Если дачник лишен возможности постоянного проживания на своем участке, то перед ним встает серьезная проблема – проблема полива. Ведь для получения хорошего урожая требуется регулярное увлажнение почвы гораздо чаще, чем раз в неделю, особенно если погода выдалась жаркой и засушливой.
В таких условиях при отсутствии достаточно обильного полива растения если и не погибнут, то будут очень медленно развиваться и слабо плодоносить когда для этого наступит время.
Поэтому зачастую именно невозможность посещения дачного участка с необходимой частотой становится главным доводом в пользу отказа от устройства на нем огорода. Между тем проблема полива вполне решаема, ведь не так давно, несколько лет назад, на российском рынке появилось новое средство, называемое гидрогель.
Гидрогель для растений – новый тип садовых материалов, созданный на основе современных полимеров. Предназначен он для регуляции влажности почвы без вмешательства человека.
Это становится возможным благодаря уникальным свойствам гидрогеля, который способен впитывать влагу и, наоборот, выделять ее по мере необходимости. Выращивание растений в гидрогеле позволяет использовать его не только для своевременной подпитки почвы влагой, но и для защиты растений от ее переизбытка.
Предположим, собираясь на неделю покидать свой участок, дачник обильно поливает грядки, рассчитывая, что такого количества влаги будет достаточно для питания корней растений в течение недели. Но погода непредсказуема, недаром же синоптики считаются самыми отъявленными обманщиками на свете.
Так что уже на следующий день после отъезда хлынул мощный ливень, из-за чего уровень влажности почвы превысил максимально допустимое значение и стал критическим. В этом случае, гидрогель впитает в себя излишки влаги, при этом увеличившись в размерах и как бы превратившись в своеобразный контейнер для хранения жидкости.
В дальнейшем, когда почва просохнет настолько, что корни растений не будут находить в ней достаточного количества влаги, гидрогель начнет отдавать запасы воды. Таков общий принцип действия этого удивительного средства.
В применении гидрогель для растений крайне прост – чаще всего он вносится в почву в сухом виде без всяких предварительных приготовлений.
Глубина заделки гидрогеля зависит от типа корневой системы растений, которые предполагается высадить на участке. Если это культуры, обладающие мелкими корнями, залегающими, главным образом, на поверхности, то гидрогель нужно вносить в верхний слой почвы на глубине до 10 см. Если же растения обладают мощными корнями, то их посадку чаще всего проводят в лунки, куда и следует вносить гидрогель.
Количество, необходимое на 1 кв. метр, определяется исходя из типа почвы. В глинистые почвы требуется вносить около 25 г, обычной садовой земли – от 30 до 40 г, максимальное количество необходимо для нормальной регуляции песчаных почв – до 100 г на 1 кв.м.
Однако, стоит заметить, что не всегда можно использовать сухой гидрогель. Так, например, если вы сажаете растения в контейнер или горшок, то набухнув после первого полива, гидрогель скорее всего выдавит растение из грунта.
Поэтому в подобных случаях вносить гидрогель в почву можно только после предварительной обработки, которая заключается в его замачивании – 50 г гидрогеля заливают холодной водой с таким расчетом, чтобы она не переливалась через край емкости при дальнейшем разбухании гранул. До того, момента, как кристаллы гидрогеля до предела напитаются влагой пройдет примерно час. После этого можно смело вносить полученную желеобразную массу в горшки с грунтом, и не важно предназначены они для комнатных или огородных растений.
Большой плюс гидрогеля заключается в том, что при его использовании не требуется регулярного внесения вещества в почву. Достаточно сделать это лишь однажды, после чего гидрогель долго остается эффективным.
Если верить его производителям, то даже через пять лет эксплуатации гидрогель сохранит свои свойства на 90 %. Кроме того, гидрогель для удержания влаги растений комнатных и в открытом грунте при его грамотном использовании позволяет значительно сократить необходимость внесения в почву минеральных удобрений. Так, если огородный грунт обогащен гидрогелем, то количество подкормки можно сократить вдвое от обычно принятой нормы. Почему? А задумывались ли вы о том, сколько веществ растворено в воде, которую связывает гидрогель? В этом и ответ!

ВОДА В ПОЧВЕ

Роль воды в почве определяется ее особым двойственным положением в природе: с одной стороны, вода - это особая физико-химическая весьма активная система, обеспечивающая многие физические и химические процессы в природе, с другой - это мощная транспортная геохимическая система, обеспечивающая перемещение веществ в пространстве.

Воде принадлежит главенствующая роль в почвообразовании: процессы выветривания и новообразования минералов, гумусообразование и химические реакции совершаются только в водной среде; формирование генетических горизонтов почвенного профиля, динамика протекающих в почве процессов также связаны с водой.

Вода в почве выступает и как терморегулирующий фактор, определяя в значительной степени тепловой баланс почвы и ее температурный режим.

Исключительно велика ее роль в плодородии почвы, в обеспечении условий жизни растений, поскольку почва является главным, а во многих случаях и единственным источником воды для произрастающих на ней растений.

Твердая вода - лед. Твердая вода в почве - это лед, являющийся потенциальным источником жидкой и парообразной воды, в которую он переходит в результате таяния и испарения.

Химически связанная вода (включает конституционную и кристаллизационную). Первая из них представлена гидроксильной группой ОН химических соединений (гидроксиды железа, алюминия, марганца; органические и органоминеральные соединения; глинистые минералы); вторая - целыми водными молекулами кристаллогидратов, преимущественно солей (полугидрат- CaSО 4 1/2 H 2 O, гипс - CaSО 4 2H 2 О, мирабилит - Na 2 SО 4 10H 2 O). Конституционную и кристаллизационную воду иногда объединяют общим понятием гидратной или кристаллогидратной воды. Эта вода входит в состав твердой фазы почвы и не является самостоятельным физическим телом, не передвигается и не обладает свойствами растворителя.

Парообразная вода . Эта вода содержится в почвенном воздухе порового пространства в форме водяного пара. Парообразная вода в почве передвигается в ее поровом пространстве от участков с высокой упругостью водяного пара к участкам с более низкой упругостью (активное движение), а также вместе с током воздуха (пассивное движение).

Физически связанная , или сорбированная , вода. К этой категории относится вода, сорбированная на поверхности почвенных частиц, обладающих определенной поверхностной энергией за счет сил притяжения, имеющих различную природу. При соприкосновении почвенных частиц с молекулами воды последние притягиваются этими частицами, образуя вокруг них пленку. Удержание молекул воды происходит в данном случае силами сорбции.

В зависимости от прочности удержания воды сорбционными силами физически связанную воду подразделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную .

Прочносвязанная вода . Прочносвязанная вода - это вода, поглощенная почвой из парообразного состояния. Свойство почвы сорбировать парообразную воду называют гигроскопичностью почв, а поглощенную таким образом воду - гигроскопической (Г). Таким образом, прочносвязанная вода - это вода гигроскопическая .

Предельное количество воды, которое может быть поглощено почвой из парообразного состояния при относительной влажности воздуха, близкой к 100% (94-98%), называют максимальной гигроскопической водой (МГ). При влажности почвы, равной МГ, толщина пленки из молекул воды достигает 3-4 слоев

Рыхлосвязанная (пленочная) вода . Сорбционные силы поверхности почвенных частиц не насыщаются полностью даже в том случае, если влажность почвы достигнет МГ. Почва не может поглощать парообразную воду сверх МГ, но жидкую воду может сорбировать и в большем количестве. Вода, удерживаемая в почве сорбционными силами сверх МГ, - это вода рыхлосвязанная, или пленочная. Рыхлосвязанная вода также представлена пленкой, образовавшейся вокруг почвенной частицы, но пленкой полимолекулярной. Толщина ее может достигать нескольких десятков и даже сотен диаметров молекул воды.

Рыхлосвязанная (пленочная) вода в отличие от прочносвязанной может передвигаться в жидкой форме от почвенных частиц с более толстыми водяными пленками к частицам, у которых она тоньше, т. е. передвижение этой воды возможно при наличии некоторого градиента влажности и происходит оно очень медленно, со скоростью несколько десятков сантиметров в год.

Свободная вода . Вода, которая содержится в почве сверх рыхлосвязанной, находится уже вне области действия сил притяжения со стороны почвенных частиц (сорбционных) и является свободной. Отличительным признаком этой категории воды является отсутствие ориентировки молекул воды около почвенных частиц. В почвах свободная вода присутствует в капиллярной и гравитационной формах.

Капиллярная вода . Она удерживается в почве в порах малого диаметра - капиллярах, под действием капиллярных или, как их еще называют, менисковых сил.

Капиллярно-подвешенная вода заполняет капиллярные поры при увлажнении почв сверху (после дождя или полива). При этом под промоченным слоем всегда имеется сухой слой, т. е. гидростатическая связь увлажненного горизонта с постоянным или временным горизонтом подпочвенных вод отсутствует. Вода, находящаяся в промоченном слое, как бы «висит», не стекая, в почвенной толще над сухим слоем. Поэтому она и получила название подвешенной .

Капиллярно-подпертая вода образуется в почвах при подъеме воды снизу от горизонта грунтовых вод по капиллярам на некоторую высоту, т. е. это вода, которая содержится в слое почвы непосредственно над водоносным горизонтом и гидравлически с ним связана, подпираемая водами этого горизонта.

Капиллярно-посаженная вода (подперто-подвешенная ) образуется в слоистой почвенно-грунтовой толще, в мелкозернистом слое при подстилании его слоем более крупнозернистым, над границей смены этих слоев. В слоистой толще из-за изменения размеров капилляров на поверхности раздела тонко- и грубодисперсных горизонтов возникают дополнительные нижние мениски, что способствует удержанию некоторого количества капиллярной воды, которая как бы «посажена» на эти мениски.

Гравитационная вода . Основным признаком свободной гравитационной воды является передвижение ее под действием силы тяжести, т. е. она находится вне влияния сорбционных и капиллярных сил почвы. Для нее характерны жидкое состояние, высокая растворяющая способность и возможность переносить в растворенном состоянии соли, коллоидные растворы, тонкие суспензии. Просачивающаяся гравитационная вода передвигается по порам и трещинам почвы сверху вниз. Появление ее связано с накоплением в почве воды, превышающей удерживающую силу менисков в капиллярах.

Вода водоносных горизонтов - это грунтовые, почвенно-грунтовые и почвенные воды (почвенная верховодка), насыщающие почвенно-грунтовую толщу до состояния, когда все поры и промежутки в почве заполнены водой (за исключением пор с защемленным воздухом).

Эти воды могут быть либо застойными, либо, при наличии разности гидравлических напоров, стекающими в направлении уклона водоупорного горизонта. Удерживаются они в почве и грунте вследствие малой водопроницаемости подстилающих грунтов.

ВОДОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ И ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ

Водными (водно-физическими, гидрофизическими) свойствами называют совокупность свойств почвы, которые определяют поведение почвенной воды в ее толще .

Наиболее важными водными свойствами являются: водоудерживающая способность почвы, ее влагоемкость, водоподъемная способность, потенциал почвенной влаги, водопроницаемость.

Водоудерживающая способность - способность почвы удерживать содержащуюся в ней воду от стекания под влиянием силы тяжести. Количественной характеристикой водоудерживающей способности почвы является ее влагоемкость.

Влагоемкостьпочвы - способность поглощать и удерживать определенное количество воды. В зависимости от сил, удерживающих воду в почве, и условий ее удержания выделяют следующие виды влагоемкости, которые соответствуют определенным формам воды: максимальную адсорбционную, максимальную молекулярную, капиллярную, наименьшую или полевую и полную.

Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) - наибольшее количество воды, которое может быть удержано сорбционными силами на поверхности почвенных частиц. Соответствует прочносвязанной (адсорбированной) воде, содержащейся в почве.

Максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ) (по А. Ф. Лебедеву) - характеризует верхний предел содержания в почвах рыхлосвязанной (пленочной) воды, т. е. воды, удерживаемой силами молекулярного притяжения на поверхности почвенных частиц. ММВ определяется в основном гранулометрическим составом почв. В глинистых почвах она может достигать 25-30%, в песчаных - не превышает 5-7%. Увеличение запасов воды в почве сверх максимальной молекулярной влагоемкости сопровождается появлением подвижной капиллярной или даже гравитационной воды.

Капиллярная влагоемкость (KB ) - наибольшее количество капиллярно-подпертой воды, которое может удерживаться в слое почвы, находящемся в пределах капиллярной каймы. Определяется она в основном скважностью почв и грунтов.

Наименьшая влагоемкость (НВ ) - наибольшее количество капиллярно-подвешенной влаги, которое может удержать почва после стекания избытка влаги при глубоком залегании грунтовых вод. Термину наименьшая влагоемкость соответствуют термины полевая влагоемкость (ПВ), общая влагоемкость (ОВ) и предельная полевая влагоемкость (ППВ). Последний термин особенно широко используется в агрономической практике и в мелиорации; термин полевая влагоемкость широко распространен в иностранной литературе, особенно американской.

Наименьшая влагоемкость почв является очень важной гидрологической характеристикой почвы. С ней связано понятие о дефиците влаги в почве, по НВ рассчитываются поливные нормы.

Дефицит влаги в почве представляет собой величину, равную разности между наименьшей влагоемкостью и фактической влажностью почвы.

Полная влагоемкость (ПВ ) - наибольшее количество влаги, которое может содержаться в почве при условии заполнения ею всех пор, за исключением пор с защемленным воздухом, которые составляют, как правило, не более 5-8% от общей порозности. Следовательно, ПВ почвы численно соответствует порозности (скважности) почвы.

ПОЧВЕННО-ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ

Граничные значения влажности, при которых количественные изменения в подвижности воды переходят в качественные отличия, называют почвенно-гидрологическими константами.

Основными почвенно-гидрологическими константами являются максимальная гигроскопичность, влажность завядания, влажность разрыва капилляров, наименьшая влагоемкость, полная влагоемкость.

Почвенно-гидрологические константы широко используются в агрономической и мелиоративной практике, характеризуя запасы воды в почве и обеспеченность растений влагой.

Максимальная гигроскопичность (МГ) - характеризует предельно возможное количество парообразной воды, которое почва может поглотить из воздуха, почти насыщенного водяным паром. Характеристика этого вида воды была дана выше. Максимальная гигроскопичность почв является важной почвенно-гидрологической характеристикой, величиной, достаточно постоянной

Вода, находящаяся в почве в состоянии максимальной гигроскопичности, не доступна растениям. Это «мертвый запас влаги». По максимальной гигроскопичности приближенно рассчитывают коэффициент завядания растений - нижнюю границу физиологически доступной для растений воды.

Влажность устойчивого завядания, или влажность завядания (ВЗ) - влажность, при которой растения проявляют признаки устойчивого завядания, т е такого завядания, когда его признаки не исчезают даже после помещения растения в благоприятные условия. Численно ВЗ равна примерно 1,5 максимальной гигроскопичности. Эту величину называют также коэффициентом завядания.

Влажность разрыва капилляров (ВРК ) - это влажность, при которой подвижность капиллярной воды в процессе снижения влажности резко уменьшается. Вода, однако, остается в мельчайших порах, в углах стыка частиц (мениски стыковой влаги). Эта влага неподвижна, но физиологически доступна корешкам растений.

ВРК называют также критической влажностью , так как при влажности ниже ВРК рост растений замедляется и их продуктивность снижается.

Почвенно-гидрологические константы, как и влагоемкость почв, выражаются в процентах от массы или объема почв

ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОЧВ

Водопроницаемость почв - способность почв и грунтов впитывать и пропускать через себя воду, поступающую с поверхности.

В процессе поступления воды в почву и дальнейшего передвижения ее можно выделить 2 этапа:

1) поглощение воды почвой и прохождение ее от слоя к слою в ненасыщенной водой почве,

2) фильтрацию воды сквозь толщу насыщенной водой почвы

При этом первый этап представляет собой впитывание почвы и характеризуется коэффициентом впитывания

Второй этап - это собственно фильтрация Интенсивность прохождения воды в почвенно-грунтовой толще насыщенной водой, характеризуется коэффициентом фильтрации.

Водопроницаемость почв измеряется объемом воды, который проходит через единицу площади поперечного сечения в единицу времени Величина эта очень динамичная и сильно варьирует как по профилю почв, так и пространственно.

В ненасыщенных водой почвах для количественной характеристики водопроницаемости почв пользуются коэффициентом водопроводимости, или влагопроводности. Он определяется как коэффициент пропорциональности между скоростью потока воды и градиентом сил, вызывающих передвижение воды (давление, гидравлический напор и т. п.).

Коэффициент влагопроводности зависит от влажности почв: увеличивается с увеличением ее влажности и достигает максимума во влагонасыщенной почве. В этом случае его и называют коэффициентом фильтрации . Можно сказать, что коэффициент влагопроводности аналогичен коэффициенту фильтрации, но применяется он для ненасыщенных водой почв.

ВОДОПОДЪЕМНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ

Водоподъемная способность почв - свойство почвы вызывать восходящее передвижение содержащейся в ней воды за счет капиллярных сил.

Высота подъема воды в почвах и скорость ее передвижения определяются в основном гранулометрическим и структурным составом почв, их порозностью. Чем почвы тяжелее и менее структурны, тем больше потенциальная высота подъема воды, а скорость подъема ее меньше.

ДОСТУПНОСТЬ ПОЧВЕННОЙ ВОДЫ ДЛЯ РАСТЕНИЙ

По отношению к доступности растениям почвенная вода может быть подразделена на следующие категории (по А. А. Роде).

1. Недоступная для растений . Это вся прочносвязанная вода, составляющая в почве так называемый мертвый запас воды.

2. Весьма труднодоступная для растений . Эта категория представлена в основном рыхлосвязанной (пленочной) водой.

3. Труднодоступная вода лежит в пределах между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров.

4. Среднедоступная вода отвечает диапазону влажности от влажности разрыва капилляров до наименьшей влагоемкости. В этом интервале вода обладает значительной подвижностью, и растения поэтому могут бесперебойно снабжаться ею. Продуктивность растений с переходом влажности от влажности разрыва капилляров (ВРК ) и приближении ее к наименьшей влагоемкостью (НВ ) резко возрастает. Разность между наименьшей влагоемкостью и влажностью завядания - это диапазон физиологически активной воды в почве .

5. Легкодоступная , переходящая в избыточную вода отвечает диапазону влажности от наименьшей влагоемкости до полной влагоемкости. Заполнение водой большей части пор затрудняет поступление в почву воздуха и может быть причиной затрудненного дыхания и изменения окислительно-восстановительных условий в сторону преимущественного развития восстановительных процессов и создания в почве анаэробной обстановки. Поэтому воду, содержащуюся в почве (за исключением песчаных почв) сверх значения наименьшей влагоемкости, следует считать избыточной .

ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР

Почвенный раствор можно определить как жидкую фазу почв, включающую почвенную воду, содержащую растворенные соли органоминеральные и органические соединения, газы и тончайшие коллоидные золи.

Наиболее существенным источником почвенных растворов являются атмосферные осадки .

Грунтовые воды также могут участвовать в их формировании.

В зависимости от типа водного режима почвы участие грунтовых вод может быть систематическим (выпотной или застойный водный режим) и периодическим (периодически выпотной водный режим).

При орошении дополнительным резервом влаги для почвенных растворов становятся поливные воды.

Почвенный раствор включает все формы капиллярной, рыхло- и относительно прочносвязанной воды почвы.

Почвенные растворы служат непосредственным источником питания растений. Поэтому человек своими разнообразными воздействиями на почву в процессе сельскохозяйственного производства по существу всегда стремился и стремится регулировать тем или иным способом состав почвенного раствора, сделать его состав оптимальным для получения наиболее высокой продуктивности агроценозов.

При полевых исследованиях следует различать пять степеней влажности почв:

1) сухая почва пылит, присутствие влаги в ней на ощупь не ощущается, не холодит руку; влажность почвы близка к гигроскопической (влажность в воздушно-сухом состоянии);

2) влажноватая почва холодит руку, не пылит, при подсыхании немного светлеет;

3) влажная почва - на ощупь явно ощущается влага; почва увлажняет фильтровальную бумагу, при подсыхании значительно светлеет и сохраняет форму, приданную почве при сжатии рукой;

4) сырая почва при сжимании в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами;

5) мокрая почва - при сжимании в руке из почвы выделяется вода, которая сочится между пальцами; почвенная масса обнаруживает текучесть.

ПОЧВЕННЫЙ ВОЗДУХ

Почва - пористая система, в которой практически всегда в том или ином количестве присутствует воздух, состоящий из смеси газов, заполняющих свободное от воды норовое пространство почвы.

Воздушная фаза - важная и наиболее мобильная составная часть почв, изменчивость которой отражает биологические и биохимические ритмы почвообразования. Количество и состав почвенного воздуха оказывают существенное влияние на развитие и функционирование растений и микроорганизмов, на растворимость и миграцию химических соединений в почвенном профиле, на интенсивность и направленность почвенных процессов.

ФОРМЫ ПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА

Газы и летучие органические соединения находятся в почве в нескольких физических состояниях: собственно почвенный воздух - свободный и защемленный, адсорбированные и растворенные газы.

Свободный почвенный воздух - это смесь газов и летучих органических соединений, свободно перемещающихся по системам почвенных пор и сообщающихся с воздухом атмосферы.

Свободный почвенный воздух обеспечивает аэрацию почв и газообмен между почвой и атмосферой.

Защемленный почвенный воздух - воздух, находящийся в порах, со всех сторон изолированных водными пробками. Чем более тонкодисперсна почвенная масса и компактней ее упаковка, тем большее количество защемленного воздуха она может иметь.

Защемленный воздух неподвижен, практически не участвует в газообмене между почвой и атмосферой, существенно препятствует фильтрации воды в почве, может вызывать разрушение почвенной структуры при колебаниях температуры, атмосферного давления, влажности.

Адсорбированный почвенный воздух - газы и летучие органические соединения, адсорбированные почвенными частицами на их поверхности. Чем более дисперсна почва, тем больше содержит она адсорбированных газов при данной температуре.

Все четыре почвенные фазы - твердая, жидкая, газообразная и живая - тесно связаны между собой и находятся в сложном взаимодействии. Процессы сорбции - десорбции, растворения - дегазации в условиях изменяющихся концентраций газов, температур, давлений, влажности протекают постоянно. Система находится в состоянии подвижного равновесия, определяемого изменчивостью термодинамических условий и биологической активности.

Благодаря этим явлениям почвенный воздух, раствор и поглощающий комплекс почвы образуют взаимосвязанную систему, создают свойственную почвам буферность .

ВОЗДУШНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Совокупность ряда физических свойств почв, определяющих состояние и поведение почвенного воздуха в профиле, называется воздушно-физическими свойствами почв.

Наиболее важными из них являются воздухоемкость, воздухосодержание, воздухопроницаемость, аэрация.

Общей воздухоемкостью почв называют максимально возможное количество воздуха, выраженное в процентах по объему, которое содержится в воздушно-сухой почве ненарушенного строения при нормальных условиях.

Воздухоемкость почв зависит от их гранулометрического состава, сложения, степени оструктуренности. По характеру влияния на состояние почвенного воздуха следует различать капиллярную и некапиллярную воздухоемкость.

Почвенный воздух, размещенный в капиллярных порах малого диаметра, характеризует капиллярную воздухоемкость почв . Высокий процент капиллярной воздухоемкости указывает на малую подвижность почвенного воздуха, затрудненную транспортировку газов в пределах почвенного профиля, высокое содержание защемленного и сорбированного воздуха.

Существенное значение для обеспечения нормальной аэрации почв имеет некапиллярная воздухоемкость, или порозность аэрации , т. е. воздухоемкость межагрегатных пор, трещин и камер. Она включает крупные поры, межструктурные полости, ходы корней и червей в почвенной толще и связана в основном со свободным почвенным воздухом. Некапиллярная воздухоемкость определяет количество воздуха, существующего в почвах при их капиллярном насыщении влагой.Наибольших значений (25-30%) некапиллярная воздухоемкость достигает в хорошо оструктуренных, слабоуплотненных почвах.

Количество воздуха, содержащегося в почве при определенном уровне естественного увлажнения, называют воздухосодержанием .

Вода и воздух в почвах антагонисты. Поэтому существует четкая отрицательная корреляция между влаго- и воздухосодержанием.

Для расчетов воздухозапасов, так же как и влагозапасов в почве, практикуют расчет воздухосодержания в м3/га.

Воздухопроницаемостью (газопроницаемостью ) называют способность почвы пропускать через себя воздух. Воздухопроницаемость определяет скорость газообмена между почвой и атмосферой.

Она зависит от гранулометрического состава почвы и ее оструктуренности, от объема и строения (конфигурации) порового пространства.

Воздухопроницаемость определяется главным образом некапиллярной порозностью. Особое внимание при исследовании воздухопроницаемости следует обращать на состояние поверхности почвы, ее разрыхленность, наличие корок, трещин. Воздухопроницаемость в естественных условиях изменяется в широких пределах от 0 до 1 л/с и выше.

ВОЗДУХООБМЕН ПОЧВЫ

Обмен газами между почвенным воздухом и атмосферой называется воздухообменом (газообменом ) почвы .

Основным механизмом массопереноса газов в почве, а также газообмена между почвой и атмосферой является диффузия - перемещение газов под действием градиента концентраций. Остальные факторы тем или иным путем связаны с ней, либо изменяя градиенты концентраций газов, либо изменяя свойства среды, через которую идет диффузия. Конвективный (под действием температурных градиентов), гравитационный (под действием силы тяжести) газопереносы , а также перенос газов при изменениях атмосферного давления имеют подчиненное значение.

СОСТАВ ПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА

Современный состав земной атмосферы, по мнению В. И. Вернадского, имеет биогенную природу, причем огромную роль в формировании атмосферы играет газообмен между ее приземным слоем и почвой. Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, основную массу которой создают три - азот, кислород, аргон; остальные газы присутствуют в незначительных количествах.

Попадая в почву, атмосферный воздух претерпевает значительные изменения. Например, парциальное давление диоксида углерода (СО2) увеличивается в десятки, сотни и более раз и становится более динамичным, чем в атмосферном воздухе

Изменение состава почвенного воздуха происходит главным образом вследствие процессов жизнедеятельности микроорганизмов, дыхания корней растений и почвенной фауны, а также в результате окисления органического вещества почв. Трансформация атмосферного воздуха в почве тем интенсивнее, чем выше ее энергетический потенциал, биологическая активность, а также чем более затруднительно удаление газов за пределы почвенного профиля.

Макрогазы почвенного воздуха . К ним относятся азот, кислород, диоксид углерода.

Азот . Прямых определений содержания молекулярного азота в почвенном воздухе недостаточно для того, чтобы судить о характере его поведения в почвенном профиле. Это связано с тем, что методы его определения сложны и точность их низка. Судя по определяемым концентрациям O2 и СO2, содержание азота в почвенном воздухе не на много отличается от атмосферного: и в почве азот является значительно преобладающим газом.

Кислород . Огромная роль кислорода в биосфере в целом и в почвенном воздухе в частности общеизвестна. Достаточное содержание кислорода обеспечивает необходимый уровень микробиологической деятельности, дыхания корней растений и почвенных животных, при этом в почве преобладают аэробные процессы окисления. Дефицит кислорода угнетает развитие корневых волосков, вызывает массовую гибель всходов растений, провоцирует развитие болезнетворных микроорганизмов, вызывающих корневую гниль.

Диоксид углерода (СО2 ). Существует мнение, что диоксид углерода атмосферы на 90% имеет почвенное происхождение. Процессы дыхания и разложения, непрерывно протекающие в почвах, постоянно пополняют атмосферные запасы СО2.

Существует высокоинформативный показатель биологической активности почв, так называемое «дыхание почв », которое характеризуется скоростью выделения СО2 за единицу времени с единицы поверхности. Интенсивность «дыхания почв» колеблется от 0,01 до 1,5 г/(м2 ч) и зависит не только от почвенных и погодных условий, но и от физиологических особенностей растительных и микробиологических ассоциаций, фенофазы, густоты растительного покрова.

«Почвенное дыхание» характеризует биологическую активность экосистемы в каждый конкретный период времени, и резкие отклонения от стандартных параметров дыхания могут дать экологическую оценку процессам, вызывающим эти отклонения.

Микрогазы . В научной литературе существуют немногочисленные сведения о содержании в почвенном воздухе таких компонентов, как N2О, NО2, СО, предельные и непредельные углеводороды (этилен, ацетилен, метан), водород, сероводород, аммиак, меркаптаны, терпены, фосфин, спирты, эфиры, пары органических и неорганических кислот.

Происхождение микрогазов связывают с непосредственным метаболизмом микроорганизмов, с реакциями разложения и новообразования органических веществ в почве, с трансформацией в ней удобрений и гербицидов, с поступлением их в почву с продуктами техногенного загрязнения атмосферы. Концентрации микрогазов зачастую не превышают 1 10 -9 -10 -12 %. Однако этого может быть вполне достаточно для ингибирующего действия на почвенные микроорганизмы и для снижения биологической активности почв.

ДИНАМИКА ПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА

Динамика почвенного воздуха определяется совокупностью всех явлений поступления, передвижения и трансформации газов в пределах почвенного профиля, а также взаимодействием газовой фазы с твердой, жидкой и живой фазами почвы.

Суточная динамика определяется суточным ходом атмосферного давления, температур, освещенности, изменениями скорости фотосинтеза. Эти параметры контролируют интенсивность диффузии (Дs), дыхания корней (Rs), микробиологической активности (Ms), интенсивность сорбции и десорбции (Gl,s), растворения и дегазации (Sl).

Суточные колебания состава почвенного воздуха затрагивают, как правило, лишь верхнюю полуметровую толщу почвы. Амплитуда этих изменений для кислорода и диоксида углерода не превышает 0,1 - 0,3%. Наиболее существенно в течение суток изменяется интенсивность почвенного дыхания.

Сезонная (годовая) динамика определяется годовым ходом атмосферного давления, температур и осадков и тесно связанными с ними вегетационными ритмами развития растительности и микробиологической деятельности. Годовой воздушный режим включает в себя динамику воздухозапасов, воздухопроницаемости, состава почвенного воздуха, растворения и сорбции газов, почвенного дыхания.

Динамика воздухозапасов (воздухосодержания ) тесно связана обратной корреляционной связью с динамикой влажности почв, и можно считать, что она является функцией распределения осадков. Динамика воздухопроницаемости определяется также изменениями состояния поверхности почв от пахоты до уборки и следующей пахоты

Сезонная динамика состава почвенного воздуха отражает биологические ритмы.

Концентрация диоксида углерода имеет в верхней толще четко выраженный максимум в период наивысшей биологической активности. В это время происходит насыщение почвенной толщи углекислотой. По мере затухания биологической деятельности происходит отток С02 за пределы почвенного профиля.

Концентрации кислорода имеют обратную зависимость.

Этим же закономерностям подчинена и сезонная динамика дыхания почв.

Поливы, резко изменяя термодинамические условия почвы, вызывают существенные изменения воздухосодержания и состава воздуха, а также интенсивности дыхания почв. Характер и амплитуда изменений тесно связаны с нормой поливов.

Такую идею предложил постоянный читатель « Ставрополки», в прошлом заведующий лабораторией энергооценки ПКБ Ставропольского НИИСХ Сергей Траубе.

Смысл ее заключается в следующем. В атмосфере Земли постоянно находится в виде пара около 13 тысяч кубических километров воды. Другими словами, над каждым гектаром земной поверхности « висит» примерно 255 кубометров воды. При этом между почвой и атмосферой происходит непрерывный обмен. Почвенная влага уходит в воздух двумя способами: путем физического испарения и за счет транспирации, то есть испарения с поверхности растений. Собственно, на исключении эффекта транспирации основана система парового земледелия. Ее главный принцип, как известно, заключается том, чтобы для увеличения запасов воды в почве в весенне-летний период содержать поле без растений, подвергая его неоднократной сплошной культивации. В засушливых зонах это позволяет на следующий год получать на таких землях высокие урожаи сельхозкультур.

Однако существует и обратный испарению процесс, когда влага поступает из атмосферы в почву в виде конденсата. Таким образом складывается динамическое равновесие этих двух явлений, которое сдвигается в одну или другую сторону при изменении температуры одной из двух сред – атмосферы и почвы. Так, в дневные часы поверхностный слой почвы прогревается, и начинается интенсивное испарение влаги. Ночью же, наоборот, почва остывает, и происходит конденсация. По данным научных исследований, при снижении температуры поверхности почвы с 65-70 °C до 40-45 °C влажность в метровом слое увеличивается на 50 мм, что равносильно внесению 0,05 кубометра воды на каждый квадратный метр.

Сегодня широко распространен способ увлажнения почвы атмосферными парами путем снижения температуры ее поверхности. Это покрытие почвы теплоизолирующими материалами (мульчирование). В качестве мульчи используются растительные остатки, древесные опилки, хвоя, синтетические материалы и т. д. Этим создается слой с низкой теплопроводностью, препятствующий нагреванию почвенного слоя. Толщина эффективного мульчирующего слоя в зависимости от типа материала колеблется в пределах трех – десяти сантиметров и обеспечивает снижение температуры на 10-20 градусов. Однако у такого способа есть существенные недостатки, в частности, большой расход мульчи. В отдельных случаях на один гектар уходит до тысячи кубических метров теплоизолирующего материала. Плюс расходы на его транспортировку и разбрасывание. Кроме того, мульча или препятствует механической обработке почвы, или уничтожается в результате ее проведения, зачастую способствуя засорению плодородного слоя чужеродными веществами.

Известен еще один способ пополнения запасов почвенной влаги – это рыхление. При этом разрушаются капилляры, по которым вода поднимается к поверхности, и как следствие, снижается интенсивность испарения. Однако и этот прием имеет нежелательный « побочный» эффект: увеличивается суммарная поверхность испарения, что приводит к иссушению взрыхленного слоя.

Выходом из этой ситуации может стать применение предлагаемого приема. Он также основан на принципе повышения конденсанции водяных паров в почве путем снижения температуры ее поверхности. Схема при этом используется простая и удобная. На поверхность почвы наносится сплошное светоотражающее покрытие. При этом оно обязательно должно быть пористым, чтобы обеспечить поступление влаги в глубь почвы. Не исключено, что в состав покрытия будут дополнительно включаться растворы удобрений и гербицидов. Основа же его должна дифференцироваться в зависимости от типа почвы. Скажем, на почвах с повышенной кислотностью может использоваться известь, на нейтральных – мел, на засоленных – фосфогипс. Подобное покрытие способно увеличить альбедо почвы, то есть ее способность отражать свет, с двух-пяти процентов до 60-70. « Побелка» поля, отведенного на пар, производится штанговым опрыскивателем сразу после весенней вспашки. Обновлять покрытие следует до пяти раз за сезон. При этом общий расход рабочей жидкости составит ориентировочно кубометр на гектар, извести – 100 кг/га. А добавление в ее состав гербицидов позволит при культивировании пара ограничиться одной обработкой в сезон.

Применение этого методаспособа способствует также снижению ветровой эрозии почвы благодаря склеивающим свойствам светоотражающего покрытия. Его можно применять и на посевах пропашных культур. В этом случае покрытие наносится в междурядьях одновременно с культивацией. И наконец, его масштабное использование позволит уменьшить влияние глобального потепления за счет отражения солнечного тепла в космическое пространство.

ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Основными водными свойствами почв являются водоудерживающая способность, водопроницаемость и водоподъемная способность.

Водоудерживающая способность - свойство почвы удерживать воду, обусловленное действием сорбционных и капиллярных сил. Наибольшее количество воды, которое способна удерживать почва теми или иными силами, называется влагоемкостью.

В зависимости от того, в какой форме находится удерживаемая почвой влага, различают полную, наименьшую, капиллярную и максимально-молекулярную влагоемкость.

Для почв нормального увлажнения состояние влажности, соответствующее полной влагоемкости, может быть после снеготаяния, обильных дождей или при поливе большими нормами воды. Для избыточно влажных (гидроморфных) почв состояние полной влагоемкости может быть длительным или постоянным.

При длительном состоянии насыщения почв водой до полной влагоемкости в них развиваются анаэробные процессы, снижающие ее плодородие и продуктивность растений. Оптимальной для растений считается относительная влажность почв в пределах 50-60 % ПВ.

Однако в результате набухания почвы при ее увлажнении, наличия защемленного воздуха полная влагоемкость не всегда точно соответствует общей пористости почвы.

Наименьшая влагоемкость (НВ) - это максимальное количество капиллярно-подвешенной влаги, которое способна длительное время удерживать почва после обильного ее увлажнения и свободного стекания воды при условии исключения испарения и капиллярного увлажнения за счет грунтовой воды.

Водопроницаемость почв - способность почв впитывать и пропускать через себя воду. Различают две стадии водопроницаемости: впитывание и фильтрацию. Впитывание - это поглощение воды почвой и ее прохождение в не насыщенной водой почве. Фильтрация (просачивание) - передвижение воды в почве под влиянием силы тяжести и градиента напора при полном насыщении почвы водой. Эти стадии водопроницаемости характеризуются соответственно коэффициентами впитывания и фильтрации.

Водопроницаемость измеряется объемом воды (мм), протекающей через единицу площади почвы (см 2 ) в единицу времени (ч) при напоре воды 5 см.

Величина эта очень динамична, зависит от гранулометрического состава и химических свойств почв, их структурного состояния, плотности, порозности, влажности.

В почвах тяжелого гранулометрического состава водопроницаемость ниже, чем в легких; присутствие в ППК поглощенного натрия или магния, способствующих быстрому набуханию почв, делает почвы практически водонепроницаемыми.

Водоподъемная способность - свойство почвы вызывать восходящее передвижение содержащейся в ней воды за счет капиллярных сил.

Высота подъема воды в почвах и скорость ее передвижения определяются в основном гранулометрическим и структурным составами почв, их порозностью.

Чем почвы тяжелее и менее структурны, тем больше потенциальная высота подъема воды, а скорость подъема ее меньше.

ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ

Под водным режимом понимают совокупность явлений поступления влаги в почву, ее удержание, расход и передвижение в почве. Количественно его выражают через водный баланс, характеризующий приход влаги в почву и расход из нее.

профессор А. А. Роде выделил 6 типов водного режима, разделив их на несколько подтипов.

1. Мерзлотный тип. Распространен в условиях многолетней мерзлоты. Мерзлый слой грунта водонепроницаем, является водоупором, над которым проходит надмерзлотная верховодка, которая обусловливает насыщенность водой верхней части оттаявшейпочвы в течение вегетационного периода.

2. Промывной тип (КУ > 1). Характерен для местностей, где сумма годовых осадков больше испаряемости. Весь профиль почвы ежегодно подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод и интенсивному выщелачиванию продуктов почвообразования. Под влиянием промывного типа водного режима формируются почвы подзолистого типа, красноземы и желтоземы. При близком к поверхности залегании грунтовых вод, слабой водопроницаемости почв и почвообразующих пород формируется болотный подтип водного режима. Под его влиянием формируются болотные и подзолисто-болотные почвы.

3. Периодически промывной тип (КУ = 1, при колебаниях от 1,2 до 0,8). Этот тип водного режима отличается средней многолетней сбалансированностью осадков и испаряемости. Для него характерны чередование ограниченного промачивания почв и пород в сухие годы (непромывные условия) и сквозное промачивание (промывной режим) во влажные. Промывание почв избытком осадков происходит 1-2 раза в несколько лет. Такой тип водного режима присущ серым лесным почвам, черноземам оподзоленным и выщелоченным. Водообеспеченность почв неустойчивая.

4. Непромывной тип (КУ < 1). Характеризуется распределением влаги осадков преимущественно в верхних горизонтах и не достигает грунтовых вод. Связь между атмосферной и грунтовой водой осуществляется через слой с очень низкой влажностью, близкой к ВЗ. Обмен влагой происходит путем передвижения воды в форме пара. Такой тип водного режима характерен для степных почв - черноземов, каштановых, бурых полупустынных и серо-бурых пустынных почв. В указанном ряду почв уменьшается количество осадков, увеличивается испаряемость. Коэффициент увлажнения снижается с 0,6 до 0,1.

Влагооборот захватывает толщу почв и грунта от 4 м (степные черноземы) до 1 м (пустынно-степные, пустынные почвы).

Запасы влаги, накопленные в почвах степей весной, интенсивно расходуются на транспирацию и физическое испарение и к осени становятся ничтожно малыми. В полупустынной и пустынной зонах без орошения земледелие невозможно.

5. Выпотной тип (КУ < 1). Проявляется в степной, полупустынной и пустынной зонах при близком залегании грунтовых вод. Преобладают восходящие потоки влаги по капиллярам от грунтовых вод. При высокой минерализации грунтовых вод в почву поступают легкорастворимые соли, происходит ее засоление.

6. Ирригационный тип. Он создается при дополнительном увлажнении почвы оросительными водами. При правильном нормировании поливной воды и соблюдении оросительного режима водный режим почвы должен формироваться по непромывному типу с КУ, близким к единице.

Увлажнение – это существенный этап в уходе за кожей. Недостаточно увлажнённая кожа плохо справляется со своими функциями (ведь все знают, что кожа – самый большой орган человеческого тела). Она становится сухой, чувствительной к раздражителям, выглядит более старой, потрескавшейся, появляется чувство натянутости, шероховатости. Степень увлажнения кожи зависит не только оттого, какими средствами по уходу за кожей и с какой регулярностью мы пользуемся. Ведь доставить ценную влагу к коже – это только полдела, её ещё надо там удержать!

Очень важным фактором в этом вопросе является . Сложно представить себе, что кожу увлажняют только те вещества, которые мы наносим при уходе за кожей. На самом деле степень увлажнённости кожи зависит оттого, какое количество воды мы употребляем, а также и от качества питания. Вместе с продуктами питания в организм поступают витамины, жиры, кислоты, которые отвечают за впитывание влаги кожей, её удержание, а также за состояние защитного барьера кожи. Эпидермис постоянно обновляются, и в зависимости от процессов, происходящих в дерме, регенерация клеток кожи происходит в молодом возрасте каждые 21-28 день, а затем происходит всё реже и реже. Начиная приблизительно с 25-летнего возраста, процесс обновления кожи становится более медленным и увеличивается до 35-45 дней к 40 годам, и 56-72 дней после 50 лет.

Сбалансированный рацион питания значительно повышает степень увлажнённости кожи. Целый ряд необходимых для увлажнения и для удержания влаги в коже веществ поступает в организм именно извне:

• с продуктами питания;
• водой;
• средствами по уходу.

Рассмотрим собственно процесс увлажнения кожи

Существует два способа удержания влаги в коже:

• замедлить потерю влаги через эпидермис (так называемый трансэпидермальный путь);
• постоянно доставлять влагу в кожу извне.

Природный кожный барьер, или как его ещё называют, кислотная мантия кожного покрова, удерживает воду и липиды, а также защищает кожу от внешних факторов, таких как ультрафиолетовое излучение, загрязнение, бактерии. Ключевым фактором, отвечающим за успешное функционирование кислотной мантии, является pH кожи. Идеальным уровнем pH принято считать 5,5, который склоняется к кислоте. Кожа с уровнем pH выше 5,5 имеет тенденцию к сухости и быстрее поддаётся старению. Чтобы поддерживать pH кожи, важно пить достаточно воды, не использовать агрессивные моющие средства, скрабы.

Ключевыми веществами, отвечающими за увлажнённость кожи, являются определённые витамины, незаменимые жирные кислоты и антиоксиданты, которые организм усваивает из продуктов питания. Если эти вещества доставляются в кожу, увлажнённость её повышается.

Витамин С (аскорбиновая кислота). Большинство учёных и практикующих косметологов считают витамин С неотъемлемой составляющей в синтезе коллагена, а также антиоксидантом. Но кроме этого, витамин С также отвечает за увлажнённость кожи и её эластичность. Исследователи на данное время не выяснили, какой механизм лежит в основе воздействия витамина С на увлажнение кожи, однако клинические испытания доказали, что местное использование витамина С соотносится с уменьшением потери влаги через трансэпидермальный путь.

При исследовании витамина С в местном применении корейские учёные сделали вывод, что его использование при восстановлении кожи пациентов из Азии, подвергавшихся шлифовке кожи с помощью лазера Fraxel, уменьшило потерю влаги через трансэпидермальный путь и помогло восстановить уровень pH. В исследовании приняли участие 44 пациента. Половина группы получала местную терапию с витамином С, а вторая половина не принимала никаких восстанавливающих препаратов. При сравнении результатов было отмечено существенное отличие уровня pH кожи и значительное уменьшение потери влаги через эпидермис в пользу первой половины группы. Тем не менее не наблюдалось существенных различий в колориметрическом статусе, увлажнённости рогового слоя кожи и состоянии липидной плёнки на поверхности кожи. Авторы исследования пришли к заключению, что «местное использование витамина С уменьшает поражение поверхностного барьера кожи после воздействия лазера Fraxel и способствует восстановлению уровня pH. Однако сохраняются трудности с осветлением кожи и уменьшением покраснения кожи».

При использовании витамина С в ежедневном уходе важно обращать внимание на форму вещества, поскольку способ доставки витамина в кожу значительно влияет на его эффективность. Базовая форма витамина С, аскорбиновая кислота, быстро окисляется при контакте с воздухом. Рекомендуется применять тетрагексилдецил аскорбат (липидная форма) или водорастворимый аскорбил фосфат натрия , чтобы быть уверенным в доставке витамина С в кожу без окисления. Что касается питания, пополнять запасы витамина С в организме следует ежедневно. В рационе должны присутствовать разного вида капуста, клубника, болгарский перец, зелёный горошек, хрен, щавель, чёрная смородина, цитрусовые, напитки из сушёного шиповника. Важно помнить, что организм не запасает витамин С, поэтому необходимо получать суточную дозу (60-100 мг) извне.

Витамин Е является самым мощным жирорастворимым антиоксидантом для увлажнения кожи. Эта составляющая мембран клеток кожи играет важную роль в передаче сигналов клетками и транспортировке питательных веществ. Скорее всего, именно витамин Е усиливает проникновение и резорбцию липидов кожи, создавая эффективный механизм регуляции и сохранения барьерной функции кожи. В местном применении витамин Е действует как увлажняющее средство, помогая коже оставаться мягкой и здоровой.

Витамин Е существует в 8 химических формах. Есть 2 основные категории этого сложного вещества – токоферолы и токотриенолы. Каждая состоит из 4 типов молекул: альфа, бета, гамма, дельта. Токотриенолы в 40-60 раз эффективнее в борьбе со свободными радикалами, чем токоферолы. Кроме того, токотриенолы более стабильны.

Витамин Е имеет специфическую связь с двумя другими антиоксидантами — витамином С и альфа-липоевой кислотой. Оба вещества способны удалять лишний электрон из уже использованной молекулы витамина Е, таким образом, восстанавливая его. Эта возможность обновлять свои молекулы делает витамин Е выдающимся звеном в борьбе кожи со свободными радикалами. Сохраняя барьерную функцию кожи, витамин Е является незаменимым средством защиты кожи и предупреждения её обезвоживания. Источники витамина Е в питании – растительные масла, проросшие зёрна, злаки, бобовые, семечки, орехи. Суточная потребность взрослого человека – 0,3 мг/кг.

Витамины группы В. Это сложная группа витаминов, которые полезны для кожи как внешне, так и внутренне.

Витамин В3 (никотинамид или ниацин) известен как ниацинамид и никотиновая кислота — выполняет в организме несколько важных функций: превращение глюкозы в энергию, помогает в синтезе жирных кислот и холестерина, способствует обновлению ДНК, отвечает за реакцию организма на стресс. Ниацинамид (одна из форм витамина В) увеличивает выработку керамидов и жирных кислот, двух ключевых компонентов защитного барьера кожи. Если кислотная мантия поддерживается в здоровом состоянии, коже легче удерживать влагу и отталкивать раздражители. Источники витамина В3 в питании – это тунец, арахис, курица, индейка. Суточная норма – 20 мг.

Витамин В5 (пантотеновая кислота) является компонентом коэнзима А, который в свою очередь необходим при химических реакциях получения энергии из питания (белков, жиров и углеводов). Витамин В5 принимает участие в синтезе незаменимых кислот, холестерина, гормонов эстрогена и тестостерона. Он играет важную роль в сохранении защитного барьера кожи. При нанесении на кожу, витамин В5 превращается в пантотеновую кислоту, которая действует как увлажняющее вещество, доставляя влагу в клетки кожи и удерживая её глубоко в кожных тканях. Усвоить витамин В5 организм может из авокадо, грибов шиитаки, чечевицы. Суточная норма – 5 мг.

Витамин А является жирорастворимым и выступает в нескольких формах: ретинол, ретинал и эфиры ретинола. Витамин А исполняет несколько важных функций в организме, например, отвечает за рост, регенерацию и дифференциацию клеток. Витамин А улучшает увлажнение кожи путём поддержания целостности клеточных мембран. Благодаря этим процессам происходит поглощение кожей питательных веществ, удаление токсинов и уменьшение потери влаги через трансэпидермальный путь. Многие формы витамина А доступны для применения в косметологии. Тем не менее главной целью остаётся сбалансирование получения эффективного количества витамина А организмом и уменьшение побочных явлений, которые сопровождают его избыточное применение.

Ретиноидная кислота является эффективной, стабильной формой витамина А, но она имеет побочные явления. Ретинолы также дают хороший результат, но они должны подвергнуться трансформации в ретиноидную кислоту при нанесении на кожу. Многие производители ингредиентов для косметических продуктов используют технологии, подобные герметизации, чтобы уменьшить побочные явления и при этом улучшить доставку витамина А в кожу. Наименее грубые, хоть и менее эффективные формы, это ретинол ацетат, ретинил линолеат, ретинол пальмитат и ретинил пропионат.

Критически важно получать адекватное количество витамина А из продуктов питания, а также при уходе за кожей из косметических средств. Организм усваивает этот витамин из батата, моркови, рыбы, молочных продуктов, печени, мяса. Хотя продукты богатые бета-каротином доставляют витамин А, но усваивается только небольшой его процент. Суточная норма – 1 мг.

Жирные кислоты. Определённые жирные кислоты являются необходимыми, поскольку самостоятельно организм не может их продуцировать. Соответственно, они должны поступать извне. Жирные кислоты разделяют на две категории: омега-6 и омега-3 . Обычно в рационе питания преобладают омега-6, а омега-3 не хватает. Рекомендованная пропорция – 2:1 (омега-6/омега-3), тогда как фактически, согласно исследованиям, соотношение часто составляет 12:1. Такой дисбаланс может привести к воспалительному состоянию из-за избытка омега-6 жирных кислот, провоцирующих выработку гистаминов и простагландинов. Эти вещества являются защитной реакцией организма на угрожающие факторы. Хронические воспалительные процессы в организме «спускают курок» многих воспалительных состояний кожи, например, псориаз, розацеа, экзема и акне. И хотя воспаление не то же самое что обезвоживание, но оно требует больше влаги в клетках кожи и ограничивает возможности для функционирования клеточных мембран. Таким образом, когда организм чувствует недостаток обоих видов жирных кислот, страдает целостность клеток кожи и ослабевает её защитный барьер, возможны чешуйчатые заболевания кожи, кровеносные капилляры чаще лопаются, даже маленькие ранки заживают медленно, увеличивается потеря влаги через трансэпидермальный путь, что приводит к сухости кожи.

Омега–6 жирные кислоты обеспечивают увлажнение кожи путём сохранения эпидермического гомеостаза, то есть они регулируют поглощение жирных кислот мембранами клеток кожи. Что касается форм омега-6 жирных кислот, то наиболее доступной является гамма-линоленовая кислота, добываемая из огуречника и масла примулы вечерней. Этот ингредиент удачно используется при лечении кожных болезней. Согласно исследованиям гамма-линоленовую кислоту успешно применяют в терапии экземы, дерматоза, воспалений и ран. Омега–6 жирные кислоты доступны в растительных маслах: пальмовом, соевом, кукурузном, в орехах и семечках. Суточная норма – 15 г.

Омега-3 жирные кислоты поддерживают мембраны клеток эпидермиса, регулируя процесс транспортировки питательных веществ внутри клеток и выведение токсинов. Неповреждённые клеточные мембраны лучше удерживают влагу. Для применения в косметических целях удачными являются ингредиенты из продуктов моря, например, водоросли. В питании омега-3 жирные кислоты доступны в жирных видах рыбы, рыбном жире, семенах льна, тыквы, куриных яйцах, грецких орехах, зелени (в небольшом количестве). Суточная норма – 250 мг.

Лютеин и зеаксантин – каротиноиды и антиоксиданты, являются растительными пигментами, придают растениям и плодам яркий цвет от жёлтого до оранжево-красного. Лютеин и зеаксантин помогают бороться со свободными радикалами, поддерживают здоровье клеток, особенно полезны для зрения. Исследования доказали, что употребление 10 мг лютеина и 2 мг зеаксантина ежедневно увеличивает способность кожи удерживать влагу, помогает поддерживать эластичность. Согласно заключениям специалистов, совмещение применения лютеина и зеаксантина в составах косметических средств и рационе питания увеличило степень увлажнённости кожи на 20%. Лютеин и зеаксантин поступают в организм из шпината, брокколи, кукурузы, яичного желтка, сладкого перца (особенно оранжевого), киви, моркови, винограда. Большое количество этих каротиноидов содержат цветки ноготков.