СПОСОБ СНЕЖНОЙ МЕЛИОРАЦИИ
METHOD OF SNOW MELIORATION

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам управления температурным и водным режимами почвы и может быть использовано для повышения эффективности отрасли в регионах с устойчивым снежным покровом, продовольственной безопасности страны и экспорта продовольствия.
Известен способ защиты почвы от эрозии, в котором снежную мелиорацию осуществляют путем полосного зачернения снега перед началом снеготаяния, в зависимости от толщины снежного покрова, полосами шириной зачернения 7-30 см и расстоянием между полосами 0,5-2,0 метра (Патент РФ № 2019936. А01В 13/16. Способ защиты почв от эрозии. Шалаханов С.И., Пономарева Г.Ф., Максимова Л.С., Шабарова А.И. Опубл. 30.09.1994 г.).
Недостаток способа состоит в ускорении таяния снега при еще промерзшей почве, накоплении на ней талой воды, ее стекании, эрозии почвы, уменьшении в ней влаги, урожайности растений и эффективности отрасли.
Известен способ снежной мелиорации, включающий зимнее полосное обнажение почвы от снега с формированием снежных валков и весеннее полосное обнажение почвы по месту расположения зимних валков путем их сдвигания на промерзшие участки почвы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет увеличения накопления влаги в промерзшем слое почвы, обнажение почвы от снега зимой осуществляют в два срока черезполосно, при этом снежные валки располагают по обе стороны от обнажаемой полосы, формируя после второго обнажения сдвоенные валки (Патент РФ №2007058. А01В 13/00. Способ снежной мелиорации. Костров П.И., Горяев В.Е., Демин В.А. Опубл. 15.02.1994 г.).
Недостатки способа состоят в лишении части поверхности почвы естественной теплоизоляции при ее обнажении от снега, в относительно большом его коэффициенте теплопроводности, в большой поверхности контакта снежных валков с почвой, в увеличении потерь тепла из нее в холодную атмосферу, глубины ее промерзания, продолжительности ее оттаивания весной, смещении сева на более поздний срок и уменьшении периода для вегетации растений, в таянии снега раньше оттаивания почвы, накоплении, стекании с нее талой воды и ее эрозии, в уменьшении влаги в ее метровом слое, урожайности растений, эффективности отрасли, продовольственной безопасности страны и экспорта продовольствия.
Недостатки способа состоят в увеличении массы снега на единице поверхности почвы при ее весеннем обнажении, сдвигании и формировании валков, продолжительности их таяния, смещении сева на более поздний срок, уменьшении периода для вегетации растений их урожайности, эффективности отрасли, продовольственной безопасности страны и экспорта продовольствия.
Недостатки способа состоят в затратах энергии, ресурса техники, трудовых и финансовых ресурсов на непроизводительное образование и сдвигание валков, что снижает эффективность отрасли, продовольственную безопасность страны и экспорт продовольствия.
Цель изобретения - повысить эффективность отрасли, продовольственную безопасность страны и экспорт продовольствия.
Технический результат решаемой проблемы состоит в уменьшении энергозатрат и ресурса техники на образование и сдвигание валков, в увеличении количества влаги в метровом слое почвы, периода для вегетации растений, урожая.
Техническая задача решается полосным обнажением почвы от снега снегопахами культиватора перемещаемого по полю трактором с одновременным уплотнением снега снятого ими с полос почвы и формированием из него снежных валков над обнаженными полосами почвы в виде арок между их боковыми сторонами, созданием между поверхностью полос почвы и внутренней поверхностью сводов снежных валков воздушных полостей, изоляцией в них воздуха от атмосферы, теплоизоляцией почвы от холодной атмосферы воздухом полостей, снежными валками и последующим снежным покровом, повышением температуры почвы теплом Земли, прекращением ее промерзания, оттаиванием ее к весне, созданием максимальной потенциальной влагоемкости в ее метровом слое до таяния снега его регулируемым сплошным  зачернением перед снеготаянием, увеличением скорости его таяния, количества влаги в метровом слое почвы и периода для вегетации растений.
В предлагаемом способе снежной мелиорации зимнее полосное обнажение почвы проводят после достижения снежным покровом толщины необходимой для формирования снежных валков требуемой высоты, например, более 0,1 метра. Полосное обнажение почвы проводят преимущественно поперек направления господствующих ветров. Снежные валки формируют над обнаженными полосами почвы по всей их длине в виде арочных перекрытий между их боковыми сторонами. Снежные валки уплотняют при их формировании для увеличения прочности. Опоры соседних снежных валков располагают преимущественно рядом, Поверхностью обнаженных полос почвы и поверхностью внутренних сводов снежных валков образуют воздушные полости, воздух в которых изолируют от атмосферы засыпкой их торцовых входов-выходов на краях полос снегом. Снежными осадками и интенсификацией снегозадержания гребнями снежных валков увеличивают толщину снежного покрова над почвой. Теплоизолируют почву воздухом воздушных полостей, снежными валками и увеличивающейся толщиной снежного покрова, чем уменьшают удельную мощность теплового потока идущего из нее в холодную атмосферу меньше удельной мощности теплового потока идущего из глубины Земли к ее поверхности. Теплом Земли повышают температуру почвы, прекращают ее промерзание, оттаивают ее к началу снеготаяния, чем увеличивают ее потенциальную влагоемкость до максимального значения и период для вегетации растений.
Перед началом снеготаяния делают регулируемое сплошное зачернение поверхности снежного покрова, уменьшают его отражающую способность (альбедо) в несколько раз, пропорционально увеличивают количество энергии солнечного излучения, идущее на его таяние. Степень сплошного зачернения  снежного покрова регулируют так, что увеличивают скорость его таяния в интервале от естественной (без зачернения) до скорости поглощения метровым слоем почвы влаги из тающего снега без накопления на ней талой воды и предотвращают ее эрозию. Таяние снега начинают раньше, проводят быстрее, завершают раньше, увеличивают в метровом слое почвы количество влаги, период для вегетации растений, их урожайность, эффективность отрасли, продовольственную безопасность страны и экспорт продовольствия.
Графическое пояснение способа приведено на фиг. 1.
Фиг. 1 - Способ снежной мелиорации.
где:
1 - почва;
2 - снежный покров, образовавшийся до формирования снежных валков;
3 - снежные валки;
4 - внутренние своды арок снежных валков;
5 - воздушные полости;
6 - поверхность почвы;
7 - гребни снежных валков;
8 - снежный покров, образовавшийся после формирования снежных валков;
2
Qa - удельная мощность теплового потока из почвы в атмосферу, Вт/м;
2
Qг - удельная мощность теплового потока из глубины Земли к ее поверхности, Вт/м.
Способ реализуют двумя машинными технологическими операциями.
Первую технологическую операцию проводят после образования на почве (1) снежного покрова (2) толщиной, достаточной для формирования снежных валков (3) требуемой высоты. Полосное обнажение почвы (1) от снежного покрова (2) проводят преимущественно поперек направления господствующих ветров. Снежные валки (3) формируют над полосами обнаженной почвы (1) по всей их длине из снятого с них снежного покрова (2) в форме арочных перекрытий между их боковыми сторонами. Опоры соседних снежных валков (3) располагают преимущественно рядом друг с другом. Снежные валки (3) уплотняют при формировании для увеличения  их прочности. Поверхностью (6) обнаженных полос почвы (1)  и поверхностью внутренних сводов арок (4) снежных валков (3) образуют воздушные полости (5), воздух в которых изолируют от холодной атмосферы засыпкой их торцовых входов-выходов на краях полос снегом. Почву (1) теплоизолируют от холодной атмосферы воздухом воздушных полостей (5) на порядок эффективнее, чем снегом. (WWW termoizol.com…teploprovodnosti…materialov.html. Полная таблица теплопроводности различных строительных материалов; WWW Termalinfo.ru Теплопроводность воздуха при различной температуре.). Последующими снежными осадками и интенсификацией снегозадержания гребнями (7) снежных валков (3), расположенных преимущественно поперек направления господствующих ветров, увеличивают толщину снежного покрова (8) над почвой (1). Воздухом воздушных полостей (5), снежными валками (3) и увеличивающейся толщиной снежного покрова (8) теплоизолируют почву (1) от холодной атмосферы, уменьшают удельную мощность теплового потока (Qа) идущего из нее в холодную атмосферу меньше удельной мощности теплового потока (Qг) идущего из глубины Земли к ее поверхности. Теплом Земли повышают температуру почвы (1), прекращают ее промерзание, оттаивают ее из глубины до поверхности (6), чем увеличивают ее потенциальную влагоемкость к началу снеготаяния и период для вегетации растений.
Вторую технологическую операцию проводят перед началом таяния снежного покрова (8). Проводят регулируемое сплошное зачернение снежного покрова (8), чем в несколько раз уменьшают его отражающую способность (альбедо), пропорционально увеличивают количество энергии солнечного излучения идущей на его таяние. Степень сплошного зачернения снежного покрова (8) регулируют так, что увеличивают скорость его таяния в интервале от естественной (без зачернения) до скорости поглощения метровым слоем почвы (1) влаги из тающего снега без накопления  на ней талой воды и предотвращают ее эрозию. Таяние снега начинают раньше, проводят быстрее, завершают раньше, увеличивают в метровом слое почвы (1) количество влаги, период для вегетации растений их урожайность, эффективность отрасли, продовольственную безопасность страны и экспорт продовольствия.
Преимущества способа
1. Снежные валки формируют в виде арок между боковыми сторонами обнаженных полос почвы по всей их длине;
2. Снежные валки имеют меньшую поверхность контакта с почвой;
3. Снежными валками над поверхностью полос обнаженной почвы создают полости для хранения теплоизолятора;
4. Для защиты почвы от промерзания используют более доступный теплоизолятор - воздух;
5. Коэффициент теплопроводности воздуха на порядок меньше, чем у снега, поэтому почву теплоизолируют от атмосферы на порядок эффективнее;
6. Теплоизолируют почву от атмосферы на всей площади поля;
7. Повышают температуру почвы теплом Земли:
8. Почву оттаивают до таяния снега;
9. В метровом слое почвы создают максимальную потенциальную влагоемкость до таяния снега;
10. Уменьшают эрозию почвы;
11. Сохраняют плодородие почвы;
12. Готовят почву к севу раньше обычного срока;
13. Увеличивают период для вегетации растений;
14. Весной в метровом слое почвы накапливают больше влаги;
15. Увеличивают урожайность растений;
16. Повышают эффективность отрасли, продовольственную безопасность страны и экспорт продовольствия.