن خمیر کاغذ در دو سیستم کمپوست و ورمی کمپوست تحت تیمارهای افزودن بیوچار (5 و 10 درصد)، خاک نسوز کربنی (5 و 10 درصد) و دی اکسید منگنز (0/5 و 1 درصد) ارزیابی شدند. نمونه برداری طی 120 روز انجام شد و تغییرات ویژگی های فیزیکوشیمیایی، عناصر غذایی، اجزای لیگنوسلولزی، شاخص های هوموسی شدن و ویژگی های ساختاری مواد هوموسی اندازه گیری شدند. همچنین از مدل های سینتیکی و الگوریتم های یادگیری ماشین برای تحلیل و پیش بینی بلوغ کمپوست استفاده شد. نتایج نشان داد که هر دو فرآیند کمپوست و ورمی کمپوست موجب افزایش تدریجی pH، هدایت الکتریکی، ظرفیت تبادل کاتیونی و معدنی شدن عناصر غذایی شدند، اما ورمی کمپوست سرعت بیشتری در آزادسازی نیتروژن و فسفر محلول داشت. تیمارهای حاوی 10 درصد بیوچار و 10 درصد خاک نسوز کربنی بیشترین کاهش ماده آلی، بیشترین تخریب سلولز، همی سلولز و لیگنین و بالاترین مقادیر ظرفیت تبادل کاتیونی را نشان دادند. این تیمارها همچنین موجب افزایش معنی دار معدنی شدن کربن و نیتروژن و بهبود فعالیت میکروبی شدند، در حالی که دی اکسید منگنز به ویژه در غلظت 1 درصد، اثر بازدارنده بر فرآیندهای زیستی و بیوشیمیایی داشت. بررسی شاخص های هوموسی شدن نشان داد که تیمارهای 10 درصد بیوچار و 10 درصد خاک نسوز کربنی بالاترین مقادیر اسید هیومیک، نسبت هوموسی شدن، شاخص هوموسی شدن و درجه پلیمریزاسیون را ایجاد کردند. نتایج طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) نیز افزایش آروماتیسیته، پیچیدگی ساختاری و پایداری بیشتر مواد هوموسی در ورمی کمپوست های غنی شده را تأیید کرد. تحلیل همبستگی روابط مثبت قوی بین ظرفیت تبادل کاتیونی، اسید هیومیک، نیتروژن کل و ماده آلی و روابط منفی میان نسبت کربن به نیتروژن و شاخص های بلوغ را نشان داد. در بخش یادگیری ماشین، هشت الگوریتم طبقه بندی برای پیش بینی بلوغ کمپوست ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که مدل جنگل تصادفی با دقت 98 درصد و F1-score برابر 97 درصد بهترین عملکرد را داشته و ظرفیت تبادل کاتیونی، اسید هیومیک و نسبت کربن به نیتروژن مهم ترین متغیرهای پیش بینی کننده بلوغ بودند. در مجموع، ورمی کمپوست شدن همراه با 10 درصد بیوچار یا 10 درصد خاک نسوز کربنی مؤثرترین راهبرد برای تسریع هوموسی شدن، افزایش کیفیت و بهبود قابلیت پیش بینی بلوغ کمپوست شناخته شد.