Большинство работ, выполненных по изучению роли микроорганизмов в газовом обмене в почве (микрогазы, органические летучие вещества), посвящено изучению чистых культур и их способности осуществлять газовые превращения, а также, отчасти, учету их численности в почвах. Однако эти работы дают представление только о качественной характеристике процессов (табл. 19, 20).

Определение интенсивности процессов газообразования и потребления газов в почве проводится двумя принципиально разными способами: 1) в природе — естественная, или актуальная, активность; 2) в модельных опытах (чаще всего в почвенных образцах), в которых создаются оптимальные условия для протекания данного процесса. Часто при таких условиях процессы проходят в десятки, сотни и тысячи раз интенсивнее, чем в естественной среде.
Модельные опыты хотя и позволяют выявить потенциальные возможности почвы и до некоторой степени пригодны для полуколичественной оценки содержащихся в почве микроорганизмов,
участвующих в процессах газообмена, но совершенно непригодны для определения реальной интенсивности процессов газообмена, осуществляющихся в почве в естественных условиях.
Изучение газообмена в почвах затрудняется их микрозональным строением. Любая почва содержит множество микрозон с совершенно различным составом газов, в которых развитие микроорганизмов идет в совершенно разных условиях. Положение о быстром газообмене между атмосферным и почвенным воздухом может быть принято только в общей форме и не может быть распространено на все почвенные микрозоны.
Как известно, внутри почвенных агрегатов, имеющих диаметр 2000—5000 мкм (агрономически ценная структура), содержится защемленный воздух, который с большим трудом подвергается обменным процессам. Это и дает возможность для развития в близком соседстве аэробных и анаэробных, метанообразующих и метаниспользующих микроорганизмов и т. д. Даже небольшое количество влаги в почве затрудняет газообмен из внутриагрегатных пор, а большое — и из межагрегатных. Необходимо тщательное изучение газообмена в этих микрозонах. Почти единственным путем для этого является имитирование микрозон в макромасштабах. Обычно берется образец почвы, в него вносится избыточное количество субстрата, почва увлажняется и помещается при температуре, оптимальной для протекания процесса. Таким образом изучали действие летучих органических веществ — фунгистазис и бактериостазис почв. Следует еще раз подчеркнуть, что в таких случаях воспроизводится не естественное состояние почвенной массы, а только условия в определенных почвенных зонах в макромасштабе, т. е. зона определенного типа начинает доминировать. Естественная почва не представляет собой единую среду обитания, а состоит из множества самых различных микрозон, где микробы развиваются относительно изолированно по принципу комплекса. В модельных опытах при избытке органического вещества комплекс почвенных микроорганизмов начинает действовать как единое целое. Микробная система переходит из одной категории в другую: от микрозонального типа, характерного для почвы, к макрозональному, например при внесении в весь объем почвы глюкозы. Часто данные, полученные в искусственных условиях, переносят на всю почву в целом, в то время как более обоснованно их можно было бы переносить на отдельные микрозоны.
Почва должна рассматриваться как множество микро- и мезосред обитания микроорганизмов с совершенно различными условиями в отдельных микрозонах, в том числе и в отношении их газового режима. Микрозональность в почве дает возможность одновременно развиваться и аэробам и анаэробам. В разных микрозонах часто идут прямо противоположные процессы газового обмена, и связь микрозон между собой, по-видимому, в первую очередь осуществляется через газовую фазу, наиболее подвижную по сравнению с другими фазами почвы и с самими микроорганизмами.
Почвенный воздух всегда содержит некоторое количество парообразной воды. Она имеет большое значение в перераспределении воды по отдельным микрозонам и в выравнивании потенциала влаги во всей почвенной массе. Большую часть времени почвенный воздух в ряде зон близок к насыщению водяными парами. Снабжение почвенных микроорганизмов газообразной водой имеет существенное значение для их развития, особенно в засушливых районах. Нужно отметить, что значительное количество почвенных микробов способно активно расти и развиваться в почве с относительной влажностью менее 100%. При этих условиях транспорт парообразной воды может обеспечивать ее поступление в клетки.
Почвенный воздух содержит в десятки и сотни раз больше углекислого газа и часто во столько же раз меньше кислорода, чем атмосферный. Однако культивирование почвенных микроорганизмов обычно производится в атмосферном воздухе термостатов, и специфика этого экологического фактора не учитывается. Много внимания уделялось созданию низкого окислительно-восстановительного потенциала, удалению кислорода при культивировании анаэробов и меньше — созданию повышенного содержания СО2, которое оказывает существенное влияние на развитие и морфологию почвенных микроорганизмов.