Мерзлотные земли

Задача конструирования агроландшафтов и адаптивно-функционального встраивания их в природные ландшафты приобретает особое значение в районах Севера, отличающихся необычайной пестротой природных условий. Структура почвенного покрова при всей неоднородности ее в таежно-лесной зоне еще более усложняется к северу северотаежной зоны.

Главными факторами продвижения земледелия на север являются низкая теплообеспеченность, позднее и неглубокое прогревание почв в период вегетации, высокая их заболоченность и кислотность. В северной тайге уже все почвы переувлажнены, в том числе зональные – глееподзолистые.

Значительная часть северной территории лежит в области мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных почв, водный режим которых в период вегетации зависит от предыдущих зим.

При всей суровости природы Севера есть в ней и благоприятные для земледелия уникальные особенности. Прозрачность атмосферы вследствие низкого содержания водяных паров и пыли и продолжительность светового дня, переходящего в полярный день, способствуют повышению продуктивности фитоценозов, проявлению гигантизма трав. Благодаря такой освещенности и смягчению суточных колебаний температур на Севере удавалось получать хорошие урожаи сельскохозяйственных растений. Опираясь на исторический опыт, Н.И.Вавилов, Д.Н.Прянишников и другие ученые обосновали целесообразность "осеверения" отечественного земледелия. К сожалению, возобладала экспансия земледелия в засушливые районы, в том числе полупустынные. Если бы инвестиции направлялись на интенсификацию оазисного земледелия в аридных и полуаридных районах и локального земледелия в наиболее благоприятных местах таежной зоны, удалось бы избежать известных экологических эксцессов и добиться лучших экономических результатов в той и другой зонах.

В последние годы взят курс на свертывание сельскохозяйственного производства на Севере. Заброшены значительные площади освоенных земель, которые зарастают лесом и превращаются в исходное состояние. Все это в ближайшей перспективе предстоит восстанавливать.

По мере продвижения земледелия к его северным границам усиливается значение адаптационного подхода как в отношении подбора приспособленных к местным условиям культур и сортов, так и дифференциации их размещения в соответствии с разнообразными геоморфологическими, почвенными, микроклиматическими и другими условиями. Известно, что культурные растения становятся особенно чувствительными к локальным условиям среды у биологических границ своего ареала. Поэтому степень защищенности участка от ветра, экспозиция склона, свойства почвы оказываются важными факторами, усиливающими или ослабляющими действие температурного стресса. Особое значение имеет выявление местоположений с относительно благоприятными микроклиматическими условиями в районах Крайнего Севера. К таковым относятся защищенные от холодных северных ветров береговые склоны южной экспозиции с повышенной инсоляцией, закрытые от холодных ветров, хорошо инсолируемые долины. Исторический опыт такого рода ландшафтной адаптации земледелия богат, особенно в европейской части страны.

Чем ближе к северной границе земледелия, тем в большей мере оно приобретает "островной" характер. Это связано не только с трудностью выбора наиболее благополучных земель, но и необходимостью тепловой защиты. Дело в том, что леса, реки, болота, водоемы играют важную теплоохранную роль по отношению к почвенному покрову. В условиях севера мерзлота сохраняется на гораздо дольше, чем под лесом. Поэтому создание крупных безлесных массивов приводит к снижению мощности снежного покрова и уменьшению его теплозащитной роли. В результате промерзание почв резко усиливается, а тепловые ресурсы вегетационного периода снижаются. Известно также, что сельскохозяйственное освоение кустарниковых тундр нередко сопровождается понижением среднегодовых температур почв, а значит, и тепловых ресурсов вегетационного периода.

Особое значение в земледелии Севера имеют долины рек, которые нередко называют тепловыми артериями или сравнивают с "отопительными системами". Сельскохозяйственное производство в направлении с юга на север вытесняется сначала с междуречий на приречья, а затем с приречий в долины, а еще северней локализуется в основном в поймах. Долинные и придолинные земли, где негативное влияние криогенеза смягчается отепляющим речным стоком с южных территорий на север, а плодородие почв поддерживается за счет наилка, традиционно рассматриваются в сельском хозяйстве Севера в качестве "золотого земельного фонда". Именно по долинам рек шло сельскохозяйственное освоение Севера. Долины таких крупных рек, как Северная Двина, Печора и низовья их основных притоков традиционно использовались как естественные заливные луга высокого качества, дающие до 2 – 3 т/га высококачественного сена. Долины рек, особенно поймы с аллювиальными почвами, являются своеобразными теплыми оазисами среди холодных лесоболотных ландшафтов междуречий. Однако эти оазисы крайне неустойчивы к антропогенным воздействиям.

Специфическая особенность северных биогеоценозов – высокая ранимость, следствием чего являются антропогенное заболачивание, омерзлочивание (криотизация), деградация растительного и почвенного покрова. Здесь резко повышается опасность уплотнения почв тяжелой техникой. Орошение и осушение почв в условиях Севера требуют особой гибкости и осторожности, поскольку в условиях дефицита тепла при резких изменениях теплоемкости и теплопроводности почв усиливается температурный стресс.

При осушении болот и лугов в поймах важно сохранять режим их поемности. Одновременно особое влияние следует уделять сохранению верховых болот, отдельных лесных массивов, озер, малых рек, создавая для этого заказники, заповедники, предусматривая водоохранные зоны.

При выборе рационального способа осушения, как любого другого мелиоративного мероприятия, должны рассматриваться все возможные альтернативные варианты. При мелиорации пойменных земель таковыми могут быть: отказ от осушения в пользу биологической мелиорации путем выращивания влагоустойчивых многолетних трав; применение выборочного осушения с агромелиоративными мероприятиями; устройство польдерных систем с частичным или полным обваловыванием.

Развивая в перспективе осушительные мелиорации, без которых у северного земледелия не может быть большого будущего, необходимо увязывать их со всеми другими мелиоративными, культуртехническими и агротехническими мероприятиями, вписывая их в адаптивно-ландшафтные системы земледелия. При этом особую роль всегда будут играть тепловые мелиорации, позволяющие удлинить теплый период и сократить потери сельскохозяйственной продукции от заморозков. В качестве таковых особенно важны мероприятия по снегозадержанию с помощью лесных и кустарниковых полос, защищающих поля также от холодных ветров. Большое значение для улучшения теплового режима имеет пескование и глинование торфяных болотных осушенных почв.

Уменьшает потери тепла глубокое осеннее рыхление почвы вместо обычной отвальной зяби. Удлинению вегетационного периода способствует искусственное сведение снега весной.

Следует иметь в виду, что систематическое применение тепломелиораций может сдвинуть теплообмен в почве в благоприятную сторону в многолетнем аспекте.

В условиях сложного рельефа при организации полей на теплых склонах, где возрастает опасность эрозии, особенно на мерзлотных почвах, размеры и конфигурация участков, вписываемых в лесные массивы, должны лимитироваться длиной эрозионного разбега.

Проблема земледельческого освоения и использования северных территорий осложняется в восточном направлении.

Перед приполярным земледелием Сибири по сравнению с европейским Севером возникает дополнительно ряд проблем. Если нижнее течение Оби от Ханты-Мансийска до Салехарда в основном укладывается в параметры приполярного земледелия Восточной Европы (короче вегетационный период), то уже начиная со Средней Сибири приходится сталкиваться с трудностями, обусловленными вечной мерзлотой. В центральной Сибири вечная мерзлота захватывает Туруханский край, а в Забайкалье спускается до 52-53 градуса северной широты, смыкаясь с сухими степями. Как правило, такие земли для возделывания обычных сельскохозяйственных культур без коренной мелиорации их свойств непригодны.

Наиболее благоприятны для сельскохозяйственного использования долины великих сибирских рек, где радиационный баланс существенно пополняется конвекционным теплом, принесенным водами с юга. По днищу долин, как правило, формируются сезонно-мерзлотные почвы, наилучшие для сельскохозяйственного использования (луговые, лугово-болотные, лугово-глеевые) с оттаивающим за лето корнеобитаемым слоем. На них обычно произрастает пышная луговая растительность. Сенокосо-пастбищное использование пойменных лугов сложилось издревле.

Для переувлажненных пойменных почв интенсивное пастбищное использование недопустимо, поскольку быстро вызывает переуплотнение и заболачивание. Приоритетно сенокосное использование с применением экологически обусловленной техники. Создание продуктивных сенокосов сопряжено здесь с применением удобрений, в первую очередь азотных. Однако использование их должно быть достаточно точным, чтобы исключить попадание в речную воду. Наилучшими земельными ресурсами для земледелия на мерзлотных почвах обладает Якутия. В юго-западной части в условиях засушливого климата сформировались вторичные степи с черноземовидными почвами, характеризующимися значительными запасами гумуса и биогенных элементов, однако степень их пригодности для сельскохозяйственного использования понижена из-за неблагоприятного температурного режима. Максимальная глубина оттаивания, достигаемая в начале августа, составляет 1.5 – 2 метра. Тем не менее, на этих почвах можно возделывать большинство сельскохозяйственных культур умеренного пояса, кроме просовидных. Особенно неплохо удаются посевы, обращенные уклоном на юг (левобережье), где тепла может быть на 10-12% больше, чем на плоских территориях. Здесь вполне возможны зернопаровые и зернотравяные севообороты с короткой ротацией. По мере приближения к Якутску может возрастать доля трав, картофеля и овощей. Наиболее опасны состояния пашни весной, когда после глубокого ночного вымораживания под солнечными лучами происходит растаивание поверхностного надмерзлотного слоя. В этом состоянии почвы легко поддаются размыванию.

Необходимо дальнейшее повышение степени почвозащитности механических обработок. Должны быть исследованы возможности применения прямого посева, особенно на теплых быстропрогреваемых склонах. Хотя оставление стерни существенно отодвигает, иногда на неделю, время посева, но степень устойчивости почвы к ветровой эрозии значительно повышается, а применение необходимых удобрений позволяет снять дефицит питания. Гораздо шире следует практиковать контурную организацию территории и применение рыхлящих орудий типа стоек СибИМЭ, чизелей.

Другим ареалом приполярного земледелия Сибири является Магаданско-Колымский район. Приохотская территория этого района представлена сезонно-мерзлотными таежными почвами. Долина Колымы характеризуется классически мерзлотными почвами со всеми вытекающими проблемами. В отличие от большинства пахотных почв Якутии эти почвы весьма неустойчивы к размыванию, требуют устранения повышенной кислотности, бедны подвижными элементами питания. Возделываются здесь в основном картофель, овощи и, по возможности, корма для небольшого поголовья скота. В основе технологий здесь лежит система отвальных обработок с запашкой повышенных доз органических и минеральных удобрений.

Необходимо иметь в виду, что при сведении лесов под пашню на подзолистых почвах речных террас, характеризующихся легким гранулометрическим составом, низким содержанием гумуса, повышенной кислотностью, резко снижается устойчивость их к эрозии. Известны факты катастрофической эрозии на месте сведенных лесов долины реки Кичеры (г. Северобайкальск – долина верхней Ангары), где на склоне до трех градусов в результате прохождения циклона смывался значительный слой почвы (в местах водотоков на глубину до метра, до каменистых коренных пород).

При вовлечении земель под пашню, особенно в Восточной Сибири, следует соблюдать крайнюю осторожность. Необходим тщательный геологический анализ возможных рабочих участков на наличие линз льда в толщах, подстилающих почвы. Если таковые имеются, то работа по вовлечению участков в пашню представляется бесперспективной. Термокарст, вызванный таянием ледниковых линз (а под пашней оттаивание на порядок сильнее) в состоянии полностью уничтожить поверхность рабочих участков, превратив ее в непрерывное чередование провалов и осыпей.

В целом организация земледелия в сложнейших агроэкологических условиях приполярья допустима лишь на основе проектов адаптивно-ландшафтного земледелия, усиленных экологическими экспертизами.