土壤呼吸主要指土壤与大气间的气体交换作用。联系空气的组成成分，氧与二氧化碳的变化也可理解为土壤呼吸。在早期的土壤学研究中，通常利用二氧化碳的释放量表征土壤的呼吸作用强度。二氧化碳的释放与土壤生物生命活动特别是土壤微生物总数有关。在耕作土壤中，更主要的是受土壤有机物质数量及其残体分解状况的影响。研究资料指出，它们之间的相关性常常是很显著的。土壤呼吸过程中释放的二氧化碳，对植物的生长及土壤生物化学过程的影响相当大。贮积于土壤之中的二氧化碳，可改善某些物质的溶解度和土壤养分状况以及土壤微生物的活动。因此，土壤二氧化碳释放量，可做为土壤微生物总的活性指标和评价土壤有机肥力的一项指标。

研究证明，有许多因子影响土壤的呼吸作用，如土壤水分、温度、PH、有机物质数量、有机残体分解状况、微生物生命活动状况、植被状况以及施用的农用化学物质状况等。其中有机肥含量对土壤呼吸作用强度影响甚大。二氧化碳释放量、氧的吸收值，同土壤有机碳含量密切相关。呼吸速率的明显变化，在很大程度上取决于土壤中有机物质的数量。土壤呼吸作用的层次性，也与土壤有机质含量有关。当土壤水分条件发生变化并出现干湿交替过程时，呼吸作用强度也呈现有规律的上升与下降。在一定温度范围内，土壤呼吸作用随温度升高而增强。超过一定温度时，呼吸作用受抑，以后又有增强和减弱的变化。据研究，土壤呼吸作用的变化，是温度改变土壤有机物质物理化学状态，促进一部分有机肥转化作用之故。