土氣呼吸是指土壤生物呼吸時產生的二氧化碳。 這包括植物根系、根際、微生物和動物群的呼吸作用。

土壤呼吸是一個關鍵的生態系統過程，它以 CO2 的形式從土壤中釋放碳。 CO2 是植物從大氣中獲取的，并在光合作用過程中轉化為有機化合物。 植物使用這些有機化合物來構建結構組件或呼吸它們以釋放能量。 當植物呼吸發生在地下的根部時，它會增加土壤呼吸。 隨著時間的推移，植物結構成分被異養生物消耗掉。 這種異養消耗釋放 CO2，當地下生物釋放這種 CO2 時，它被認為是土壤呼吸。

生態系統中發生的土壤呼吸量受多種因素控制。 土壤中的溫度、濕度、養分含量和氧氣含量會產生極其不同的呼吸速率。 這些呼吸率可以用多種方法測量。 其他方法可用于分離呼吸植物結構的源成分，在本例中為光合途徑 (C3/C4) 的類型。

土壤呼吸率在很大程度上受人類活動的影響。 這是因為人類有能力并且多年來一直在改變土壤呼吸的各種控制因素。 全球氣候變化由許多變化因素組成，包括大氣中二氧化碳濃度升高、溫度升高和降水模式變化。 所有這些因素都會影響全球土壤呼吸速率。 人類增加的氮肥施肥量也有可能影響整個地球的施肥率。

了解土壣呼吸及其在整個生態系統中的速率非常重要。 這是因為土壤呼吸在全球碳循環以及其他養分循環中發揮著重要作用。 植物結構的呼吸不僅釋放二氧化碳，還釋放這些結構中的其他營養物質，例如氮。 土壣呼吸也與全球氣候變化的積極反饋有關。 正反饋是指系統的變化產生與變化相同方向的反應。 因此，土壤呼吸速率可以受到氣候變化的影響，然后通過增強氣候變化來響應。

所有細胞呼吸都會從有機化合物中釋放能量、水和二氧化碳。 發生在地下的任何呼吸都被認為是土壤呼吸。 植物根系、細菌、真菌和土壤動物的呼吸都會在土壤中釋放二氧化碳，如下所述。

三羧酸 (TCA) 循環或檸檬酸循環是細胞呼吸的重要步驟。 在 TCA 循環中，六碳糖被氧化。 這種氧化從糖中產生 CO2 和 H2O。 植物、真菌、動物和細菌都利用這個循環將有機化合物轉化為能量。 這就是大多數土壤呼吸在其最基本水平上發生的方式。 由于該過程依賴于氧氣發生，因此稱為有氧呼吸。

發酵是細胞從有機化合物中獲取能量的另一個過程。 在這個代謝途徑中，能量來自碳化合物而不使用氧氣。 該反應的產物是二氧化碳，通常是乙醇或乳酸。 由于缺氧，該途徑被描述為無氧呼吸。 在泥炭沼澤和濕地等缺氧的澇漬生態系統中，這是土壤呼吸中 CO2 的重要來源。 然而，從土壤中釋放的大部分 CO2 是通過呼吸作用產生的，地下呼吸作用的最重要方面之一發生在植物根部。

植物呼吸一些由光合作用產生的碳化合物。 當這種呼吸發生在根部時，它會增加土壤呼吸。 根系呼吸約占所有土壤呼吸的一半。 然而，這些值可能在 10% 到 90% 之間，具體取決于生態系統中的主要植物類型和植物所處的條件。

因此，通過根系呼吸產生的 CO2 量由根系生物量和比根系呼吸率決定。 緊鄰根部的是被稱為根際的區域，它在土壤呼吸中也起著重要作用。

根際是緊鄰根表面及其鄰近土壤的區域。 在這個區域中，植物和微生物之間存在著密切的相互作用。 根不斷向土壤中釋放物質或滲出物。 這些滲出物包括糖、氨基酸、維生素、長鏈碳水化合物、酶和裂解物，它們在根細胞破裂時釋放。 作為滲出物損失的碳量在植物物種之間差異很大。