Исследование массопереноса веществ в полевых условиях позволяет более объективно и масштабно охарактеризовать этот процесс по сравнению с лабораторными экспериментами, поскольку учитываются реальные особенности строения порового пространства почвы с присущими ему макрокомпонентами - каналами, трещинами, ходами корневых систем и роющих животных, которые невозможно представить при отборе монолитов небольших размеров. Однако в физике газовой фазы почв полевым методам исследования массопереноса уделяется на наш взгляд недостаточно внимания и методические разработки в этой области далеки до завершенности. Наибольшую известность получил классический метод Люндегорда, в котором оценивается величина эффективного коэффициента диффузии (D) расчетным путем по интенсивности почвенного дыхания (q) и перепаду концентраций СO2 между верхним (15-20 см) слоем почвы и атмосферой (dc/dz) на основе уравнения XIV.5. При всей простоте этот способ приемлем лишь для ориентировочной оценки, поскольку в поток СO2 с поверхности помимо диффузионного вносят свой вклад некоторые другие механизмы, например перенос по градиентам пневматического давления и температуры, естественная конвекция и межфазные взаимодействия СO2. В методе не принимается во внимание варьирование концентраций СO2 приземного слоя атмосферы, которое в почвах под лесной растительностью может приводить к увеличению «стандартной» величины 0.035% в 2-5 раз. Достаточно произвольно выбирается высота (мощность) верхнего слоя, от которой зависит правильность вычисления градиента концентраций. Наконец, данный способ позволяет определить искомую характеристику D лишь для самого верхнего горизонта почвы. Учитывая вышеизложенное, мы предложили ряд новых методов количественной оценки D разных слоев почвы непосредственно в полевых условиях один из которых приводится в данном пособии.
Суть метода заключается в следующем. На экспериментальном участке почвы бурится вертикальная скважина на глубину, соответствующую мощности горизонта (слоя) почвы в котором определяется величина D. С помощью баллона с избытком данного газа (например, СO2) в скважине создается повышенная концентрация газа, причем дно и выходное отверстие скважины закрывают специальными заглушками (пробками). Верхняя пробка снабжена металлическим штуцером, через который можно закачивать газ в скважину, а затем брать пробы на содержание СO2 в ней. На небольшом расстоянии (20-50 см) от скважины-источника бурятся еще две-три скважины с аналогичными заглушками для контроля за радиальным распространением СO2 по мере диффузионного переноса.