На опытном поле Тоома из-за большой начальной мощности торфа (4—4,5 м) сохранился еще достаточно мощный органогенный горизонт. Оставшееся от «сработки» органическое вещество почвы подверглось глубокой трансформации, о чем будет сказано несколько позднее.
Сравнение состава органического вещества целинного и освоенного вариантов торфяных почв можно проводить только при уверенности исследователя в идентичности ботанического состава торфа на сравниваемых участках до начала освоения почв. В противном случае различия состава органического веществ целинных и освоенных почв могут быть вызваны не процессами освоения, а разным ботаническим составом торфа на целинном и освоенном вариантах. Сравниваемые пары разрезов должны относиться к одному ботаническому виду торфа.
Наибольшие превращения органического вещества происходят с торфами моховой и травяной группы с низкой степенью разложения, наименьшие — с древесными торфами с высокой степенью разложения на начало освоения.
По данным М. И. Никонова, в низинном типе торфа (целинная почва) моховая группа торфов характеризуется низкой степенью разложения (10—25%), травяная — средней (15—35 %), древесная — более высокой (35—50 %).
Растительные остатки моховых и травяных торфов содержат до 50 % углеводов. Эта группа веществ наиболее биохимически неустойчива в условиях мелиорированной почвы и быстро минерализуется, в результате чего содержание других групп органических веществ относительно увеличивается.
По биохимической устойчивости органического вещества Н. Н. Бамбалов все низинные почвы разделил на 3 группы:
1. Почвы, формирующиеся на осоковых, моховых и осоковомоховых торфах. Органическое вещество этих почв имеет повышенное содержание редуцирующих веществ — 15—30 %, в том числе 9—12 % полисахаридов. Содержание гуминовых кислот меньше 30—35 %.
2. Почвы, формирующиеся на древесных, тростниковых, вейниковых или древесно-тростниковых торфах. Содержание редуцирующих веществ невысокое — до 10 %, в том числе 4—7 % полисахаридов. Содержание гуминовых кислот высокое — до 40—50 % на органическую массу.
3. Почвы, формирующиеся на торфах смешанного ботанического состава, с участием растений, характерных для первой и второй групп (древесно-осоковых, тростниково-осоковых и др.). Органическое вещество этих почв по содержанию редуцирующих веществ и гуминовых кислот занимает промежуточное положение между почвами первой и второй групп. К сожалению, не все виды торфа вошли в эти 3 группы.
Н. Н. Бамбалов экспериментально доказал, что биохимическая устойчивость различных классов органических соединений торфа определяется их молекулярной структурой. Повышенная скорость минерализации характерна для тех веществ, макромолекула которых состоит из мономеров, соединенных однотипными связями (целлюлоза, гемицеллюлоза, белки). Медленно минерализуются те классы соединений, в макромолекуле которых структурные единицы связаны между собой несколькими типами химических связей (лигнин, гумусовые вещества). Наибольшая биохимическая устойчивость характерна для гумусовых веществ, имеющих большое количество химических связей.
Известно, что деятельность почвенных ферментов строго специфична, а поэтому многообразие химических связей затрудняет ферментативную деполимеризацию органического вещества. Н. Н. Бамбалов показал, что при гумификации тростниковых и вейниковых торфов (органическое вещество которых богато лигнином) образуются гуминовые кислоты, обогащенные ароматическими структурами.
При гумификации моховых и осоковых торфов (органическое вещество которых богато углеводами) образуются гумусовые вещества, обогащенные углеводно-полипептидными фрагментами. Биохимическая устойчивость ароматических структур гораздо выше, чем углеводно-полипептидных. Поэтому гумусовые вещества древесных и тростниковых торфов более устойчивы к минерализации, чем моховых и осоковых торфов.
По этой причине профиль мелиорированных почв, сформированных на древесных и тростниковых торфах, в процессе освоения обогащается гумусом. Степень разложения торфа на таких почвах может достигать 50—70 %. Почвы, сформированные на моховых и осоковых торфах, имеющих на начало освоения низкую степень разложения, по мнению Н. Н. Бамбалова, даже при длительном освоении (свыше 60 лет) не обогащаются гумусовыми веществами, а степень разложения органического вещества торфа не превышает 25—30 %. В таких почвах органическое вещество, не обогащаясь гумусовыми кислотами, постепенно минерализуется.
Однако состав органического вещества целинных почв и их окультуренных аналогов не подтверждает последнего положения Н. Н. Бамбалова. Изменение профилей целинных торфяных почв и их окультуренных аналогов мохового и осоково-мохового ботанического состава показало, что эта группа почв в процессе освоения обогащается гумусовыми веществами даже в большей степени, чем группа почв с древесным и древесно-тростниковым торфом.