Систематизация болотных фосфатов проведена К. И. Лукашевым. Он указывает на существование целого ряда (около 20 видов) болотных фосфатов, различающихся соотношениями в минералах оксидов железа, гидратной воды и фосфора в связи с незавершенностью процесса минералообразования в торфяниках. Этот ряд характеризуется все большей окисленностью железа в составе минералов, начиная от вивианита (ЗFеO x Р2O5 x 8Н2O) и кончая пицитом (2Fе2О3 x Р2O5 x 9Н2О) и азовскитом (ЗFе2O3 x P2O5 и Н2О).
Щелочные и щелочноземельные металлы. Имеют большое значение в питании растений, а кальций является регулятором процесса торфообразования. Велика роль щелочных и щелочноземельных металлов в аккумуляции и миграции гумусовых веществ в торфяных почвах. Значительный интерес представляет познание процессов взаимодействия этих катионов с гумусовыми веществами. И. А. Хаинский, И. Н. Антипов-Каратаев и Л. Н. Александрова показали, что реакции между этими катионами и водородом функциональных групп гумусовых кислот протекают в строго эквивалентных количествах и обратимы. Эти исследователи считают невозможным образование комплексных соединений гумусовых кислот с катионами К+, Na+, Са2+ и Мg2+ вследствие полярного характера гумат-ионов и катионов, вступающих между собой в гетерополярную связь. Считается, что катионы К+ и Nа+ не обладают способностью к комплексообразованию, а Са2+ и Мg2+ участвуют в этих реакциях очень слабо, да и то только с активными комплексообразователями (этилен-диаминтетрауксусная кислота). Однако, имеются работы, указывающие на возможность образования комплексных соединений гумусовых кислот с Са и Мg.
В минеральных почвах щелочные и щелочноземельные элементы входят в кристаллическую решетку первичных или вторичных минералов, либо находятся в поглощенном состоянии. В работах В. Н. Ефимова, И. Н. Скрынниковой, Н. Н. Лиштвана, А. М. Мамцис, Н. В. Чураева, И. П. Вильгусевича, Ю. Т. Коробченко и С. Т. Вознюка, Ю. Т. Коробченко, Ф. Н. Дудинца проведено определение форм аккумуляции этих элементов в торфяных почвах. Изучение первичных и вторичных минералов в торфяных почвах проведено Н. Ф. Ларгиным, Т. В. Трошичевой, М. В. Поповым и Т. В. Трошичевой,. К. И. Лукашевым, Finney Н. R., Farnham R. S.
Кальций. Роль кальция в процессах болотного почвообразования очень велика. М. Флейшер показал зависимость между формирующимся типом торфа и содержанием в нем кальция. М. Н. Никонов считает, что кальций, регулируя почвенную кислотность, является и регулятором торфообразовательного процесса. Корреляционное отношение между величиной рН торфа и содержанием в нем Са2+ равно 0,84, а между рН и содержанием Са2+ и Мg2+ 0,91. Кальций в значительно большей мере, чем другие элементы, определяет направленность болотного почвообразовательного процесса. Количество поступающего в торфяник кальция определяет тип водно-минерального питания, а следовательно, видовой состав болотной растительности определяет скорость разложения торфообразователей и характер продуктов разложения. Лучшая обеспеченность растений-торфообразователей кальцием ведет к более интенсивной их минерализации и гумификации, к большему накоплению гумусовых и зольных веществ. Кальцию отводится значительная роль в закреплении гумусовых веществ в почвах. Познание форм аккумуляции кальция позволит глубже вникнуть в особенности генезиса торфяных почв, а следовательно, в разработку вопросов теории и практики известкования, применения удобрений.
При изучении форм аккумуляции кальция мы определяли валовое его содержание, кальций водорастворимых форм, обменный, карбоната и гипса. Определение водорастворимого кальция проводилось в водной вытяжке, полученной при 5-минутом взбалтывании и отношении торфа к навеске 1:100.
Вытеснение обменного кальция проводилось из навески торфа, где предварительно были выделены водорастворимые формы кальция. Торф многократно, до отрицательной реакции на Са2+, обрабатывался 0,5 н. раствором КСl или 1 н. NН4Сl с последующей декантацией раствора. Непосредственное определение водорастворимого и обменного кальция проводилось трилонометрическим методом. Кальций карбоната рассчитывался по СO2, определяемой по Кноппу, кальций гипса — по SO4, определяемому в 0,2 н. солянокислой вытяжке из торфа. Необменный кальций рассчитывался по разности между валовым количеством кальция и содержанием других учтенных его форм.
Валовое содержание кальция в литосфере составляет 2,96 %. Содержание кальция в торфяных почвах определяет тип торфа. Оно колеблется в очень широких пределах — от 0,10 % в верховых до 4—5 % и более в низинных высокозольных торфяных почвах.
М. Н. Никонов считает, что верхний предел содержания СаО в низинных нормальнозольных торфах (с зольностью до 12 %) определяется величиной 4,8%. При таком содержании кальция он способен насытить все ионообменные группы в торфе (250—300 мг-экв./100 г).
В верховых и низинных обедненных торфяных почвах максимум кальция приурочен к самой верхней части профиля, что свидетельствует о ярко выраженной биогенной аккумуляции его. В низинных высокозольных торфяных почвах, обогащенных карбонатом кальция, максимальное количество его приурочено к средней части профиля.
Подобное распределение кальция по профилю в низинных торфяниках не связано с современными почвенными процессами, а является реликтовым признаком, связанным со стадиями развития послеледниковых ландшафтов. П. И. Минкина относит период карбонатного осадкообразования в болотах к более теплому атлантическому периоду голоцена. Исследованные нами низинные почвы характеризуются равномерным распределением кальция по профилю, что свидетельствует или о его равномерном поступлении из известковых пород во времени, или о перераспределении в толще почвы.
Исследования по формам аккумуляции кальция в торфяных почвах показали, что во всех нормальнозольный почвах независимо от ботанического состава торфа и степени его разложения, кислотности, величины общей зольности, качественного состава золы преобладающая часть кальция находится в форме обменного иона.
Количество водорастворимых соединений кальция возрастает при переходе от торфяных почв верховых болот к почвам низинных болот.
Однако если в низинных торфяных почвах доля этих соединений составляет лишь около 1 % от валового его количества, то в верховых торфяных почвах они составляют до 25 % от общего его содержания. Наибольшее количество водорастворимых соединений во всех торфяных почвах приурочено к самому верхнему слою, что свидетельствует о биогенном характере его аккумуляции. Нахождение кальция в составе живого вещества защищает его от выноса в условиях кислой реакции торфяных почв. По мере отмирания растений и их минерализации значительная часть водорастворимых солей кальция выносится из профиля торфяной почвы, часть перехватывается новыми поколениями растений, а часть переходит в обменное состояние.
В низинных высокозольных торфяных почвах с высоким содержанием кальция некоторая часть его аккумулируется в форме карбоната, а в торфах с высоким содержанием серы — гипса. По мнению М. Н. Никонова, аккумуляция кальция в форме карбоната возможна в высокозольных торфах при содержании СаО свыше 4,8 % на сухой торф. В этом случае все группы органического вещества насыщены кальцием, и создаются условия для его аккумуляции в форме карбоната. Т. В. Трошичева, исследуя минеральные образования в торфах и болотных растениях, обнаружила в них вторичный кальциевый минерал вивелит.
Вследствие того, что в торфяных почвах необменных форм кальция очень мало, а процессы взаимодействия кальция с гумусовыми кислотами носят характер солеобразования и обратимы, существует возможность выноса кальция из профиля этих почв. Следовательно, при культуре на торфяных почвах может возникнуть необходимость в пополнении запасов кальция. Известкование кислых торфяных почв нельзя рассматривать только как прием по сдвигу реакции в начальный период освоения почвы, оно должно быть систематическим с целью пополнения запасов кальция.
На севере таежной зоны формируются бедные кальцием торфяные почвы. Торфяные почвы с высоким содержанием кальция имеют здесь ограниченное распространение и приурочены к выходам известяков. На юге таежной зоны, и особенно в лесостепной зоне, увеличиваются площади низинных торфяных почв, богатых кальцием, вследствие лессовидного характера окружающих торфяники пород.
Магний. Наряду с кальцием является одним из элементов питания растений. Известна его роль в биохимических процессах и растении — он входит в состав хлорофилла. Валовое содержание в литосфере составляет 1,87 %. Содержание магния в торфяных почвах определяется типом торфа и в исследованных почвах колеблется от 0,02 до 0,54 % на сухой торф. Как видно, содержание магния в почвах значительно меньше, чем кальция, что согласуется с распространением этих элементов в литосфере вообще. Однако в торфяных почвах верховых болот, находящихся в непосредственной близости от моря, соотношение Са : Мg может составлять 1 : 1. Увеличение содержания магния в этих почвах связано с импульверизацией солей с поверхности морей.
При исследовании аккумуляции магния мы определили водорастворимые и обменные его формы в тех же вытяжках, что и аналогичные формы кальция. Необменный магний рассчитывался по разности между валовым содержанием магния и магнием в виде определенных форм.