Возможно ли земледелие в зоне вечной мерзлоты? Способ тепловой мелиорации земель в зоне многолетней мерзлоты.

вечный мерзлота красноярский край

Главная причина возникновения многолетней мерзлоты - исключительно холодный климат, в условиях которого породы имеют температуры ниже точки их замерзания. Mноголетняя мерзлота - результат суровых климатических условий, главным образом, суровых малоснежных зим.

Образованию и сохранению мерзлоты способствуют следующие факторы:

отрицательные среднегодовые температуры, суровые и длинные зимы, глубина промерзания превышает глубину летнего оттаивания.

Многолетняя мерзлота оказывает определенное действие на хозяйственную деятельность человека. В России освоение многолетней мерзлоты началось в тридцатые годы 20 века. Российские мерзлотоведы разработали специальные системы технических мероприятий, которые предупреждают отрицательные последствия мерзлоты. Эти технические новшества позволяют осваивать районы мерзлоты.

Многолетняя мерзлота оказывает большое влияние на хозяйственную деятельность человека. Она создает значительные препятствия для производства земляных работ, сооружения и эксплуатации различных построек и т. д. Отапливаемые здания, возведенные на многолетней мерзлоте, со временем оседают вследствие оттаивания под ними грунта, в них появляются трещины, а иногда они и разрушаются. Многолетняя мерзлота затрудняет также водоснабжение в населенных пунктах и на железных дорогах. Это потребовало разработки специальных методов строительства в условиях многолетнемерзлых горных пород.

Мерзлота способствует заболачиванию сельскохозяйственных земель, вследствие чего необходимы дополнительные мелиоративные работы, т. е. удаление излишней влаги с полей.

Польза для человека многолетней мерзлоты состоит в том, что он использует ее как уникальный холодильник. В ней долго сохраняются продукты питания: рыба, мясо, ягоды, фрукты, семена.

Мерзлота является хорошим крепежным материалом в шахтах и рудниках. В настоящее время установлено, что в районах мерзлоты находится много полезных ископаемых: угля, газа, алмазов, золота, никеля, меди, олова, солей. В этих районах много пресных вод.

Мерзлотные аварии в настоящее время, к сожалению, происходят. Причиной является потепление климата техногенное «потепление». Следствием является неравномерная осадка зданий, разрушение фундаментов, деформация их.

В Норильском промышленном районе за последние 10 лет из за ухудшения состояния мерзлоты пострадало 250 строений 100 объектов в аварийном состоянии, около 40 многоэтажных жилых домов, возведённых в 60-80-е годы, снесены или подлежат сносу.

Деформировано почти 60% зданий и сооружений В городах: Игарке, Диксоне, Вилюйске деформировано 60% зданий. 100% зданий и сооружений В национальных посёлках Таймырского округа до 100 % строений повреждены. В Воркуте пострадало около 40% зданий. В Якутске с 70-х годов 20 века из-за просевшего грунта пострадало 300 зданий. Если техногенная «оттепель» продолжится, человеку придётся вновь отстраивать многие жилые дома и промышленные предприятия, заново прокладывать автомобильные и железные дороги.

Многолетняя мерзлота оказывает многообразное влияние на природу провинций, где она широко распространена. Прежде всего, она затрудняет передвижение подземных вод -- подмерзлотных, межмерзлотных и, особенно, надмерзлотных, расположенных наиболее близко к дневной поверхности. Это сильно ограничивает подземное питание рек Средней и Восточной Сибири. Подземные воды в этих условиях нередко образуют наледи, бугры вспучивания и другие формы рельефа, придающие специфические черты поверхности суши восточных районов Сибири. На северо-востоке СНГ около 4000 наледей (по-якутски -- тарын), в которых заключено около 25 млрд. м 3 льда. Протаивание мерзлых грунтов и просадка их способствуют широкому распространению термокарста и обусловленному им своеобразному рельефу Северо-Сибирской, Индигирской, Колымской, Центрально-Якутской и других низменностей и плато в областях многолетней мерзлоты.

Многолетняя мерзлота отрицательно влияет на развитие растительного и почвенного покровов. Растения в условиях избытка холода не получают нормального питания, дают незначительный прирост органического вещества, недостаточно покрывают поверхность почвы. Особенно губительно мерзлота сказывается на древесной растительности, которая имеет явно угнетенный вид, разреженный древостой, бедный видовой состав. В Средней и Восточной Сибири из древесных лучше всего выдерживает многолетнюю мерзлоту даурская лиственница.

В провинциях распространения многолетней мерзлоты слабо развит также и почвенный покров. В Средней и Восточной Сибири широко распространены грубоскелетные каменистые почвы благодаря преобладанию морозного выветривания над химическим и биологическим, на равнинах -- повсюду явления заболачивания. Почвы в этих условиях примитивно развиты, маломощны, характеризуются резко подавленными биохимическими процессами, недостатком питательных веществ.

Широко распространены в Средней и Восточной Сибири явления солифлюкции, которые наряду с термокарстом имеют большое рельефообразующее значение.

Многолетняя мерзлота влияет на рельеф, так как вода и лед имеют разную плотность, вследствие чего замерзающие и оттаивающие породы претерпевают деформации. Важно также то обстоятельство, что мерзлый грунт не пропускает воду.

Наиболее распространенный тип деформации мерзлых грунтов -- пучение, связанное с увеличением объема воды при замерзании. Возникающие при этом положительные формы рельефа называются буграми пучения; высота их обычно не более 2 м. Если бугры пучения образовались в пределах торфянистой тундры, то их обычно называют торфяными буграми; торф -- хороший теплоизолятор, мерзлота под ним сохраняется долго и нередко в тех местах, которые считаются свободными от многолетней мерзлоты, например на Кольском полуострове. Высота торфяных бугров может достигать 3--7 м, в плане они обычно округлы, располагаются иногда поодиночке, но чаще группами.

Летом верхний слой многолетней мерзлоты оттаивает. Лежащая ниже мерзлота мешает талой воде просачиваться вниз; вода, если не находит стока в реку или озеро, остается на месте до осени, когда снова замерзает. Весной оттаивание шло сверху вниз, как результат выравнивания температур уже прогретого воздуха и еще холодного грунта; осенью изменение температур также быстрее происходит в воздухе и промерзание идет тоже сверху вниз. В результате талая вода оказывается между водонепроницаемым слоем постоянной мерзлоты снизу и постепенно нарастающим сверху вниз слоем новой, сезонной мерзлоты. Лед занимает больший объем, чем вода. Вода, оказавшись между двумя слоями льда под огромным давлением, находит наиболее слабое место в сезонном мерзлом слое и прорывает его. Если она изливается на поверхность, образуется ледяное поле -- наледь; геоморфологическое значение наледи состоит в том, что по ее краям идет интенсивное морозное выветривание. Если же на поверхности плотный мохово-травяной покров или слой торфа, вода может не прорвать его, а только приподнять, растекшись под ним. Замерзнув затем, она образует ледяное ядро бугра; постепенно нарастая, такой бугор может достигнуть высоты 70 м при диаметре до 200 м.

Потепление климата, нарушение температурного режима грунтов вследствие вырубки леса, строительства и т. д. могут привести к протаиванию отдельных участков многолетней мерзлоты, которое вызовет просадки грунта, образование воронок, подземных полостей и других отрицательных форм рельефа, внешне напоминающих карстовые. Процессы рельефообразования, вызванные местным протаиванием многолетней мерзлоты, и все созданные ими формы называются термическим карстом, или (чаще) термокарстом (греч. therme -- тепло). В областях распространения термокарста много округлых по форме западин, в них обычно располагаются озера, так как увлажнение избыточное, а лежащая ниже многолетняя мерзлота водонепроницаема. Термокарстовые озера отличаются от карстовых более правильной формой и меньшей глубиной. В равнинных частях центральной Якутии часто встречаются аласы -- плоскодонные термокарстовые котловины от десятков метров до нескольких километров в диаметре и глубиной до 15--30 м. Часто аласы заняты озерами, болотами, лугами; иногда они представляют собой котловины спущенных или заросших термокарстовых озер.

В условиях многолетней мерзлоты, особенно если высоко содержание льда в мерзлой породе, вода производит на породу не только механическое, но и температурное воздействие, так как растапливание льда способствует разрушению породы. Поэтому введены специальные термины -- термоэрозия и термоабразия. Термоэрозия проявляется в том, что реки легко размывают берега, а овражная сеть достигает невероятной густоты даже в условиях очень плоского рельефа (например, на Ямале); термоабразия вызывает иногда быстрое отступание берегов под действием морских волн.

Формы рельефа, связанные с многолетней мерзлотой, могут находиться и там, где сейчас мерзлота отсутствует, то есть иметь реликтовый характер. Так, в средней и южной частях Республики Коми сейчас нет многолетней мерзлоты, но нередко встречаются неглубокие округлые озера, на аэрофотоснимках хорошо читается сетка полигональных грунтов, особенно хорошо видных на высоких речных террасах.

Общая площадь теплиц в 2016 году составляла 0,75 га. Произведено продукции овощеводства закрытого грунта - 76,6 т. Выручка от реализации овощей закрытого грунта составила почти 26,1 млн руб. (2015 год - около 24,9 млн руб.) при плановом значении 24,8 млн руб. Таким образом, выполнение планового показателя составило 105,1%. Средняя численность работников растениеводства закрытого грунта в хозяйствах округа в 2016 году составила 25 человек. На реализацию подпрограммы «Развитие растениеводства» направлено 27,6 млн руб., при этом средства окружного бюджета составили около 26,3 млн руб, собственные средства предприятий - свыше 1,3 млн руб.

Олег ЧЕСНОКОВ
[email protected]

Меньше месяца осталось до начала очередного северного завоза. На первом судне среди прочих грузов будет доставлена свежая плодоовощная продукция, практически вся она - импортная, отечественные овощи для закладки на хранение поступят на Чукотку только в конце лета и осенью. Овощи, выращенные на территории округа, пока составят лишь небольшой процент от общего количества.

И СЕБЕ, И ЛЮДЯМ
А ведь в советские времена подсобные хозяйства существовали в каждом колхозе, совхозе, в каждом оленеводческом хозяйстве округа, для чего предусматривалось соответствующее финансирование. Был и чёткий рынок сбыта. А главное, тогда стоимость полётного часа вертолёта была по карману любому сельскохозяйственному предприятию. Овощи, которые в достаточном количестве выращивались подсобными хозяйствами, доставлялись в том числе и в оленеводческие бригады, на перевалбазы, в отдалённые сёла арктического побережья, не говоря уже о райцентрах.
Сегодня, по словам начальника окружного Управления сельского хозяйства Сергея Давидюка, на двух сельхозпредприятиях округа («Марковский» и «Ваежский») числятся 10 га пахотных земель. Из них реально используются по назначению всего 2 га. Плюс несколько гектаров есть у частников. С этих площадей в 2016 году собрано примерно 24,5 т картофеля (2015 год - 18,8 т) и 4 т других овощей открытого грунта. Выращиваемая населением овощная продукция главным образом направляется на удовлетворение личных нужд и частично - в целях снабжения учреждений социальной сферы.

В ПОДДЕРЖКУ РАСТЕНИЕВОДСТВА
Основными же причинами, тормозящими использование остальной земли, являются стоимость перевозок и проблемы хранения. Вырастить больше хозяйства могут, но сохранить и вывезти урожай - для них проблема. Кроме того, в большинстве мест ушло в прошлое животноводство, напрямую связанное с растениеводством: нет главного органического удобрения - навоза, а значит, нет и прежней урожайности. Дошло до того, что частники завозят его в Марково по зимнику из Ваег, где пока ещё сохранился крупный рогатый скот. Немного помогает заиливание после разлива рек, поскольку слой ила также хорош для растениеводства. Но, давая органику, он в то же время закисляет плодородную землю, что без внесения навоза и других удобрений резко снижает урожайность. С «материка» же удобрения хозяйствами не завозятся.
- В результате в 2016 году урожайность картофеля составила 80-90 центнеров с гектара, - констатирует Сергей Николаевич. - Это, мягко говоря, не самый высокий показатель: у нас можно выращивать и по 200-250 центнеров.
Правительство округа обратило внимание на такое положение дел и сегодня в регионе действует подпрограмма «Развитие растениеводства», в которой, помимо поддержки предприятий, занимающихся растениеводством на закрытом грунте, производится субсидирование торгующих организаций, которые скупают у частников, специализирующихся на овощеводстве, урожай для дальнейшей реализации и переработки. Так, Анадырской торговой компании выделяются субсидии на компенсацию транспортных затрат по перевозке овощей до потребителя. Это даёт возможность доставлять овощную продукцию с места выращивания в другие населённые пункты. В прошлом году компания закупила у частников около 20 т картофеля и продала потребителям в других сёлах (об этом «КС» рассказывал в №11 от 24 марта 2017 года).
- Мы поддерживаем всех, но на разных условиях, - добавляет руководитель окружного Управления сельского хозяйства. - Например, если это фермер, то его хозяйство должно быть зарегистрировано не в городском округе, а в сельской местности - в селе или на межселенной территории, поскольку федеральную поддержку на условиях софинансирования могут получать только они.

ВОДА - СПАСИТЕЛЬНИЦА
По словам нашего собеседника, площади, подходящие для земледелия, на Чукотке находятся в основном в дельтах рек: там, где есть вода, вечная мерзлота уходит.
- Вода - субстанция теплоёмкая, за лето прогревает землю и вытесняет вечную мерзлоту в глубину, - поясняет Сергей Давидюк. - За зиму та успевает вновь немного подняться, но около трёх-пяти метров не промёрзшей земли сверху остаётся, чего хватает растениям для жизни. В остальных местах большая часть гумусного слоя при промерзании, как и при пожаре, теряет свои свойства - мертвеет. Поэтому там земледелие возможно только в закрытом грунте, то есть в теплицах. Наш округ находится в зоне не просто рискованного земледелия, а непредсказуемого риска. По статистике, даже в Марково за четверть века на протяжении 80% этого времени на открытом грунте практически не было урожаев, овощи росли только в теплицах.
Развитие растениеводства может дать дополнительный толчок и возрождению животноводства в регионе. Эти направления всегда находятся в прямой связи друг с другом. Раньше во всех колхозах, совхозах, оленеводческих хозяйствах были свои куры, свиньи, коровы. Для них держали трёхгодичный запас комбикорма. Его, в случае гололёда, даже вывозили в стада для подкормки оленей. Сегодня это возможно только при организации производства комбикормов в регионе. Возрождение подсобных хозяйств обеспечит спрос на эти корма. И наоборот, наличие кормов поддержит скотоводство. Система контрактации, когда люди брали животных на откорм, также сможет возродиться. Тогда можно будет до предела снизить объёмы завоза мяса с «материка».
- Когда-то у нас работали специалисты Магаданского НИИ, которые изучали возможности растениеводства на осушенных термокарстовых озёрах, - вспоминает специалист. - Основная цель сводилась к выращиванию кормов для молочного животноводства, практиковавшегося в округе. Тогда выяснилось, что для 600 голов скота при достаточных вложениях вполне можно было выращивать корма по этой технологии в течение 5-7 лет, до возвращения мерзлоты. Затем воду снова набирали, она за пять лет вытесняла мерзлоту, и процесс повторялся.

ХРАНИЛИЩА В ПОМОЩЬ
Настоящий бум тепличного бизнеса наметился сегодня на Чукотке. Новые предприятия по выращиванию зелени и овощей в закрытом грунте планируются к открытию в окружной столице, Певеке, Анадырском районе и на территории Провиденского городского округа. Но пока самым крупным производителем овощной продукции на систематической основе остаётся овощная фабрика «Росинка», вырастившая в минувшем году 76,6 т (в 2015 году - 72,4 т).
Сегодня в расчёте на одного жителя округа по статистике мы производим 1,6 кг тепличной овощной продукции. Это всего 10 % от рекомендуемых норм. То есть 90 % овощной продукции округ завозит. А ведь половину этого количества, по словам Сергея Давидюка, можно выращивать самим.
Различные технологии позволяют выращивать овощную продукцию в теплицах круглогодично. Кроме того, это гарантированные рабочие места.
Но есть ещё один важный фактор, тормозящий развитие растениеводства в регионе, связанный с отсутствием на местах современных баз хранения овощей. Это создаёт массу проблем, в первую очередь для социально значимых потребителей - больниц, школ, детсадов, которым требуется сразу определённое количество овощей. Да и торговым организациям проще вывозить овощную продукцию в необходимых количествах по зимникам.
Появление хранилищ даст дополнительный толчок к занятию растениеводством, снизит зависимость от поставок с «материка». По сути, это будет возрождение некогда существовавших заготконтор. Поэтому на стадии обсуждения в окружном правительстве сегодня значится вопрос о строительстве овощехранилищ в Марково, Ваегах и некоторых других населённых пунктах, находящихся в зонах выращивания овощей, где они будут храниться до открытия зимников, а затем доставляться потребителям региона.

Использование: в сельском хозяйстве, в частности для сельскохозяйственного освоения земель в зоне многолетней мерзлоты. Сущность изобретения: способ включает протаивание вечномерзлых грунтов на местности, имеющей уклон не менее 0,04 - 0,06, и неоднократное боронование поперек склона, например дисковыми боронами до перемешивания с нижележащим минеральным грунтом и образования слоя с однородной комковатой структурой. 4 ил.

Изобретение относится к мелиорации земель сельскохозяйственного освоения территории в зоне многолетней мерзлоты. Известен способ освоения тундровых земель путем осушения термокарстовых озер и использования их днищ в качестве луговых угодий. Недостатком способа является деградация луговых котловин и выпадение их из хозяйственного использования через 5-7 лет из-за выхолаживания днища котловин, нарушается экологическая обстановка на больших площадях, происходит термоэрозия, заболачивание тундры, сокращение площадей оленьих пастбищ за счет уничтожения мохового покрова и ягельника. Известны способы освоения земель в зоне многолетней мерзлоты, в основе которых заложен принцип осушения земель с различными техническими и технологическими приемами: с запиранием осушительных каналов на летний период, с внесением минерального грунта на поверхность осушаемой территории, с приемами планировки поверхности для ускорения отвода грунтовых вод, с вытаиванием мерзлого грунта до минимально необходимого значения. Недостатком этих способов является невозможность использования их при освоении пологих тундровых склонов. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ тепловой мелиорации земель в зоне вечной мерзлоты для освоения тундровых склоновых участков с целью сельскохозяйственного использования земель на пересеченной местности, заключающийся в том, что поперек склона отсыпают слой дренирующего материала, а выше по склону рядом с ним выполняют площадку, заглубленную ниже дневной поверхности на величину растительного слоя. Первым недостатком данного способа является низкий коэффициент использования территории, так как площадь искусственной террасы на склоне, отсыпанной из дренирующего материала и почвенного слоя, примерно равна площади искусственной выемки, и коэффициент освоения территории склона равен примерно 0,5. Вторым недостатком является невозможность использования сельскохозяйственных механизмов и техники для посева-уборки сельхозкультур ввиду разрушения искусственной выемки с водой и террасы с насыпным грунтом. Третьим недостатком является трудоемкость и большие капитальные затраты на возведение террас, сложенных у основания из привозного дренирующего материала, а сверху из почвенного грунта, взятого из выемки на склоне. Наиболее существенным недостатком способа является недолговечность искусственной выемки в вечномерзлых грунтах, которая заполняется водой от таяния снега или от выпадения осадков. Снятие почвенного тундрового покрова является искусственным термокарстом, ведущим к термоэрозии, образованию оврага и разрушению склона (максимум два года). Заявляемое техническое решение направлено на повышение эффективности и долговечности сельскохозяйственного использования земель в зоне многолетней мерзлоты и сохранение экологического равновесия. Поставленная задача достигается тем, что согласно способу тепловой мелиорации земель в зоне многолетней мерзлоты весной после оттайки почвы на 20-30 см поверхность, покрытую мохово-кочкарным слоем и имеющую уклон не менее 0,04-0,06, неоднократно боронуют поперек склона, например, дисковыми боронами до перемешивания с нижележащим минеральным грунтом и образования слоя с однородной комковатой структурой. Начинают работу по тепловой мелиорации тундровой поверхности склона по достижению необходимой минимальной оттайки мерзлого грунта в 20-30 см, чтобы обеспечить нормальную работу дисковыми боронами. Для обеспечения эффективного подземного стока, образующегося в сезонно-талом слое от вытаивания многолетнемерзлых пород в результате произведенной тепловой мелиорации, минимальный уклон поверхности склона должен быть более 0,04-0,06, максимальный ограничен лишь техническими возможностями сельхозтехники. При меньших уклонах (менее 0,04-0,06), как показывает практика, скапливается влага на поверхности, образуются термокарстовые просадки и провалы грунта. Поверхность мелиорируемой территории склона необходимо, неоднократно, практически примерно в 6-8 следов обработать дисковыми боронами, чтобы добиться хорошего измельчения кочки, мха и перемешивания этой органической массы с нижележащим минеральным грунтом до образования слоя глубины 25-30 см с однородной комковатой структурой. Такая обработка поверхности позволяет полностью разрушить мощную теплоизоляционную "подушку" из мха и кочки, которая сильно ограничивает приток тепла солнечной энергии в грунт. Во-вторых, такая мохово-кочкарная "подушка" надежно изолирует семена дикорастущих (сенокосных) трав от контакта с минеральным слоем, который находится под ней на глубине 20-25 см. После проведения боронования и разрушения теплоизоляционной "подушки" происходит изменение теплового режима почвы, что выражается в резком увеличении потока тепла в грунт. Повышенная аккумуляция тепла почвой вызвана изменением теплофизических характеристик в новом измельченном почвенном слое из минеральной и органической составляющей: увеличением коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости. Вследствие этого к концу теплового периода первого года выдержки отмечается максимальное увеличение мощности сезонного протаивания грунта на 50-70% (для условий Анадырского района Чукотки) по сравнению с необработанной территорией (контроль). После завершения весенних работ по мелиорации территории можно переходить к этапу сельскохозяйственного освоения, например засевать многолетними сенокосными травами. К концу теплого периода второго года после начала мелиоративных работ отмечается уже незначительное увеличение мощности протайки грунта, всего на 20-25% по сравнению с необработанной территорией (контроль) или на 10-15% к обработанному полю первого года освоения. К концу 3-4-го года выдержки практически заканчивается относительное увеличение мощности сезонного протаивания грунтов от тепловой мелиорации по предлагаемому способу, составляя 5-15% с контролем. С этого момента устанавливается уже новое стабилизированное состояние теплообмена верхнего деятельного слоя с окружающей средой, которое фиксируется схемой на фиг.4, по сравнению с первоначальным (ненарушенным) установившимся состоянием теплообмена на фиг.1. Таким образом, предлагаемый способ мелиорации земель основан на применении только таких техногенных воздействий, которые вызывают незначительное изменение динамики теплообмена в деятельном слое. При этом величина теплового потока в грунт не будет превышать некоторого критического уровня, выше которого может поступить интенсивное (катастрофическое) вытаивание мерзлых грунтов и развитие термокарстовых процессов: термопросадки, термоэрозия, провалы грунта с обнажением жильного льда, оврагообразование. При осуществлении предлагаемого способа мелиорации земель недопустимо применять такие техногенные воздействия, которые связаны с горизонтальным смещением грунта: например рыхление и переворачивание пластов грунта (дерна) плугом или рыхление и перемещение грунта при планировке поверхности. Такие приемы обработки недопустимы и способны вызвать необратимую деградацию мерзлоты. На фиг.1 показан разрез по склону до начала работ; на фиг.2 то же разрез после срезки и измельчения мохово-кочкарной "подушки" с минеральным грунтом; на фиг.3 разрез склона после первого-второго года выдержки; на фиг.4 разрез склона к моменту достижения нового установившегося состояния теплообмена верхнего деятельного слоя с окружающей средой. На чертеже обозначено: 1 поверхность территории до выполнения работ по тепловой мелиорации, 2 верхняя граница многолетнемерзлых грунтов, 3 повторно-жильные льды (ПЖЛ), 4 многолетнемерзлые грунты (грунты ядер ПЖЛ), 5 поверхность территории после производства мелиоративных работ, 6 поверхность территории после посева культур на 1-2-й год освоения, 7 верхняя граница многолетнемерзлых грунтов в процессе вытаивания льда, 8, 9 новая верхняя граница многолетнемерзлых грунтов и положение ПЖЛ после окончания вытаивания грунтового льда и стабилизации этого процесса (к концу 3-4-го года). Предлагаемый способ тепловой мелиорации земель прошел экспериментальную проверку в течение четырех лет на опытно-производственных полях площадью 38 га пригородного животноводческого совхоза "Северный" вблизи г. Анадырь на тундровых пологих склонах при освоении земель для сенокосных лугов, овощеводства открытого грунта, пастбища. Способ показал высокую эффективность при выращивании многолетних трав на зеленый корм, сено и выращивании редиса. Способ имеет перспективу использования во всех регионах Чукотки и других субарктических и арктических районах Севера, открывает большие возможности сельскохозяйственного освоения обширных тундровых территорий со сплошным распространением многолетнемерзлых пород содержащих повторно-жильные льды и ранее никогда не использованных.

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ, включающий протаивание вечномерзлых грунтов на пересеченной местности, отличающийся тем, что весной после оттайки почвы на 20 - 30 см поверхность, покрытую мохово-кочкарным слоем и имеющую уклон не менее 0,04 - 0,06 неоднократно боронуют поперек склона в частности дисковыми боронами для перемешивания с нижележащим минеральным грунтом и образованием слоя с однородной комковатой структурой.

Вечная мерзлота занимает 65% территории России. По географическому положению она делится на субаэральную, субгляциальную и шельфовую.

Субаэральная криолитозона - максимальная по площади - представлена с поверхности многолетнемерзлыми породами. В Европейской части страны она распространена только в тундре и лесотундре; от ее южная граница идет к устью реки Мезень и далее почти по Северному полярному кругу до Урала. В Западной Сибири граница криолитозоны имеет широтное простирание до реки Енисей; вблизи реки Подкаменная Тунгуска она резко поворачивает на юг и проходит по правобережью Енисея. К востоку от Енисея мерзлота распространена на большей части территории, за исключением юга Камчатки, острова , Приморья и некоторых других районов. Мощности мерзлых толщ изменяются от 100–200 до 1500 м (Средняя Сибирь).

Субгляциальная криолитозона известна под ледниками , где для нее характерны аномально малые для высоких широт мощности и высокие температуры, а также под ледниками в горах на Северо-Востоке России и на Алтае.

Шельфовая криолитозона распространена в арктических морях у берегов Сибири. Океаническая криолитозона занимает значительную часть Арктического бассейна, за исключением районов, испытывающих влияние теплого Северо-Атлантического течения.

Сезонное промерзание пород охватывает большую часть остальной территории России, кроме зоны субтропиков, где оно не проявляется ежегодно и его глубина не превышает нескольких сантиметров. Глубина сезонного промерзания уменьшается зонально при повышении температуры пород и увеличивается с возрастанием континентальности климата с запада на восток. Наибольших значений (до 4–8 м) сезонное промерзание достигает в районах с резко континентальным холодным климатом, малоснежными суровыми зимами (Центральное и Южное ), в крупнообломочных грунтах, обладающих низкой влажностью. Мощность слоя сезонного промерзания обусловливает глубину заложения коммуникаций, фундаментов зданий.

Сплошная мерзлота распространена в северной части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, в северной части Среднесибирского плоскогорья, на полуострове Таймыр, архипелаге Северная Земля, на , Яно-Индигирской и , в дельте реки Лена, на Центральноякутской равнине, Приленском плато и в областях Верхоянского и Черского хребтов, Колымского нагорья, Анадырского плоскогорья, а также на Юкагирском плоскогорье и Анадырской низменности. Мощность толщ многолетнемерзлых пород изменяется от 300 до 500 м и более, в горах - до 1500 м; температуры - от –2°C до –10°С и ниже. В зоне сплошной мерзлоты талые породы залегают только в руслах больших рек и под крупными озерами. К югу от этой зоны мерзлые породы чередуются с талыми.

Мерзлота с островами талых грунтов (прерывистая, спорадическая) преобладает в Большеземельской и Малоземельской тундрах, на между реками Нижняя и Подкаменная Тунгуска, в южной части Приленского плато, в Забайкалье. Мощность мерзлых толщ иногда достигает 250–300 м, но чаще колеблются от 10–20 до 100–150 м, температура - от 0°C до –2°С. Главными причинами образования таликов в зоне прерывистой мерзлоты служат поверхностные и , радиационный режим поверхности Земли, .

Островная мерзлота развита на Кольском полуострове, в Канино-Печорском районе, в таежной зоне Западной Сибири, в южной части Среднесибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, вдоль побережья и на полуострове . Мощность толщ колеблется от нескольких метров до нескольких десятков, температуры близки к 0°С. Островная мерзлота характерна также для горных стран - Саян, Урала и Кавказа, где она встречается главным образом по периферии районов современного оледенения. В зоне островной мерзлоты массивы современных мерзлых пород сохраняются в льдистых торфяных и суглинистых породах, в лесных массивах с большим эффектом затенения, на склонах северных и восточных экспозиций.

Лед в мерзлых породах представлен двумя разновидностями: 1) кристаллами, прослоями, прожилками (криогенные текстуры) и 2) мономинеральной ледяной породой (полигонально-жильные и пластовые льды, ядра бугров пучения). В кристаллических и метаморфических горных породах лед встречается в виде жилок, заполняющих трещины, в песках - в виде линз и мелких кристаллов, в глинах, суглинках, супесях и торфе - в виде слоев или сетки. Особое место занимают решетки ледяных жил, проникающие в породу до глубины 20–50 м. Они широко распространены в пределах Западно-Сибирской и Центральноякутской равнин, Северо-Сибирской и на рыхлых нелитифицированных породах. Промерзание верхних горных пород часто приводит к образованию сезонных и многолетних бугров-гидролакколитов, содержащих ледяное ядро; они встречаются чаще всего в Забайкалье, на Таймыре, на севере Западной Сибири, где их называют булгунняхами. В горных районах в речных долинах и на склонах обычны наледи - покровы льда, образующиеся при замерзании подземных вод, излившихся под напором, возникающим при сезонном промерзании, а также при промерзании выходов артезианских вод. Протаивание ледяных образований, содержащихся в толщах горных пород, обычно приводит к просадкам, возникновению воронок, округлых впадин и т. п. формам рельефа (термокарст), поверхностных оползней-сплывов, грунтовых потоков (солифлюкция).

Льдистость мерзлых пород различна, встречаются три основных разновидности: малольдистые, преимущественно пески и коренные породы (льда менее 20%), среднельдистые суглинки и супеси (льда 20–40%) и сильнольдистые озерно-болотные и аллювиальные отложения, представленные торфом и суглинком (льда более 40%).

Мерзлотные процессы

В пределах криолитозоны можно выделить пять типов территорий, отличающихся своим набором преобладающих криогенных процессов. В пределах равнин Севера Европейской части России и Западной Сибири наблюдаются термокарст и пучение. Восточнее, в более суровых климатических условиях, на равнинах тундры и лесотундры дополнительно формируется морозобойное растрескивание. Для большей территории низко- и среднегорий Сибири характерны термокарст, пучение, наледи, солифлюкция, курумы. В высоких горах, впадинах, низких равнинах и речных долинах таежной зоны Средней и Восточной Сибири, Дальнего Востока преобладают наледи, солифлюкция, курумы. Для средних и низких гор на юге криолитозоны России, где распространена прерывистая и островная мерзлоты, типичны процессы термокарста, и солифлюкции.

При сплошном распространении многолетнемерзлых пород в их верхней части летом формируется слой сезонного протаивания. Его глубина зависит от ландшафтно-климатических условий и состава пород. В рыхлых отложениях она минимальна (не более метра) на Крайнем Севере и повсеместно в торфе. В песках она составляет 2 м и более. В горах на коренных породах протаивание достигает 3 м и даже больше. В долинах рек глубина протаивания изменяется весьма значительно на коротких расстояниях. При прерывистом и островном распространении мерзлоты сосуществуют сезонное протаивание мерзлых пород летом и сезонное промерзание талых пород зимой. Как правило, влажные (льдистые) породы находятся в мерзлом состоянии и протаивают относительно неглубоко. Расположенные рядом талые породы чаще менее влажные, и слой сезонного промерзания на них имеет большую мощность.

При возведении инженерных сооружений, строительстве железных и шоссейных дорог, мостов, трубопроводов, гидротехнических объектов необходимо учитывать возможность пучения и просадок грунтов, сползания оттаивающих грунтов на склонах, образования наледей. В сельском хозяйстве многолетняя мерзлота в одних случаях ограничивает возможности развития тех или иных культур, в других - благоприятствует выращиванию растений в связи с дополнительным увлажением грунтов при сезонном оттаивании деятельного слоя. В многолетнемерзлых толщах обнаружены термодинамически неустойчивые и поэтому чрезвычайно чувствительные к изменениям условий равновесия газовые гидраты, изменения которых приводят к неконтролируемым выбросам газа в , взрывам, пожарам, что усиливает парниковый эффект. В мерзлых породах, льдах и переохлажденных водах открыты жизнеспособные микроорганизмы, которые нередко вовлекаются в современные биогеохимические процессы при оттаивании пород.