As propriedades físicas do solo são preponderantes para a qualidade e produtividade da cultura da batata. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar algumas propriedades físicas do solo e a produtividade e qualidade dos tubérculos de batata. O experimento foi instalado em áreas de produção de batata na Chapada Diamantina (BA), de abril a agosto de 2005. O solo foi preparado pelo sistema convencional e pelo sistema alternativo MAFES, ambos associados ou não com a aplicação de Microrganismos Eficazes (EM). Foram avaliadas: a densidade do solo, a estabilidade de agregados, a resistência do solo à penetração, a taxa de infiltração de água e a retenção de água no solo. Também foi avaliada a alteração dessas propriedades do solo em relação à área antes do preparo, que estava sob pastagem de Brachiaria brizantha. A massa de torrões e touceiras colhidas juntamente com os tubérculos, bem como os danos mecânicos verificados durante a colheita mecanizada e a porcentagem de tubérculos com danos causados por larva alfinete, sarna e podridões foram quantificados. A produtividade nos diferentes tratamentos foi avaliada dentro da classificação comercial. Em relação ao pasto, os preparos convencional e MAFES alteraram a maioria das propriedades físicas avaliadas. Na área preparada pelo sistema MAFES foi observado, em relação ao preparo convencional, menor resistência à penetração em profundidades de 20 a 45 cm e entre os camalhões. A taxa de infiltração de água foi semelhante entre as áreas preparadas pelos dois sistemas, porém no sistema convencional a infiltração é mais superficial ocorrendo de forma lateral ao longo do perfil. No sistema MAFES a infiltração ocorreu verticalmente no perfil do solo. Menor porcentagem de tubérculos com danos mecânicos foi obtida na área preparada pelo sistema MAFES, devido, principalmente, a menor massa de torrões e touceiras colhidas juntamente com os tubérculos nessa área. A aplicação de EM teve pouca influência nas propriedades físicas do solo, mas propiciou condições que favoreceram o ataque de larva alfinete e sarna aos tubérculos. Apesar da utilização de EM ter reduzido a produção de tubérculos na área preparada pelo sistema MAFES, a produtividade e qualidade dos tubérculos nessa área foi superior a da área preparada pelo sistema convencional. / The physical soil properties have a relevant role on the yield and quality of potato crop. Thus, the purpose of the present research was to evaluate the effects on some soil physical properties on productivity and quality of potato tubers. The trial was set up in a commercial potato production field located in the Chapada Diamantina, BA, from April to August, 2000. Two distinct soil preparation systems (conventional and MAFES system), either associated or not with application of EM, have been trialed. The following soil properties were evaluated: bulk density, aggregate stability, soil penetration resistance, soil water retention and water infiltration rate. In addition, were evaluated the changes of such soil properties in comparison with the area cultivated with the grass Brachiaria brizantha, prior soil preparation. Other evaluations were performed such as the clod mass and clump of roots harvested together with potato tubers, the level of damage to the tubers caused by mechanical harvesting, and the amount of tubers affected by potato tuber moth, rots, and common scab. The yields of the different treatments were evaluated and tubers graded according to commercial patterns. Compared to the grass, both conventional and MAFES soil preparation systems have changed the physical soil properties studied. MAFES system outperformed the conventional preparation giving lesser resistance to penetration at 20 to 45 cm deep and between hills. The water infiltration rate was similar for both soil preparation systems; however for the conventional system the infiltration pattern is superficial occurring laterally in the soil profile. Regarding MAFES systems, the infiltration occurred vertically. The area prepared MAFES system also gave a fewer percentage of tubers exhibiting mechanical damage, due to smaller clod mass and clump of roots harvested together with potato tubers. EM application did not benefit physical soil properties, however influenced a higher attack of potato tuber moth and common scab. Although the yield decrease in the area prepared with MAFES system when the EM was applied, in this area the productivity and tuber quality outperformed the conventional system.

As propriedades físicas do solo são preponderantes para a qualidade e produtividade da cultura da batata. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar algumas propriedades físicas do solo e a produtividade e qualidade dos tubérculos de batata. O experimento foi instalado em áreas de produção de batata na Chapada Diamantina (BA), de abril a agosto de 2005. O solo foi preparado pelo sistema convencional e pelo sistema alternativo MAFES, ambos associados ou não com a aplicação de Microrganismos Eficazes (EM). Foram avaliadas: a densidade do solo, a estabilidade de agregados, a resistência do solo à penetração, a taxa de infiltração de água e a retenção de água no solo. Também foi avaliada a alteração dessas propriedades do solo em relação à área antes do preparo, que estava sob pastagem de Brachiaria brizantha. A massa de torrões e touceiras colhidas juntamente com os tubérculos, bem como os danos mecânicos verificados durante a colheita mecanizada e a porcentagem de tubérculos com danos causados por larva alfinete, sarna e podridões foram quantificados. A produtividade nos diferentes tratamentos foi avaliada dentro da classificação comercial. Em relação ao pasto, os preparos convencional e MAFES alteraram a maioria das propriedades físicas avaliadas. Na área preparada pelo sistema MAFES foi observado, em relação ao preparo convencional, menor resistência à penetração em profundidades de 20 a 45 cm e entre os camalhões. A taxa de infiltração de água foi semelhante entre as áreas preparadas pelos dois sistemas, porém no sistema convencional a infiltração é mais superficial ocorrendo de forma lateral ao longo do perfil. No sistema MAFES a infiltração ocorreu verticalmente no perfil do solo. Menor porcentagem de tubérculos com danos mecânicos foi obtida na área preparada pelo sistema MAFES, devido, principalmente, a menor massa de torrões e touceiras colhidas juntamente com os tubérculos nessa área. A aplicação de EM teve pouca influência nas propriedades físicas do solo, mas propiciou condições que favoreceram o ataque de larva alfinete e sarna aos tubérculos. Apesar da utilização de EM ter reduzido a produção de tubérculos na área preparada pelo sistema MAFES, a produtividade e qualidade dos tubérculos nessa área foi superior a da área preparada pelo sistema convencional. / The physical soil properties have a relevant role on the yield and quality of potato crop. Thus, the purpose of the present research was to evaluate the effects on some soil physical properties on productivity and quality of potato tubers. The trial was set up in a commercial potato production field located in the Chapada Diamantina, BA, from April to August, 2000. Two distinct soil preparation systems (conventional and MAFES system), either associated or not with application of EM, have been trialed. The following soil properties were evaluated: bulk density, aggregate stability, soil penetration resistance, soil water retention and water infiltration rate. In addition, were evaluated the changes of such soil properties in comparison with the area cultivated with the grass Brachiaria brizantha, prior soil preparation. Other evaluations were performed such as the clod mass and clump of roots harvested together with potato tubers, the level of damage to the tubers caused by mechanical harvesting, and the amount of tubers affected by potato tuber moth, rots, and common scab. The yields of the different treatments were evaluated and tubers graded according to commercial patterns. Compared to the grass, both conventional and MAFES soil preparation systems have changed the physical soil properties studied. MAFES system outperformed the conventional preparation giving lesser resistance to penetration at 20 to 45 cm deep and between hills. The water infiltration rate was similar for both soil preparation systems; however for the conventional system the infiltration pattern is superficial occurring laterally in the soil profile. Regarding MAFES systems, the infiltration occurred vertically. The area prepared MAFES system also gave a fewer percentage of tubers exhibiting mechanical damage, due to smaller clod mass and clump of roots harvested together with potato tubers. EM application did not benefit physical soil properties, however influenced a higher attack of potato tuber moth and common scab. Although the yield decrease in the area prepared with MAFES system when the EM was applied, in this area the productivity and tuber quality outperformed the conventional system.

Made available in DSpace on 2015-03-26T12:31:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1048332 bytes, checksum: d2cc8bcdce04c4c44c28d4f3c1b64a84 (MD5) Previous issue date: 2009-09-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The main form of agricultural land degradation is the soil water erosion which is caused by the action of rain and runoff, being affected by a large number of natural and antropic agents. Moreover, much of the water that flows over the soil surface represents a reduction in the volume of water that reaches the water table. The models are important tools for analysis, since they allow a better understanding of hydrological processes and the assesment of management practices and land use. The aim of this work was to develop and calibrate a hydrologic model to support the impact assessment of the use and management of soil on water availability and soil losses. In 2001, Pruski et al. proposed a hydrologic model to estimate the components of water balance in agricultural areas. The intensity of precipitation is obtained by a function derived from the i-d-f equation, resulting in a profile where the peak rainfall intensity occur in the beginning of precipitation and decreases until the end. The infiltration rate is based on the Green-Ampt-Mein-Larson (GAML) equation. A major limitation of the method is related to the precipitation intensity profile, because it is always associated with a recurrence period and does not properly represent the majority of natural rainfall. With regard to infiltration, the GAML equation is applied without adjustment of the input parameters, which can lead to errors in the infiltration estimate. To make easier the application of the hydrological model was developed a software (Simulação Hidrológica-SH2), whose main limitation is the difficulty of making continuous simulation. In this study we implemented some adjustments to the hydrological model: a) replacement of i-d-f equation by a double exponential equation to represent the precipitation profile; b) the parametrization of the GAML equation to estimate the infiltration rate; c) inclusion of the continuity equation for the simulation of the soil water erosion. The software was integrated with a weather generator (ClimaBR) to allow for daily simulation of hydrological processes, and a module for calculating the soil loss was added. For the evaluation of the model were used monthly and annual rainfall, runoff and soil loss data, obtained from four experimental plots located on the campus of the University of Santa Catarina State - UDESC, in the period from 2003 to 2008. The treatments were the soil without vegetation (SC), conventional tillage (PC), minimum tillage (CM) and no tillage (SD). The simulation was performed with two precipitation synthetic series, one set on a monthly basis (SABM) and another set on a daily basis (SABD). The combination of parameters which resulted in the best fit of the GAML equation was: the replacement of hydraulic conductivity (K0) by the constant infiltration rate (Tie); and the estimated matric potential at the wetting front as a function of hydraulic conductivity in the saturated zone ( Ψf(Kw)). The regression coefficients between the total monthly runoff observed and estimated showed the model has a tendency to underestimate the runoff during the months when major events occur, and to overestimate during the months when minor events were observed. With SABD the coefficients of regression equations were better than the SABM. The model underestimated the average annual runoff for SC, PC and CM, but overestimated for SD. However, were not found statistically significant differences between the observed average annual runoff and average annual runoff estimated by the model. The values of r2 were low. There was no statistically significant difference between the average soil loss rate observed and estimated by the model for the soil without vegetation (SC), but was significant for the other soil tillage. / A principal forma de degradação das terras agrícolas é a erosão hídrica do solo, que é causada pela ação da chuva e do escoamento superficial, sendo afetada por um grande número de agentes naturais e antrópicos. Além disso, grande parte da água que escoa sobre a superfície do solo representa uma redução do volume de água que atinge o lençol freático. Os modelos são ferramentas de análise importantes, uma vez que permitem uma melhor compreensão dos processos hidrológicos, a análise do desempenho de práticas de manejo e uso do solo. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e calibrar um modelo hidrológico de suporte à avaliação do impacto do uso e manejo do solo na disponibilidade de água e nas perdas de solo. Em 2001, Pruski et al. propuseram um modelo hidrológico que permite estimar os componentes do balanço hídrico em áreas agrícolas. A intensidade de precipitação é obtida por uma função derivada da equação de chuvas intensas, resultando em um perfil de precipitação onde a intensidade máxima ocorre no início da chuva e decresce até o final. A taxa de infiltração se baseia no modelo de Green-Ampt modificado por Mein-Larson (GAML). Uma das principais limitações do método está relacionada ao perfil de precipitação, pois o mesmo está sempre associado a um período de retorno e não representa adequadamente a maioria das chuvas naturais. No que diz respeito à infiltração, a equação GAML é aplicada sem ajuste dos parâmetros de entrada, o que pode levar a erros consideráveis na estimativa da infiltração. Para facilitar a aplicação do modelo hidrológico foi desenvolvido um software (Simulação Hidrológica-SH2), cuja principal limitação é a dificuldade de fazer simulação contínua. Neste trabalho foram implementadas algumas adequações ao modelo hidrológico: a) substituição da equação de chuvas intensas por uma equação dupla exponencial para representar o perfil de precipitação; b) ajuste dos parâmetros da equação GAML para estimar a taxa de infiltração; c) inclusão da equação da continuidade para a simulação da erosão hídrica. No software foi implementada a integração com um gerador de séries climáticas (ClimaBR) para permitir a simulação diária dos processos hidrológicos, e a inclusão de um módulo para o cálculo da perda de solo. Para a avaliação do modelo foram utilizados dados mensais e anuais de precipitação, escoamento superficial e perda de solo, obtidos de quatro parcelas experimentais localizadas no campus da Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC, em Lages (SC), no período de 2003 a 2008. Os tratamentos foram o solo sem cobertura (SC), preparo convencional (PC), cultivo mínimo (CM) e semeadura direta (SD). A simulação foi realizada com duas séries sintéticas de precipitação, uma ajustada em base mensal (SABM) e a outra ajustada em base diária (SABD). A melhor combinação de ajuste da equação GAML foi: a substituição da condutividade hidráulica (K0) pela taxa de infiltração estável (Tie), e a estimativa do potencial matricial na frente de umedecimento em função da condutividade hidráulica na zona de saturação ( Ψf(Kw)). Os coeficientes de regressão entre os valores mensais observados e o estimados mostraram que o modelo apresenta a tendência de subestimar o escoamento superficial nos meses em que ocorrem os maiores eventos, e de superestimar nos meses em que ocorrem os menores eventos observados. Com a SABD os coeficientes das equações de regressão foram melhores do que com a SABM. O modelo subestimou o escoamento médio anual para o SC, PC e CM, mas superestimou para a SD. No entanto, não houve diferença estatística significativa entre o escoamento médio anual observado e o escoamento médio anual estimado pelo modelo. Os valores de r2 para a regressão entre a perda de solo mensal observada e as perdas de solo mensais estimadas pelo modelo foram baixos. Não houve diferença estatística significativa entre a perda de solo média anual observada e a estimada pelo modelo para o solo sem cobertura (SC), mas foi significativa para os demais preparos de solo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to analyze the hydrological behavior of a watershed with intense agricultural activity based on rainfall, water discharge and suspended sediment concentration data. The study provides an analysis based on monitoring and modeling techniques with special emphasis to the water infiltration estimate at catchment scale, the runoff modeling and processes of suspended sediment transfer from hillslopes to fluvial channel. The experimental catchment is located in the central-north part of Rio Grande do Sul State, Brazil, with a drainage area of 1.19 km2, which is characterized by shallow soils, steep hillslopes, tobacco cultivation and high sediment yield. Besides the daily and monthly data, the study focuses on 77 rainfall-runoff-sediment events from September 2009 to August 2011. For this data series were used three different models, they being the infiltration model based on hietogramas and hydrographs analysis, curve number model and LISEM model, both with analysis on the estimate infiltration and the runoff. The obtained result for this watershed indicated that: a) the empirical and simple model for infiltration and surface runoff estimation had a fine adjustment with the observed data from the hietograms and hydrograms, b) LISEM model calibration was able to describe the spatial and temporal infiltration variability and surface runoff in a watershed scale. These results contribute for a better understanding of hidrosedimentological processes in a watershed scale, indicating that the use of erosion and sediment yield mathematical modeling tools is efficient for practical indications of soil use and management for reducing environmental and economical problems resulted from runoff and erosion. / O objetivo do trabalho foi analisar o comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica com intensa atividade agrícola a partir do monitoramento da precipitação, da vazão e da concentração de sedimentos em suspensão. O estudo apresenta uma análise baseada em técnicas de monitoramento e de modelagem matemática com especial atenção à estimativa da infiltração de água no solo em escala de bacia, na modelagem do escoamento superficial, e nos processos de transferência de sedimentos da bacia vertente para o canal fluvial. A bacia experimental está localizada no município de Arvorezinha, região centro-norte do estado do RS. A bacia possui uma área de drenagem de 1,19 km2, com predomínio de solos rasos, encostas declivosas, intensa atividade agrícola, e elevada produção de sedimentos. Foram monitorados 77 eventos de chuva-vazão-sedimentos ocorridos entre setembro de 2009 e agosto de 2011. Para este conjunto, foram aplicados três diferentes modelos, sendo eles o modelo de infiltração baseado na análise de hietogramas e hidrogramas, modelo curva-número e o modelo LISEM, ambos com análise da estimativa da infiltração e do escoamento superficial. Os resultados obtidos para esta bacia indicaram que: a) um modelo empírico e simples de estimativa da infiltração e escoamento superficial obteve um bom ajuste com os dados observados a partir do conjunto de hietogramas e hidrogramas, b) a calibração do modelo LISEM foi capaz de descrever a variabilidade espacial e temporal da infiltração e do escoamento superficial na escala de bacia. Estes resultados contribuem para a melhor compreensão dos processos hidrossedimentológicos em escala de bacia hidrográfica, indicando que o uso de ferramentas de modelagem matemática da erosão e da produção de sedimentos é eficiente para a indicação de práticas de uso e manejo do solo para a redução dos problemas econômicos e ambientais ocasionados pelas enxurradas e pela erosão.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:39:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1621642 bytes, checksum: 194bd00b04fc0f62552c66438a7d203c (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aimed to propose and test a methodology for calculating the spacing among the rows of vertical mulching, as the efficiency in reducing water losses, soil, and nutrient by superficial runoff in field conditions under natural rainfall in direct tillage. For calculating, the same parameters used for calculating spacing among terraces were considered with appropriate adjustments. To this end, an experiment was developed between October 2009 and March 2010 during the corn crop cycle in a consolidated area for direct tillage. We used a randomized block design with four replications and six treatments consisting of vertical mulching grooves distributed at different distances. The plots were separated laterally by wood sheets and were placed at the final to the disposal collectors. To quantify the precipitated volume, some collectors were placed (gauges) into blocks. The rainfall during the period was collected and quantified, as well as the superficial runoff from the plots. In the runoff samples, the following attributes were analyzed: “water lost volume, soil weight on the sediment, sediment texture, and the nutrients present in the sediment and the superficial runoff water”. For the evaluated attributes, there were no significant differences for treatment effects on soil losses (partial and total). In general, the treatment with 0.9 meters among the furrows was the least efficient in containing the water and nutrients losses (in water and sediment). Among the nutrients, potassium was the one with the largest losses in the water and sediment. The increase in the water volume that drained along with the soil affects the efficiency of the vertical mulching for containing the total nutrient losses. / O presente estudo teve como objetivo propor e testar uma metodologia para o cálculo do espaçamento entre sulcos de mulching vertical, quanto à eficiência na redução das perdas de água, solo e nutrientes por escoamento superficial em condições de campo sob chuva natural em semeadura direta. Foram considerados para o cálculo os parâmetros utilizados para o cálculo do espaçamento entre terraços, fazendo as devidas adaptações. Neste intuito, foi desenvolvido um trabalho entre outubro de 2009 a março de 2010 durante o ciclo da cultura do milho em uma área de semeadura direta consolidada. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados, com 4 repetições e 6 tratamentos constituídos de sulcos de mulching vertical distribuídos em diferentes distâncias. As parcelas foram separadas lateralmente por chapas de madeira, sendo ao seu final colocados coletores de escoamento. Para quantificar o volume precipitado, foram colocados coletores de precipitação (pluviômetros) dentro dos blocos. A água das chuvas ocorridas no período foi coletada e quantificada , bem como o escoamento superficial proveniente das parcelas. Nas amostras de escoamento, foram analisados os seguintes atributos: volume de água perdido, massa de solo no sedimento, textura do sedimento e os nutrientes presentes no sedimento e na água de escoamento superficial. Para os atributos avaliados, não foram constatadas diferenças significativas para o efeito de tratamentos nas perdas de solo (parciais e totais). De forma geral, o tratamento com 0,9 metros entre sulcos foi o menos eficiente em conter as perdas de água e nutrientes (na água e no sedimento). Entre os nutrientes avaliados, o potássio foi o que apresentou as maiores perdas, tanto na água quanto no sedimento, sendo que o aumento no volume de água e solo escoados afeta a eficiência do mulching vertical em conter as perdas totais de nutrientes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study was conducted with the objective to evaluate the behavior of the process of water infiltration in the soil, in a portion forested with eucalyptus, in a legal reserve and native field with conventional pasturage, in the characteristic zone of Pampa Biome. The investigation occurred in hillsides that presented different uses of the soil in two experimental small watershed, one is a native pasturage area with 21 hectares occupied by cattle breeding, and another with 95 hectares of Eucalyptus silviculture, the last one is a Permanent Preservation Area and Legal Reserve.The small watersheds are located in the city of Rosário do Sul RS, and they have similar characteristics in the soil, precipitation rate and relief. For each soil usage, there were considered two positions (superior and inferior height) in the same hillside to characterize the infiltration in the ground profile. There were performed a total of 48 infiltration test using concentric rings infiltrometers with distinct weather condition, and the trial values modeled from the Horton, Kostiakov and Kostiakov- Lewis equations. There were collected soil samples in each area, with preserved and misshapen structure to obtain the soil physical parameters as density, porosity (macro, micro and total), texture (clay, silt and sand) and the saturated hydraulic conductivity. Among the tested models, the Horton model represented in a satisfactory way the adjustment of the observed infiltration rate. In the three areas of this study, we observed that the relief position influenced the infiltration capacity, and the higher infiltrations rate have occurred in the inferior heights. The component of the Horton If model, corresponding to the basic infiltration can be used as an indicator of the impact of the soil usage on hydrological processes. The forestry area with Eucalyptus silviculture has a infiltration rate significantly higher than the Legal Reserve and the Native Field with Pasturage, respectively. Therefore we can affirm that, in this experiment, we noticed variations in the infiltration capacity due to the alteration in the soil usage. / O presente estudo foi conduzido com o objetivo de avaliar o comportamento do processo de infiltração de água no solo, em parcela florestada com eucalipto, em reserva legal e campo nativo com pastoreio convencional, em região característica do Bioma Pampa. A investigação ocorreu em encostas que apresentam diferentes usos do solo em duas microbacias experimentais, uma de pastagem nativa com 21 ha, ocupada por criação extensiva de gado, e outra de silvicultura de Eucalyptus spp. com 95 ha, contendo Área de Preservação Permanente e Reserva Legal. As microbacias localizam-se no município de Rosário do Sul/ RS, e possuem características semelhantes de solo, regime de precipitação e relevo. Para cada uso do solo, foram consideradas duas posições (cota superior e inferior) na mesma vertente para a caracterização da infiltração do perfil no relevo. Foram realizados em dois períodos com condições do tempo distintas entre si, um total de 48 testes de infiltração por meio de infiltrômetro de anéis concêntricos e os valores dos ensaios modelados, a partir das equações de Horton, Kostiakov e Kostiakov-Lewis. Em cada área, foram coletadas amostras de solo, com estrutura preservada, e estrutura deformada para obtenção dos parâmetros físicos do solo, como densidade, porosidade (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia) e a condutividade hidráulica saturada. Dentre os modelos testados o modelo Horton representou de forma satisfatória o ajuste da taxa de infiltração observada. Nas três áreas estudadas observou-se que a posição no relevo influenciou na capacidade de infiltração, sendo que nas cotas inferiores ocorreram as maiores infiltrações. O componente do modelo de Horton If, correspondente a infiltração básica pode ser utilizado como indicador de impacto do uso do solo nos processos hidrológicos. A área florestada com silvicultura de eucalipto possui uma taxa de infiltração significativamente maior que a área de reserva legal e a área de campo nativo com pastoreio, respectivamente. Desse modo pode-se afirmar que, neste experimento, perceberam-se variações na capacidade de infiltração, devido a alterações de uso do solo.

Dricksvatten är en livsviktig resurs. Att varje hushåll får dricksvatten ser vi idag ofta som självklart, dock har vatten som dricksvattenresurs en begränsning inte minst i kommuner utmed Sveriges kust. I dessa kustnära kommuner finns mängder av fritidsbostäder som allt fler ägare väljer att utnyttja som permanentbostäder. Kustkommunerna, som tidigare inte valt att bygga ut vatten- och avloppsnätet till dessa bostadsområden, har inte haft möjlighet att hinna anpassa utbyggnaden efter det nya befolkningsantalet. Istället tas dricksvattenförsörjningen från grundvattnet via enskilda bergborrade brunnar. Den snabba inflyttningen ökar därmed uttaget av grundvatten från brunnar som kanske inte har den kapacitet som krävs för att försörja allt fler permanentbostäder. Denna studie är begränsad till tre kommuner längs Sveriges östkust, Norrtälje-, Tyresö- och Oskarshamns kommun. Grundvattenbildningen och magasineringen av grundvattnet i dessa områden är mycket begränsad på grund av den geologiska bildningen, vilket hotar grundvattennivåerna. Därav är det viktigt för kommunerna att bevara de täkter som finns i kommunen. För att säkra kommunernas grundvattenförekomster kan vattenskyddsområden införas och gamla vattenskyddsområden kompletteras. De tre kommunerna arbetar alla för en hållbar dricksvattenförsörjning. Ingen av dem når dock upp till den önskvärda nivån av hållbarhet. Både Norrtälje- och Oskarshamns kommun har vattenskyddsområden för sina betydande vattentäkter. Tyresö kommun har dock inga vattenskyddsområden, de har istället naturreservat och nationalparker som även skyddar vattnet i kommunen. Dock löser inte ett vattenskyddsområde eller skydd av annat slag problemet med ett överutnyttjat grundvattenuttag. Där krävs metoder för att se till att uttagen är mindre än nybildningen av grundvatten. En sådan metod är beräkning av grundvattenbalansen i området, som visar när grundvattenbildningen sker och när uttagen är som störst under en viss tidsperiod. Därefter kan då uttagen planeras utefter vattentäktens kapacitet. En annan lösning är att bidra till en ökad grundvattenbildning via konstgjord väg. Det kan ske via till exempel sprinklers eller ytvattendammar, där dessa kan tillföra vatten till grundvattnet och därmet kan uttag göras utefter den nya grundvattenbildningens förmåga. Utöver dessa förslag krävs att kommunernas nuvarande råd och riktlinjer för enskild vattenförsörjning skärps till lagar och regler. I detaljplanen kan även styrmedel läggas in så som antal brunnar, brunnsdjup och maximalt uttag för kommunen. Detta blir då juridiskt bindande och betydande viktigt för den enskilda vattenförsörjningen och för hållbarhetsarbetet. Det finns därav många åtgärder som måste vidtas snarast för kommunerna för att de ska kunna uppnå miljömålet “Grundvatten av god kvalitet”, vilket nu ser ouppnåeligt ut för sin tidsgräns till 2020. / Drinking water is a vital resource that often is taken for granted. This is a problem not least in municipalities along the coast of Sweden. This due to the salty sea water that pushes towards land. It is very popular in today's society to live in coastal areas. There are both many vacation houses but also a lot of permanent livings. It is common these days that people choose to turn their vacation house into permanent living house and that has its effects on the drinking water resource. The houses of coastal areas are getting their drinking water from individual wells instead of the communal water. The main problem for the drinking water in the coastal areas are therefore the quality of the groundwater. There are risk for infiltration of salt water to the ground water. When the salt reaches the ground water, it will end up in the well and reduce the quality. That makes it a huge problem in these areas. Not to mention that the groundwater reservoirs are very limited in these territories, which limits the groundwater as a drinking water resource at the coast. To exemplify the facts, this study will cover the information for three different municipalities along the coast of Sweden. These are Norrtälje, Tyresö and Oskarsham. The drinking water supply in these three municipalities are similar but one thing that is different is the plan for sustainable drinking water supplies. Building and storage of groundwater in these areas is very limited due to the geological formation, which threatens groundwater levels. In order to secure the municipalities groundwater reservoirs, water protection areas can be made. The three municipalities all work for sustainable drinking water supply, but none of them manage to reach the goal “sustainable”. Both Norrtälje and Oskarshamn has water protection areas for its significant water resources. However, Tyresö has no water conservation areas, but they have nature reserves and national parks instead, that also protect the water. A water protection does not solve the problem of an over-exploited groundwater outlet. There are methods required to ensure that the outlets are smaller than the formation of groundwater. Such a method is the calculation of the groundwater balance in the area, which shows when the groundwater formation occurs and when the outlet is the largest during a certain period of time. After that, the outlet can be planned according to the capacity of the water source. Another solution is to contribute to increased groundwater formation through artificial infiltration. This can be done by sprinklers or surface water ponds, where they can supply water to the groundwater, and the outlet can be taken along the new groundwater formation. In addition to these proposals, the current advices and guidelines for individual water supply need to be tightened up and be replaced with laws and regulations. There are many moves that must be taken as soon as possible for the municipalities to achieve the goal "Grundvatten av god kvalitet", which is now unreachable for its time limit by 2020.

Different systems use and management tend to degrade the soil structure. The reduction of soil physical quality has direct consequences for the growth and development of plants, as well as the dynamic flow of water and nutrients. The objective of this study was evaluate the effects of different systems of use and management in the flow and availability of soil water, to quantify the effects of management practices on the physical-mechanical properties of the soil and what is the response of plants due to handling. The systems that were analyzed are: i) integrated crop livestock (ICL), ii) continuous no-tillage (NT), for a period exceeding 15 years, iii) chisel plow tillage (T+CP ) iv) tillage scarified with a harrowing (T+S+H). v) native Forest (FOREST) six layers of soil (0,00-0,05, 0,05-0,10, 0,10-0,15 were evaluated, 0,15-0,20, 0,20-0,30 and 0,30-0,40 m). The FOREST showed the highest infiltration rates (5200 mm h-1), and the greater amount of water available (0,31 m³ m-3) and was the FOREST that had the highest value of the index S. The ICL system was the system that had the lowest infiltration rates (140 mm h-1), the lowest values of available water (0,09 m3 m-3) and the system T+CP showed lower index S. The physical-mechanicalattributes of FOREST soil, presents the largest pore volume, the higher pressure pre-consolidation, the lowest density, the lowest maximum density, the relative density and a the lower rate of compression. The mechanical intervention promotes the reducing of compression state, and these effects are longer than 320 days. The agricultural systems where no tillage demonstrate the formation of a compacted subsurface layer (0,05-0,20 m). The growth and development of plants was higher in T+CP and T+S+H, with the largest number of nodes per stem and greater in number of productive nodes was found in these systems. The highest yield was found in the NT system (3.548 kg) and the lowest yield was found in the ICL system (2.821 kg). The FOREST presents the best water conditions, especially because there are no human actions and presents a low compression state. The mechanical intervention favors the water infiltration and low S index, also promoting increased values of porosity and compression index. The NT and ICL systems, due to the period of 15 years without tillage, combined with high traffic of machinery and animal trampling exhibit more compacted, consequently lower rate of infiltration and water availability and reduced values of S index, also have high values of pre-consolidationpressure, of soil density, of relative density and compression rate. The tillage system with straw in high quantity is effective in maintaining higher yield of soybean. The mechanical intervention provides a favorable environment for the growth and development of plants. / Os diferentes sistemas de uso e manejo, quando conduzidos de forma inadequada, tendem a degradar a estrutura do solo. A redução da qualidade física do solo traz consequências diretas no crescimento e desenvolvimento de plantas, bem como na dinâmica e fluxo de água e nutrientes. O objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes sistemas de uso e manejo no fluxo e disponibilidade de água no solo, quantificar os efeitos dos manejos sobre as propriedades físico - mecânicas do solo e qual a resposta das plantas. Os sistemas analisados foram: i) sistema plantio direto com integração lavoura pecuária (ILP); ii) sistema plantio direto contínuo (SPD), por um período superior a 15 anos; iii) sistema plantio direto escarificado (SPD+E); iv), sistema plantio direto escarificado com uma gradagem (SPD+E+G) e; v) Mata nativa (MATA). Foram avaliadas seis camadas de solo (0,00-0,05, 0,05-0,10, 0,10-0,15, 0,15-0,20, 0,20-0,30 e 0,30-0,40 m). Quanto aos atributos hídricos do solo a MATA apresentou as maiores taxas de infiltração (5200 mm h-¹), maior quantidade de água disponível (0,31 m³ m-3), também na MATA foi onde obteve-se o maior valor do índice S, que indica que esse solo apresnta uma melhor qualidade física. Já o sistema ILP foi o sistema que apresentou as menores taxas de infiltração (140 mm h-1), os menores valores de água disponível, (0,09 m³ m-3) e o sistema SPD+E apresentou menor valore de índice S. Quanto aos atributos físico - mecânicos do solo a MATA apresenta maior volume de poros, maior índice de compressão, esse sistema ainda tem a menor densidade, menor densidade máxima, densidade relativa e menor pressão de pré-consolidação. A escarificação do solo promove redução do estado de compactação, sendo que seus efeitos têm durabilidade maior do que 320 dias. Os sistemas de uso agrícolas onde não há mobilização do solo evidenciam a formação de uma camada compactada em sub-superfície (0,05-0,20). O crescimento e desenvolvimento de plantas foi maior no sistema SPD+E e SPD+E+G, sendo que o maior número de nós por haste e maior numero de nós produtivos foram encontrados nesses sistemas. A maior produtividade foi encontrada no sistema SPD (3.548 kg ha-1), e a menor produtividade foi no sistema ILP (2.821 kg ha-1). A MATA apresentam as melhores condições hídricas, principalmente por não sofrer ação antrópica e apresentar baixo estado de compactação. A intervenção mecânica favorece a infiltração de água e melhora o índice S, também promovendo aumento dos valores de porosidade e índice de compressão. Os sistemas SPD e ILP, devido ao período de 15 anos sem revolvimento, somado com elevado tráfego de máquinas e ao pisoteio animal apresentam maior estado de compactação, consequentemente, menor taxa de infiltração, menor disponibilidade de água e valores de índice S reduzidos, também apresentando elevados valores de pressão de pré-consolidação, densidade solo e densidade relativa. O sistema plantio direto é eficaz para manter elevadas produtividades de soja. A intervenção mecânica propicia um ambiente favorável para o crescimento e desenvolvimento de plantas.

Les infrastructures de transport est essentielle au maintien et à l'expansion des activités sociales et économiques dans les régions circumpolaires. À mesure que le climat se réchauffe, la dégradation du pergélisol sous les remblais a entraîné de graves dommages structuraux à la route, entraînant une augmentation importante des coûts d'entretien et une réduction de la durée de vie des infrastructures. Pendant ce temps, l'advection de chaleur déclenchée par les écoulements d’eau souterrains peut altérer le bilan énergétique du remblai et du pergélisol sous-jacent et modifier le régime thermique des remblais routiers. Cependant, peu de recherches ont été effectuées pour comprendre la synergie entre les processus thermiques de surface et souterrains des remblais routiers des régions froides. L'objectif de cette recherche était de comprendre les interactions thermiques entre l'atmosphère, le remblai routier, les écoulements d’eau et le pergélisol dans le contexte du changement climatique. Cette base, de connaissances est nécessaire pour la conception technique, l'entretien des routes et l'évaluation de la vulnérabilité des infrastructures. Les travaux de recherche ont permis de développer de nouvelles méthodes d'analyse thermique pour caractériser et identifier le rôle de l'advection thermique sur le changement de température d'un remblai routier expérimental au Yukon (Canada) en termes d’intensité, de vitesse et de profondeur de l'impact thermique. Les résultats montrent que l'augmentation de la température due aux flux de chaleur advectifs déclenchés par l’écoulement d'eau peut être jusqu'à deux ordres de grandeur plus rapide qu'en raison du seul réchauffement atmosphérique. La recherche a ensuite présenté un bilan énergétique de surface pour quantifier la quantité d'énergie entrant dans le centre et la pente du remblai avec des épaisseurs et des propriétés de neige variables. Le tout a été appuyé par des observations géothermique de plusieurs années et une grande quantité de données météorologiques. Les résultats illustrent que le bilan énergétique de surface est principalement contrôlé par le rayonnement net et moins par le flux de chaleur sensible. Le flux de chaleur transmis à la pente du remblai diminue de façon exponentielle avec l'augmentation de l'épaisseur de la neige et diminue de façon linéaire avec l’installation du couvert de neige et la longueur de la période d’enneigement. De plus, un modèle de bilan énergétique de surface et un modèle cryohydrologique entièrement couplé ont été développés pour étudier l'impact thermique de l'advection de chaleur associée à l'écoulement de l'eau souterraine sur le dégel du pergélisol et le développement de taliks (c.-à-d. zone perpétuellement non gelée dans les zones de pergélisol). Le modèle couplé a réussi à reproduire la tendance à la hausse du plafond du pergélisol (erreur absolue moyenne <0,2 m) au cours de la période 1997-2018. Les résultats montrent que l'advection de chaleur a fourni une source d'énergie supplémentaire pour accélérer le dégel du pergélisol et a doublé le taux d’augmentation de l’épaisseur de la couche active 0,1 m·a-1 à 0,19 m·a-1, par rapport au scénario où aucun écoulement d'eau ne se produit. Le talik s'est initialement formé et développé en fonction du temps sous l’effet combiné des écoulement d’eau, de l'isolation de la neige, de la construction de la route et du réchauffement climatique. Le débit d'eau souterraine a relié des corps isolés de talik et a amené le remblai de la route dans un état thermique irréversible, en raison de la rétroaction de l'eau liquide (effet de chaleur latente) piégée dans le talik. Ces résultats montrent l'importance de l'advection de chaleur induite par l'écoulement d'eau sur le régime thermique de la sous-couche (c.-à-d. la couche de matériau de remblai) et du sous-sol (c.-à-d. le matériau natif sous un remblai) du remblai lorsque le remblai routier intercepte le drainage local. De plus, les résultats obtenus soulignent la nécessité de coupler les processus thermiques de surface et souterrains dans le but d'évaluer la stabilité thermique des routes subarctiques. / Transportation infrastructure is crucial to maintaining and expanding the social and economic activities in circumpolar regions. As the climate warms, degradation of the permafrost causes severe structural damages to the road embankment, leading to large increases in maintenance costs and reductions in its lifespan. Meanwhile, heat advection triggered by mobile water flow can alter energy balance of the embankment and underlying permafrost and modify the thermal regime of road embankments. However, little research has been done to understand the synergy between surface and subsurface thermal processes of cold region road embankments. The overall goal of this research was to elucidate thermal interactions between the atmosphere, the road embankment, mobile water flow, and permafrost within the context of climate change. This knowledge is needed for engineered design, road maintenance, and infrastructure vulnerability assessment. The research first used new thermal analysis to characterize and identify the role of heat advection on temperature change of an experimental road embankment, Yukon, Canada in terms of magnitude, rate and thermal impact depth. It shows that soil temperature increase due to advective heat fluxes triggered by mobile water flow can be up to two orders of magnitude faster than due to atmospheric warming only. The research then presented a novel surface energy balance to quantify the amount of ground heat flux entering the embankment center and slope with varying snow depth and properties, supported by multi-year thermal and meteorological observations. My results illustrate that the surface energy budget is mainly controlled by net radiation, and less by the sensible heat flux. The ground heat flux released at embankment slope exponentially decreased with the increase of snow depth, and was linearly reduced with earlier snow cover and longer snow-covered period. A fully integrated surface energy balance and cryohydrogeological model was implemented to investigate the thermal impact of heat advection associated with subsurface water flow on permafrost thaw and talik (i.e., perennially unfrozen zone in permafrost areas) development. The integrated model successfully reproduced the observed increasing trend of the active layer depth (mean absolute error < 0.2 m) over the 1997-2018 period. The results show that heat advection provided an additional energy source to expedite permafrost thaw, doubling the increasing rate of permafrost table depth from 0.1 m·a-1 to 0.19 m·a-1, compared with the scenario where no water flow occurs. Talik formation and development occurred over time under the combined effect of subsurface water flow, snow insulation, road construction and climate warming. Subsurface water flow connected isolated talik bodies and triggered an irreversible thermal state for the road embankment, due to a local feedback mechanism (latent heat effect) of trapped, unfrozen water in talik. These findings elucidate the importance of heat advection induced by mobile water flow on the thermal regime of embankment subbase (i.e., a layer of fill material) and subgrade (i.e., the native material under an embankment) when the road embankment intercepts the local drainage. Furthermore, the obtained results emphasize the need to couple surface and subsurface thermal processes to evaluate the thermal stability of sub-Arctic roads.