土壤呼吸严格意义上是指未经人为扰动的土壤中产生二氧化碳的所有代谢过程，包括三个生物学过程和一个非生物学过程。生物学过程包括土壤微生物呼吸、植物根系呼吸、土壤动物呼吸。非生物过程是指土壤含碳矿物质化学氧化过程。土壤呼吸以根系呼吸和微生物呼吸为主，占土壤总呼吸的90%，土壤动物呼吸和含碳矿物质的氧化释放所占的比例很小。
土壤呼吸是一个复杂的生物学过程，受多种因素影响。
一、非生物因素。主要包括土壤温度、湿度、降水、土壤碳、氮含量。
1.土壤温度、湿度。土壤呼吸与温度具有显著的相关关系，温度升高一般会促进土壤二氧化碳排放。土壤湿度大或过于干旱均会导致土壤呼吸量锐减，在一定湿度范围内，土壤呼吸随着湿度的增加而增加;但当土壤湿度达到一定程度时，土壤呼吸随着湿度的增加而减小。
2.降水。降水通过影响土壤中生物活动和根系生长所需要的水量、土壤含水量以及土壤温度来影响土壤呼吸。土壤呼吸一般随着季节降雨量的变化而呈正相关关系，但也会出现降雨后土壤呼吸量减小的情况，这主要是由于降雨降低了二氧化碳在土壤中的传输速率，而且降雨也会改变土壤的物理性质(如黏土含量、土壤紧实度等)，导致土壤二氧化碳通量降低。
3.土壤碳、氮含量。土壤有机碳含量增加，微生物活性增强，土壤呼吸速度增加。土壤氮含量高，会降低土壤中的碳氮比，影响微生物活性，最终影响土壤二氧化碳的排放。
二、生物因子。包括植被类型、叶面积指数、凋落物等。
植被类型不同，其凋落物的质量和储量、纤维素含量不同，这会影响土壤表层微生物或真菌进行异养呼吸的分解时间。叶面积指数是衡量植被覆盖度的一个指标，其大小可以直接影响植被覆盖下土壤的微气候，进而影响土壤呼吸。植被根系生物量、密度、分布深度会影响根系的呼吸强度，土壤呼吸释放的二氧化碳中约30%~50%来自根系的活动。凋落物是土壤有机碳输入的主要来源，是微生物进行生命活动的物质基础。凋落物也会对土壤温、湿度产生影响，进而影响土壤呼吸。
三、人为因素。包括耕作、施肥、土地利用方式改变。
1.耕作。耕作可增大土壤孔隙，有助于氧气的进入和二氧化碳的排出。而且耕作使不同层位的土壤暴露在空气中，改变土壤的温度、湿度，使深层土壤有机质加速氧化以二氧化碳的形式释放出来。耕作还会将表层的凋落物带进土层，加快凋落物分解速度。
2.施肥。施化肥通常会增加土壤的碳、氮、磷含量，改变土壤化学元素组成，增加土壤中分解有机质的量，增加土壤呼吸底物和根系的生物量，进而促进微生物分解活动和根系呼吸。有机肥的施用会促进微生物活动，从而提高土壤呼吸。
3.土地利用方式改变。土地利用方式影响微生物活性和生物量、土壤呼吸。草地开垦会破坏致密的根系层，使土壤深层的有机碳暴露于空气中，加速土壤呼吸。放牧利用会加快草地土壤呼吸，这是由于动物的践踏造成土壤物理性质改变，特别是表层孔隙度、透气性等。森林砍伐会使土壤温度升高、湿度降低和凋落物分解速度加快，从而导致土壤呼吸增强。
