UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
CENTRO DE ENGENHARIAS
CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
RAIONARA DANTAS FONSECA
SUSCEPTIBILIDADE À COMPACTAÇÃO DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO EM SISTEMA DE PLANTIO DIRETO
MOSSORÓ 2019
RAIONARA DANTAS FONSECA
SUSCEPTIBILIDADE À COMPACTAÇÃO DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO EM SISTEMA DE PLANTIO DIRETO
Monografia apresentada a Universidade Federal Rural do Semi-Árido como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Agrícola e Ambiental.
Orientador: Joaquim Odilon Pereira. Prof. Dr.
Co-orientador: Suedêmio de Lima Silva. Prof. Dr.
MOSSORÓ 2019
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RAIONARA DANTAS FONSECA
SUSCEPTIBILIDADE À COMPACTAÇÃO DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO EM SISTEMA DE PLANTIO DIRETO
Monografia apresentada a Universidade Federal Rural do Semi-Árido como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Agrícola e Ambiental.
Defendida em: 18/ 03 / 2019.
BANCA EXAMINADORA
________________________________________
À Deus pelo seu amor e cuidado e por todos os dias e ter me sustentado e me guardado.
Ao meu pai José Erivan Fonseca da Silva, minha mãe Maria Rosidete Dantas Fonseca, pelo carinho, amor, compreensão, companheirismo e toda a minha família e amigos.
AGRADECIMENTOS
À Deus, primeiramente, por ter colocado esse sonho no meu coração, ter me sustentado todas as vezes que não tive forças para continuar, por me fazer conhecer pessoas maravilhosas durante todos esses anos que me ajudaram a chegar até aqui.
À minha família, em especial aos meus pais, José Erivan Fonseca da Silva e Maria Rosidete Dantas Fonseca, pelo apoio em todos os momentos da minha vida, por todas as preocupações durante esses anos morando longe, por todo amor que tem me dado, pelos seus ensinamentos que levarei pra sempre e por ter sonhado junto comigo, essa conquista também é de vocês. Agradeço também aos meus irmãos, Ana Raquel e Antônio Railson, pela amizade e carinho, por estarem felizes, nunca duvidarem das minhas capacidades e por tornarem possível a realização desse objetivo.
Ao meu noivo, Antônio Eduardo, por todo amor, companheirismo, amizade, paciência, por cada palavra de incentivo nos dias difíceis, por todo sorriso nos dias bons, por ter me ajudado durante essa jornada.
Aos meus amigos, que tive o prazer de conhecer: Audilene Dantas, Rita de Cássia, Wellyda Lavor, Leonardo Cordeiro, Carlos Henrique, Elioneide Sales, Emilla Nascimento, Antônio Diego, Ricardo André, a todos os outros colegas da universidade que convivi esses anos, tenho muito a agradecer pela amizade, por nosso companheirismo nos momentos bons e ruins. Pessoas que jamais esquecerei, momentos especiais que mais cresci e aprendi. Jamais teria sido possível sem vocês, meus amigos! Tenham certeza que os levo no meu coração todos os dias. E aos demais amigos que fazem parte dessa conquista.
Sou grata a todos os professores do curso de Engenharia Agrícola e Ambiental, que contribuíram com a minha trajetória acadêmica, especialmente ao professor Joaquim Odilon, responsável pela orientação do meu trabalho. Obrigado por esclarecer tantas dúvidas, por sua atenção, paciência, por sua confiança e ajuda para que esse trabalho pudesse ser finalizado.
“Consagre ao Senhor tudo o que você faz e os seus planos serão bem-sucedidos”.
Provérbios 16:3
RESUMO
O impacto resultante na estrutura dos solos, da mecanização nas operações agrícolas tem sido importante objeto de estudo da dinâmica do solo no sistema de interação solo-máquina. A compactação do solo é considerada uma resultante da degradação do solo e do ambiente, acarretando diversos impactos ao solo e a planta. No sistema de plantio direto, a compactação é causada pelo tráfego de máquinas e implementos agrícolas, além do uso de sistemas de produção pouco diversificados que pode reduzir expressivamente a produtividade das culturas principalmente em condições de baixa disponibilidade hídrica como ocorre na nossa região.
Entre os parâmetros estudados, a pressão de pré-compactação, o índice compressão e o índice de vazios estrutural do solo são essenciais para estimativa dos riscos de compactação das áreas cultivadas. O entendimento do impacto da cobertura do solo nesses parâmetros é essencial para o desenvolvimento de sistemas de cultivos sustentáveis. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da cobertura superficial do solo na compactação do solo em função do Índice de compressão (Ic) e na Pressão de pré compressão (Ppc), com base na densidade do solo (DS), umidade do solo (U) e índice de vazios estrutural (e) em um sistema de plantio direto (SPD). O experimento foi conduzido na fazenda Rafael Fernandes localizada, em Alagoinha, Mossoró/RN, o solo da área experimental é um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico. A área experimental foi constituída por um bloco, utilizando o sistema de plantio direto. O bloco foi dividido em quatro parcelas de 20 m de comprimento por 6,0 m de largura totalizando 0,012 ha. Amostras de solos foram coletadas em anéis volumétricos, nas camadas de 0 – 5; 5 – 10 e 10 – 20 cm, totalizando 36 amostras, sendo 24 dentro da área de plantio e 12 na linha de passagem do trator fora da área cultivada. Conduzidas ao Laboratório de Dinâmica do Solo da UFERSA para determinação da densidade e compressão do solo utilizando o método da oedometria. Os resultados mostram que o teor de matéria orgânica influenciou a diminuição da densidade do solo nas camadas superficiais, devido a presença da cobertura vegetal deixada pelo uso do sistema de plantio direto. A matéria orgânica reduziu com a profundidade do solo.
Palavras-chave: Compactação. Densidade do solo. Umidade. Índice de vazios.
ABSTRACT
The resulting impact on soil structure of mechanization in agricultural operations has been an important object of study of soil dynamics in the machine soil interaction system. Soil compaction is considered to be a result of soil and environmental degradation, resulting in several impacts to soil and plant. In the no-tillage system, compaction is caused by the traffic of agricultural machinery and implements, and the use of poorly diversified production systems can significantly reduce crop productivity, especially under conditions of low water availability, as in our region. Among the studied parameters, the pre-compaction pressure, the compression index and the structural void index of the soil are essential for estimating the compaction risks of the cultivated areas. Understanding the impact of soil cover on these parameters is essential for the development of sustainable cropping systems. The objective of this work is to evaluate the effect of soil surface cover on soil compaction as a function of the compression index (Ic) and the precompression pressure (Ppc), based on soil density (DS), soil moisture ) and structural void index (e) in a no-tillage system. The objective of this work is to evaluate the effect of soil surface cover on soil compaction as a function of the compression index (Ic) and the pre-compression pressure (Pc), based on soil density (DS), soil moisture (U) and structural void index (e) in a no-tillage system. The experiment was conducted at the Rafael Fernandes farm located in Alagoinha, Mossoró / RN, the soil of the experimental area is a dystrophic Yellow Red Latosol. The experimental area consisted of a block, using no-tillage system. The block was divided into four plots of 20 m long and 6.0 m wide, totaling 0.012 ha. Soil samples were collected in volumetric rings, in the 0 - 5 layers; 5 - 10 and 10 - 20cm, totaling 36 samples, 24 being inside the planting area and 12 at the tractor crossing line outside the cultivated area. Conducted to the UFERSA Soil Dynamics Laboratory to determine the density and soil compression using the oedometry method. The results showed that the organic matter content influenced the decrease of the soil density in the superficial layers, due to the presence of the vegetal cover left by the use of the no - tillage system. The organic matter reduced with soil depth.
Keywords: Soil compaction. Soil density. Moisture. Index of voids.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Passagem do triton para manejo da cobertura vegetal de milho... 21
Figura 2 – Coleta da cobertura vegetal... 21
Figura 3 – Cobertura vegetal em sacos encaminhadas ao laboratório... 22
Figura 4 – Pesagem da cobertura em laboratório... 22
Figura 5 – Semeadura no sistema de plantio direto... 22
Figura 6 – Coleta de amostra indeformadas com o anel volumétrico... 23
Figura 7 – Amostras de solo deformadas... 23
Figura 8 – Célula oedométrica e oedômetro... 24
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Pressão de pré compressão de amostras com teor de água semelhante na camada 0-5 cm ... 26 Gráfico 2 – Pressão de pré compressão de amostras com densidade do solo semelhantes
na camada 0-5 cm ... 26
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Valores médios de carbono e nitrogênio em função das diferentes camadas. 26 Tabela 2 – Resultados do ensaio de compressão na camada 0-5 cm ... 26 Tabela 3 – Resultados do ensaio de compressão na camada 5-10 cm ... 27 Tabela 4 – Resultados do ensaio de compressão na camada 10-20 cm ... 28
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
Ds Densidade do solo
e Índice de vazios estrutural inicial do solo Ic Índice de compressão
Ppc Pressão de pré compressão SPD Sistema de Plantio Direto Ta Teor de água
UFERSA Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Sumário
1. INTRODUÇÃO ... 12
2. OBJETIVOS ... 13
2.1. Objetivo geral ... 13
2.2. Objetivos específicos ... 13
3. REVISÃO DE LITERATURA ... 14
3.1. Sistema de plantio direto ... 14
3.2. Compactação do solo agrícola ... 14
3.2.1. Impactos da compactação... 14
3.2.2. Causas da compactação do solo ... 16
3.2.3. Fatores envolvidos na compactação do solo ... 17
3.3. Capacidade de suporte do solo ... 20
3.4. Índice de compressão do solo ... 20
4. MATERIAIS E MÉTODOS ... 21
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 25
6. CONCLUSÃO ... 29
7. REFERÊNCIAS ... 30
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1. INTRODUÇÃO
A compactação do solo é considerada uma resultante da degradação do solo e do ambiente, acarretando uma diminuição severa na produtividade, como resultado da má gestão do homem, uma condição que pode ser identificada com processos físicos, químicos e biológicos do solo.
Na agricultura utilizando o sistema de plantio direto (SPD), a compactação do solo é causada principalmente pelo tráfego de máquinas e implementos agrícolas, além do uso de sistemas de produção pouco diversificados podendo reduzir expressivamente a produtividade das culturas, principalmente em condições de baixa disponibilidade hídrica. Por meio de experimentos de campo, é possível desenvolver sistemas de rotação de culturas capazes de preservar e/ou melhorar a qualidade física do solo ao longo do tempo, evitando o aparecimento de camadas compactadas.
Com o aumento da população, assim como o aumento de cultivo de grandes culturas em áreas agrícolas, o mau planejamento no uso de máquinas agrícolas e pecuária tem causados problemas de compactação do solo. O impacto resultante na estrutura dos solos, da mecanização nas operações agrícolas tem sido importante objeto de estudo da dinâmica do solo no sistema de interação solo máquina. Entre os parâmetros estudados, a pressão de pré compressão (Ppc), o índice de vazios estrutural inicial do solo (e) e o índice de compressão do solo (Ic) são essenciais para estimar os riscos de compactação das áreas cultivadas.
Dentro desse quadro, procurou-se realizar uma avaliação que contemple a capacidade de suporte de carga em diferentes camadas do solo em face do seu manejo, índice de vazios, teor de água (Ta) e densidade. A finalidade de se utilizar modelos para estimar a capacidade de suporte de carga do solo, é quantificar os níveis de pressões que podem ser aplicados para evitar que a compactação ocorra, além do monitoramento das práticas de manejo, visando evitar ou minimizar a compactação dos solos. A curva de compressão do solo possibilita estabelecer parâmetros que contribui para a análise do processo de compactação dos solos agrícolas. Relacionando o índice de vazios com o logaritmo da pressão aplicada no solo, obtém-se a pressão de pre compressão, que é uma estimativa da capacidade de suporte de carga do solo, refletindo as tensões a que o solo foi submetido, e o índice de compressão, que é um indicativo da susceptibilidade do solo à compactação. A aplicação no solo de pressões menores do que a pressão de pré compressão causa deformações elásticas, enquanto a aplicação de pressões superiores causam deformações plásticas, não-recuperáveis.
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2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo geral
Objetivou-se com este trabalho avaliar a o efeito da cobertura da palha de milho de um sistema de plantio direto na compactação do solo.
2.2. Objetivos específicos
Avaliar os parâmetros de índice de compressão e pré-compactação do solo nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm.
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3. REVISÃO DE LITERATURA
3.1. Sistema de plantio direto
O Plantio Direto consiste de um conjunto de técnicas que visam melhorar as condições ambientais (água-solo-clima) para explorar da melhor forma possível o potencial produtivo das culturas. Tem como princípio três requisitos mínimos: não revolvimento do solo, rotação de culturas e uso de culturas de cobertura para formação de palhada (SILVA FILHO, 2005). Esse processo é baseado no revolvimento mínimo da terra, na formação de matéria orgânica e na rotação de plantas que melhora significativamente as condições físicas, químicas e biológicas do solo em comparação com o sistema convencional (D’ALAMA, 2017).
Na agricultura utilizando o sistema de plantio direto (SPD), a compactação do solo é principalmente causada pelo tráfego de máquinas e implementos agrícolas cujo peso é transmitido aos pneumáticos pelos eixos. Além do uso de sistemas de produção pouco diversificados pode reduzir expressivamente a produtividade das culturas principalmente em condições de baixa disponibilidade hídrica como ocorre na nossa região, além de aumentar as perdas de água e solo por erosão hídrica. Segundo a EMBRAPA SOJA (2013), por meio de experimentos, é possível desenvolver sistemas de rotação de culturas capazes de preservar ou melhorar a qualidade física do solo ao longo do tempo, evitando o aparecimento de camadas compactadas.
Segundo Freitas (2015), a adoção parcial do SPD, sem atender os requisitos mínimos (ausência de revolvimento, biodiversidade - rotação de culturas, e cobertura do solo – palhada), tem provocado inúmeras ocorrências de degradação estrutural nas camadas superficiais do solo, muitas vezes diagnosticado como compactação. Fazendo com que o agricultor mobilize o solo, destruindo sua estrutura e desfazendo o trabalho biológico e físico construídos após vários anos, provocando a rápida mineralização da matéria orgânica.
3.2. Compactação do solo agrícola
3.2.1. Impactos da compactação
A compactação consiste na ação de forçar a agregação das partículas do solo, uma alteração estrutural, que resulta na redução do volume por elas ocupado, como resultado, o
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aumento da densidade do solo. Relaciona-se, à tensão aplicada sobre o solo e as mudanças resultantes em termos de aumento da densidade, decréscimo no volume de macroporos, infiltração e movimento interno de água mais lentos e maior resistência mecânica do solo ao crescimento das raízes (SEIXAS FILHO, 1988). Diversas implicações a compactação do solo pode causar às plantas: a demora na emergência, a diminuição no tamanho, a presença de folhas com coloração não-característica, sistema radicular superficial e raízes mal formadas (MANTOVANI, 1987). Além dos impactos no solo, como, o aumento na densidade, aumento na resistência mecânica, diminuição da porosidade total, tamanho e continuidade dos poros, redução na absorção de nutrientes, infiltração e redistribuição da água, redução na absorção de nutrientes, redução da condutividade hidráulica, redução das trocas gasosas e aumento da capacidade de suporte do solo (SILVA, 2006).
Segundo Freitas (2015), a compactação é fruto da pressão exercida durante o trabalho de máquinas e implementos, o pisoteio de animais, ou a ação do trabalho de discos em uma mesma profundidade, essa degradação estrutural acontece de duas formas: superficialmente como um encrostamento, que pode ser evitado pela manutenção da cobertura vegetal, que protege o solo, reduzindo a desagregação; ou, sub superficialmente, resultado de forças externas e internas. A interação desses processos físicos, químicos e biológicos, resulta na redução do volume de poros, em especial de macroporos, impedindo o movimento de água e o crescimento de raízes, definindo assim o processo de compactação do solo. Contudo, esse processo depende de alguns fatores responsáveis pela maior ou menor susceptibilidade, tais como, umidade do solo, implemento ou regulagem inadequada para a operação pretendida, cultivos excessivos e ausência de cobertura do solo.
Um dos principais motivos da perda de produtividade nas lavouras é a compactação, quanto mais compactado, maior a dificuldade de reter água, influenciando assim a produtividade das plantas. A limitação da capacidade do solo de reter água é prejudicial para cultivos irrigados ou de sequeiros, no entanto as áreas irrigadas sofrem maior impacto, pois geralmente tem o uso mais intensivo de máquinas com alta umidade do solo, além do solo ter menos capacidade de reter água do que o planejado, com isso podendo ocorrer excesso de água nas camadas superficiais e falta de agua nas camadas inferiores da zona compactada. Por isso a importância que o produtor avalie a compactação em campo, para que seja dada a ação correta (AGRO LINK, 2017).
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3.2.2. Causas da compactação do solo
Existem duas classificações para as forças que atuam no solo, externas e internas. As forças externas são resultados do tráfego de veículos, animais ou pessoas, assim como o crescimento de grandes raízes que empurram as partículas do solo. Já as forças internas resultam de ciclos como, umedecimento e secagem, expansão e contração da massa do solo.
(CAMARGO & ALLEONI, 2006).
A pressão gerada sobre a superfície do solo é um dos fatores que causam a compactação, essa pressão pode ser desempenhada por rodados de máquinas agrícolas, como também por ação frequente de implementos que levam a destruição dos agregados, reduzindo assim a porosidade do solo. É possível observar maiores índices de compactação em solos mais argilosos ou em solos manejados com altos teores de umidade. Os solos arenosos e os secos também sofrem compactação se não tiverem um controle e planejamento no tráfego de máquinas (GESPIANOS, 2015).
Segundo Camargo & Alleoni (2006), durante a fase de preparo de solo grande parte da energia é consumida para destruir os agregados, desagregando o solo em diferentes profundidade. Já o tráfego posterior das máquinas e implementos, aplicam energia no sentido em pressionar as partículas do solo uma contra as outras gerando um arranjamento compacto.
Por este motivo, quanto maior a pulverização do solo por ocasião do preparo, maior será o potencial da compactação. Existem algumas condições com tendência a maximizar a compactação, entre eles:
a) Operações em momentos impróprios: quando a umidade do solo é inadequada, haverá deterioração de seus atributos físicos, especialmente a estrutura e agregação;
b) Cultivos excessivos: a movimentação do solo e o tráfego de máquinas sobre o mesmo local produzem-se pequenos agregados que em certas condições são menos estáveis, facilitando a sua deterioração e encrostamento na superfície do solo. Consequentemente, diminuindo a infiltração de água e acelerando o processo de erosão.
c) Restrição ao movimento de água: é uma das consequências mais prejudiciais da compactação de solos durante as operações.
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3.2.3. Fatores envolvidos na compactação do solo
Teor de água
A umidade do solo ou teor em água é definida como a massa da água contida em uma amostra de solo dividido pela massa de solo seco sendo expressa em quilogramas de água por quilogramas de solo, ou em porcentagem, multiplicando-se por 100.
Várias técnicas podem ser utilizadas para evitar ou reduzir a compactação do solo, dentre elas o manejo do solo em condições ótimas de umidade (RAMOS et al. 2013). A importância da curva de compactação está relacionada à determinação da umidade ótima de compactação que permite verificar se o solo está com umidade elevada para trafegabilidade, pois quando isto ocorre, pode haver alteração na densidade e a derrapagem dos rodados, processo que também contribui significativamente para a compactação do solo (RAGHAVAN et al., 1990).
De acordo com Ramos et al. (2013), amostras sem a presença de material orgânico livre em condições de baixa umidade, o efeito da capilaridade é maior, o que dificulta o rearranjo das partículas do solo. À medida que a umidade do solo aumenta, a força de adsorção das partículas do solo pelas moléculas de água diminui, facilitando a compressão do solo até atingir a densidade máxima de compactação, em virtude da expulsão de ar dos vazios do solo.
Densidade do solo
A densidade do solo é um importante indicador das suas condições de manejo, visto que esta propriedade revela a disposição das partículas do solo, que por sua vez define as características do sistema poroso. O aumento da densidade do solo limita o crescimento radicular conforme a raiz encontra poros menores e em pequena quantidade. O estudo das alterações no solo decorrentes do uso e manejo é de grande relevância na escolha do sistema mais adequado para a recuperação da potencialidade do solo (FERNANDES, 1982).
Textura do solo
A textura do solo é definida pela proporção relativa dos tamanhos de suas partículas.
A classe textural, portanto, é uma característica importante de um solo, pois varia pouquíssimo ao longo do tempo. O uso e o manejo do solo pouco afetam a textura em nível
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de propriedade rural, as variações da qualidade física estão associadas à variação de outras propriedades físicas (REINERT et al., 2006).
A propensão do solo à compactação apresenta variantes em função das propriedades do solo, tais como umidade e textura. A textura influencia o desempenho do solo, quando sujeito a pressões externas, pois determina o atrito entre as partículas e o tipo de ligação entre elas. Quanto maiores as partículas do solo, menor sua compressibilidade e agregação (MACEDO, et. al., 2010).
Estrutura do solo
A estrutura do solo traduz-se a disposição geométrica das partículas primárias, isoladas, e secundárias, um conjunto de primárias dentro de um agregado mantido por agentes cimentantes como ferro, a sílica e a matéria orgânica. A textura e a estrutura do solo vão influenciar na quantidade de ar e água que as plantas poderão obter (EMBRAPA, 2003).
Dentre as características físicas do solo associadas ao uso e manejo do dolo, está a estrutura, na qual resulta da associação das partículas primárias do solo (areia, silte e argila) com outros componentes minerais e orgânicos (sais, matéria orgânica, entre outros). Esta agregação origina unidades estruturais compostas, chamadas de macro e microagregados, por conseguinte, o agrupamento dos agregados do solo, organizados, constitui a estrutura do solo (CAPECHE, 2008).
Com a degradação da estrutura do solo, além do decréscimo da matéria orgânica, há limitações quanto à recuperação do solo a processos erosivos; menor disponibilidade hídrica e de nutrientes para o desenvolvimento das plantas; redução da porosidade de aeração; aumento da resistência do solo à penetração das raízes e menor ciclagem e mineralização de nutrientes.
Essas limitações propiciam a diminuição no rendimento agrícola e aumentando os custos de produção (RAMOS, 2013. apud HAMZA & ANDERSON, 2005; SANTOS et al., 2005;
BARZEGAR et al., 2006).
De acordo com Capeche (2008), em solo compactado, consequentemente, com menor infiltração da água, ao saturar, o acumulo de agregados passam a oferecer menor resistência à deformação, ficando assim mais sujeitos à degradação, afetando o tamanho das estrutura superficial do solo.
Índice de vazios do solo
A porosidade e o índice de vazios de um solo está sujeito ao grau de compactação ou consolidação, relacionando-se com o valor do coeficiente de permeabilidade (FREIRE, 1979).
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O índice de vazios é inversamente relacionado com a capacidade de suporte do solo, presta-se a medir a compacidade para o cálculo do coeficiente de compressibilidade e adensamento dos solos (FREIRE, 1979)
Relação Carbono e Nitrogênio
Ao retirar a cobertura vegetal, ocorre algumas alterações no solo, em suas propriedades físicas, químicas e biológicas, além da perda da matéria orgânica. No sistema de preparo convencional, devido as técnicas de manejo sucessivas faz com que este solo não tenha condições para uma possível regeneração e o empobrecimento torna-se inevitável. Ao se utilizar o sistema de plantio direto, a massa orgânica devolvida pelos restos de cultura sofre o processo de decomposição e a percentagem de matéria orgânica aumenta consideravelmente com o passar dos anos. A matéria orgânica atua como depósito para os nutrientes, aumentando a atividade química e biológica do solo e reduz o efeito da compactação (SEIXAS, 2001).
Segundo Lovato (2004), a taxa de perda da matéria orgânica é bastante influenciada pelo manejo e revolvimento do solo, o qual estimula a ação dos microrganismos decompositores. Em um mesmo solo, o revolvimento pode duplicar o valor da matéria orgânica em relação a um sistema de manejo sem revolvimento.
Segundo Seixas (1988), a compactação dos solos pode alterar as benfeitorias dos nutrientes. Assim, ela aumenta as taxas de movimentação de nutrientes para as raízes. Deste modo, compactar o solo resulta em diminuir a quantidade de nutrientes mineralizados da matéria orgânica do solo. De acordo com Aragón (2000), com base no ensaio de proctor, existe uma correlação negativa entre a compactação máxima e a quantidade de carbono orgânico no solo, ou seja, quanto maior a quantidade de carbono orgânico presente no solo, menor será a compactação.
A dinâmica do Nitrogênio no solo é intimamente relacionada com o Carbono, apenas alterando os mecanismos de adição e de perda dos elementos no sistema. Além disso, solos degradados pelo cultivo e com baixos teores de Carbono Orgânico Total normalmente são deficientes em Nitrogênio, o que limita a adição de Carbono (LOVATO, et al., 2004).
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3.3. Capacidade de suporte do solo
A natureza do solo pode influir significativamente a configuração da curva de compactação conforme a sua composição granulométrica, carbono orgânico e limite de umidade do solo (ARAGÓN, 2000). Segundo Ramos (2013), o tráfego de máquinas e implementos e o preparo do solo em condições de umidade excessiva, pode acelerar a compactação, pois o uso de valores correspondentes à densidade máxima de compactação determinada pode superestimar a capacidade de suporte do solo.
A capacidade que o solo possui em suportar as forças compressivas do tráfego de máquinas é essencial para a sustentabilidade dos sistemas de produção. A pressão de pré compressão tem sido usada como indicador da capacidade de carga dos solos, dado que uma aplicação superior que essa pressão tem como consequência uma compactação extra para uma condição específica de manejo de solo (FIDALSKI, 2015)
3.4. Índice de compressão do solo
O índice de compressão (Cc) é um indicativo da susceptibilidade do solo à compactação (Larson et al., 1980; Holtz & Kovacs, 1981). De acordo com Silva (2000), o Cc, indica a variação do índice de vazios por unidade de pressão aplicada, determinado pela inclinação da reta de compressão virgem do solo, sendo a primeira porção da curva indicando as deformações reversíveis do solo.
No ensaio de compressão, maior deformação total da amostra indica que o solo está mais suscetível à compactação, enquanto sua capacidade de suporte de carga é menor (SUZUKI et al., 2008). A curva obtida é dividida em dois segmentos, a primeira denominada curva de compressão secundária, utilizando as três primeiras pressões aplicadas, em que as deformações são elásticas, e outra chamada de reta de compressão virgem, com as demais pressões, em que as deformações correspondentes são plásticas (GOULART, 2012).
Entender o comportamento compressivo do solo utilizando as curvas de compressão é bastante relevante, uma vez que, estas são a base, do ponto de vista físico, para definir o manejo mais adequado, levando em consideração a possibilidade de reduzir os impactos negativos originados pelo processo de compactação do solo (ASSIS; LANÇAS, 2005).
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4. MATERIAIS E MÉTODOS
O experimento foi realizado na Fazenda Experimental Rafael Fernandes da UFERSA, Distrito de Lagoinha, zona rural de Mossoró, RN, com coordenadas geográficas 5º11’’ S e 37º22’’ W. O solo em estudo foi classificado como Latossolo Vermelho Amarelo distrófico, conforme EMBRAPA (1999).
Cobertura vegetal
A área experimental foi subdividida em quatro parcelas de 20 m de comprimento por 6,0 m de largura totalizando 0,012 ha. À princípio apresentava vegetação espontânea, posteriormente implantou-se rotações de culturas (milho e feijão), sendo a última de milho.
Utilizou-se um triturador de palha, Triton da marca Jan, Modelo-3600, equipado com um conjunto de 84 facas, regulado para trabalhar uma altura de 5 cm do solo, para manejo da cobertura vegetal, sendo implantada em seguida a cultura do feijão. Como mostra a Figura 1.
Para quantificar a cobertura vegetal da área utilizou-se um quadro de madeira (Figura 2), com dimensões de 50x50cm e área de 0,25m², realizando três coletas em cada parcela de maneira aleatória. O material coletado foi acondicionado em sacos plásticos de 50 l (Figura 3) e encaminhado ao laboratório de Dinâmica e Interação Solo-Máquina da UFERSA para pesagem (Figura 4).
Figura 1. Passagem do triton para manejo da cobertura vegetal de milho.
Fonte: Autoria própria, 2018.
Figura 2. Coleta da cobertura vegetal Fonte: Autoria própria, 2018.
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Coleta de amostras
Após a semeadura utilizando Sistema de Plantio Direto (Figura 5), foram coletadas amostras indeformadas (Figura 6) utilizando anel volumétrico de 7,0 cm de diâmetro por 2,4 cm de altura, nas camadas de 0 a 5 cm; 5 a 10 cm e 10 a 20 cm, em seguida conduzidas ao Laboratório de Dinâmica da Interação solo-máquina da Universidade Federal Rural do Semi- Árido – UFERSA.
Figura 5. Semeadura no sistema de plantio direto Fonte: Autoria própria, 2018.
Figura 3. Cobertura vegetal em sacos encaminhadas ao laboratório Fonte: Autoria própria, 2018.
Figura 2. Coleta da cobertura vegetal Fonte: Autoria própria, 2018.
Figura 4. Pesagem da cobertura em laboratório Fonte: Autoria própria, 2018.
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Relação Carbono/Nitrogênio
Foram coletadas 12 amostras compostas e deformadas (Figura 8), para cada parcela e para as 3 camadas. Foram levadas ao para determinação do teor de carbono orgânico e nitrogênio no Laboratório de Solos da UFERSA.
Densidade do solo
A densidade do solo foi determinada pelo método do anel volumétrico, com todas as amostras coletadas da área, sendo expressa pela equação 1:
(1) Em que:
Ds - densidade do solo, g.cm-3; Ms - massa do solo seco, g;
Vc - volume do anel volumétrico, cm3.
Figura 6. Coleta de amostra indeformadas com o anel volumétrico Fonte: Autoria própria, 2018.
Figura 7. Amostras de solo deformadas Fonte: Autoria própria, 2018.
24
A porosidade total do solo foi obtida com base na densidade do solo e na densidade de partículas, que já era conhecida, expressa em termos de índice de vazios total e calculada pela equação seguinte:
– (2)
Ensaio Oedométrico
Para determinação da curva de compactação, utilizou-se amostras de solo indeformadas, com umidade e densidade próximas a de campo. Para cada parcela foram realizadas duas repetições em cada parcela nas três camadas, totalizando 24 amostras. No ensaio oedométrico, as amostras indeformadas foram mantidas nos cilindros de alumínio, e estes, colocadas na célula (Figura 8), subsequentemente, submetidos às pressões sequenciais de 10, 25, 50, 75, 100, 200, 300, 450, 600 kPa.
As amostras foram submetidas à aplicação de pressões cíclicas de 30s, efetuando o relaxamento de 60s no intervalo de cada pressão. Após a liberação da pressão, as amostras foram secas em estufa a 105ºC, por 48 h, e determinou-se a sua umidade. A densidade pôde- se ser então calculada.
Índice de compressão e Pressão de pré compressão
Foram selecionadas amostras que obtiveram umidade e densidades semelhantes, e plotadas em gráficos no Excel. A curva de compressão foi obtida em um gráfico no qual no eixo das abscissas (X) colocou-se o índice de vazios inicial do solo e, no das ordenadas (Y), o logaritmo da pressão aplicada. Considerando as três primeiras pressões (10, 25 e 50 kPa), a reta de compressão secundária e as demais (75, 100, 200, 300, 450, 600 kPa) a reta de compressão virgem, foi adicionada uma linha de tendência para ambas segundo o modelo proposto por Arvidsson & Keller (2004). A pressão de pré compactação foi determinada pela interseção das duas retas anteriores.
Figura 8. Célula oedométrica e oedômetro Fonte: Autoria própria, 2018.
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5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Cobertura vegetal
Antes da implantação do sistema de plantio direto utilizando o feijão, havia na superfície do solo mais de 80% de cobertura vegetal proveniente da cultura de milho anteriormente cultivada, os resultados da quantificação dessa cobertura foi uma média de 8,5 t ha-1 de massa seca.
Relação Carbono/Nitrogênio
Observa-se uma redução do conteúdo de matéria orgânica, caracterizado pelo carbono do solo, à medida que aumenta a profundidade da camada, haja vista o sistema de manejo adotado, devido ao não revolvimento do solo, onde se verifica um maior acúmulo de carbono orgânico nas camadas superficiais do solo. Observou-se maior relação de C/N nas camadas superficiais. Pereira et al. (2007), estudando plantio direto e cultivo mínimo, obteve no sistema de plantio direto maior relação C/N na camada de 0-5 cm, corroborando os nossos resultados.
Os resultados médios da determinação de Nitrogênio e Carbono orgânico podem ser visto na Tabela 1.
Tabela 1. Valores médios de carbono e nitrogênio em função das diferentes camadas
Fonte: Autoria própria, 2019.
Índice de compressão do solo e pressão de pré compressão
Para avaliar o índice de compressão do solo e a pressão crítica de compactação, dividiu-se as amostras com base na profundidade, fixando a umidade variando a densidade e fixando a densidade variando a umidade.
Prof. (cm) CARBONO
g/kg NITROGÊNIO
g/kg C/N
0-5 5,2 0,24 21,54
5-10 4,6 0,41 11,22
10-20 0 0,27 0
26
Gráfico 2. Pressão de pré compressão de amostras com densidade do solo semelhantes na camada 0-5 cm
Fonte: Autoria própria, 2019.
Camada 0-5 cm
No Gráfico 1 é possível observar o comportamento do solo na profundidade de 0-5 cm, com o mesmo teor de água (entre 8 e 9%) e densidades variadas (1,52; 1,65; 1,68), que a densidade é inversamente proporcional ao índices de vazios. As retas mostram também um comportamento paralelo entre as densidades.
No gráfico 2, observa-se o comportamento do solo na camada de 0-5 cm, com aproximadamente as mesmas densidades (1,68; 1,67; 1,68) e teores de água variados. As curvas foram aproximadamente paralelas. A redução do índice de vazios estrutural com o aumento do teor de água e com a pressão aplicada confirma resultados encontrados por Larson et al., 1980; Etana et al., 1997, Pereira et al., 2007.
Gráfico 1.Pressão de pré compressão de amostras com teor de água semelhante na camada 0-5 cm Fonte: Autoria própria, 2019.
27
Tabela 2. Resultados do ensaio de compressão na camada 0-5
Fonte: Autoria própria, 2019.
Na camada de 0 a 5 cm, observou-se uma variação na densidade de 1,52 a 1,68 g/cm³ e na sua umidade de 6 a 9%.
Na Tabela 2, é possível observar os resultados do ensaio de compressão. Ao fixar a umidade entre 8 e 9%, observou-se que o índice de compressão, que significa a susceptibilidade do solo à compactação, foi inversamente proporcional à densidade, ou seja, quanto maior a densidade, menor o potencial desse solo compactar, visto essas condições.
Enquanto à pressão de pré-compactação, foi maior nas densidades de maiores valores, isto é, com essas densidades superiores o solo terá uma maior faixa de trabalho, no que diz respeito à pressão, poderá suportar cargas maiores antes que esse solo chegue realmente na sua fase plástica, compactando-o. Ao se fixar a densidade, alterando a umidade do solo, verificou-se que teores de água maiores predispõe o solo à uma compactação, confirmado pelo resultado da pressão crítica, sendo a menor.
Camada 5-10 cm
Tabela 3. Resultados do ensaio de compressão na camada 5-10 cm
UMIDADE FIXA DENSIDADE FIXA
U (%)
Ds (g/cm³)
Ic Pcc
(kPa)
U (%)
Ds (g/cm³)
Ic Pcc
(kPa)
7 1,42 0,090 36,05 6 1,66 0,023 103
7 1,46 0,062 86,67 8 1,66 0,027 71,49
8 1,68 0,025 81,86 10 1,67 0,046 86,6
Fonte: Autoria própria, 2019.
UMIDADE FIXA DENSIDADE FIXA
U (%)
Ds (g/cm³)
Ic Pc
(kPa)
U (%)
Ds (g/cm³)
Ic Pc
(kPa)
8 1,65 0,035 96,98 6 1,68 0,025 86,49
8 1,52 0,058 80,69 8 1,67 0,022 94,63
9 1,68 0,046 78,11 9 1,68 0,046 78,11
28
Na Tabela 3, é possível observar os resultados do ensaio de compressão na profundidade de 5 a 10 cm. A densidade variou de 1,42 a 1,68 g/cm³ e na sua umidade de 6 a 10%. Ao fixar o teor de água entre 7 e 8%, observou-se que o índice de compressão, seguiu o padrão da profundidade anterior, a menor densidade obteve o maior índice de compressão, ou seja, maior potencial de compactação. Corroborando com o resultado do índice de compressão, a pressão de pré-compactação e a densidade teve uma correlação positiva, isto é, densidades menores para esse teor de umidade exigem pressões de trabalho menores para que não haja compactação. Ao fixar a densidade em aproximadamente 1,67 g/cm³, alterando a umidade do solo, verificou-se que teores de água maiores possuem maior índice de compressão, enquanto teores baixos possuem uma pressão de pré-compactação bem mais elevada.
Camada 10-20 cm
Tabela 4. Resultados do ensaio de compressão na camada de 10-20 cm
UMIDADE FIXA DENSIDADE FIXA
U (%)
Ds (g/cm³)
Ic Pcc
(kPa)
U (%)
Ds (g/cm³)
Ic Pcc
(kPa)
10 1,46 0,077 75,14 7 1,71 0,015 67,16
9 1,54 0,022 98,49 9 1,75 0,012 24,71
9 1,79 0,012 89,12 10 1,76 0,033 108,07
Fonte: Autoria própria, 2019.
Na camada de 10 a 20 cm, observa-se uma variação na densidade de 1,46 a 1,97 g/cm³ e na sua umidade de 4 a 10%. Ao fixar a umidade entre 9 e 10%, observou-se que na menor densidade o índice de compressão foi bem superior às demais, ou seja, para este teor de água, densidades menores são mais sujeitas à compactação. Confirmando o resultado do índice de compressão, para a densidade menor também foi menor a pressão de pré-compactação, isto é, densidades menores para esse teor de agua necessitam de pressões de trabalho menores para que não ocorra compactação. Ao fixar a densidade em aproximadamente 1,73 g/cm³, alterando a umidade do solo, verificou-se que o teor de água superior possui maior índices de compressão, contradizendo a pressão de pré-compactação, teor de água maior obteve maior valor. Supõe-se que a razão seja a indisponibilidade de matéria orgânica e baixo teor de nitrogênio nessa profundidade de solo.
29
6. CONCLUSÃO
Os resultados mostram que o teor de matéria orgânica influenciou a diminuição da densidade do solo nas camadas superficiais, devido a presença da cobertura vegetal deixada pelo uso do sistema de plantio direto. A matéria orgânica reduziu com a profundidade do solo.
O índice de compressão foi inversamente proporcional à densidade do solo, para o mesmo teor de água.
Considerando a mesma densidade do solo, o índice de compressão tende a aumentar com teor de água, indicando uma correlação positiva.
Para o mesmo teor de água, a pressão de pré compressão tende a aumentar com a densidade, obtendo correlação positiva.
Considerando a mesma densidade do solo, a pressão de pré compressão apresenta correlação negativa com o teor de água.
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