A paralisação do crescimento da pastagem nativa no período do inverno na região Sul do Brasil tem incentivado técnicas de melhoramento das pastagens. Com o objetivo de estudar a infiltração de água no solo e as perdas de solo e água por erosão influenciadas por métodos de melhoramento da pastagem nativa, realizou-se um estudo em área da Estação Experimental Agronômica da UFRGS, no município de Eldorado do Sul (RS), em um Podzólico Vermelho-Amarelo submetido ao uso prolongado com pastagem nativa, no qual se fez a introdução de uma mistura das espécies hibernais: aveia preta (Avena strigosa), azevém (Lolium multiflorum) e trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum). O delineamento experimental foi completamente casualizado e com cinco tratamentos que diferiram quanto à maneira de introdução das novas espécies: testemunha (a lanço), gradagem, plantio direto, convencional e subsolagem. As parcelas tinham a dimensão de 3,5 x 11,0 m e uma declividade aproximada de 0,107 m m-1. Aplicaram-se chuvas simuladas de 64 mm h-1, durante 75 min, em três épocas: (a) aos 55 dias do preparo do solo e semeadura, logo após o primeiro pastejo, (b) aos 125 dias do preparo do solo e semeadura, e (c) logo após o segundo pastejo, aos 175 dias do preparo do solo e semeadura. Entre as chuvas simuladas, realizouse um pastejo por dois dias. A subsolagem apresentou a maior taxa constante de infiltração e a menor taxa constante de enxurrada. As perdas de solo foram pequenas nas três épocas avaliadas. As maiores perdas de água ocorreram na testemunha e as menores na subsolagem, indicando ter sido este último tratamento efetivo em quebrar camadas compactadas subsuperficiais. | The cessation of growth of native forage during winter has encouraged the improvement of native grasslands. Aiming to study water intake rates and soil and water losses by erosion as affected by different methods of native grassland improvement, an experiment was conducted at the Agronomic Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, Brazil, on a Paleudult soil under extensive native grassland use. A mixture of winter species of forage, specifically oat (Avena strigosa), Italian ryegrass (Lolium multiflorum) and arrowleaf clover (Trifolium vesiculosum) was introduced. The experimental design was completely randomized with five treatments: zero tillage (control), no-tillage; disking; sub-soiling, and conventional tillage. The dimensions of the experimental plots were 3.5 by 11.0 m, with a slope of approximately 0.107 m m-1. Simulated rainfall was applied at an average intensity of 64 mm h-1, during 75 minutes at three moments: at 55, 125 and 175 days after soil tillage and sowing. Between these rainfall simulations, a twoday cattle grazing was performed. The sub-soiling treatment showed the highest infiltration rate. Soil loss was very low at all three runs and less water loss by runoff occurred under sub-soiling, while zero tillage showed the highest runoff rates. This indicates that sub-soiling is an effective method of breaking subsurface compacted layers.

Mestrado em Engenharia do Ambiente | A repelência à água do solo é um fenómeno que ocorre de forma natural em muitos solos, mas pode ser induzida ou favorecida pelo aquecimento do solo durante um incêndio. A repelência considera-se uma das principais causas do aumento do escoamento superficial e erosão do solo acelerada em áreas recentemente queimadas. Neste trabalho, enquadrado no projecto EROSFIRE-II (financiado pela Fundação de Ciência e Tecnologia; PTDC/AGR-CFL/70968/2006) analisam-se os efeitos de um incêndio florestal ocorrido em Agosto de 2008 na localidade do Colmeal (município de Góis na região centro de Portugal) sobre a repelência à água do solo, a fim de conhecer a sua variabilidade espacial e temporal em quatro locais de estudo com dois tipos de solo, isto é eucaliptal e pinhal. A área queimada tem uma área aproximada de 70 ha. Dentro desta área seleccionou-se duas encostas, ambas com a mesma geologia (xistos) mas com diferentes povoamentos florestais, isto é pinheiro bravo (Pinus pinaster e eucalipto (Eucaliptus globulus). Seleccionou-se ainda duas encostas imediatamente fora da área ardida com os mesmos tipos de floresta como base de comparação para determinar o efeito do incêndio. Aproximadamente dois meses após o incêndio iniciou-se a medição da repelência à água da camada superficial do solo (0-5 cm) no campo, bem como a recolha de amostras da mesma camada para análise posterior no laboratório. Durante 10 meses realizou-se uma monitorização mensal da repelência, medida em campo e no laboratório pelo método MED “Molarity Ethanol Drop” (King, 1981) e da humidade do solo. Para além, destas foram também determinadas a textura do solo (para as amostras recolhidas no primeiro mês de monitorização), o conteúdo de matéria orgânica (todas as amostras recolhidas) e a caracterização das substâncias húmicas da matéria orgânica em duas épocas diferentes (época seca e época húmida) através de espectroscopia Ultravioleta-Visível e Fluorescência Molecular. Os resultados mostram uma maior severidade de repelência nos solos queimadas do que nos não queimados, tanto no pinhal como no eucaliptal. Este aumento aparente depois do incêndio foi mais evidente no pinhal, o que pode indicar uma maior intensidade do fogo. Verificou-se uma relação negativa entre repelência à água e a humidade dos solos, sendo esta mais elevada nos solos não queimados. Relativamente à variação temporal da repelência os resultados mostram que ambos os locais em estudo revelam uma variação sazonal. A repelência dos solos diminui nos meses de Inverno devido ao maior teor de humidade no solo. Durante a primavera a repelência à água reaparece e atinge valores extremos. No que se refere ao conteúdo de matéria orgânica não foi verificada nenhuma relação com a repelência à água dos solos. No entanto, da caracterização das substâncias húmicas da matéria orgânica o pinhal queimado foi o que apresentou maior massa molecular e maior condensação aromática, o que confirma os valores de repelência obtidos para este solo. Contudo, a utilização de ambas as técnicas de espectroscopia mostram-se insuficientes para fazer a caracterização estrutural da matéria orgânica. Por fim, verificou-se que a máxima repelência atingida pelos solos pode ser conseguida pela medição de amostras secas ao ar.

A bacia hidrográfica de estudo localiza-se no Aproveitamento Hidroagrícola da Campina da Idanha (Idanha-a-Nova). Para a prossecução desta investigação foi instalada uma estação hidrológica e de qualidade da água na respectiva secção de referência. Para estudo da distribuição espacial do escoamento e dos contaminantes foi usado o modelo AnnAGNPS, tendo sido calibrado e validado para as condições destra bacia hidrográfica. As condições antecedentes de humidade do solo têm uma importância decisiva na magnitude dos eventos de ponta de escoamento. O indicado Relative Water Supply (RWS) apresenta em várias campanhas de rega valores abaixo de 1.0, ficando algumas campanhas abaixo de 0.5. O Coeficiente de Escoamento (CE), em algumas estações em que a chuva se concentra em poucos eventos, atinge valores bastante elevados, como foi o caso do ano 2005-2005 em que o CE foi de 0.4. A distribuição espacial do escoamento é fundamentalmente influenciada pela topografia do terreno e pela forma de ocupação do solo, como é habitual nos sistemas de agricultura mediterrânica, nomeadamente sistemas que incluem cereais de inverno. Pela análise da distribuição da taxa de erosão na bacia, infere-se que o processo não depende apenas da distribuição do escoamento, mas mostra-se decisivamente influenciado pelo grau de cobertura do solo nos períodos em que a erosividade da precipitação é elevada. A simulação da distribuição espacial de nitratos na área da bacia de estudo evidencia uma forte correspondência na distribuição do escoamento, dado a elevada solubilidade daquele contaminante. As perdas de fósforo foram francamente menores que as de nitratos, já que a sua solubilidade e disponibilidade no solo são mais baixas. | info:eu-repo/semantics/publishedVersion

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Doutoramento em Ciências e Engenharia do Ambiente | Perturbation of natural ecosystems, namely by increasing freshwater use and its degradative use, as well as topsoil erosion by water of land-use production systems, have been emerging as topics of high environmental concern. Freshwater use has become a focus of attention in the last few years for all stakeholders involved in the production of goods, mainly agro-industrial and forest-based products, which are freshwater-intensive consumers, requiring large inputs of green and blue water. This thesis presents a global review on the available Water Footprint Assessment and Life Cycle Assessment (LCA)-based methods for measuring and assessing the environmental relevance of freshwater resources use, based on a life cycle perspective. Using some of the available midpoint LCA-based methods, the freshwater use-related impacts of a Portuguese wine (white ‘vinho verde’) were assessed. However, the relevance of environmental green water has been neglected because of the absence of a comprehensive impact assessment method associated with green water flows. To overcome this constraint, this thesis helps to improve and enhance the LCA-based methods by providing a midpoint and spatially explicit Life Cycle Impact Assessment (LCIA) method for assessing impacts on terrestrial green water flow and addressing reductions in surface blue water production caused by reductions in surface runoff due to land-use production systems. The applicability of the proposed method is illustrated by a case study on Eucalyptus globulus conducted in Portugal, as the growth of short rotation forestry is largely dependent on local precipitation. Topsoil erosion by water has been characterised as one of the most upsetting problems for rivers. Because of this, this thesis also focuses on the ecosystem impacts caused by suspended solids (SS) from topsoil erosion that reach freshwater systems. A framework to conduct a spatially distributed SS delivery to freshwater streams and a fate and effect LCIA method to derive site-specific characterisation factors (CFs) for endpoint damage on aquatic ecosystem diversity, namely on algae, macrophyte, and macroinvertebrates organisms, were developed. The applicability of this framework, combined with the derived site-specific CFs, is shown by conducting a case study on E. globulus stands located in Portugal as an example of a land use based system. A spatially explicit LCA assessment was shown to be necessary, since the impacts associated with both green water flows and SS vary greatly as a function of spatial location. | As perturbações no equilíbrio dos ecossistemas devido ao aumento do uso de água doce, do aumento da sua poluição, e da erosão do solo pela água, são temas emergentes e de elevada significância na avaliação da sustentabilidade. Na presente tese é efetuada uma revisão de literatura dos métodos desenvolvidos para contabilizar e avaliar os impactes do uso de água doce, numa perspetiva de ciclo de vida. O método da pegada de água desenvolvido pela Water Footprint Network, e os vários métodos desenvolvidos com base na metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) foram analisados. Os impactes decorrentes do uso de água para a produção do vinho verde branco produzido em Portugal, foram contabilizados e avaliados, por aplicação de alguns destes métodos de ACV. A relevância da água verde na regulação dos serviços do ecossistema tem sido ‘esquecida’ devido à ausência de um método capaz de avaliar os impactes ambientais decorrentes de alterações dos fluxos de água verde. Para superar esta lacuna, na presente tese é apresentado um método de Avaliação de impacte do Ciclo de (AICV) midpoint que permite uma avaliação espacialmente diferenciada dos impactes decorrentes das alterações dos fluxos de água verde que retornam à atmosfera em resultado de atividades de uso de solo. Este método permite também uma avaliação da redução de produção de água azul devido a reduções no escoamento superficial. A aplicabilidade deste método é demonstrada num caso de estudo de povoamentos de Eucalyptus globulus localizados em Portugal, os quais dependem fortemente da precipitação local. A erosão do solo pela água afeta os ecossistemas aquáticos, nomeadamente quando os sólidos suspensos (SS) atingem os rios. Na presente tese foi desenvolvida uma abordagem para estabelecer inventários de SS espacialmente diferenciados, e um método de AICV endpoint que permite obter fatores de caracterização específicos para avaliar os impactes ambientais diretos dos SS em algas, macrófitas e macroinvertebrados. A aplicabilidade da abordagem de inventário e do método endpoint foi demonstrada num caso de estudo de povoamentos de E. globulus localizados em Portugal. Tanto os impactes associados aos fluxos de água verde como os impactes relativos aos SS variam significativamente em função da localização do sistema de uso de solo em análise, pelo que se conclui que a inclusão da variabilidade espacial deve ser considerada em métodos de ACV.

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