Макрокомпонентами почвенного воздуха принято называть газы, содержание которых превышает условный порог концентраций в 100 ррт (0.01% от объема газовой фазы). Сухой атмосферный воздух содержит при обычных условиях 78% азота, 21% кислорода и 0.035% диоксида углерода. Доля последнего компонента неуклонно нарастает из за антропогенной разбалансировки круговорота углерода на планете. Состав почвенного воздуха существенно отличается от атмосферного в силу специфических биогенных процессов поглощения-выделения газов внутри почвы, а также инерционности газообмена с атмосферой. Основное отличие состоит в увеличении доли СO2, выделяющегося в почве при жизнедеятельности микроорганизмов и корней растений, а также в снижении концентрации кислорода, расходующегося на дыхание организмов и окисление ряда химических соединений. В аэрированных почвах содержание СO2 обычно находится в диапазоне 0.05-1%, а кислорода - 20-21% от объема пор аэрации. Последняя величина (εa) определяется по разности между общей порозностью (ε) и объемной влажностью почвы (θ):

Считается, что для оптимальных условий роста большинства растений содержание пор аэрации должно быть не менее 20-25% (εa > 0,20).
Избыточное увлажнение приводит сокращению порозности аэрации, застою почвенного воздуха из-за нарушения газообмена с атмосферой и развитию анаэробных процессов. В таких почвах содержание кислорода падает до 15-19%, а доля углекислого газа возрастает до 3-4% и более. Кроме того, в составе макрокомпонентов почвенного воздуха начинают появляться редуцированные газы (СН4, H2S, N2O...). Для многих культур снижение концентрации O2 до 15-18%, и превышение содержания СO2 3% приводят к кислородному голоданию и токсикозу корневых систем. В переувлажненных землях (болотные почвы, марши, рисовники...) концентрации углеродсодержащих газов (СO2, СН4) могут варьировать от нескольких единиц до десятков объемных процентов, а уровень кислорода - снижаться до 4-6% и менее.
В целом для анализа содержания макрокомпонентов почвенного воздуха достаточно использовать приборы среднего класса точности (0.01-0.1%). Обычно в почвоведении для этого применяются газовые хроматографы, снабженные двумя типами детекторов - пламенно-ионизационным и катарометром, например, ЛХМ, Хром-5, ХПМ. В последнее время в практику исследований с этой целью стали внедряться портативные газоанализаторы комбинированного типа, в которых углеродсодержащие газы определяются с помощью ИФК-спектоскопии, а кислород - посредством электрохимического датчика.