На настоящем лугу корневищные злаки сменяются злаками рыхлокустовыми, имеющими более глубокую корневую систему. В этой фазе развития почвы прогрессивно и бурно возрастает ее плодородие. В верхнем дерновом горизонте накапливается много перегноя, а рыхлокустовые злаки и некоторые другие растения интенсивно переносят в верхний горизонт элементы зольной пищи из рухлякового горизонта, в котором они накопились еще под пологом леса. В дерновом горизонте накапливается много перегноя, причем разложение органического вещества идет здесь двумя путями: весной, когда почва обогащена водой и бедна воздухом, преобладает анаэробное разложение, летом с усилением высыхания и аэрации большое значение приобретает аэробный процесс. «Свежий перегной», образовавшийся в результате деятельности анаэробных бактерий, — ульминовая кислота — обладает эффективной способностью склеивать почву в комочки — агрегаты, создавать комковатую почвенную структуру. Структура на лугах отличается очень большой водопрочностью, то-есть не размокает, не превращается при обилии воды в бесструктурную, слитную массу. Это обусловлено значительным накоплением в верхнем горизонте кальция, который придает большую прочность комочкам почвы, склеенным свежим перегноем.
Под влиянием кальция, обладающего положительным зарядом, отрицательно заряженные органические вещества почвы свертываются «необратимо» — в этом и кроется причина высокой прочности почвенной структуры во время протекания луговой стадии дернового периода почвообразования. В связи со всеми этими причинами почва в этой стадии характеризуется «бурным прогрессивным развитием водного и пищевого режима дернового горизонта». В почве все больше накапливается мертвое органическое вещество, которое постепенно забивает все промежутки между структурными комками. Почва делается бесструктурной, ее верхний горизонт становится очень влагоемким, но воду пропускает медленно. Так луговая стадия дернового периода переходит в болотную, резко изменяется и уровень почвенного плодородия. Здесь последовательно сменяют друг друга группировки растений, все менее и менее требовательные к условиям жизни, и в конце концов устанавливается господство сфагновых мхов.
Но так процесс почвообразования идет не на всех материнских породах. Легче и быстрее всего болота образуются на породах кислых — бедных элементами пищи. На породах, более богатых элементами пищи и особенно кальцием, процесс идет по-иному, и луговая почва, минуя болотную стадию, эволюционирует в чернозем. Это — связано с тем, что на таких породах создаются лучшие условия для разложения органического вещества, и оно не накапливается в таком количестве, как в болотах. Наступление черноземной стадии дернового периода вызывает резкое изменение всей физико-географической обстановки. Происходит почти полное уничтожение леса и постепенное обособление элементов степного климата.
«Оно ярче всего выражается, — говорил Вильямс, — в прогрессирующей неравномерности увлажнения — огромная влагоемкость почвы, переполненной органическими веществами, мешает быстрому проникновению в нее осадков, стекающих по поверхности и размывающих ее. Вместе с тем мощный растительный покров луговой степи быстро расходует запас воды, и постепенно обособляется период летней засухи».
Под влиянием этих изменений природной обстановки начинают постепенно вымирать луговые растения и все более усиливается степная флора. Степные травянистые растения, в отличие от луговых, отмирают не осенью, когда в почве много влаги, а летом, с наступлением периода засухи. В это время отмершие остатки растений подвергаются бурному аэробному разложению, в это разрушение вовлекается и ранее накопленное почвой органическое вещество. Комковатая структура мощных и обыкновенных черноземов разрушается, начинается деградация типичных черноземов, превращение их в черноземы южные, а затем и в каштановые почвы, свойственные очень сухим степям. В связи с ухудшением структуры почв делается иным их водный режим: преобладавшие ранее нисходящие токи воды сменяются на восходящие, начинается прогрессивное засоление, приводящее к образованию различных видов засоленных почв. Меняется не только водный режим почвы, но и понижается уровень грунтовых вод. Бурное снеготаяние и плохое впитывание воды почвой вызывает энергичный поверхностный сток воды в течение короткого весеннего периода. «Реки обращаются в балки, обладающие всеми признаками реликтных речных долин… Остаются лишь реки, истоки которых лежат в областях современных ледников или в областях, несущих покров лесов, водораздельных болот и структурных почв».