Черноземно-луговые палеосолонцы имеют ореховато-призмовидную структуру с высоким содержанием структурных отдельностей крупнее 10 мм (62-71% в верхней половине профиля). Водопрочность агрегатов очень низкая. Сумма водопрочных агрегатов крупнее 1 мм в гумусовом профиле уменьшается с глубиной от 5 до 1%, размером 1-0.5 мм от 5 до 3% и размером 0.5-0.25 мм увеличивается от 17 до 23%. Выход пыли при мокром рассеве составляет 73-81%.
Физические свойства палеосолонцов плохие. Величина объемной массы колеблется от 1.41-1.43 в гор. [AB1к] до 1.47-1.53 г/см3 в гор. [B1к] и С. Удельная масса увеличивается с глубиной с 2.63 до 2.74 г/см3 , а общая порозность колеблется в пределах 46-44%. По этим показателям они мало отличаются от современных черноземно-луговых солонцов, у которых средние величины объемной и удельной массы, общей порозности меняются вниз по профилю в пределах 1.40-1.54 г/см3, 2.65-2.73 и 42-48%. Лишь в надсолонцовом горизонте А1, обогащенном гумусом (6-9%), эти показатели лучше и составляют соответственно 1.15-1.25 г/см3 , 2.56-2.60 и 51-56%.
Валовой химический состав черноземно-луговых палеосолонцов характеризуется большой однородностью по генетическим горизонтам. Содержание основных оксидов в пересчете на прокаленную бескарбонатную массу колеблется в узком интервале: SiO2 70-71, R2О3 19-19.5, CaO 1.8-2.1, MgO 2-2.4, К2О 2.5-2.7, Na2О 1.1-1.3%. Аналогичный состав имеют черноземно-луговые солонцеватые палеопочвы. Для современных черноземно-луговых солонцов отмечается увеличение содержания SiO2 на 2-5% и уменьшение R2O3 в надсолонцовом горизонте по сравнению с остальной частью почвенного профиля. Среднее содержание оксидов в надсолонцовом горизонте составляет: SiO2 72-73, R2O3 17-18, CaO 1.9-2.1, MgO 2.1-2.2, К2О 2.3-2.4, Na2O 1.5-1.6%, а в остальной части профиля (до глубины 150 см) колеблется в пределах: SiO2 67-69, R2O3 20.9-21.7, CaO 1.9-2.4, MgO 2.7-2.9, К2O 2.4-2.6, Na2O 1.5-1.7%.
Таким образом, сопоставление гранулометрического и валового химического состава разновозрастных почв свидетельствует о том, что осолонцевание черноземно-луговых палеопочв не сопровождалось дифференциацией минеральной части их профиля. Она возникла в более позднее время по мере развития процессов выщелачивания, а в некоторых случаях и осолодения. Многие современные лугово-черноземные и черноземно-луговые почвы Окско-Донской равнины характеризуются наличием элювиального по содержанию ила и оксида магния слоя. Он имеется и в фоновых почвах около изученных курганов. Видимо, это связано с осолонцеванием их в конце первой половины голоцена и последующим рассолонцеванием и выщелачиванием в более позднее время.
В первой четверти II тыс. до н.э. гумусовый профиль в черноземно-луговых палеосолонцах имел мощность около 50 см. Содержание гумуса в нем постепенно снижалось с глубиной от 3.1 до 2%, а запас гумуса составлял 193 т/га. Лугово-черноземная солонцеватая палеопочва, погребенная под курганом около 3.5 тыс. л.н., отличалась большей мощностью гумусового профиля, содержанием (4.3-3.2 в гор. [Aк] и 3.1-2.2% в гор. [АВк]) и запасом (234 в слое 0-50 см и 326 т/га в слое 0-75 см) гумуса.
В соответствии с системой показателей гумусного состояния почв [18] черноземно-луговые палеосолонцы характеризуются средним запасом гумуса в метровой толще (344 т/га) и постепенно убывающим профильным распределением его. Степень гумификации органического вещества высокая (30%). Тип гумуса гуматный с очень низким содержанием “свободных” гуминовых кислот (4-6% от суммы ГК), высоким – ГК, связанных с кальцием (67-77%) и прочносвязанных (19-28%), средним – негидролизуемого остатка (54-56%). В групповом составе гумуса характерно преобладание гуминов и низкое содержание фульвокислот.
Отношение Сгк: Сфк = 1.7-1.9.
В фракционном составе гуминовых кислот, на долю которых приходится 28-30% от общего углерода органического вещества, доминируют гуматы кальция. Состав фульвокислот характеризуются почти равным соотношением подвижных ФК (39-45% от суммы ФК) и фульватов кальция (38-43%) и значительно меньшим содержанием третьей фракции (17-21%).
Почва курганной насыпи отличается от подкурганного палеосолонца несколько большим содержанием гумуса в верхней ее части, что обусловлено влиянием степной растительности, произраставшей на кургане до распашки. По групповому и фракционному составу гумуса отношению Сгк : Сфк она аналогична гумусовому горизонту палеосолонца. Это, наряду с другими диагностическими показателями, свидетельствует о том, что курган был насыпан почвенной массой из гумусовых горизонтов палеосолонцов.
Для современных черноземно-луговых солонцов присуще высокое содержание гумуса в гор. A1A2 (6.5-9%), но мощность этого горизонта мала и количество гумуса резко падает до 4-3% в гор. B1 и 1.5-2% в слое 40-50 см. Запас гумуса в метровой толще почвы составляет 295-320 т/га. Тип гумуса – гуматный с очень высокой степенью гумификации органического вещества, очень низким содержанием “свободных” ГК (10-2% от суммы ГК), высоким – ГК, связанных с кальцием (66-76%) и очень высоким – прочно связанных ГК (20-24%). Лишь в надсолонцовом горизонте отмечается небольшое увеличение (до 18% от суммы ГК) “свободных” ГК и уменьшение степени гумификации органического вещества. В целом состав гумуса палеосолонцов и современных солонцов имеет большое сходство с гумусом черноземно-луговых почв.
Черноземно-луговые палеосолонцы имеют значительную реальную емкость катионного обмена, которая составляет 30-34 в гумусовом профиле и 23-25 мг-экв/100 г в материнской породе. Соотношение обменных катионов резко меняется по генетическим горизонтам. В верхнем солонцовом горизонте с максимальным содержанием обменного натрия (7 мг-экв/100 г или 20-21% от РЕКО) доля кальция меняется от 26 до 33, а магния – от 53 до 47% к сумме обменных катионов. В средней части профиля степень солонцеватости уменьшается до слабой и доля натрия падает до 6-9% от РЕКО, а магния – до 34-36%, кальция увеличивается до 55-60%. Материнская порода средне солонцеватая, доля кальция, магния и натрия в ней составляет 29,57 и 14% соответственно.
Лугово-черноземные солонцеватые палеопочвы отличаются большей РЕКО (35-42 мг-экв/100 г), меньшей долей обменного натрия (7-10%) и магния (25-41%) и увеличением доли кальция (53-67%) в ней. Палеосолонцы и солонцеватые палеопочвы карбонатны с поверхности. Количество СаСО3 нарастает с глубиной от 5 до 17 в палеосолонцах и от 0.6 до 8.6% в солонцеватых почвах. В последних отмечается заметное выщелачивание карбонатов.
Для современных черноземно-луговых солонцов характерна высокая насыщенность обменным магнием (34-64% от РЕКО) и натрием (29-67%), низкая – обменным кальцием (3-15%). Лишь в надсолонцовом горизонте под влиянием процессов выщелачивания и биогенной аккумуляции отмечается повышение доли обменного кальция (до 55% от РЕКО), внедрение обменного водорода (6%), уменьшение доли магния (23%) и натрия (16%). Карбонаты присутствуют во всех черноземно-луговых солонцах. Верхние горизонты, как правило, содержат мало карбонатов, но в гор. В количество их резко возрастает до 6-14% СаСО3 и затем уменьшается с глубиной до 11-5% в гор. ВС и С. Осолодевающие солонцы лишены карбонатов в гор. А1А2. По мере нарастания элювиирования они выносятся также из горизонтов B1 и В2, а максимум содержания СаСОз (10-12%) перемещается во вторую метровую толщу почвенного профиля.
В развитии осолонцевания и поддержания солонцовых свойств черноземно-луговых почв Окско-Донской равнины велика роль постоянной связи почвенного профиля с грунтовыми водами. Под солонцами уровень их колеблется в пределах 1-2.5 м. Преобладают грунтовые воды с минерализацией 0.8-1.9 г/л, содержащие в среднем 10-18 мг-экв/л НСО3 -, 0.3-1.2 SО4 2-, 0.05-0.1 Сl -, 0.7-2.3 Ca2+ , 1.5-4.6 Mg2+ , 0.05-0.2 К+ , 8-12 Na+. Отмечается периодическое повышение и опускание уровня грунтовых вод, что способствует возникновению очагов засоления и осолонцевания почв при общем небольшом содержании солей в солонцовом горизонте.
Черноземно-луговые палеосолонцы и солонцеватые палеопочвы начала и середины II тыс. до н.э. содержат в почвенном профиле от 0.25 до 1.1% плотного остатка и 0.25-0.94% легкорастворимых солей. В палеосолонце максимум содержания солей (0.91-0.95%) находится в гор. [B1к], в солонцеватой палеопочве солей меньше и количество их нарастает от 0.17-0.35% в верхнем полуметровом слое до 0.42-0.51% в остальной 1.5-метровой толще.
Определение химизма, степени засоления и глубины залегания верхнего солевого горизонта по Базилевич и Панковой [4], всех вариантов связывания ионов в соли и солевых ассоциаций по Егорову и Гориной [12], выявило, что в палеосолонцах солевые ассоциации представлены в основном следующими солями: в гор. [AB1к] – Са(НСО3)2, Mg(HC03)2, NaHCO3 и Na2SО4; в гор. [В1] -Са(НСО3)2, CaS04, MgS04, Na2SО4 и в материнской породе – Са(НСО3)2, Mg(HCО3)2, MgSО4, Na2SО4. Хлориды практически отсутствуют. В гор. [AB1к] доминируют сульфат натрия (44-52% от суммы солей, равной 0.25-0.32%) и двууглекислая сода (46-30%), в малом количестве присутствуют бикарбонаты магния (3-2%) и кальция (6-7%). Для остальной части профиля с общей суммой солей около 1% характерно преобладание сульфатов натрия (~50%), кальция (24-27%) и магния (18-19%) и низкое содержание бикарбоната кальция (6%). В материнской породе количество солей уменьшается до 0.5%, состав их представлен сульфатами натрия (83%) и магния (4%) и бикарбонатами кальция (10%) и магния (3%). Хлориды обнаруживаются в виде “следов”, ионы СО3 2- отсутствуют. “Суммарный эффект” токсичных ионов (SО4 2- и НСО3 -), выраженный в мг-экв/хлора нарастает от 1.0-1.3 в гор. [AB1к] до 2.0-2.5 в средней части профиля и затем уменьшается до 1.2-1.5 в материнской породе.