Noin kaksi kolmasosaa maailman hiilestä on pinnan alla likaisessa maaperässä. Kun tämä hajanainen elämää antava elementti poistaa hiilidioksidia (CO2), ilmiö tunnetaan maaperän hengityksenä tai maan alla. Luonnollisesti useiden ympäristöprosessien aiheuttama – kasvien erittymisestä kemiallisiin hiilidioksidivirtauksiin – maaperän hengitys kiihtyy, kun lämpötila on korkea, ja laskee, kun maaperä muuttuu liian märkäksi tai liian kuivaksi.
Erilaiset luonnolliset reaktiot yhdessä muodostavat maaperästä ilmakehään tulevan hiilidioksidin kokonaismäärän. Juuret päästävät hiilidioksidia kasvien kasvun aikana. Hiiltä löytyy eläinten, hyönteisten ja jopa ameebien eritteistä ja ruumiista. Näiden biologisten prosessien lisäksi hapettuminen ja kaasunpoisto tapahtuu syvemmällä kemiallisella tasolla. Maataloudellisessa ja ekologisessa mielessä maaperän hengittäminen edellyttää täydellisen hiilitasapainon saavuttamista.
Keskimääräistä korkeammat lämpötilat vaikuttavat eniten maaperän hengitykseen. Monet ilmastonmuutostutkijat ovat osoittaneet maaperän hengittämisen olevan jälleen yksi epäilty ilmaston lämpenemisestä, koska ilmakehän hiilidioksidi on yksi tärkeimmistä ilmastonmuutosta edistävistä kasvihuonekaasuista. Maaperän hengitys ei kuitenkaan ole pääepäilty. Vielä vuonna 2011 hiilenpolttovoimalaitokset hallitsevat edelleen sähköteollisuutta, ja fossiiliset polttoaineet kääntävät edelleen autojen ja teollisuuden pyöriä vapauttaen luonnotonta määrää hiilidioksidia, typpioksidia ja metaania. Sitä vastoin maaperä on ollut siellä niin kauan kuin elämä maan päällä, hengittäen juuri niin paljon, että se ylläpitää elämän ylläpitämiseen tarvittavaa hiilitasapainoa.
Teollisen vallankumouksen alkamisen jälkeen 18 -luvulla ilmakehän hiilidioksidimäärä on noussut 30 prosenttia useiden Yhdysvaltojen entisen varapresidentin Al Goren mainitsemien tutkimusten mukaan. Keskilämpötilat ympäri maailmaa ovat nousseet hitaasti yhtä kauan. Koska maanpäällinen hiili kasvaa eksponentiaalisesti lämpötilan noustessa, jotkut tarkkailijat pelkäävät, että myös keskimääräiset hengitystasot nousevat, mikä lisää entisestään hiilidioksidin syntymistä ja korkeampia lämpötiloja.
Myös muut tekijät vaikuttavat maaperän hengitystiheyteen, kuten lian kosteus ja maaperän orgaanisen aineksen taso (SOM). Kun kosteus tai SOM -taso on liian alhainen, CO2 -päästöt vähenevät. Sitä vastoin kun kosteus nousee liian korkealle normaalin CO2 -virtauksen ulkopuolelle, se myös laskee. Vain kohtuullisissa kosteusolosuhteissa maanpäällinen hengitys voi toimia kunnolla. Maanviljelijät kiertävät säännöllisesti, kastelevat, lannoittavat, ilmastavat ja jopa peittävät maaperänsä löytääkseen juuri oikean tasapainon tärkeän hiilen kanssa.