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TÓPICOS EM CIÊNCIA DO S (_J;_J~ ([opies in S oil S cience) VOLUME X - 2019 ISSN 1519-3934 , - TOPICOS EM CIENCIA DO SOLO V.1 O, junho, 2019 SOCIEDADE Bl~ASILEIHA DE CIÊNCIA DO SOLO VIÇOSA - MG CONTEÚDO Compactação do solo: atu11llzaçfto MOACIR DE SOUZA DIAS JUNIOR. DIEGO TASSINARI & PAULA Cl~ISTINA CARUANA MARTINS .................. ........ ....................... ... .... .... .............. ..... ........ .... ...... .... .. .. .. 7 Melhoria flslco-hldrlca do amblonto radicular do c11roolro orn condlçõoo do ooquolro e implicações no uso da âgua GERALDO CÉSAR DE OLIVEIRA. MILSON EVALDO SERAFIM, CARLA ELOIZE CARDUCCI. BRUNO MONTOANI SILVA. ÉRIKAANDRESSA DA SILVA. SAMAl~A MARTINS BARBOSA. SÉRGIO HENRIQUE GODINHO SILVA, LAURA BEATRIZ BATISTA DE MELO & PEDRO ANTÔNIO NAMORATO BENEVENUTE ... .... .... ...... ... ... 70 Eficiência de uso do nitrogênio em agroocosslstomas GUSTAVO CASTOLDI, CIRO A. ROSOLEM, HEITOR CANTARELLA. IBANOR ANGHINONI . LUIZ G. DENARDIN. LAÉRCIO A. PIVETTA. MELLISSAA. S. SILVA & VIRGINIA DAMIN ............................. ..................... ....................... .... .... .. ...... ... .... ....... ... .. .. 141 Manejo do fósforo em sistemas de cultlvo na região do Corrado DJALMA MARTINHÃO GOMES DE SOUSA, RAFAEL DE SOUZA NUNES & THOMAZ ADOLPHO REIN ............................................................. .... ..... .. .. .. ........ ........ ~:1!) Dinâmica do potássio no sistema solo-planta CIRO ANTONIO ROSOLEM. CARLOS ALEXANDRE COSTA CRUSCIOL, MARCELO RAPHAEL VOLF, CARLOS ANTONIO COSTA DO NASCIMENTO l~ EDUARDO MARIANO...................................................... ...... ... .. .... .. ....... .... ..... ~ Balanço de nutrientes e manejo da adubação em solos do fortllldado construid,1 ÁLVARO VILELA DE RESENDE. EMERSON BORGHI. MIGUEL MARQUES GONTIJO NETO, SANDRA MARA VIEIRA FONTOURA. ANA LUIZA DIAS COELHO BORIN. ADILSON DE OLIVEIRA JUNIOR. MARIA DA CONCEIÇÃO SANTANA CARVALHO & CLAUDINEI KAPPES .......... ...... ..... .. ............. .......... .... .. .. ............. .......... . 342 Bloanállse de solo: aspectos teóricos e prâtlcos IÊDA CARVALHO MENDES. DJALMA MARTIN HÃO GOMES DE SOUSA. FÁBIO BUENO DOS REIS JUNIOR. ANDRÉ ALVES DE CASTRO LOPES. LEANDRO MORAES DE SOUZA & GUILHERME MONTANDON CHAER ....... .. ..... ... 399 Leveduras do solo e suas aplicações no blocontrole o na promoção do crosclmonto vegetal GEISIANNY AUGUSTA MONTEIRO MOREIRA & HELSON MARIO MARTINS DO VALE .............. .......... ........ ................ ........ ............. ..... .. .. ... ..... .. ... ...... .... ........ ..... .. ..... .. 463 Enriquecimento microbiano visando otimizar o processo do compostagorn JADER GALBA BUSATO. ALESSANDRA MONTEIRO DE PAULA & LUIS HENRIQUE FERRARI .... .. .... ..... .. .. ..... ......... .. .. .. ..... ........ .. ..... ..... .. ........ ............ ..... .... .. .. .. 522 Inoculação de bactérias com foco na fixação biológica do nltrogõnlo o promoçilo do crescimento vogetal MARCELO CARVALHO MINHOTO TEIXEIRA FILHO & FERNANDO SHINTATE GALINDO .. ........ .......... ..................... . ... ...... .. ..... . ... ... . . . ........... ~l/7 Evolução do uso das técnicas moleculares nos estudos filogenéticos e das comunidades de fungos mlcorrlzlcos arbusculares CAMILA MAISTRO PATREZE, CANDIDO BARRETO NOVAIS & ORIVALDO JOSÉ SAGGIN JÚNIOR ........... ........................................................................................ 649 Aplicações da pedologia na fertilidade do solo com ênfase em solos da região do Cerrado: além da camada arâvel MARCOS GERVASIO PEREIRA, CARLOS ROBERTO PINHEIRO JUNIOR, LÚCIA HELENA CUNHA DOS ANJOS, ADEMIR FONTANA, ARCANGELO LOSS, HELENA SARAIVA KOENOW PINHEIRO & ARISON JOSÉ PEREIRA ....................... 694 COMPACTAÇÃO DO SOLO: ATUALIZAÇÃO Moacir de Souza Dias Junior11l, Diego Tassinari111 & Paula Cristina Caruana Martinslll Introdução .................................................................................................................................................... 7 Tendências e avanços na pesquisa em compactação do solo: análise bibliométrica ................................. 9 Evolução da produtividade de pesquisa em compactação do solo de 2001 a 2018 ............................... 9 Tendências nos temas pesquisados ..................................................................................................... 13 Redes de colaboração de pesquisa em compactação do solo: países, instituições e autores ............. 16 Ensaios de laboratório para diagnóstico da compactação do solo ........................................................... 21 Ensaio de compressão uniaxial ........................................................................................... .................. 22 Métodos para a determinação da pressão de pré-consolidação ................... ....................................... 23 Modelo de capacidade de suporte de carga ......................................................................................... 28 Comparação dos modelos de capacidade de suporte de carga ......................................................... .. 30 Critérios para análise do efeito do manejo sobre a estrutura do solo ................................................... 32 Uso dos modelos de capacidade de suporte de carga e das pressões de pré-consolidação . . .. . . . .. . . . 34 Ensaio de Proctor ................................................................................................................................ ,,~. Aplicações do ensaio de Proctor normal............................................... ......................................... . . 5:J Considerações finais ...................................................................................................................... .. . . 59 Literatura citada .................................................................................................................................... ..... 60 INTRODUÇÃO O termo compactação do solo refere-se à compressão do solo não saturado durante a qual ocorre aumento da densidade do solo em consequência da redução do seu volume (Gupta e Allmaras, 1987; Gupta et ai., 1989), devido à expulsão de ar dos poros do solo em decorrência de pressões aplicadas sobre ele. As causas e os efeitos da compactação do solo nas propriedades físicas, químicas e biológicas do solo estão muito bem documentados na literatura (Soane et ai., 1982; Horn, 1988; Soane, 1990; Soane e van Ouwerkerk, 1994; Dias Junior e Pierce, 1996; Dias Junior, 2000; Horn et ai., 2000; Defossez e Richard, 2002; Gatto et ai., 2003; Hamza e Anderson, 2005; Richart et ai., 2005; Reichert et ai., 2007, 201 O; Silva et ai., 201 0a; Alaoui et ai. , 201 "1; Gubiani et ai., 2013; Schneider et ai., 2017; Rabot et ai., 2018). Devido a isso, este capitulo fará uso de uma abordagem inovadora empregando uma ' '' Un1vcr~1dut.lc Fct.lcrnl ilc Luvr.1s - IJFLA. Dcpuruuncnlo <k C:i~m:ia d,1 Soh1. F-111ui ls: IIIM>u1ut.lj~1\ k-,.ulb t>r: dicgo.1as.)111ari(11Jy11ltu11.cu111 .hr; pci:aruanu(.1)ho11n11i l.C11111 8 Moacir de Souza Dias Junior et ai. análise bibliométrica do tópico compactação do solo no Brasil e no mundo. Em seguida, serão detalhados aspectos da pesquisa em compactação do solo sob a ótica da Mecânica dos solos agrícolas, enfatizando dois ensaios principais: o ensaio de compressão uniaxial (do qual derivam a curva de compressão do solo, a pressão de pré-consolidação e os modelos de capacidade de suporte de carga) e o ensaio de Proctor normal (pelo qual se obtém a curva de compactação do solo, a densidade máxima e a umidade ótima de compactação). A compactação é um processo de degradação do solo, comprometendo a sua qualidade e ameaçando a produção agrícola (Rabot et. ai., 2018). Considerar o comportamento compressivo do solo e a sua resistência mecânica pode ser bastante benéficopara a prevenção e avaliação da compactação do solo (lmhoff et ai. , 2016; Keller et ai. , 2013; Lebert et ai., 2007), já que esses parâmetros estão intimamente ligados às alterações estruturais do solo decorrentes da compactação e também se relacionam ao desenvolvimento das plantas (Nunes et ai., 2019; Schj0nning et ai., 2016). O comportamento compressivo do solo tem sido avaliado de diferentes maneiras, incluindo métodos de campo (Keller et ai., 2004; Naderi- Boldaji et ai., 2018) e de laboratório, sendo o ensaio de compressão uniaxial o método mais comum. A compressibilidade do solo não tem adoção universal na pesquisa em compactação do solo, mas encontra-se firmemente estabelecida nos nichos que ocupa. Essa técnica é mais comumente adotada como medida da resistência mecânica do solo em: lavouras sob condições climáticas mais úmidas e, portanto, mais vulneráveis à compactação , como no Norte da Europa (Keller et ai. , 2012; Rücknagel et ai. , 2017; Schj0nning et ai., 2016) e no Sul do Brasil (Nunes et ai. , 2019; Reichert et ai. , 2018); estudos de solos mais vulneráveis à compactação, como Latossolos, em especial os da região do Cerrado, Chernossolos e outros (Ajayi et ai. , 2010, 2013; lmhoff et ai., 2016; Mosaddeghi et ai., 2007, Severiano et ai. , 2011, 2013); explorações agrícolas sujeitas a expressivo tráfego de maquinário, tanto pela intensidade de tráfego, como nas lavouras cafeeiras (Araujo-Junior et ai. , 201 "1: Pais et ai. , 2011 ; Kamimura et ai., 2012; Martins et ai. , 2012a; lori et ai., 2014), quanto pelas elevadas dimensões do maquinário empregado, corno em florestas de eucalipto (Dias Junior et ai., 2005, 2007, 2008, Silva et ai., 2007, 2010a, Martins et ai., 2013, 2018; Andrade et ai. , 2017) e lavouras de cana-de-açúcar (Severiano et ai. , 2008, 2010a, b; Souza et ai. , 2012; Vischi Filho et ai. , 2015; Sousa et ai. , 2019). T6plco•; CI. Solo, JIJ:7-69, 2019 C11111p11dt11;rw dfJ u11lr1: r1f1111llmçliu TENDl=NCIAS E AVANÇOS NA PESÇlUISA EM COMPACTAÇÃO DO SOLO: ANALISE BIBLIOMÉTRICA 9 Poro vorlllc.:m a sltuuç/;\o da pesquisa em compactação do solo no Brasil o no n,urido, rol roollzada uma análise bibllométrica a partir dos trabalhos publlcodos om periódicos que compõem a base de dados Web of Science. O termo "soll cornpact~" (o asterisco Indica que todas as variações do termo silo acoitas, corno compact, compacted ou compaclion) foi pesquisado nn tópico de busca (tópico nesse caso Inclui título, palavras-chave e resum0 :, llrnltando-se a busca ao perlodo compreendido entre os anos de 20()' ,, 2018. Os 10.095 registros de artigos retornados na busca foram rrllra~o·. ~, partir da seleç~o das seguintes categorias da Web of Scíence: Soil Se:, •nr-ri (2066 registros), Agronomy (697 registros), Water Resources (580 r-=g-:;' . ). Agriculluro Multldisclplinary (523 registros), Forestry (496 registros), r-c.il< ~ j (457 registros), Plant Sc/ences (456 registros), Agrícutural Engin'?• r,·.íg (334 registros) e 1-/orticullure (97 registros), resultando em 476~ ;:,1rt190s (dos quais, 4249 artigos em Inglês e 403 em português). Essas ocorrências foram exportadas na forma de registros completos, que incluem diversas Informações dos artigos, como o titulo, autores, fonte (periódico, edição, data de publlcaç~o ), resumo, palavras-chave e afiliação dos autores (instituições e palses de origem), dentre outros. Os dados bibliográficos dos artigos encontrados foram analisados no software RStudio (RStudioTeam, 2016) empregando-se o pacote "bibllometrix" (Aria e Cuccurullo, 2017) e também no software VOSvlewer© (van Eck e Waltman, 2018). Evolução da produtividade de pesquisa em compactação do solo de 2001 a 2018 O Brasil tem papel protagonista na pesquisa de compactação do solo (Quadro 1 ), ficando muito próximo dos Estados Unidos da América (EUA) no número total de trabalhos publicados no perlodo (800 trabalhos norte- americanos e 747 brasileiros). Contudo, quando são considerados apenas 08 trabalhos publicados em Inglês, ainda que o Brasil mantenha a segunda colocaçêo em quantidade de artigos publicados, a distância para o primeiro colocado aumenta substancialmente (799 trabalhos norte-americanos e 347 brasileiros). Contudo, Independentemente da llngua de publicação, os trabalhos brasileiros, em geral, têm recebido menor atenção quando cornparodos aos artigos da autores de outros palses, com uma média bem 10 Moncir de Souza Dias Junior C:! l oi. mais baixa de citações por artigo (Quadro 1 ). Enquanto trabalhos de autores norte-americanos, canadenses, australianos e europeus auferiram, em média, próximo ou acima de 20 citações por artigo, os trabalhos brasileiros, mesmo quando consideram-se apensas os trabalhos em inglês, apresentaram média de 1 O citações por artigo. Panorama semelhante pode ser observado com Quadro 1. Número de artigos publicados e média de citações por artigo das publicações sobre compactação do solo no periodo 2001-2018 para os dez países com maior produção e outros países selecionados Artigos em todos os Artigos em inglês idiomas Pais do (4769 artigos) (4249 artigos) Posição primeiro autor Média de I\'1édia de Número de Número de publicações citações publicações citações por artigo por artigo 1º EUA 800 17,8 799 17,8 2º Brasil 747 10,3 347 9,4 3º China 275 11,6 275 11,6 4º Alemanha 244 20,7 219 22,6 5º Canadá 200 18,3 198 18,4 6º Austrália 195 22,6 195 22,6 7º França 171 24,7 170 24,8 8º Espanha 140 21,7 138 22,0 9º Irã 134 9,6 134 9,5 10° Inglaterra 120 26,2 120 26,2 14° Dinamarca 91 29,7 91 29,7 15° Argentina 89 12,6 74 14,9 17° lndia 80 11,9 80 11,9 18° Sulça 79 17,0 72 18.4 21° Holanda 56 25,0 56 25,0 22° Rússia 54 3,3 54 3,3 23° Suécia 50 23,6 50 23,6 24° México 42 8,4 35 9,8 28° África do Sul 31 9,0 31 9,0 33° Nigéria 24 7,2 24 7,2 Fonte: artlgoo retornados nu busca polo tópico ·ooll compoct'" nn bm;o Wob oi Sc,one<> IICl µurl0th.> ::!Oll l · 2018 (4769 artigos cm todos ou Idiomas e 4240 mlloo:i orn lnglôs). Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 20 l 9 Compilclilçéio do !Joio: atuilllzaçfio ] 1 outros países como China, Irã e lndia, com média de citações por artigo de 11,6, 9,5 e 11,5 respectivamente. A evolução anual dos artigos publicados revela que os brasileiros têm passado por uma transformação recente (Figuras 1 a 3). Ainda que desde 2008 o país seja o mais produtivo em número de artigos publicados (Figura 1 ), foi somente em 2018 que o número de artigos brasileiros publicados em inglês superou a produtividade norte-americana (Figura 2). Em especial a partir de 2011 , o número de artigos publicados em português caiu drasticamente, enquanto o número de publicações em inglês vem aumentando continuamente de modo muito pronunciado, principalmente a partir de 2012 (Figura 3). Essa recente mudança nas publicações em compactação do solo do Brasil ainda não parece ter afetado o quanto os trabalhos de autores brasileiros são citados em média, como revelam os dados do Quadro 1. Contudo, uma vez que apenas recentemente esses trabalhos passaram a ser predominantemente acessíveis à comunidade científica internacional, possivelmente esses resultados 1íào evoluir nos próximos anos, já que o número de citações é contabiliz;:;d~, para todo o período, isto é, artigos mais recentes têm naturalmente rr.t:'n-" chances de serem citados. --· EUA 60 1, li) I \ -Brasil o I \ "O - - China -~ 50 ,, I \ ' I I Li I "" ' --· Alemanha " ' ::, /\ I r......._ a. 40 ' , ..... ' li) I \ ' " I / ' ••••• Canadá o ' \ ' ' C) I ,,, - · - Austrália t \ I ,., / ' 't Cll 30 / - .. - França Q) "O / e 20 --· Espanha Q) / E \ 1'-' • /. .. ··· :-- -Irã .::, . ) ' \•' z .. , ,,._ ~. . . 10 . --· Inglaterra :-~~~ ... r-:-;J- • • :Y, ,, .... , ,_e , __ o 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 Ano de publicação Figura 1. Evolução anual de 2001 a 2018 do número de artigos publicados em todos os idiomas deacordo com a origem do primeiro autor para os dez países mais produtivos. Fonto: 4769 artigos rotornados na busca polo tópico "soll compact"" na baso Wob of Sclcnco no poríodo 2001-2018. Tópicos Ci. Solo, 10: 7-69, 2019 12 li) o "O <ti .2 ::õ ::::, a. li) o O) t'. <ti Q) "O e Q) E •:::J z Moacir de Souza Dias Junior el oi. 60 " I \ I \ I \ i' 50 I \ A I \. ,, I \ I ,, \ \ I \ I , ,, I I \ I 40 I \ ' \ I I \ ' ', I \ I \ I I / I \ ' ,,, ..... 30 I \I I ' 20 \ 10 o .i.....-;~~ ~~--=~~ ~.---.--.--=:.=.- 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 Ano de publicação -- · EUA - Brasil - - China - - • Alemanha - Canadá - • - Austrália - ... França - -· Espanha - · Irã Inglaterra Figura 2. Evolução anual de 2001 a 2018 do número de artigos publicados apenas em inglês de acordo com a origem do primeiro autor para os dez países mais produtivos. Fonte: 4249 artigos retornados na busca pelo tópico "soll compact°' na baso Wob of Sc/onco no período 2001-2018. 60 li) o "O 50 -~ 15 ::::, a. 40 li) o O) t ro 30 (l) "O o 20 ... (l) E ,::, z 10 o - - - Publicados em português - Publicados em inglês , -... I \ I \ ~-- \ ~ \ ' \ I I \ I I ' ,, I \ I \ I \ ,~ ,; \ \ \ \ .... .... 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 Ano de publicação Figura 3. Evolução anual de 2001 a 2018 do número do artigos publicados pol' autores brasileiros em função da língua de publlcaçfio. Fonlo: 747 artigos rolornados na busca polo tópico "soll co11111act"' nn ba~o Wob of Schim:" 110 período 2001-2018. Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, :Wl 9 Compactação do solo: atualização 13 Tendências nos temas pesquisados Para verificar as tendências na pesquisa em compactação do solo, foi construída uma rede de coocorrência de termos, de modo a se verificar quais são os termos mais empregados (nos títulos e resumos dos artigos) e como eles se relacionam entre si. A construção de redes de coocorrência de termos (extraídos dos titulas e resumos) evidenciou que a pesquisa em compactação do solo abarca diferentes campos. Um grande número de artigos tem como foco o efeito do tráfego de máquinas (Figura 4 ), com um forte enfoque também em compactação do subsolo, termo esse em geral associado, na literatura especializada Pm compactação do solo (e.g. Alakukku et ai., 2003), às camadas subjacentes à camada arável. Nessa temática, a compressibilidade e a pressão d2 pré-consolidação são propriedades do solo comumente avaliadas. As.:,rm, percebe-se que os trabalhos que avaliaram o efeito do tráfego de maqui, 1ár.c na compactação do solo (tanto na camada arável quanto no sub-;;01- i foram os que mais comumente empregaram análises e ensaios ligados i mecânica do solo, evidenciado por termos como compressão, pressão de pré-consolidação, deformação do solo, resistência mecânica e propriedades mecânicas (respectivamente compression, precompression stress, soil deformation, soil strength e mechanical properties na figura 4 ). Quanto às tendências observáveis, verifica-se que alguns termos evidenciaram ano médio de publicação mais recente, relacionados à intensidade de tráfego, funções do solo, potencial matricial, maquinário pesado e permeabilidade ao ar (respectivamente traffic intensity, soil function, matric potential, heavy machinery e air permeability). O carbono orgânico do solo (identificado pela palavra carbon na figura 4) apresentou também elevada frequência de ocorrência, com inúmeras associações às demais vertentes de pesquisa. Vale ressaltar que, em termos de uso da terra, observou-se a formação de dois grupos distintos na rede estabelecida: um grupo das lavouras de grãos (orbitando a palavra yield) e outro incluindo florestas e pastagens (forest e pasture, respectivamente). Esses dois últimos associaram-se comumente às palavras carbono, erosão e uso da terra (carbon, erosion e land use, respectivamente), porém as demais associações diferiram. As florestas associaram-se a termos como colheita florestal, maquinário e tráfego (forest harvesting, machine e traffic, respectivamente), evidenciando relação mais estreita com os atributos mecânicos do solo que são comumente empregados para avaliar o impacto das operações mecanizadas de colheita. Já as pastagens relacionaram-se a termos como gado e pastejo, especificas dessa condição de uso da Tôpirns CI. Solo, 10:7-69, 2019 14 Moacir de Souza Dias Junior et ai. shear soll mechanlcal prope soll dofonn! . 2010.0 • lago ,sct:no su ~ llng Ano médio de publicação 2010.5 2011 .0 2011.5 2012.0 Figura 4. Relações de coocorrência de termos com mais de 40 ocorrências extraídos dos títulos e resumos dos artigos sobre compactação do solo publicados no período de 2001 a 2018. O tamanho dos círculos é proporcional ao número de ocorrências do termo (número de artigos publicados que contiveram o termo). A espessura das linhas é proporcional ao número de ligações entre os termos (número de coocorrências). A coloração dos círculos indica o ano médio de publicação (média do ano de publicação dos artigos que contiveram o termo) de acordo com a escala gráfica (cuja amplitude é menor que o período avaliado por ser uma média). Fonte: 4249 artigos publicados em Inglês com o tópico "soll compact"" na base Web of Sclence no período 2001-2018. terra, mas também a termos como nitrogênio, infiltração, condutividade hidráulica, macroporosidade e agregado (respectivamente n, infiltration, hydraulic conductivity, macroporosity e aggregate). Isso evidencia que, n~ caso desse uso da terra, existem maiores preocupações relacionadas ª dinâmica hidrológica, agregação e ciclo do nitrogênio. Tópicos Ci. Solo JO 7-ú9, 20 19 Compactação do solo: olualização 15 As lavouras de grão e as práticas de manejo podem ser reconhecidas como outra forte vertente da pesquisa em compactação do solo, evidenciado pelos termos que orbitam as palavras lavoura e produtividade ( crop e yield, respectivamente) . Esses termos incluem diversas práticas de manejo associados principalmente ao preparo do solo (til/age) , como sistemas de preparo de solo, preparo convencional, aração, preparo profundo, subsolagem e escarificação (respectivamente til/age system, conventional til/age, p/oughing, deep til/age, subsoiling e chise/ing). Destes termos, a escarificação apresentou ano médio de publicação mais recente, evidenciando ser uma tendência mais atual de pesquisa. Com número inferior de menções, termos associados a plantio direto, prepar, · reduzido e cultivo mínimo (no-til/age, reduced til/age e minimum tifl~-:Jgl' respectivamente). Dentre as culturas agrícolas, milho e trigo (com e wheat) foram as : , . ,i_; pesquisadas, seguidos por soja, arroz, algodão e plantas de cobr·rl.~1• :i (respectivamente soybean, rice, cotton e cover crops). Associ8íl ,, 30s aspectos de manejo e de lavouras, encontram-se também os termos li::it::~I'"..:> a características das plantas, principalmente dos sistemas rnd1cul21res. Dentre estes, o termo mais comum foi crescimento radicular (roo/ growtll), com ocorrência também de comprimento radicular, penetração radicular e crescimento das lavouras (respectivamente root length, root penetration e crop growth). A resistência à penetração, indicada pelo termo cone índex, relacionou-se a esse contexto de manejo e lavouras. O termo condutividade hidráulica (hydraulic conductivity) também se destacou pelo grande número de ocorrências, associado a termos como retenção de água, curva de retenção de água, distribuição de poros por tamanho, permeabilidade, saturação, infiltração e drenagem (respectivamente water retention, water retention curve, pare size distribution, permeability, saturarion, infiltration e drainage na figura 4 ). Esses atributos físicos do solo estiveram associados a quase todas as vertentes de pesquisa evidenciadas acima, em associação com os termos tráfego, erosão,carbono, pastagem, lavoura e produtividade. A análise textual dos dados bibliométricos evidenciou que a pesquisa em compactação do solo se distribui por diversos campos mais ou menos interligados entre si. Os atributos físico-hidricos do solo apresentaram maior abrangência de aplicação, já que se associaram tanto a pastagens quanto a lavouras de grão. Já os atributos físico-mecânicos relacionaram-se mais estreitamente às avaliações do efeito do tráfego de maquinário e também em florestas quando se avalia o efeito do maquintHio ele colheita Top1C(J!, e, 0 10 , )0:7 69, r.Ol ') 16 Moacir de Souza Dias Junior el ai. Redes de colaboração de pesquisa em compactação do solo: países, instituições e autores A figura 5 apresenta as redes de colaboração estabelecidas entre diferentes países. A evolução e a produtividade dos países com maior número de publicações já foram discutidas anteriormente, mas a figura 5 permite visualizar em que medida se estabelecem as relações de colaboração entre diferentes países. O Brasil e os EUA (USA), países mais produtivos, apresentaram grande número de colaborações. Além do Brasil, os EUA também estabeleceram relevantes conexões com países como Irã e China. Além dos EUA, o Brasil também estabeleceu colaborações com países que sediam importantes institutos de pesquisa em compactação do solo da Suécia e Alemanha, conforme será apresentado adiante com maior detalhamento. Na figura 6, tem-se a rede de colaboração entre as instituições mais produtivas e com maior impacto na pesquisa em compactação do solo. Diversas instituições brasileiras encontram-se firmemente inseridas no panorama global de pesquisa; com grande produtividade, porém com impacto ainda limitado. No contexto internacional, os trabalhos das instituições europeias, norte-americanas e australianas foram os mais citados, ainda que raras instituições fossem tão produtivas quanto as brasileiras. A figura 6 também reforça a noção já previamente abordada de que as instituições brasileiras são bastante produtivas, mas com um alcance ainda limitado em citações. Os artigos de autores brasileiros também foram analisados quanto à afiliação de cada autor. A análise das redes de colaboração entre os autores brasileiros revela que apenas raramente as parcerias atingem uma proporção considerável do total de publicações de determinada instituição (Figura 7), por exemplo, na relação entre a USP e as universidades estaduais paranaenses UEM e UEPG. As parcerias se estabelecem muito fortemente em âmbitos regionais, como no caso do agrupamento formado por universidades do RS, se e PR. Algumas universidades do Sudeste, dos estados de SP e MG, estabeleceram parcerias também no Centro-Oeste com universidades 1 de GO e MT. O avanço das colaborações interinstitucionais poderia afet~r positivamente a pesquisa em compactação do solo do país, permitindo incluir em um mesmo projeto de pesquisa diferentes condições edafoclimáticas. O avanço das colaborações poderia se dar também no sentido de fortalecer os laços de pesquisa com instituições fora das regiões Sul e sudeste, que concentram o maior número de instituições e publicações na pesquisa eni compactação do solo. As regiões Norte e Nordeste apresentaram menos Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 Compactação do solo: atualização veneruela 17 porttlgal finland ti estonia po a H~ary "sfoval<la italy nmark o . czech , pubhc noiway g ca Número médio de citações normalizado 0,6 0,8 1,0:.:....- 1 ..... ,2--1~,4-_JJ Figura 5. Relações de parceria entre os países (com mais de dez publicações retornadas na busca) na pesquisa de compactação do solo no período de 2001 a 2018. O tamanho dos círculos é proporcional ao número de publicações, sendo coloridos de acordo com o número de citações normalizado (número de citações médio normalizado pelo número de publicações). A espessura das linhas é proporcional ao número de colaborações. Fonte: 4769 artigos publicados em todos os idiomas com o tópico "soil compact•" na base Web of Sc/ence no período 2001-2018. trabalhos e poucas instituições dentre as mais produtivas, o que possivelmente indica também que os solos e os problemas de compactação nessas regiões são menos estudados. Diversos pesquisadores brasileiros figuram entre os mais produtivos do mundo na pesquisa em compactação do solo (Figura 8), porém poucos atingem o mesmo impacto médio nas suas publicações que os autores estrangeiros mais produtivos. Novamente, percebe-se que as redes de colaboração entre os autores brasileiros são em geral estruturadas em um Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 -l o, "2. n o "' n C/) o -º ...., o --.J ' o, _..::i ~ o -._:, luJnn Número médio de citações normalizado moscow mv lom.tk>sov stato unlv ( 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1 colonl, \ un1..endJl1v ~ J luin1a~ 1 .J~rilv munlch ' l1!IW, , . llan ~"JÃ\Y~L~~~~r7n~.,.. lWV , /, ~g Jnsln ral I in. , Is han te hnol unlv agr 10 D . ; U')I O I cNl9unJy U arlzona unlv weJ'~ au I lia g" ~nlv callf'davls _Jo:alli> . "" Q!.< scoReW uniY liõM;-csl~ ' !Irilv'ãgr scl / ""- ~ f , ~ d' 5~1ec1 1n11edino1) unr,•~ U V ,:___unlv 1eT~~- gLI ~-~- LboitJ unlv · s~nW uni\'. wagenlr,gen & res c1r ,J., h~ln~ rtô, 1 , • \ OQI A ~ . can.cfo ccmo•""" cran!iAliPuniv •r• cnr . ~ mCQII c~"akyo ~ Ufll'I uruvw polishíacad sei . ~ ' dund . - 1 lo1t .,. •-L unlv "'lt- blín unrv 00 rolhamatod re~ nJ u,~ ~• i.aõ accnloh crop 101 lnot . ~DyQ U V unl-1 nctt.ngh•m Figura 6. Relações de parceria entre instituições de pesquisa (com mais de 15 ocorrências retornadas na busca) nas publicações sobre compactação do solo no período de 2001 a 2018. O tamanho dos círculos é proporcional ao número de publicações, sendo coloridos de acordo com o número de citações normalizado (número ele cltaçú::!~ médio nonnalizado pelo número de publicações). Fonte: 4769 artigos publicados em todos os Idiomas com o tópico "soll compact•" na base Web of Sclence no período 2001-2018. 00 3:: o 0J n :::;· a. ro (f) o e N 0J e:, ãi' "' e... e :::, õ" .., ~ ~ Compactação do solo: atualização 19 unoeste verde ttfªs Figura 7. Relações de parceria institucional (instituições com mais de cinco ocorrências retomadas na busca) nas publicações sobre compactação do solo no período de 2001 a 2018 por autores brasileiros com mais de cinco ocorrências na busca. O tamanho dos círculos é proporcional ao número de publicações e a espessura das linhas, ao número de parcerias. As cores indicam os grupos definidos de acordo com a análise de agrupamento. Fonte: 747 artigos publicados com primeiro autor brasileiro em todos os idiomas com o tópico "soll compact*" na base Web of Science no período 2001-2018. mesmo âmbito institucional, a estadual e, mais raramente, regional. Já para os autores estrangeiros, a ocorrência de vários autores de um mesmo país é muito mais rara. De fato, o Brasil se sobressai grandemente no âmbito dos autores mais produtivos. Contudo, os autores estrangeiros apresentaram um número muito maior de colaborações internacionais em comparação com os autores brasileiros. Analisando apenas os autores brasileiros (Figura 9), o papel institucional no estabelecimento de parcerias torna-se um pouco mais evidente. Muitas vezes, ainda que os autores em colaboração pertençam hoje a instituições distintas (conforme figura 7), é possível identificar o pertencimento à mesma instituição em algum momento da carreira dos autores, por exemplo, durante a pós-graduação. Desse modo, diversas parcerias institucionais que hoje se firmaram, na verdade, advêm de algum momento no passado em que os autores compartilharam a mesma instituição. Ainda que o estabelecimento de novas parcerias seja benéfico para o desenvolvimento de trabalhos de maior Tópicos Ci Solo, 10:7-69, 2019 () 11nm 1s11, 1 k6WIIJT11tll'l1 k llH tl<1nlp, j) rh, lll!liJíl , lw anhJ 101 f/111)11'1/hr jo , ,,, ,, 1' ' 11 "I, 1 ''''"''' ',,, ',, Figura o. Autoros mnls produtlvoff (com mnlfl cio doz ortloott n,tor,11utoa ,111 t,w,r.11) o rodo do colnl>ornçfio ontro oloa nrrn puhllr.oçllott ttohru orm1p1aotoc;no cio solo no porlodo do 2001 o 201 n. O tmnnnho dofl r.lrculott ,, pmporr.lou •I ao númoro do publlcnçõott o n Offf)OtHi llr'll dnn ll11ltn tt , uo ,11·orwm '"' porcorlns. Aa coros lndlcnm OH (lf'llf)Ofi dofh1l<lott do ooorcto com n 1111/tlh,u do ogrupnmonto. Fonto: 4700 nrll(Joli llllhllo111lo11 11111 loiloli º" llllo 11111tí 00111 11 tt'lrhm "110II 011111111101"' 111, 1111111, w,,11 ,,t Sclo11co no porlollo 2001-701 ll, Impacto, 6 posr,lvol f)Orç,0bor quo n1onrno oonnn 11ovnr1 purr:tulr10 co 111111,11111h1 se originam do umn rolnçf\o próvln om ww, 11101111111 lnullh1l<;t'lo. A flo111 , ) revela uma novA fr.lcotA dnn mlnçé';oo onl.ro po:1q11lni ulun,u 110 nn 111II: qw, u papel lnstltudonnl froq11ontornonlo oo oxpro1111u no lo11oe-, (lo own,;ti< •1 do pesqulsadoros (na rolnçt\o <J11tro orln11lnclomn o orlo11lmloo) 11 qiu1 o I novíl 1 parceiras lntorlnollt11c:lo11Alo, por votou, nt\o miroo111 cln vo11lndu do oxp:mdlr a recJo do colaborAçhoo, mnn <ln po,pollmç/h, do ln,;011 l11tml11 1tltll(;lorn1I 1, Do mnnolrn nornl, t i rn 1(11100 l>lhllurn(,trlcn ,:011ch 111( 111 111volu11 rllv1J1 11· 1 aspoctos d;1 ponq11lun o,n co111por.lrn,if1o d(I 11010 110 n, null, t1111to "' '' nlvol rr,undlal q1innto 11nc;lun11I. 011 pOtH 1111t1wlc11í111 l11unllolto11 r110 1t1w m1 reco nho d111u11to pulou 11lvolu cJo pm<llllivlclrnlo quo 1()111 ,,th1ulcltJ 110 úllh11t1•1 anon. Contudo, polnn Ih nltnçõun 011;11111011tó ,l1111 quo orn 011 lrnpr."' 11, <, p11 ,vi'1vol quo n po:}qulnu IH nullolro 0111 C-<llllprn :t11,;no do Uúlo t1(1 1 >rn 1nllc:lo 111 111d11111m 110 monianori, r c:,rval!lb, mp c:or1a, jw otszavlkl, n ~ o Compactação do solo: atualização rod~s.• doU~.I bergamJ,C a ' fi vitorino, act I mm _ d ,uo _ _ _ carduccl;'ce ,emr serafim, me 1/ de olM!ira. g~ fp costa kÚp 'rirr j . . / severiano, 8C -{85 umor.r-~ do s, nl gulma.C.., ptg' _ ~ rv sr ,~ · bs arauJo !f}lori''r! .,./ rochil, ww pi,W.lf 21 . c:r Figura 9. Autores brasileiros mais produtivos (com mais de cinco artigos retornados na busca) e rede de colaboração entre eles nas publicações sobre compactação do solo no período de 2001 a 2018. O tamanho dos círculos é proporcional ao número de publicações e a espessura das linhas, ao número de parcerias. As cores indicam os grupos definidos de acordo com a análise de agrupamento. Fonte: 747 artigos publicados com primeiro autor brasileiro em todos os Idiomas com o tópico "soil compact•" na base Web of Science no período 2001-2018. de um esforço maior para aumentar o impacto das publicações. O avanço das parcerias institucionais, ainda fortemente contidas nos âmbitos estadual e regional , poderia contribuir para esse objetivo. ENSAIOS DE LABORATÓRIO PARA DIAGNÓSTICO DA COMPACTAÇÃO DO SOLO Dentre os ensaios laboratoriais mais empregados no estudo da compactação do solo, destacam-se o ensaio de compressão uniaxial e o ensaio de Proctor normal. Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 ) - ~fondr de ~011w 1 )lnu ,lu11lo1· oi oi. Ensaio de con1pressão uniaxial O ensaio do compressl\o unloxlsl tem os mesmos principias do ensaio do Adons0monto unldhnonslonal, normalizado pela Associação Brasileira de Normns Técnicos MB 33361'1990. De acordo com esta norma, o ensaio de adensamento é realizado com amostras de solo saturadas, enquanto o ensaio de compressGo unlaxlal é reallzado com amostras de solo não saturadas. Este ensaio determina, para um solo confinado lateralmente e axialmente carregado em Incrementas sucessivos, com pressões mantidas constantes em cada Incremento e drenado, as deformações verticais resultantes da apllcaçtlo de uma dada press~o. O ensaio de compresstlo unlaxlal consiste basicamente vm aplicar sucessiva e continuamente pressões crescentes e pré-estabu' .cidas (25, 50, 100, 200, 400, 800 e 1600 l<Pa) a uma amostra de mé:llertJI de solo na condiçilo n~o saturada (Dias Junior e Martins, 2017). Nt:sle ensaio, sgo obtidas as curvas de compressêo do solo, que permitem quantificar as reduções de volume do solo e, portanto, estimar sua suscetibilidade à compactaçt1o. Estas curvas representam graficamente a relação entre o logarltmo da pressflo aplicada e a densidade do solo ou o índice de vazios (Figura 1 O). Quando o solo n~o sofreu nenhuma pressão prévia, esta relação é linear e a apllcaç~o de qualquer pressão resultará em deformações não recuperáveis, causando, assim, compactação do solo. Entretanto, se o solo Ol -= - 1,6 · ó -~ .g (li 1 ~ ~ 1,0 · 10 Pross0o do prô-consolldoçQo Cu1vo Llo compro1rnoo tlUCUlldl,rlll (Duformnçôos oh.'rnllcus) l -• - Curvn Llo co111prom1au ' '100 Curva do compressão vlrgorn (Ouforniaçõ0s plôstlcas) -,----- 1000 Prom1flo upllcnctu, kPu Fluurn 1 O. Curvo cio comprotitiOo do tiolo, ovldoncloncto " pross io do pró- comiollduçOo (a,,) o nu duns roglõos ela curvo ctotlnldml por ola. 1io11t1.1: Olu11 Junior ( 10114), Compactação do solo: atualização 23 já experimentou pressões prévias ou ciclos de secagem e umedecimento, a variação das pressões atuantes sobre o solo determinará a formação de duas regiões distintas na curva de compressão do solo: (a) uma região de deformações pequenas, elásticas e recuperáveis (curva de compressão secundária); e (b) uma região de deformações plásticas e não recuperáveis (curva de compressão virgem) (Holtz e Kovacs, 1981). A pressão de pré- consolidação é a pressão que divide a curva de compressão do solo nestas duas regiões. A curva de compressão secundária representa os níveis de pressões experimentadas pelo solo no passado, sendo, portanto, função do manejo do solo. Já a curva de compressão virgem representa pressões que o solo ainda não experimentou no passado, quer seja por serem pressões superiores em intensidade àquelas às quais foi submetido ou por ter tido o ~~u histórico de pressões apagado por meio do preparo de solo com revolvimento. Dessa forma, para que não ocorra compactação, é na região da curva de compressão secundária que o solo deve ser cultivado ou trafegado. É sstc componente da curva de compressão que representa o histórico do manejo do solo e tem sido quantificado por meio da determinação da píessão da pré-consolidação do solo (Dias Junior e Pierce, 1996; Silva et ai., 2010b). A pressão de pré-consolidação depende de vários fatores tais como: mudanças na tensão total a que o solo se encontra submetido devido a erosão e escavações que reduzem a pressão confinante; processos de secagem e umedecimento; textura e mineralogia; estrutura e densidade do solo; uso e manejo do solo; teor e características da matéria orgânica do solo; alterações químicas do solo devido ao intemperismo; precipitações pluviométricas; agentes cimentantes; pH, troca de íons, dentre outros (Dias Junior, 2000; Richart et ai., 2005; Reichert et ai., 2007; Ajayi et ai., 2009; Silva et ai., 201 0b). Métodos para a determinação da pressão de pré- consolidação Vários métodos podem ser usados para a determinação da pressão de pré-consolidação, como os propostos por Casagrande (1936), Burmister (1951), Schmertmann (1955), Sallfors (1975), Andersen e Lukas (1981), Culley e Larson (1987), Jose et ai. (1989), Silva (1990), Lebert e Horn (1991 ), Dias Junior e Pierce (1995), Veenhof e McBride (1996), McBride e Joosse (1996), Fritton (2001 ), Baumgartl e Kõck (2004 ), Gregory et ai. (2006), Gubianí et ai. (2017) e Lamandé et ai. (2017). Apesar de existirem vários métodos para calcular a pressão de pré-consolidação. pesquisadores relatam que estes valores dependem: do método utilizado para o cálculo, pois Tópicos Cí. Solo, 10:7-69, 2019 24 Moacir de Souza Dias Junior el ai. estes métodos podem superestimar ou subestimar os valores da pressão de pré-consolidação(Gregory et ai., 2006; Cavalieri et ai., 2008; Gubiani et ai., 2016; Somavilla et ai., 2017); e da propriedade usada para representar a deformação do solo na curva de compressão (Gubiani et ai., 2016). A seguir serão apresentados os métodos propostos por Casagrande (1936), Dias Junior e Pierce (1995) e por Silva (1990) para a determinação da pressão de pré-consolidação. O método proposto por Casagrande (1936) (Figura 11) consiste na escolha do ponto de raio mínimo ou de máxima curvatura da curva de compressão do solo e, por ele, deve-se traçar uma reta paralela ao eixo das abscissas e uma reta tangente à curva de compressão do solo. Traçar a bissetriz do ângulo formado por essas duas retas. A abscissa do ponto de intersecção da bissetriz com o prolongamento da parte reta da curva de compressão virgem é a pressão de pré-adensamento, que no ensaio de 8ompressão uniaxial é denominada de pressão de pré-consolidação. Tem sido relatado na literatura que, à medida que as perturbações nas amostras indeformadas aumentam (Schmertmann, 1955; Brumund et ai., 1976; Holtz e Kovacs, 1981) ou a umidade do solo é alta (Dias Junior e Pierce, 1995), fica difícil a Casagrande (1936) 0,9 (/) o "r;j ro > 0,8 Q) "O Q) -~ "O ~ 0,6 • Curva de compressão 0,4 1-------,-------.-------, 10 100 1000 10000 Pressão aplicada, kPa Figura 11. Representação da aplicação do método gráfico de Casagrande (1936) para detenninação da pressão de pré-consolidação (o ) a partir da curva de compressão do solo. 11 Fonto: elaboração própria. Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 C11111pn1 '!11~•f111 do 1111111: nlunll,mçf1u 25 o:;colhn ttu ponto d0 111úxhm1 cu1vHlurn 1 pois as curvas ele compressão do solo tondom " 11cm quus0 lln01:1ros, podendo constituir urna restrição para o oscoll·w cio ponto du mio mlnl1110 ou de máxima curvatura da curva de coinpru:,Hõo do t,olo. No mútodo proposto por 01cm Junior 0 Plerce (1995), usa-se uma planilha ol0trônk:o paro m-;th110r 1:1 pressÉ\o ele pré-consolidação a partir da interseção do tllll~lS rotos. U"1El ojust1:1cl0 aos primeiros pontos da curva de compressão (ossoclodos ú cu,vo de compressl:lo secundária) e outra ajustada aos últimos pontos dt-1 curvu de compressOo (prolongamento da reta de compressâo vhuem), Os 1:1utor0s testaram o ajuste ela curva de compressão secundária com dois, três e quatro pontos (respectivamente métodos 1, 2 e 3) e observarnrn nHJior concordência com o método gráfico de Casagrande (1936) parn 0s métodos 1 e 3 1 dependendo da umidade da amostra. O Método 1 é u~adn para Hmostras equilibradas a sucções ~ 100 kPa, enquanto o Métodu 1 é usodo para amostras equilibradas a sucções > ·100 kPa. No Méto, lo 1 (Figuro 12), a pressão de pré-consolidação é determinada na absc1ssc1 do ponto de inlersecçÉÍo da equação da reta que passa pelos dois prir 111 :iru'.', pontos da curva de compressão secundária e o prolongamento cl ... rl'lé1 do compressêo virgem. Já no Método 3 (Figura 12), a pressão d0 pré- consolldaçf:'10 é determinada na abscissa do ponto de intersecçao da rela ajustada aos quatro primeiros pontos da curva de compressão secundária e o prolongamento da rela de compressão virgem. No Método de Silva ( 1990) (Figura ·13 }, deve-se traçar uma reta horizontal (paralela oo eixo das abscissas) passando pela ordenada correspondente ao Indica de vazios inicial ou à densidade do solo inicial. Prolongar a parte rela da curva de compressão virgem e determinar o ponto de intersecção com a rola anteriormente traçada. Pelo ponto de intersecção, traçar uma rula vertical (paralela ao eixo das ordenadas) até interceptar a curva de co111pr0ssÉ10 do solo, Por este ponto, traçar uma reta horizontal (paralela ao oixo das abscissas) olé esta se encontrar com o prolongamento da parte rela da curva de compressão virgem. A abscissa deste ponto corresponde ú prossõo de pré-udensamenlo que, no ensaio de compressão uniaxial, é donoml11ada de pressêlo de pré-consolidação. Por sor a resistência do solo à penetração (RP) uma medida de fácil dolonnlnuc,;l:lo no campo, Dias Junior el ai. (2004) e Lima et ai. (2006) upn:rn0ntarmn mólndos allornallvos de determlnaçao da pressao de pré- etJn~mllda~:llo l:>111 runç~lo da RP. De acordo com Dias Junior et ai. (2004 ), pun-1 u obt011çl:10 dw; oquaçõe~i de o,,= f(RP), faz-se necessário determinar í.l lJ uqué.u;õus cJéJ proi;t:.üo du pró-consolidação e da reslstôncia cio solo i'1 punotruc.;lh) om fu11çl10 da unilrJmle, Esijas 0qur1ções sao da forma 26 0,8 1,0 7 E 0> 1,2 ~ o o (/) o 1,4 "tJ Q) "tJ CC "tJ ·v; e 1,6 Q) o Moacir de Souza Dias Junior et ai. --T- Curva de compressão 1,8 - · - • Reta de compressão virgem - - - Reta que passa pelos primeiros 2 pontos - • · - Reta ajustada aos 4 primeiros pontos 2,0 -4------~ -------.--------, 10 100 1000 10000 Pressão aplicada, kPa Figura 12. Representação gráfica do método de Dias Junior e Pierce (1995) para determinação da pressão de pré-consolidação (aP) a partir da curva de compressão do solo para amostras mais secas e mais úmidas que o equivalente à tensão de água de 100 kPa (respectivamente a - método 1 e a - método 3). P p Fonte: elaboração própria. 0 ,9 (/) 0,8 o -~ > Q) "tJ 0,7 Q) o 'õ ..E 0,6 0,5 10 1000 Pressão aplicada, kPa 10000 Figura 13. Representação gráfica do método de Silva (1990) para detennlnação da pressão de pré-consolidação (aP) a partir da curva de compressão do solo. Fonto: elaboração próprio. Tópicoi1 CI. Solo, 10:7-69, 2019 Compactação do solo: atualização 27 a = 1 O <a +b uJ e RP = c + d U onde "a" "b" "c" e "d" são parâmetros de p ' ' ' ajuste das equações. Substituindo os mesmos valores de umidade nas duas equações e representando em uma figura as pressões de pré-consolidação (eixo das ordenadas) em função da resistência do solo à penetração (eixo das abscissas), obtém-se uma equação da forma a =e+ f (RP), onde "e" e p ''f' são parâmetros de ajuste das equações apresentadas na figura 14. Assim, para determinar a pressão de pré-consolidação para estas condições, basta determinar a RP e substituir na equação crP = f(RP). O uso destas equações representa não só uma simplificação do método, mas também uma economia de tempo na determinação da pressão de pré- consolidação e, portanto, da capacidade de suporte de carga do so!o no campo, a qual poderá ser usada como um critério auxiliar de decisão sob: 0 a realização ou não de uma determinada operação mecanizada. Para uma mesma condição, o fator que governa a quantidâdi::; de deformação que poderá ocorrer no solo é a umidade e sua densidade inici:::i l a qual reflete o estado de compactação inicial do solo (Dias Junior. 1994 ). Assim, quando os solos estão mais secos, a pressão de pré-consolidação -- PA-0-0,03 m: crP = - 15,44 + 0,60 (RP) R2 = 0,88 .. - - - PA-0,35-0,38 m: oP = 11 , 10 + 0,11 (RP) R2 = 0,99** ----- FX-0-0,03 m: crP = -19,13 + 0,79 (RP) R2 = 0,98** - - - - FX-0,35-0,38 m: oP = -441,42 + 1,98 (RP) R2 = 0,95*" 600 500 400 ro a.. ~ 300 ~ b 200 100 ' , ------_L.---------o o 100 200 300 400 500 600 RP, k'Pa Figura 14. Pressão de pré-consolidação (a ) em função da resistência do solo à penetração (RP) para o Argissolo A~arelo (PA) e para o Plintossolo (FX), nas camadas de 0-0,03 e de 0,35 a 0,38 m. Fonte: Dias Junior ot ai. (2004) Tópicos CI. Solo, J0:7-69, 201 9 28 Moacir de Souza Dias Junior et ai. pode ser alta (Figura 15), condicionando uma maior capacidade de suporte de carga ao solo, que pode ser suficiente para suportar as pressões aplicadas e a compactação do solo pode não ser significativa (Ajayi et ai. , 2013; Andrade et ai., 2017). Entretanto, quando a umidade é alta, a pressão de pré-consolidação é pequena (Figura 15), condicionando baixa capacidade de suporte de carga do solo e tornando-o mais suscetível à compactação (Pacheco e Cantalice, 2011; Vischi Filho et ai., 2015; Andradeet ai. , 2017). Esta compactação, por ser prejudicial às plantas, pode causar redução na produção (Souza et ai., 2012; Ajayi et ai., 2013; Martins et ai., 2018). Dessa forma, o estudo da compressibilidade do solo pode servir como subsídio na tomada de decisão sobre executar ou não uma operação mecanizada ou até mesmo de trafegar ou não em determinada área. Modelo de capacidade de suporte de carga Considerando a variação da pressão de pré-consolidação com a umidade do solo (Figura 15), Dias Junior (1994) desenvolveu um modelo denominado de modelo de capacidade de suporte de carga, para solos de clima temperado, que prediz a máxima pressão que o solo pode suportar para diferentes umidades, sem sofrer compactação, em função da pressão 1,2 1,4 7 E 1 O) 1,6 ~ 1 U (kg kg-1) · .. 1 o 1 • 0,24 1 1 ■ 0,19 1,8 1 1 1 1 4 0,12 1 1 ♦ 0,05 1 1 1 1 501 1001 2001 5001 ----- oP li li 1 1 1 i I li li 1 1 i 1 1 1 1 i 'J 10 100 1000 10000 o , kPa Figura 15. Curvas de compressão do solo (densidade do solo o em função ' ~· da pressão aplicada, a) para diferentes valores de umidade (U, p/p). evidenciando a variação dos valores determinados de pressão de pré- consolidação (a 11 ). Fonto: Dias Junior (1994). Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, ~0 19 Compactação do solo: atualização 29 de pré-consolidação e da umidade do solo. Modelos semelhantes a este (Figuras 16 e 17) têm sido encontrados para alguns solos dos estados da Bahia, Espírito Santo, Goiás, Minas Gerais, Rio Grande do Sul, São Paulo (Kondo e Dias Junior, 1999; Silva et ai., 1999; Dias Junior e Ferreira, 1998; Oliveira et ai., 2003a, b; Dias Junior et ai., 2005; Andrade et ai., 2017; Martins et ai., 2018). As aplicações dos modelos de capacidade de suporte de carga serão apresentadas detalhadamente neste capítulo. 500 400 ro 300 o.. ~ ã. o 200 100 - (J = 1Q(2.79 -J.79U) R2 = o.as·· n = 45 p o-+-----.-----~---~-- 0,00 0,10 0,20 U, kg kg-1 0,30 Figura 16. Representação gráfica do modelo de capacidade de suporte de carga relacionando o decaimento exponencial da pressão de pré-consolidação (aP) em função do aumento da umidade do solo {U, p/p). n = número de amostras. Fonte: elaboração própria. 350 300 ro 250 o.. ~ -Q. o 200 150 -- crP= 58,3 + 33,3 ln (Sucção) R2 = 0,96"" LV 100 +-~~~.-~ ................... --..--.-~~~~~- 1 10 100 1000 Sucção, kPa Figura 17. Representação gráfica do modelo de capacidade de suporte de carga relacionando a variação linear da pressão de pré-consolidação (a ) em função da sucção para um Latossolo Vermelho (LV). P Fonte: Ollvolra ol ai. (2003b). Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 30 Moacir de Souza Dias Junior et ai. Comparação dos modelos de capacidade de suporte de carga Em estudos em que são obtidos vários modelos de capacidade de suporte de carga, existe a necessidade de compará-los para verificar se diferem estatisticamente. Para fazer essa comparação, os modelos de capacidade de suporte de carga [a = 1 Q(ª + bel] devem ser linearizados p [log crP = log (a + b9)] e os coeficientes lineares (a) e angulares (b) devem ser comparados seguindo o procedimento descrito em Snedecor e Cochran (1989) conforme descrição abaixo: a) Quando os modelos de capacidade de suporte de carga forem homogêneos e os coeficientes lineares (a) e/ou angulares (b) diferirem significativamente, estes modelos não são agrupados, pois isso indica que os solos possuem capacidades de suporte de carga diferentes; b) Quando os modelos de capacidade de suporte de carga forem homogêneos e os coeficientes lineares (a) e/ou angulares (b) não diferirem significativamente, estes modelos são agrupados, pois isso indica que os solos possuem mesma capacidade de suporte de carga; c) Quando os modelos de capacidade de suporte de carga não forem homogêneos, os modelos não são agrupados, pois isso indica que os solos possuem capacidades de suporte de carga diferentes. Para ilustrar este procedimento, consideram-se as condições A, B e C, cujos modelos de capacidade de suporte de carga são apresentados na figura 18. Comparando os modelos de capacidade de suporte de carga das condições A versus B e A versus C, utilizando o procedimento de Snedecor e Cochran (1989), observa-se que os modelos das condições A e B diferiram estatisticamente indicando diferentes capacidades de suporte de carga {Quadro 2). O mesmo ocorreu com a comparação das condições A e C e, devido a isso, estes modelos não foram agrupados. Ao comparar as condições B versus C, observa-se que os modelos das condições B e C não diferiram estatisticamente indicando mesma capacidade de suporte de carga e, devido a isso, estes modelos foram agrupados em um único modelo. Finalmente, ao comparar as condições A versus (B e C), observa-se que os modelos das condições A e (B e C) diferiram estatisticamente indicando diferentes capacidades de suporte de carga e, devido a isso, estes modelos não foram agrupados (Figura 19). Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 ('(l o. 400 Cornpoctoção do solo: atualização \ .::.! 200 r;;.,. o +-----r-----.-----...-----, 0,0 0 , 1 0,2 0,3 0,4 e, m3 m--3 --A: oP = 1Q(2.66-2.14ql R 2 = 0,97 .. - - - - B: º p = 10(2.14 . 3.44q) R 2 = o.as·· --- C: o p = 10(2,10 - J,19q1 R 2 = o.ar• 31 Figura 18. Modelos de capacidade de suporte de carga para diferentes condiço~s hipotéticas (A, 8 e C). aP: pressão de pré-consolidação. 8: umidade do solo (v/v). Fonte: elaboração própria. Quadro 2. Comparação dos modelos de capacidade de suporte de carga para as condições hipotéticas A, B e C usando o procedimento descrito em Snedecor e Cochran (1989) Teste F Comparações Homogeneidade Coeficiente angular Coeficiente linear dos dados (a) (b) Avs B H ** * Avs C H ** ns B vs C H ns ns A vs (8 e C) H ** •• ns = não slgnincatlvo; • = significativo a 5 %; •• = significativo a 1 %; H: homogêneo. Tópicos Ci Solo, J0:7-ú9, 2019 32 Moacir de Souza Dias Junior et ai. 400 - A· o = 1012.66 -2.14qJ R2 = 0,97** • p \ --- B e e· o = 10<2-19 • 3.,0qi R2 = o,85 .. • p \ ' ro \ a. ~ 200 ' ·a. ' t> ' ' ' ...... ...... .... -- o 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 9, m3 m-3 Figura 19. Modelos de capacidade de suporte de carga para as mesmas condições hipotéticas da figura 18 após a aplicação do procedimento &statístico de Snedecor e Cochran (1989). As condições B e C não foram consideradas estatisticamente distintas, sendo agrupadas em um único modelo. a : pressão de pré-consolidação. 8: umidade do solo (v/v). p Fonte: elaboração própria. Critérios para análise do efeito do manejo sobre a estrutura do solo Para analisar o efeito do manejo sobre a estrutura do solo utilizando os modelos de capacidade de suporte de carga, estes devem ser obtidos para uma condição prévia à aplicação das pressões a serem avaliadas. Nestes, deve-se acrescentar os intervalos de confiança da população a 95 % (Figura 20). Coletam-se, então, amostras indeformadas na condição que se deseja avaliar (linha de tráfego do maquinário de interesse, locais submetidos ao pisoteio animal, áreas submetidas a diferentes práticas ou condições de manejo, dentre outros) as quais serão submetidas ao ensaio de compressão uniaxial com a umidade de coleta. Para tanto, é imprescindivel o recobrimento das amostras com filme plástico e algum material impermeabilizante, mais comumente parafina, e armazenadas em caixa térmica para evitar a evaporação da água. No laboratório, estas amostras são submetidas ao ensaio de compressão uniaxial, determinando-se a pressão de pré-consolidação paro a umidade de coleta. A seguir, deve-se representar, na figura do modelo de capacidade de suporte de carga, os valores das umidades de coleta versus as pressões de pré-consolidação, determinando a porcentagem das amostras que pertencem a cada região, quantificando se ocorreu compactaçf o ou Tópicos CI. Solo. 10:7-69, 20 19 Compnclaçüo do solo: nlutlllzação 33 - Modelode capacidade de suporte de carga - - - Intervalos de confiança da população 95 % 600 500 400 rn a.. ~ 300 õ. t> 200 e 100 o º·ºº 0,10 0,20 0,30 Figura 20. Critérios para análise do efeito do manejo sobre a estrutura do solo a partir do modelo de capacidade de suporte de carga com os intervalos de confiança. A região 11a" indica ocorrência de compactação adicional. A região "b" indica tendência à compactação se não forem respeitados os valores de pressão aplicada definidos pelo limite superior do intervalo de confiança. A região 11c" indica ausência de compactação adicional. aP: pressão de pré-consolidação. 8: umidade do solo (v/v). Fonte: adaptada de Dias Junior et ai. (2005). não. De acordo com Dias Junior et ai. (2005), estas regiões são: a) uma região onde as pressões de pré-consolidação determinadas após o manejo são maiores do que as do limite superior do inteivalo de confiança, sendo considerada como a região onde a compactação do solo já ocorreu; b) uma região onde as pressões de pré-consolidação determinadas após o manejo estão entre o limite superior e inferior do inteivalo de confiança. Apesar de as amostras de solo não terem sofrido compactação, esta região indica que as amostras de solo poderão sofrer compactação nas próximas operações, caso as pressões aplicadas forem maiores que as do limite superior do inteivalo de confiança; e c) uma região onde as pressões de pré-consolidação determinadas após o manejo são menores do que as do limite inferior do inteivalo de confiança (Figura 20). Considerando que a pressão de pré-consolidação é um indicador da máxima pressão que deve ser aplicada ao solo para evitar a sua compactação (Dias Junior e Pierce, 1996; Araujo-Junior et ai., 2011), e de sua resistência Tópico!> Ci Solo, J0:7-69, 2019 34 Moacir de Souza Dias Junior et ai. mecânica (Ajayi et ai. , 2013; Andrade et ai., 2017), e que reduções nos valores das pressões de pré-consolidação podem indicar uma recuperação da estrutura do solo (Dias Junior et ai., 2005), os modelos de capacidade de suporte de carga e as pressões de pré-consolidação têm sido usados para diversas finalidades, descritas a seguir. Uso dos modelos de capacidade de suporte de carga e das pressões de pré-consolidação 1) Estimar a pressão máxima a ser aplicada ao solo para evitar que a compactação ocorra Para determinar a pressão máxima a ser aplicada ao solo para evitar que a compactação ocorra em determinada umidade, considerando os critérios ilustrados na figura 20, deve-se entrar na figura do modelo de cap3cidade de suporte de carga com a umidade desejada e, então, determinar o valor da pressão de pré-consolidação correspondente ao limite superior do intervalo de confiança da população, determinando, assim, a pressão máxima a ser aplicada ao solo para evitar que a compactação ocorra. Para o exemplo apresentado na figura 21, a pressão máxima a ser aplicada ao solo, para evitar que a compactação ocorra para a umidade de 0,20 m3 m·3 , é igual a 369 kPa. Essa abordagem foi empregada por Araujo-Junior et ai. (2011) na avaliação em um experimento com maquinário empregado em lavoura cafeeira implantada em um Latossolo Vermelho Distroférrico argiloso. Os autores empregaram o software TASC - Tyresffracks and Soil Compaction (Diserens, 2005) para determinação dos bulbos de pressões aplicados por um trator cafeeiro (modelo 68, Valmet®). Foram encontrados valores máximos de pressões aplicadas de 200 a 220 kPa para o rodado dianteiro (independentemente da condição de preparo do solo), enquanto para o rodado traseiro, as pressões máximas determinadas foram de 120 a 140 kPa para o solo sem preparo e 200 a 220 kPa para o solo com preparo regular. A partir dessa avaliação, os autores determinaram, nos modelos de capacidade de suporte de carga, quais seriam os valores máximos de umidade para tráfego nas diferentes condições de manejo avaliadas, que variaram de 0,27 a 0,40 m3 m·3. Em uma avaliação experimental, Gregory et ai. (2006) observaram que a pressão de pré-consolidação (definida pelos autores no ponto de máxima curvatura da curva de compressão do solo) foi um indicador adequado da capacidade de suporte de carga. Não obstante, Somavilla et ai. (201 7) Tópicos Ci. Solo, J0:7-69, 20 19 600 500 ro 400 Q. ~ -a. 300 b 200 100 Compactação do solo: atualização _ 0 = 1012.92 -212q1 R2 = 0.90** p --- Intervalo de confiança da população 95 % ' ' ' ' ' ..... ................. ...... __ o -l----~-----+-----.-------, 0,0 O, 1 0,2 0,3 0,4 8, m3 m....J 35 Figura 21. Determinação da pressão máxima a ser aplicada ao solo p~r-a evitar que a compactação do solo ocorra . . aP: pressão de pré-conso!ldoÇdO. 8: umidade do solo (v/v). Fonte: elaboração própria. ressaltam que a verificação definitiva dessa correspondência ainda carece de estudos mais aprofundados. 2) Avaliar a suscetibilidade à compactação de diferentes sistemas de manejas Para avaliar a susceptibilidade à compactação de dois solos Capac Joam (Aeric Ochraqua/fs) e Kalamazoo Joam (Typic Hapludalfs), sob dois sistemas de manejo, preparo convencional e plantio direto, avaliaram-se as pressões de pré-consolidação para diferentes umidades (Dias Junior, 1994 ). As amostras indeformadas foram coletadas na camada de 0-3 cm e no local de passagem das rodas e entre o local de passagem das rodas do trator. Os resultados obtidos mostraram que, em ambos os solos e em qualquer condição de umidade, o plantio direto no local de passagem das rodas apresentou maiores pressões de pré-consolidação, enquanto o preparo convencional no local entre as rodas apresentou menores pressões de pré-consolidação (Figura 22). Concluiu-se, neste estudo, que a condição de plantio direto no local onde passam as rodas é mais resistente à compactação, enquanto o preparo convencional entre as rodas é mais susceptlvel à compactação, constituindo uma grande vantagem do plantio direto devido à maior capacidade de suporte de carga. Tópicos Ci. Solo, )(};7-69, 2019 36 Moacir de Souza Dias Junior et ai. Capac 600 Plantio direto (linha de tráfego) 400 ' Preparo convencional ' (entre as linhas de tráfego) ...... .... .... 200 .... ------ro ---o.. ~ ô. b Kalamazoo 600 400 ' ' 200 0,0 0,1 0,2 0,3 U, kg kg-1 Figura 22. Modelos de capacidade de suporte de carga dos solos Capac /oam (Aeric Ochraqualfs) e Kalamazoo loam (Typic Hapludalfs) para a camada 0-3 cm, no local de passagem das rodas (plantio direto) e entre o local de passagem das rodas do trator (preparo convencional). a : pressão de p pré-consolidação. U: umidade do solo (p/p). Fonte: Dias Junior (1994). Em outro estudo, avaliou-se os modelos de capacidade de suporte de carga de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob cultivo anual, pastagem e mata nativa (Kondo, 1998) (Figura 23). As amostras foram coletadas aleatoriamente na camada de 0-3 cm. Analisando a figura 23, observa-se um deslocamento mais acentuado para a região de menores pressões do modelo de capacidade de suporte de carga para o cultivo anual em relação à da mata, o que pode ser devido à destruição da estrutura e à homogeneização da camada superficial do solo pelos implementes de preparo, sugerindo, portanto, maior susceptibilidade à compactação do solo sob cultivo anual. Já a pastagem apresentou pressões de pré-consolidação maiores do que as do cultivo anual e da mata, evidenciando a influência do pisoteio do gado na compactação da camada superficial do solo (Kondo, 1998). Contudo, para umidades maiores (acima de 0,30 kg kg-1) , o efeito do manejo é mais tênue e os modelos de capacidade de suporte de carga dos diferentes usos da terra aproximam-se entre si, sobrepujando o efeito do manejo. Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 Compactação do solo: <1lualização co a. .:,t; 600 ·o. 400 b 200 0,00 - . - . - Cultura anual -- Mata - - - Pastagem ' \ \ ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' .....·, ..... a = 1012.6!1-1 .aJu1 R2 = 0,69 p a = 1012.a1-2.2!M R2 = 0,85 p a = 10,2.01-2.21u1 R2 = 0,82 p . --.: ', 0,10 0,20 0,30 0,40 U, kg kg-1 37 Figura 23. Modelos de capacidade de suporte de carga de um Lato~so!o Vermelho-Amarelo sob diferentes usos e manejos (cultura anual, pastagem e mata) na camada 0-3 cm. aP: pressão de pré-consolidação. U: umidade do solo (p/p). Fonte: Kondo (1998). Os modelos de capacidade de suporte de carga têm sido empregados para avalição do efeito do manejo sobre a estrutura do solo em diferentes lavouras. Em lavouras cafeeiras, essa avaliação tem sido empregada já há anos (Miranda et ai., 2003) e tem sistematicamente indicado o efeito preponderante das práticas de controle de plantas daninhas na resistência mecânica do solo. Em geral, os estudos têm apontado que o controle mecânico de plantas daninhas com gradagem e o controle químico com herbicida de pré-emergência têm provocado maior compactação nas entrelinhas (Araujo- Junior et ai., 2011; Pais et ai., 2013), enquanto plantas de cobertura têm favorecido menor compactação nas entrelinhas (Pais et ai., 2011 ). Outros sistemas agrícolas em que essa metodologia tem sido aplicada incluem pastagens (Pires et ai., 2012), lavouras de grãos (Oliveira et ai., 2003a; Levien et ai., 2009; Marasca et ai., 2012), plantios de cana-de- açúcar (Pacheco e Cantalice, 2011; Vischi Filho et ai., 2015), florestas de eucalipto (Andrade et ai., 2017), pomares de laranja (Fidalski et ai., 2015) e como indicador de qualidade ambiental em ecossistemas nativos e em regeneração (Martins et ai., 2012b). Tópicos Ci. Solo, 10: 7-69, 2019 38 Moacir de Souza Dias Junior et ai. 3) Avaliar a suscetibilidade à compactação de diferentes classes de solo Para avaliar a suscetibilidade à compactação de diferentes classes de solo através dos modelos de capacidade de suporte de carga utilizou-se um Plintossolo (FX) situado no município de Aracruz, ES, um Argissolo Amarelo (PA) situado no município de Eunápolis, BA e um Latossolo Amarelo (LA) situado no município de Aracruz, ES, para os horizontes A e B (Dias Junior, 2006), O horizonte A do Plintossolo apresentou valores de pressão de pré- consolidação maiores do que o horizonte A do Latossolo Amarelo e do Argissolo Amarelo, que apresentou os menores valores de pressão de pré-consolidação (Figura 24), indicando ser o horizonte A do Pl intossolo o mais resistente à compactação e o horizonte A do Argissolo Amarelo, o mais susceptível. O horizonte B do Plintossolo apresentou valores de pressão de pré- consolidação maiores que os horizontes B do Argissolo Amarelo e do LatossoloAmarelo para umidades menores do que 0,14 kg kg·1 e 0,15 kg kg·1, respectivamente, indicando uma alta resistência à compressão quando seco -- FX - Aracruz, ES 500 - - - PA - Eunápolis, BA - • • - LA - Aracruz, ES 400 200 100 0 +-----y--------.----- o.o 0,1 0,2 0,3 U, kg kg-1 Figura 24. Modelos de capacidade de suporte de carga do horizonte A de uni Plintossolo (FX), de um Argissolo Amarelo (PA) e de um Latossolo Amarelo (LA), situados nos municípios de Aracruz, ES, Eunápolis, BA e Aracruz, ES, respectivamente. aP: pressão de pré-consolidação. U: umidade do solo (p/p). Fonta: Dias Junior (2006). Tópicos Cl. Solo, 10:7-69, 2019 Compactação do solo: atualização 39 (Figura 25). Entretanto, para umidades maiores do que estes valores, o horizonte B do Plintossolo apresentou os menores valores de pressão de pré-consolidação, indicando uma menor resistência à compressão do que os outros dois solos. Considerando que, para crescer, as raízes precisam vencer a resistência mecânica oferecida pelo solo adjacente a ela (Rõmkens e Miller, 1971 ), estes resultados sugerem que o horizonte B tanto do Plintossolo quanto do Argissolo Amarelo podem oferecer maiores resistências ao desenvolvimento do sistema radicular do que o Latossolo Amarelo, o que evidencia a necessidade de um preparo mais intensivo no Plintossolo e no Argissolo Amarelo do que no Latossolo Amarelo. O uso dos modelos de capacidade de suporte de carga para comparação entre classes de solo tem sido bastante comum em estudos desenvolvidos em florestas plantadas de eucalipto (Dias Junior et ai. , 2005, 2007; Andrade et ~, . 2017; Martins et ai., 2018). Nessas situações, existe interesse em veníir.ar como as classes de solo diferem entre si quanto à sua capacidade de supo:r~ de carga para, por exemplo, planejamento das atividades de colheita. A.s::-,rn , a partir dos modelos de capacidade de suporte de carga, é possíve' c:2fi ,-11r o momento adequado de entrada do maquinário nas áreas, a ordern de entrada nos talhões, quais solos são mais resistentes à compactaçao na estação chuvosa, quais solos são resistentes apenas na estação seca, dentre outras possibilidades. --FX - Aracruz, ES 600 - - - PA - Eunápolis, BA ----- LA-Aracruz, ES ' 200 0,0 ' ' ' . ' ' ' ·, ' ·, :-.... -...... ...... ...... . ...... . ...... ....... ......_ ,... ...... ....... ......... . - ........ __ 0,1 0,2 U, kg kg-1 0,3 Figura 25. Modelos de capacidade de suporte de carga do horizonte B de um Plintossolo (FX), de um Argissolo Amarelo (PA) e de um Latossolo Amarelo (LA), na camada de 35-38cm, situados nos municípios de Aracruz, ES, Eunápolis, BA e Aracruz, ES, respectivamente. a : pressão de pré- consolidação. U: umidade do solo (p/p). P Fonte: Dias Junior (2006). Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 40 Moacir de Souza Dias Junior el ai. 4) Avaliar a suscetibilidade à compactação de diferentes horizontes A figura 26 apresenta os modelos de capacidade de suporte de carga para os horizontes A e Bt de um Argissolo Amarelo (PA), situado no município de Aracruz, ES (Dias Junior et ai., 1999). O topo do horizonte Bt do PA apresentou valores de pressão de pré-consolidação significativamente maiores do que os do horizonte A para qualquer umidade do solo. Esta diferença pode estar relacionada com as diferenças de estrutura que resultam da atuação dos processos pedogenéticos, já que o horizonte A apresenta estrutura granular e o Bt, em blocos. Estes resultados indicam que o horizonte A deste solo é mais suscetível à compactação do que o horizonte Bt. Considerando que, para crescer em diâmetro, a raiz precisa vencer a resistência mecânica oferecida pelo solo adjacente a ela (Rõmkens e Miller, 1971 ), é de se esperar que o horizonte Bt ofereça maiores restrições ao crescimento do sistema radicular por apresentar maiores pressões de pré-consolidação. 5) Avaliar a influência da mineralogia e textura sobre a capacidade de suporte de carga Para verificar a influência da mineralogia na capacidade de suporte de carga, Ajayi et ai. (2009) conduziram um estudo utilizando um Latossolo 700 600 500 ro 400 o.. ~ b o. 300 200 100 -- Horiz. A : o = 10(3•04 - 5.54 qJ R2 = 0,91** • p - - - Horiz. Bt: o = 10(2.99 • 3A4 qJ R2 = 0,80º p o -r------.-------..------~ 0,00 0,10 0,20 0,30 U, kg kg-1 Figura 26. Modelos de capacidade de suporte de carga para os horizontes A e Bt de um Argissolo Amarelo (PA), situado no município de Aracruz, ES. aP: pressão de pré-consolidação. U: umidade do solo (p/p). Fonte: Dias Junior ol oi. (1999). Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 Compactação do solo: alualização 41 Amarelo Distrocoeso coletado em Aracruz, ES; um Latossolo Vermelho Distroférrico coletado em Santo Ângelo, RS; e um Latossolo Vermelho Distroférrrico coletado em Lavras, MG. No Latossolo Amarelo Distrocoeso coletado em Aracruz, ES, a ausência de gibbsita e a muito baixa quantidade de óxidos de ferro (11 g kg-1) favorecem o arranjo face-face das placas de caulinita, contribuindo para a densidade do solo (1,73 Mg m·3) e para maior capacidade de suporte de carga entre as classes de solo estudadas (Figura 27). O Latossolo Vermelho Distroférrico coletado em Santo Ângelo, RS, é rico em óxidos de ferro (227 g kg·1), mas sem gibbsita. Esta situaçãoestá associada com a estrutura em blocos, que, em relação à estrutura granular do Latossolo Vermelho Distroférrrico coletado em Lavras, MG, contribui para elevar a densidade do solo (1,30 Mg m·3) e reduzir a porosidade total do solo (54 %) (Ferreira et ai., 1999; Resende et ai., 2011). Esta condição ajuda a 350 ro a.. ~ õ 300 ·rs. ro :-2 o 250 V, e o () 1 •Q) .... 200 e. Q) "C o l('Q 150 V, V, Q) .... a.. 100 1 Latossolo amarelo distrocoeso - Aracruz, ES o = 251 6943xo.o417 R2 = O 93** n = 7 p 1 ' Latossolo vermelho distroférrico - Santo Ângelo, RS o = 215 6537xº·º221 R2 = O 96** n = 7 p 1 ' Latossolo vermelho distroférrico - Lavras, MG o = 153 8309xo.o34s R2 = O 89** n = 7 p ' ' -------------------- ------------------------------------ 10 100 1000 Sucção, kPa Figura 27. Influência da mineralogia na capacidade de suporte de carga de Latossolos argilosos. O Latossolo Amarelo Distrocoeso e o Latossolo Vermelho Distroférrico de Santo Ângelo, RS, são cauliniticos, enquanto o Latossolo Vermelho Distroférrico de Lavras, MG, é glbbsítlco. a : pressão de pré-consolidação. P Fonte: adaptada de Ajayl ot ai. (2009). Tópicos CI. Solo, 10:7-69, 20 19 42 Moacir de Souza Dias Junior et ai. explicar a também elevada capacidade de suporte de carga desta classe de solo. No Latossolo Vermelho Distroférrico coletado em Lavras, MG, a grande quantidade de gibbsita na fração argila dificulta o arranjo face-face das placas de caulinita. O solo gibbsítico exibe uma grande quantidade de macroporos bem conectados (Furian et ai., 2001 ), como resultado da estrutura granular. Esta estrutura contribui para a diminuição da densidade do solo (1,06 Mg m·3) e aumento da suscetibilidade à compactação. Consequentemente, estas classes de solo têm baixa capacidade de suporte de carga quando comparadas com as classes de solo que possuem estrutura em blocos. Este estudo mostrou que diferenças na capacidade de su~arte de carga e susceptibilidade à compactação foram influenciadas pela estrutura do solo, que está associado com a mineralogia da fração argila, e pelo potencial da água no solo. O estudo também mostrou que a estrutura granular favorece valores menores de pressão de pré-consolidação em comparação com a estrutura em blocos. A influência da mineralogia na capacidade de suporte de carga tem sido frequentemente demonstrada para Latossolos (Ajayi et ai., 2009, 2010, 2013, 2014), em que sistematicamente tem sido constatada a ordem caulinítico > caulinítico rico em ferro > gibbsítico em termos de capacidade de suporte de carga. Desse modo, em termos de ambientes pedológicos brasileiros, espera-se maior capacidade de suporte de carga nos solos cauliníticos e com baixo teor de ferro dos Tabuleiros Costeiros e da Amazônia; capacidade de suporte de carga intermediária nos solos cauliníticos mais ricos em ferro do Sudeste e Sul do país; e capacidade de suporte de carga menor nos solos gibbsíticos da região do Cerrado. Quanto ao efeito da textura, os estudos são menos frequentes e em geral não têm apresentado resultados concordantes. Em Latossolos da região do Cerrado, Severiano et ai. (2013) observaram que os Latossolos mais arenosos apresentaram maior capacidade de suporte de carga para determinada tensão de água do solo. Já Martins et ai. (2018), em estudo com Latossolos e Argissolo cultivados com eucalipto, observaram maior capacidade de suporte de carga para determinada umidade nos solos mais argilosos em comparação com os mais arenosos. Em um estudo com Argissolos e Espodossolos mais arenosos, Andrade et ai. (2017) observaram maior capacidade de suporte de carga no Espodossolo (ligeiramente mais arenoso que os Argissolos), ainda que esse solo tenha apresentado também maior incidência de compactação pelo tráfego do maquinário). Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 20 19 J Compactação do solo: atualização 43 6) Avaliar a eficiência da subsolagem Para verificar a eficiência da subsolagem em um Argissolo Amarelo, foram determinadas as pressões de pré-consolidação em amostras indeformadas com a umidade de campo. As amostras foram coletadas em duas áreas no local onde foi feita a subsolagem, a 90 cm de profundidade, e em uma área na qual não foi feita a subsolagem. Observa-se na figura 28 que a subsolagem foi mais eficiente em reduzir as pressões de pré-consolidação e, consequentemente, a resistência mecânica do solo, na Área 51 do que na Área 56, indicando que o preparo do solo foi mais eficiente na primeira área. 7) Avaliar o efeito do tráfego sobre a pressão de pré-consolidação Na figura 29, observa-se que, de acordo com os critérios apresertados na figura 20, as operações realizadas com o Feller Buncher (equipar:.<=nto de colheita florestal, que realiza corte das árvores em feixes e sua disp~sição em pilhas), Harvester (equipamento de colheita florestal que r2,3i1za o corte das árvores e as secciona em toras de tamanhos padro:;i~ack i -) e Forwarder (equipamento de baldeio que recolhe as toras e as transporta) causaram compactação em 7, 44 e 63 % das amostras coletadas no topo do horizonte A em um Argissolo Amarelo (Dias Junior et ai. , 1999). Essa constatação deriva da localização dos pontos que representam as pressões de pré-consolidação induzidas ao solo pelas operações realizadas com os equipamentos, que se encontram acima do limite superior do intervalo de confiança da população do modelo de capacidade de suporte de carga do solo. E o u 20 , Ê • Q) 40 ~ C> ~ 60 - '-. V) o 80 E Área 51 ro o Q) "O 20 , Sem subsolagem Q) •, 'O - Com subsolagem ro 40 "O ... , :a 60 e ' .2 80 e Área 56 a. o 200 400 600 Pressão de pré-consolldação, kPa Figura 28. Avaliação da eficiência da subsolagem utilizando as pressões de pré-consolidação em duas áreas de um Arglssolo Amarelo (PA). Fonte: elaboração própria. Tópicos Ci. Solo, 10:7-69, 2019 44 ro Q. ..:.: ·,. o 400 200 Mwn:lr de Suuw 1Jh1!1 ,l1111lnr r•I 111. -- Modolo do cnpocldodo elo uur,orto do curou - - - lntorvolo do conllunço do populnçLlo 9G % "' ............ ... , ...... "' Follor 1996 CompoClfJÇllO: 1 % ---- --o+ ----------- _,,._ _ _ 400 200 ' \ \ . ' • • Harvostor 1 !J!)O CompoctaçC,o: 11'1 % ' ...... . ', ,~ ... ' ' ~ . , ...... ' ' --' --,. , ...... ...... -.. 0 -1-------------=---- - ' \ 400 200 • • ■ ForwarcJor 1996 Compactaç~o: 63 % ~·· ,.,. .... ............ -----, ...... ...... _ o-;---,----.---.-- _, ... .__-.,----., 0,00 0,05 o, 1 O o, 15 0,20 0,25 0,30 Figura 29. Modelo de capacidade de suporte de carga e pressões Induzidas pelas operações realizadas com o Feller, Harvester e Forwardor no topo do horizonte A (camada 0-3 cm) de um Arglssolo Amarolo (PA). 0 11 : pressão de pré-consolidação. 8: umidado do solo (v/v). Fonto: Dias Junior ot ai. (1999). Já, no horizonte Bt, as operações realizadas com o Feller e o Horvostor não causaram compactação, enquanto que os operações roalizmJ~,~ coni o Forwarder causaram compactação em 4 % das amostrns cololDcl~,s (Figura 30). Estes resultados indicam que o Foiwardor foi o oqulpolllot1ll1 que promoveu maior compactação no topo cio horizonto A. TGplrut> CI. Solo, 1 O: 7-(,9, ~O l '.J 600 400 200 Compactação do solo: a tualização -- Modelo de capacidade de suporte de carga Intervalo de confiança da população 95 % ...... ~ ... Feller 1996 Compactação: O % ',  ---0-1----- ---- - ---- - -- - -;;;..._-- 600 • Harvester 1996 Compactação: O % cf 400 ~ "a. o 200 ■ 0-1------- - - - ------..C..--- 600 400 200 0,05 0,10 0,15 • Forwarder 1996 Compactação: 4 % 0,20 0,25 9, m3 m-J 0,30 45 Figura 30. Modelo de capacidade de suporte de carga e pressões induzidas pelas operações realizadas com o Feller, Harvester e Forwarder no topo do horizonte Bt (camada 35-38 cm) de um Argissolo Amarelo (PA). a P: pressão de pré-consolidação. 8: umidade do solo (v/v). Fonte:
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