土壤之所以能透气，除了首先具备空气通过的孔道外，主要就决定土壤空气的组成和大气中各组成之间的分压差，以及大气和土壤空气的总压力差，前者属于气体的扩散，后者属于气体的整体交流 。

土壤透气性扩散

当土壤空气的组成成分在浓度上和大气的组成成分发生差异时，就形成了空气成分间分压的差异。为了保持气压之间的平衡，分压大的气体就向分压小的气体扩散，这就形成了土壤空气和大气之间的交换。土壤中由于作物根系和微生物生命活动，有机质的分解，根系的呼吸作用都要消耗氧气而释放二氧化碳，这就改变了土壤中空气中O₂和CO₂的浓度。

微生物在分解有机质中，通过有机质的氧化获得碳源和能量，在消耗O₂的同时产生CO₂，土壤微生物在生命活动过程中产生大量CO₂，每升空气中可积累0.9mg的CO₂，这就造成了大气中O₂分压超过了土壤中O₂的分压，而土壤中CO₂分压大于大气的CO₂分压，于是土壤中的CO₂向大气扩散，而大气的O₂向土壤空气中扩散。

土壤中的碳酸盐在酸的作用下，或重碳酸盐在温度升高时均可产生CO₂，也是影响CO₂分压变化的因素。

气体的扩散率，即单位时期的扩散量以dQ/dt表示，和该气体的分压梯度dp/dx、扩散通道的面积A 呈正比。

dQ/dt=DA（dp/dx）

D为该气体在土中的扩散系数(单位时间通过单位面积的气体量)。

土壤透气性气体的总体交换

当土壤中空气受到大气影响时，如大气温度上升和下降，风力增强和减弱，大气压升高和降低，还包括降水以及人为的灌溉排水都会引起土壤空气与大气的交换。当大气温度上升，大气密度降低，气压下降，而土壤空气中的压力高于大气的压力时，土壤空气就向大气流动。晚间大气温度下降，大气又流进土壤，形成大气与土壤空气相互交流的情况。土壤本身温度的变化也会引起气体的热胀冷缩，而使土壤空气向外排出或大气向土壤中渗入。

土壤空气由于扩散和整体交换，土壤中经常保持一定数量和比值的氧，使土壤中微生物和根系周围保持适宜的空气组成，使土壤中的一切生物化学和化学过程得以保持正常进行。土壤排出CO₂，吸入O₂，这就使土壤空气得以不断更新，故又称为土壤的呼吸过程。土壤的呼吸过程强度是土壤通气性的一个重要指标，也是衡量土壤中生物活动强度的指标。

土壤中呼吸强度可用下述方法进行测定：

用玻璃罩盖上一定面积的土壤，罩内放一个培养皿，盛入一定浓度和量的碱液(NaOH或Ba(OH)₂)，以吸收土壤中释放出的CO₂，经过一定时间测定剩余的碱量，即可测出单位时间单位面积的CO₂释放量。