Процесс подкисления почвенного раствора отвала со временем сопровождается значительным (средние величины различаются более чем в 3 раза) увеличением активности ионов кальция в жидкой фазе исследуемых объектов, что связано с переходом кальция в почвенный раствор из слаборастворимого карбоната в виде растворимого бикарбоната. Анализ карбонатного равновесия, проведенный по методике, изложенной далее, показал, что во всех исследованных объектах, кроме верхнего слоя зональной почвы (и целинной, и пахотной), почвенный раствор насыщен в отношении карбоната кальция. В целинном черноземе недонасыщена лишь жидкая фаза слоя 0-10 см. не вскипающего от 10%-й соляной кислоты. Глубже 15 см также имеет место вскипание и насыщение почвенного раствора карбонатом кальция.
О каких-либо закономерностях в содержании ионов калия и нитрата в водной фазе исследованных почв судить довольно трудно, поскольку активность этих ионов очень динамична во времени. Четко проявляется значительно большая активность ионов калия в почвенном растворе целинного чернозема и 8-летного отвала лесса в сравнении с другими объектами. Это обусловлено, в первую очередь, значительно большей в сравнении с агроценозами массой корней дикорастущих трав, которые, по-видимому, мобилизуют калий из кристаллической решетки минералов почвы (и породы) и удерживают его в растворимом состоянии, вовлекая в более интенсивный биогенный круговорот. Нитрат-ион в основном (в отличие от калия) находится в растворенном состоянии, и его количество в почвенном растворе обусловлено в большей мере степенью поглощения его растительностью. Именно поэтому активность нитрат-ионов на парующих участках рекультивации несколько выше в сравнении с другими. В то же время наблюдается сравнительно высокая активность нитрата в водной фазе лессовидных суглинков. что. по всей вероятности, является одной из причин их довольно высокого плодородия. Однако при этом нельзя забывать, что речь идет лишь о составе жидкой фазы, а не о валовых количествах азота в исследованных почвах и породах. Последние различаются значительно больше и служат одним из главных источников поступления нитратов в почвенный раствор.
При сравнении участков рекультивации с зональной почвой следует также указать на обедненность первых органическим веществом (соответственно 1,8 и 2,5% С в пахотных горизонтах), что связано с перемешиванием разнокачественных горизонтов плодородного слоя почвы при селективном вскрытии, последующем складировании его в бурты и нанесением на выровненную поверхность отвалов.
Таким образом, рассматриваемый материал, полученный на основе комплексного подхода, позволил установить ряд особенностей современных почвенных процессов в рекультивируемых землях Черноземной зоны. В ходе рекультивации происходят существенные изменения состава жидкой фазы почвы, обусловленные, во-первых, смешением различных горизонтов зональной почвы при вскрышных работах и приготовлении насыпного слоя рекультивируемой почвы и. во-вторых, последующими процессами в результате сельскохозяйственного использования рекультивированной почвы.
В процессе естественного зарастания отвалов лессовидного суглинка наблюдается увеличение величины их окислительно-восстановительного потенциала, подкисление жидкой фазы почвы, увеличение в ней активности ионов кальция, калия, а также нитратов и углерода органического вещества, что обусловлено в первую очередь биологическим фактором.