Dünyadaki karbonun yaklaşık üçte ikisi kirli topraktaki yüzeyin hemen altında. Bu dağınık hayat veren element karbondioksit (CO2) tüketdiğinde, fenomen toprak solunum veya yer altı solunum sistemi olarak bilinir. Doğal olarak bir dizi çevresel işlemin neden olduğu - bitki eksüdasyonundan kimyasal CO2 akışına kadar - toprak sıcaklığı, yüksek olduğunda toprak solunumu artıyor ve toprak çok ıslak veya kuru olduğunda dalmaktadır.
Farklı doğal reaksiyonlar toprağa atmosfere giren toplam CO2 akışını oluşturmak için birleşir. Kökler bitki büyümesi sırasında CO2 yayar. Karbon, hayvanların, böceklerin ve hatta amiplerin atılımlarında ve gövdelerinde bulunur. Bu biyolojik işlemlerin yanı sıra, oksidasyon ve gaz giderme daha derin kimyasal seviyelerde gerçekleşir. Tarımsal ve ekolojik anlamda toprak solunumu, mükemmel karbon dengesini sağlamayı içerir.
Ortalama sıcaklıklardan daha yüksek sıcaklıklar toprak solunumundaki artışa en çok katkıda bulunur. Bunun atmosferik karbon dioksit, iklim değişikliğine katkıda bulunan başlıca sera gazlarından biri olması nedeniyle, bir başka küresel ısınma zanlısı olarak toprak solunumuna işaret eden birçok iklim değişikliği araştırmacısı var. Bununla birlikte, toprak solunum baş şüpheli değildir. 2011 yılında bile kömür yakan enerji santralleri hala enerji endüstrisine hâkim ve fosil yakıtlar hala otomobil ve sanayi tekerleklerini çevirerek doğal olarak yüksek seviyelerde karbondioksit, azot oksit ve metan üretiyor. Bunun aksine, toprak, Dünya'da yaşam sürdüğü sürece orada kaldı ve yaşamı desteklemek için gereken karbon dengesini sağlamaya yetecek kadar teneffüs etti.
Eski ABD Başkan Yardımcısı Al Gore tarafından yapılan bazı çalışmalara göre, 18. yüzyıldaki Sanayi Devrimi'nin başından bu yana, atmosferik karbondioksit miktarı yüzde 30 arttı. Dünyadaki ortalama sıcaklıklar, uzun süredir yavaşça yükseldi. Yeraltındaki karbon sıcaklıklar arttıkça üssel olarak arttığından, bazı gözlemciler ortalama solunum seviyelerinin de artacağından endişe duyarak daha fazla karbondioksit ve daha yüksek sıcaklıkların oluşumunu daha da sürdürmektedir.
Diğer faktörler, topraktaki nem oranlarını da etkiler; örneğin, kir nemi ve topraktaki organik madde seviyesi (SOM). Nem veya SOM seviyeleri çok düşük olduğunda, CO2 emisyonları azalır. Aksine, nem normal CO2 akışının çok üstüne çıktığında da azalır. Sadece ılımlı nem koşullarında, yeraltındaki solunum düzgün çalışabilir. Çiftçiler düzenli bir şekilde su, gübrelemek, havalandırmak ve hatta sadece doğru karbon dengesini dengelemek için topraklarını örter.
