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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA
COMPORTAMENTO DINÂMICO E MECÂNICO DO
SOLO SOB NÍVEIS DIFERENCIADOS DE
ESCARIFICAÇÃO E COMPACTAÇÃO
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
David Peres da Rosa
Santa Maria, RS, Brasil.
2007
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2
Rosa, David Peres da, 1981-
R788c
Comportamento dinâmico e mecânico do solo sob níveis
diferenciados de escarificação e compactação / por David Peres
da Rosa ; orientador Jose Miguel Reichert. – Santa Maria, 2007.
112 f. : il.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Santa
Maria, Centro de Ciências Rurais, Programa de Pós-Graduação
em Engenharia Agrícola, RS, 2007.
1. Engenharia agrícola 2. Escarificação 3. Compactação
4. Solo 5. Cisalhamento 6. Compressibilidade 7.
Desempenho 8. Implementos agrícolas 9. Esforços I.
Reichert, José Miguel, orient. II. Título
CDU: 631.3
Ficha catalográfica elaborada por
Luiz Marchiotti Fernandes – CRB 10/1160
Biblioteca Setorial do Centro de Ciências Rurais/UFSM
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3
COMPORTAMENTO DINÂMICO E MECÂNICO DO SOLO
SOB NÍVEIS DIFERENCIADOS DE ESCARIFICAÇÃO E
COMPACTAÇÃO
por
David Peres da Rosa
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Área de Concentração em
Máquinas agrícolas, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM,
RS), como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Agrícola.
Orientador: José Miguel Reichert
Santa Maria, RS, Brasil
2007
4
Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Ciências Rurais
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
A Comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova a Dissertação de Mestrado
COMPORTAMENTO DINÂMICO E MECÂNICO DO SOLO SOB NÍVEIS
DIFERENCIADOS DE ESCARIFICAÇÃO E COMPACTAÇÃO
elaborada por
David Peres da Rosa
como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Agrícola
Comissão Examinadora:
José Miguel Reichert, PhD.
(Presidente/Orientador)
Antônio Lilles Tavares Machado, Dr. (UFPel)
Carlos Ricardo Trein, PhD (UFRGS)
Santa Maria, 16 de fevereiro de 2007
5
“Morrer ignorante, sabendo que poderia ter sido sábio,
isso sim é a verdadeira tragédia humana.”
Shakespeare.
Dedico este trabalho aos meus pais,
Paulo Sedrez da Rosa e Ligia Peres da Rosa,
que, embora não estando em presença corporal,
estiveram em presença espiritual.
6
AGRADECIMENTOS
Ao professor José Miguel Reichert, pela transmissão de conhecimentos,
dedicação de seu tempo, orientação e, principalmente por sua amizade.
A EMBRAPA Trigo que permitiu o uso de sua propriedade para realização
deste trabalho. Em especial ao pesquisador Arcenio Sattler, pela grande cooperação
e ajuda, e aos pesquisadores Rainoldo Alberto Kochhann e José Eloir Denardin,
pela ajuda e disponibilização de seu tempo.
Ao professor Dalvan José Reinert, pela troca de conhecimentos passados
durante este período e por sua amizade.
Ao Ercelino Martin Rorato Bevilaqua da secretaria do Programa de Pós
Graduação em Engenharia Agrícola, pela cooperação nos momentos precisos e por
sua amizade.
Aos professores da Mecânica dos solos da Eng. Civil da UFSM, pelo uso dos
equipamentos necessários para execução dos testes realizados.
Aos colegas que se tornaram grandes amigos, Daniel Massoco, Marcelo
Madalosso, Danilo Frachini, Marcelino Knob, João Fernando Zamberlan, Paulo
Costa, pelas trocas de informações, amizade e momentos de descontração.
Aos amigos do Laboratório de Física do Solo, pelos momentos de trabalho,
amizade, Adão Leonel Melo, André A. Brandt, Douglas Rodrigo Kaiser, Eracilda
Fontanela, Flávio Fontinelli, Leonir Uhde, Luis Eduardo A. S. Suzuki, e aos bolsistas
do laboratório Maurício Kunz, Paulo Gubiani, Fabiano Braga por sua amizade e
ajuda, e em especial, aos bolsistas e amigos que foram fundamentais para execução
deste trabalho, Marcelo Ivan Mentges e Davi Perigoti.
Aos amigos, colegas e parentes, os de perto e os de longe, que sempre
torceram por mim.
Ao meu irmão, por toda sua força e incentivo transmitidos mesmo de longe.
Em especial, a uma grande mulher, não em tamanho, mas em coração, a
minha esposa Vanderleia Trevisan da Rosa, por toda sua cooperação em casa, por
sua fidelidade na alegria e na tristeza me ajudando a processar as amostras em
laboratório nos fins de semana, e que sempre esteve ao meu lado em todos os
momentos da minha vida, me apoiando e incentivando, transmitindo todo seu amor e
carinho.
7
Finalizando, a CAPES, pela concessão da bolsa de estudos, sem a qual não
seria possível realizar o trabalho, e à Universidade Federal de Santa Maria, por me
acolher durante esse período importante para minha vida.
8
RESUMO
Dissertação de Mestrado
Programa de Pós Graduação em Engenharia Agrícola
Universidade Federal de Santa Maria.
COMPORTAMENTO DINÂMICO E MECÂNICO DO SOLO SOB NÍVEIS
DIFERENCIADOS DE ESCARIFICAÇÃO E COMPACTAÇÃO
Autor: David Peres da Rosa
Orientador: José Miguel Reichert
Santa Maria, 16 fevereiro de 2007
A compactação nos solos sob sistema de semeadura direta está causando sérios
problemas que, são revertidos à planta e as máquinas agrícolas visualizada pela
maior resistência oferecida ao trabalho de implementos de araste. Tem-se como
solução o uso da escarificação, porém aspectos sobre o tempo de permanência dos
efeitos dessa nas propriedades mecânicas do solo e sua relação com a demanda de
esforços em mecanismos mobilizadores não são claramente conhecidos. Neste
contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da escarificação e da
compactação nas propriedades mecânicas do solo sob semeadura direta, bem como
o seu efeito na dinâmica dos esforços em mecanismos mobilizadores. Para tal
realizaram-se dois estudos, um primeiro em solo de textura argilosa, onde se avaliou
o efeito temporal da escarificação, do tráfego e suas influências na
compressibilidade, cisalhamento do solo, área mobilizada e demanda de esforços
solicitados ao sulcador de semeadora de semeadura direta do tipo facão; e um
segundo em solo de textura franco arenosa, onde se verificou a influência da
compactação na resistência à penetração, área mobilizada, empolamento,
resistência específica operacional e demanda de esforços em haste escarificadora
com ponteira estreita. No estudo 1, a escarificação teve influência direta na
resistência ao cisalhamento, tensão de pré-consolidação, coeficiente de compressão
e na demanda de esforços, sendo que seu efeito perdurou por mais de dois anos e,
após 4 anos não se encontrou mais efeito. No estudo 2, a compactação elevou a
resistência à penetração, esforço tração e a microporosidade, e gerou redução da
macroporosidade e da área mobilizada. A resistência específica operacional foi
maior em solo sob compactação induzida do que sem ela. Efeito da escarificação foi
encontrado em profundidade superior a escarificada.
Palavra chave: Esforços, desempenho, cisalhamento, compressibilidade.
9
ABSTRACT
Master Science Dissertation
Graduate Program in Agricultural Engineering
Federal University of Santa Maria, RS, Brazil
SOIL DINAMIC AND MECHANIC COMPORTATION, UNDER DIFFERENT
LEVELS OF CHISEL AND COMPACTION.
Author: David Peres da Rosa
Advisor: José Miguel Reichert
Santa Maria, February 16, 2007
Soil compaction under no-tillage system has been causing serious problems to plant
growth and to agriculture machines operation due to high soil resistance to tillage.
Soil chiseling is a possible solution, however, some aspects regarding permanence
in time, effects on soil mechanical properties and relation to draught required by
mobilization mechanisms are not clearly known. In this context, the aim of this work
was to evaluate the chiseling and compaction effects on soil mechanical properties
under no tillage, as well as their effects on force dynamics on mobilization
mechanisms. Two studies were carried out. The first was in a clay texture soil, where
the temporal effect of chiseling, traffic and their influences in compressibility, shear of
soil, mobilized area and draught required by the planter’s shaft of no-tillage seeder,
were evaluated. The second study was carried out in sandy loam soil, where the
compaction influence on soil penetration resistance, mobilized area, volume, specific
operational resistance and draught on a chisel plow, were evaluated. In the first
study, chiseling had direct influence on shear resistance, pre-consolidation stress,
compression coefficient and draught, and its effect lasted for more than 2 years, but
less than 4 years. In the second study, soil compaction increased the penetration
resistance, draught and microporosity, and decreased the macroporosity and the
mobilized area. The specific operational resistance was higher in soils under induced
compaction than without it. The chiseling effect was found in upper layer compared to
the chiseled one.
Key word: Efforts, performance, shear, compressibility,
10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Evolução da área plantada sob semeadura direta no Brasil entre os anos
de 1993-2004 (FEBRAPD, 2006).......................................................................23
Figura 2 – Figura discriminativa do Escarificador......................................................28
Figura 3 – Tipos de hastes escarificadoras...............................................................29
Figura 4 – Características dimensionais da ponteira de um escarificador. ...............33
Figura 5 – Resistência ao cisalhamento de um bloco de solo (Mckyes, 1989). ........36
Figura 6 – Comportamento de diferentes tipos de solo na coesão e tensão cisalhante
(Ashburner & Sims, 1984)..................................................................................37
Figura 7 – Curva de compressão do solo quando não sofreu pressões (Dias Jr. &
Pierce, 1996)......................................................................................................40
Figura 8 – Curva de compressão do solo quando sofreu pressões (Dias Jr. & Pierce,
1996)..................................................................................................................40
Figura 9 – Parcela com delimitação de tráfego. ........................................................45
Figura 10 – Montagem do anel octogonal estendido ao sulcador. ............................52
Figura 11 – Montagem do anel octogonal estendido à haste escaficadora...............52
Figura 12 – Dinâmicas das forças atuantes em ponteiras.........................................54
Figura 13 – Perfilômetro desmontável.......................................................................55
Figura 14 – Área mobilizada por ferramenta estreita. (Fonte: Serpa & Magalhães,
1997)..................................................................................................................
56
Figura 15 – Distribuição dos esforços .......................................................................64
horizontais pelo Box plot. ..........................................................................................64
Figura 16 - Distribuição dos esforços........................................................................64
verticais pelo Box plot. ..............................................................................................64
Figura 17 – Curvas normalizadas dos tratamentos em estudo. ................................76
Figura 18 – Relação da tensão de cisalhamento com a tensão normal nos
tratamentos em estudo na camada de 0-0,10m e 0,10-0,20m(semeadura).......85
Figura 19 - Comportamento do esforço horizontal nos tratamentos SD e CA...........88
Figura 20 - Comportamento do esforço vertical nos tratamentos SD e CA...............88
Figura 21 – Box plot do esforço horizontal no SD e CA. ...........................................89
Figura 22 – Box plot do esforço vertical no SD e CA. ...............................................90
Figura 23 - Perfil do solo perante escarificação, na semeadura direta (direita) e
compactação adicional (esquerda), com uma régua em centímetros. ...............91
12
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Seqüência cultural empregada no experimento do estudo 1. ...............45
Tabela 2 - Seqüência cultural empregada no experimento do estudo 2. ...............46
Tabela 3 - Composição granulométrica do solo no estudo 1..................................46
Tabela 4 - Composição granulométrica do solo no estudo 2..................................47
Tabela 5 - Descrição do trator usado no estudo 1..................................................50
Tabela 6 - Descrição do trator usado no estudo 2..................................................51
Tabela 7 - Esforço horizontal (F
H
), esforço vertical (F
V
) e esforço de tração (F
T
)...61
Tabela 8 – Área de solo mobilizado e resistência específica operacional nos
tratamentos em estudo.......................................................................................62
Tabela 9 – Macroporosidade(Ma), microposidade (Mi), porosidade total (Pt) e
densidade do solo (Ds) nas camadas do estudo 1. ...........................................67
Tabela 10 - Porosidade total (em %) na camada de 0-0,10m na interação na época
da colheita..........................................................................................................68
Tabela 11 - Densidade do solo (em Mg m
-3
) na camada de 0,10-0,20m na interação
na época da colheita. .........................................................................................68
Tabela 12 - Densidade do solo (em Mg m
-3
) na camada de 0-0,10m na interação na
época da colheita. ..............................................................................................
69
Tabela 13 - Coeficiente de compressão (Cc) e tensão de pré-consolidação (σ
p
) nas
camadas em estudo na época da semeadura e colheita. ..................................71
Tabela 14 – Tensão de pré-consolidação (em kPa) na interação manejo x tráfego,
na camada 0-0,10m na semeadura. ..................................................................
72
Tabela 15 - Tensão de pré-consolidação (em kPa) na interação manejo x tráfego, na
camada 0,10-0,20m na semeadura. ..................................................................72
Tabela 16 - Tensão de pré-consolidação (em kPa) na interação manejo x tráfego, na
camada 0,10-0,20m na colheita. ........................................................................74
Tabela 17 – Cisalhamento do solo (em kPa) na camada 0-0,10m e 0,10-0,20m nos
tratamentos em estudo.......................................................................................79
Tabela 18 - Tensão de cisalhamento (em kPa) na tensão normal de 50kPa na
interação manejo x tráfego na camada 0-0,10m, na semeadura. ......................80
13
Tabela 19 - Tensão de cisalhamento (em kPa) na tensão normal de 200kPa na
interação manejo x tráfego na camada 0 - 0,10m, na semeadura. ....................80
Tabela 20 - Tensão de cisalhamento (em kPa) na tensão normal de 100kPa na
interação manejo x tráfego na camada 0,10-0,20m, na semeadura. .................81
Tabela 21 – Coesão (C) e ângulo de atrito interno (Φ) do solo na semeadura........82
Tabela 22 – Coesão (C) e ângulo de atrito interno (Φ) do solo na colheita..............82
Tabela 23 – Coesão do solo (em kPa) na interação manejo x tráfego, na camada 0–
0,10m na semeadura. ........................................................................................83
Tabela 24 - Coesão do solo (em kPa) na interação manejo x tráfego, na camada
0,10-0,20m na semeadura. ................................................................................83
Tabela 25 - Ângulo de atrito interno (em º) na interação manejo x tráfego, na
camada 0,10-0,20m na semeadura. ..................................................................84
Tabela 26 – Esforço horizontal (F
H
), vertical (F
V
) e tração (F
T
) e momento (M
O
)
associados à haste escarificadora. ....................................................................86
Tabela 27 - Dados médios de área mobilizada (A
m
), área de elevação (A
e
),
empolamento (Emp) e profundidade de trabalho (P), nos tratamentos em
estudo. ...............................................................................................................90
Tabela 28 – Densidade inicial (DSI), tensão de pré-consolidação (σ
p
) e coeficiente
de compressão (Cc) em solo sob semeadura direta e compactação
adicional..............................................................................................................92
Tabela 29 – Densidade inicial do solo (em Mg m
-3
) na interação manejo x
escarificação, na camada 0,20-0,25m. ..............................................................
93
Tabela 30 – Coeficiente de compressão do solo na interação manejo x
escarificação, na camada 0,20-0,25m. ..............................................................93
Tabela 31 - Dados médios de resistência à penetração (RP) e umidade (θ) do
solo......................................................................................................................95
Tabela 32 –Macroporosidade(Ma), microposidade (Mi), porosidade total (Pt) e
densidade do solo (Ds) nas camadas 0,20-0,25m e 0,25-0,30m.......................97
Tabela 33 - Macroporosidade (em %) na interação manejo x escarificação, na
camada 0,20-0,25m (estudo 2). .........................................................................
98
Tabela 34 - Microporosidade (%) na interação manejo x escarificação, na camada
0,20-0,25m (estudo 2)........................................................................................98
14
LISTA DE SÍMBOLOS
A – área de contato entre o pneu/solo
(m²);
A
m
– área mobilizada (m
2
);
Ae – área de elevação (m
2
);
b – largura do pneu (m);
c – coesão do solo (kPa);
CA – Semeadura direta com
compactação adicional;
CA E – Semeadura direta com
compactação adicional escarificado;
CA S/E – Semeadura direta com
compactação adicional sem
escarificação;
CV – coeficiente de variação (%);
cv – cavalos;
Cc – coeficiente de compressão;
d – diâmetro do pneu (m);
DP – desvio padrão;
Ds – densidade do solo (Mg m
-3
);
DSI – densidade do solo inicial
(Mg m
-3
);
D
T
– diâmetro do pneu (cm);
E1
V
– Solo escarificado no verão de
2001;
E3
i
– Solo escarificado no inverno de
2003;
E5
i
– Solo escarificado no inverno de
2005;
Emp – empolamento (%);
F
H
– esforço horizontal (kN);
F
m
– esforço tração médio (kN);
F
V
– esforço vertical (kN);
F
T
– esforço de tração (kN);
k – kilo;
L – peso sobre o pneu (kN);
kg – kilograma;
Ma – macroporosidade (%);
Mi – microporosidade (%);
M
O
– momento (kN m);
N – neltow;
P – profundidade de trabalho;
Pa – pascal;
pi – pressão de inflação do pneu (kPa);
Pt – Porosidade total do solo;
Re – resistência específica operacional
(kN m
-
²)
RP – resistência à penetração (kPa);
s – distância lateral de ruptura (m);
SD – sistema de semeadura direta;
SD E – sistema de semeadura direta
escarificado.
SD S/E – sistema de semeadura direta
sem escarificação;
W – watts;
w
p
– largura do sulco (m);
α – ângulo de ataque (º);
σ
p
– tensão de pré-consolidação (kPa);
σ
n
- tensão normal (kPa);
θ – umidade volumétrica do solo
(m
3
m
-3
);
τ
- tensão de cisalhamento (kPa);
Φ – ângulo de atrito interno do solo;
15
LISTA DE APÊNDICE
APÊNDICE A - Área experimental do estudo 1.......................................................116
APÊNDICE B - Cilindros usados no estudo 1. ........................................................116
APÊNDICE C - Semeadora utilizada no estudo 1. ..................................................117
APÊNDICE D - Escarificador com rolo destorroador...............................................117
APÊNDICE E - Montagem do perfilômetro..............................................................118
APÊNDICE F - Prensa uniaxial...............................................................................118
APÊNDICE G - Mesa de cisalhamento direto..........................................................119
APÊNDICE H - Esforço horizontal nos tratamentos sem tráfego. ...........................120
APÊNDICE I - Esforço horizontal nos tratamento com tráfego..............................120
APÊNDICE J - Esforço vertical nos tratamentos sem tráfego. ...............................120
APÊNDICE K - Esforço vertical nos tratamento com tráfego. .................................120
APÊNDICE L - Curva de compressão nos tratamentos e camadas em estudo......121
APÊNDICE M - Parâmetros empíricos da equação, para superfícies de solo
consolidadas (firmes) e não consolidadas (soltas)...........................................122
APÊNDICE N - Ângulo de atrito interno (em º) na interação manejo x tráfego, na
camada 0,10-0,20m na colheita. ......................................................................122
APÊNDICE O - Coesão do solo (em kPa) na interação manejo x tráfego, na camada
0,10-0,20m na semeadura. ..............................................................................122
16
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS.................................................................................................10
LISTA DE TABELAS ................................................................................................12
LISTA DE SÍMBOLOS..............................................................................................14
SUMÁRIO .................................................................................................................15
1. INTRODUÇÃO GERAL .....................................................................................18
2. HIPÓTESES.......................................................................................................20
2.1. Estudo 1 ........................................................................................................20
2.2. Estudo 2 ........................................................................................................20
3. OBJETIVOS.......................................................................................................21
3.1. Objetivo específico.......................................................................................21
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..............................................................................22
4.1. Compactação em sistema conservacionista de manejo do solo .............22
4.1.1. O processo de compactação em solo sob semeadura direta .....................22
4.1.2. Compactação no “Pé-de-arado”..................................................................26
4.1.3. Estratégias de redução do efeito da compactação .....................................27
4.2. Indicadores de compactação: dinâmica solo-máquina.............................31
4.2.1. Efeito dinâmico ...........................................................................................31
4.2.2. Efeito mecânico via cisalhamento...............................................................35
4.2.3. Efeito mecânico via compressibilidade .......................................................39
5. MATERIAIS E MÉTODOS.................................................................................44
5.1. Caracterização da área experimental..........................................................44
5.2. Solo................................................................................................................46
5.3. Tratamentos e delineamento experimental empregado............................47
5.4. Especificações das máquinas utilizadas....................................................49
5.5. Esforços solicitados a mecanismo rompedor de solo..............................51
5.6. Área mobilizada, área de elevação e empolamento do solo.....................54
5.7. Resistência específica operacional ............................................................56
5.8. Resistência mecânica do solo.....................................................................57
5.9. Compressibilidade do solo..........................................................................57
5.10. Cisalhamento do solo ..................................................................................58
5.11. Propriedades físicas do solo.......................................................................59
17
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................................................61
6.1. Estudo 1 ........................................................................................................61
6.1.1. Efeito da escarificação nos esforços e área mobilizada por haste sulcadora
de semeadora de semeadura direta e sua influência nas propriedades físicas ........61
6.1.2. Efeito do manejo na compressibilidade do solo ..........................................69
6.1.3. Efeito do manejo no cisalhamento do solo..................................................78
6.2. Estudo 2 ........................................................................................................86
6.2.1. Influência da compactação nos esforços e na mobilização do solo por
escarificador..............................................................................................................86
6.2.2. Efeito da compactação na compressibilidade, resistência à penetração e
propriedades físicas ..................................................................................................92
7. CONCLUSÕES................................................................................................100
7.1. Estudo 2 ......................................................................................................101
8. REFERÊNCIAS ...............................................................................................103
APÊNDICES ...........................................................................................................115
18
1. INTRODUÇÃO GERAL
As ações do manejo do solo devem ser muito bem planejadas, pois seus
efeitos são responsáveis pela sustentabilidade do sistema. A semeadura direta (SD)
minimizou uma série de problemas ligados a processos erosivos, porém exigiu uma
reconfiguração das semeadoras agrícolas, tornando-as robustas e com órgãos
ativos capazes de romper camadas compactadas de solo. Outrossim, tudo isso e
mais a necessidade do aumento da capacidade operacional de trabalho, imposta
indiretamente pelo sistema de agronegócio, geraram uma elevação no tamanho e
peso da frota dos tratores agrícolas, contribuindo para o aumento da compactação
no solo.
Além da deterioração da estrutura do solo, a compactação em solos sob SD
traz consigo uma desvantagem como aumento da força por área trabalhada. Isso
gera conseqüências como aumento do consumo de combustível, redução da vida
útil dos mecanismos ativos do trator e da semeadora e maior desgaste de
mecanismos sulcadores. Sob óptica agronômica, tal problema gera acréscimo da
densidade do solo, redução da profundidade do sistema radicular, redução da
infiltração da água no solo, aumento da temperatura e outros problemas que
refletem na redução da produtividade da cultura.
A magnitude desse problema pode se estender a cerca de 13 milhões de
hectares, que é a área cultivada com culturas anuais no Planalto Médio da região sul
do país (
IBGE, 2003), da qual 75% são manejadas na sob tal sistema (Derpsch &
Benites; 2004). Nessa região demográfica, no período de semeadura das culturas de
verão, os solos encontram-se grande parte do tempo com umidade acima do ponto
de friabilidade, em virtude da alta precipitação que ocorre nesta época do ano,
gerando propensão à degradação estrutural do solo, que, aliado ao trabalho moto-
mecanizado, contribui ainda mais para a manifestação dos efeitos danosos da
compactação.
Como técnica/solução surge a escarificação, que promove o rompimento
dessas camadas compactadas ou adensadas, mantendo mais de 2/3 da cobertura
vegetal intacta (
Ortiz-Cañavate & Hernanz, 1989; Marques et al., 1995).
19
Conforme Machado et al. (2005), por não provocar a inversão do solo, a
escarificação proporciona menor desagregação, sendo que os resíduos vegetais
ficam depositados na superfície, facilitando assim o controle da erosão, melhorando
a infiltração, retenção de água, estrutura e a porosidade do solo.
Todavia, aspectos sobre a duração do efeito da escarificação no solo, bem
como o seu efeito na dinâmica do trabalho de sulcadores e a conseqüência da
compactação do solo no despenho de escarificadores não são claramente
conhecidos.
Distintas áreas do conhecimento científico, como a área da mecânica, física,
química e biológica dos solos, têm buscado indicadores e/ou avaliadores do estado
de condição do solo. Porém, sob o ponto de visto físico, acredita-se que a união das
áreas da mecânica do solo com a da dinâmica da máquina é o melhor indicador de
tal condição.
O confrontamento de dados referentes a parâmetros mecânicos do solo,
como tensão de pré-consolidação, coeficiente de compressão, coesão e
cisalhamento do solo, com os parâmetros ligados à máquina, como a dinâmica dos
esforços atuantes na ferramenta de mobilização, área mobilizada e resistência
específica operacional, podem oferecer melhor explicação de todo esse processo.
É sabido que produtores agrícolas freqüentemente enfrentam problemas, ora
oriundos pelo sistema de agronegócio, ora devido às intempéries, os quais
desencadeiam a desestabilização do homem rural, repercutindo na desestruturação
da economia da cidade, é importante o estudo de técnicas de aperfeiçoamento do
uso do solo e da mecanização agrícola, para gerar maximização dos lucros e da
sustentatibilidade ambiental.
Devido a esses fatores, realizaram-se dois estudos, estudo 1, com objetivo de
analisar o efeito temporal da escarificação no solo de textura argilosa e de verificar
sua influência no desempenho de mecanismo sulcador de semeadora de plantio
direta do tipo facão; e estudo 2, para avaliar a influência da compactação na
dinâmica de esforços em escarificador e verificar a presença de compactação no pé-
de-arado em solo com textura franco arenosa.
20
2. HIPÓTESES
2.1. Estudo 1
Solo argiloso escarificado oferece menor demanda de esforços e maior área
mobilizada por mecanismo sulcador do tipo facão, sendo que, com o aumento do
período da realização da escarificação esses parâmetros sofrem inversão em seus
valores.
O aumento no nível da compactação no solo tende a aumentar a tensão de
pré-consolidação, reduzir o coeficiente de compressão e aumentar a tensão de
cisalhamento, gerando uma condição adversa para o desenvolvimento da cultura.
A tensão de pré-consolidação, coeficiente de compressibilidade, resistência
ao cisalhamento, juntamente com os dados de esforços, são bons indicadores do
estado de compactação do solo.
Solo sob sistema de semeadura direta requer maior esforço por área
trabalhada do que solo escarificado.
A 0,10m da lateral pneu, encontra-se influência direta do tráfego nas
propriedades mecânica do solo, e na dinâmica da máquina.
O efeito residual da escarificação no solo perdura até dois anos.
2.2. Estudo 2
A compactação induzida em solo de textura franco arenosa aumenta a tensão
de pré-consolidação e o requerimento de esforços em haste escarificadora.
A compactação do solo gera redução da área mobilizada, área de elevação e
da profundidade escarificada em solo de textura franco arenosa.
Abaixo da profundidade escarificada encontra-se uma zona compactada em
solo de textura franco arenosa sob semeadura direta, originada pela geometria da
ponteira de escarificador.
21
3. OBJETIVOS
O objetivo geral deste estudo foi verificar a influência da compactação,
escarificação e tráfego de máquinas e implementos agrícolas nas propriedades
mecânicas do solo e na dinâmica da relação máquina-solo, bem como analisar o
efeito tempo da escarificação no solo.
3.1. Objetivo específico
• Quantificar as componentes de forças verticais, horizontais e o momento
associado ao mecanismo sulcador de semeadora de plantio direto do tipo
facão;
• Analisar o desempenho de mecanismos sulcador do tipo facão em solo com
níveis diferenciados de escarificação, através da mensuração da área
mobilizada, área de elevação, empolamento do solo e resistência específica
operacional;
• Caracterizar o efeito residual da escarificação no solo;
• Identificar a influência da compactação no desempenho de escarificadores,
através dos dados de esforços, de perfilometria e de dados compressivos;
• Verificar a presença de compactação abaixo da profundidade de trabalho de
escarificador, bem como identificar a que profundidade a compactação ocorre
de maneira mais significativa;
• Verificar a viabilidade do uso de parâmetros compressivos (como pressão de
pré-consolidação e coeficiente de compressão) e parâmetros cisalhantes
(tensão de cisalhamento e coesão do solo) na caracterização do estado de
compactação do solo;
• Avaliar em que sentido (horizontal ou vertical) a compactação do solo ocorre
de maneira mais efetiva.
22
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4.1. Compactação em sistema conservacionista de manejo do solo
4.1.1. O processo de compactação em solo sob semeadura direta
Após vários anos sob sistema convencional, o sistema de semeadura direta
(SD) surge no Brasil na década de 70, começando a ser empregado na região sul do
País, sendo expandido para o cerrado na década de 80 (Borges Filho, 2001).
Inicialmente com uma evolução lenta, o SD encontrou restrições ao seu uso,
devido à falta de conhecimento, por grande parte dos agricultores e pesquisadores,
sobre seu impacto no solo e na produtividade da cultura. Aliado a isso, a falta de
equipamentos para sua implantação, contribuía para tal restrição.
Posteriormente, a partir da década de oitenta, o sistema começou a se
expandir, resultado do avanço da tecnologia nas máquinas agrícolas, progresso das
pesquisas com herbicidas e outros fatores que contribuíram para ampliação do
conhecimento de tal sistema. Sob o slogan de sistema conservacionista, o SD surge
como uma das maiores tecnologias no meio científico na área da ciência agrária,
pois reduziu notadamente os problemas erosivos provocados pelo sistema
convencional.
Ao manter os restos vegetais das culturas anteriores sobre a superfície do
solo, esse sistema proporciona vários benefícios tais como: maior retenção da
umidade (Salton & Mielniczuk, 1995), possibilitando à cultura uma maior resistência
a veranicos e a períodos de seca; redução da erosão do solo (
Didoné et al. 2002),
diminuindo a perda de solo e fertilizantes, que contribuem para sustentabilidade
ambiental do sistema; aumento da matéria orgânica, que desencadeia melhorias na
estrutura física, CTC (capacidade de troca de cátions), bem como aumento da
capacidade de retenção da água no solo (
Centurion & Demattê, 1985), sendo que a
matéria orgânica atua na estabilização de agregados (
Carpenedo & Mielniczuk,
1990;
Paladini & Mielniczuk, 1991); estímulo à microfauna (induzida pela redução
dos picos de variação térmica), o qual tem como função a produção de elementos
que são responsáveis pela estabilização dos agregados (Henklain, 1997).
23
Contudo, após alguns anos sob esse sistema conservacionista, sob o ponto
de vista físico e mecânico, o solo está apresentando problemas de compactação
sub-superficial, os quais se agravam pelo não revolvimento do solo, restrito à linha
de semeadura, atuando em profundidades superficiais (em torno de 0,13m);
aumento no tamanho da frota de tratores e semeadoras, repercutindo no aumento
da carga da máquina ao solo; umidade inadequada quando na implantação das
culturas (Silva et al., 1984); e utilização inadequada da pressão de inflação dos
pneus agrícolas (Richart et al., 2005; Tessier & Lague, 1991; Håkansson & Danfors,
1981).
No Brasil, a pressão imputada pelo sistema econômico desencadeou um
aumento efetivo na capacidade operacional de trabalho, ou seja, aumento da
capacidade de trabalho moto-mecanizado em menor espaço de tempo,
necessitando para tal, um aumento no tamanho das máquinas, que por sua vez
gerou um aumento da carga no solo e aliado a esses fatores, o uso inadequado de
pneus que, muitas vezes estão calibrados com pressão de inflação imprópria,
aumentam a carga transmitida pela máquina agrícola ao solo.
Face a grande difusão do sistema de semeadura direta, conforme se pode
observar na figura abaixo (Figura 1), o qual em 10 anos apresentou uma expansão
de 730%, toda essa problemática envolta nesse sistema pode estar potencialmente
estendida por toda esta área de 21,863 milhões de ha.
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Ano
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
Área cultivada (1000 ha)
Figura 1 - Evolução da área plantada sob semeadura direta no Brasil entre os anos
de 1993-2004 (FEBRAPD, 2006).
24
Toda ação de fonte antrópica pode ser grande potencializadora de
compactação, se executada de forma errônea. Assim sendo, deve-se planejar toda
ação sobre o solo, para minimizar esses riscos; para tanto, necessita-se saber como
funciona o processo de compactação no solo.
Definida com uma redução de volume do solo, a compactação é originada por
duas fontes principais, internas e externas. Como fonte interna ou fontes de origens
naturais, Cohron (1971) cita as forças envoltas nos processos de umedecimento,
secagem e congelamento. Como fonte externa ou fontes de origens mecânicas, o
mesmo autor menciona as fontes originadas por veículos agrícolas e implementos,
sendo a fonte externa, a mais influente em tal processo.
Resumidamente, a compactação no solo é dependente de dois fatores
principais: resistência mecânica do solo, influenciada por propriedades intrínsecas
ao solo como textura e conteúdo de matéria orgânica (Larson et al., 1980;
Hettiaratchi, 1987), estrutura (Horn & Lebert, 1994); conteúdo de água (Guérif, 1984)
e exposição do solo ao tráfego. Como segundo fator, tem-se a dependência ao
carregamento do veículo agrícola, sendo esse, correlacionado à grandeza da carga
axial, dimensões e pressão do pneu, à velocidade e à interação solo-pneu (Koolen &
Kuipers, 1983; Lebert et al., 1989). Aliado a isso, Reinert (1990) salienta a
importância do conhecimento do histórico de tensão do solo, no desenvolvimento da
compactação.
Porém o entendimento da compactação é complexo, pois envolve distintas
áreas do conhecimento das ciências agrárias, como a área da física, química,
biológica e mecânica do solo. Segundo Terzaghi & Peck (1948) este processo tem
sido modelado desde meados de 1928.
Os problemas oriundos da compactação se manifestam no solo, que
repercutirá no desempenho dos implementos agrícolas e na planta.
No solo compactado há redução da infiltração de água, com conseqüente
aumento do escoamento superficial, podendo causar redução do teor de água do
solo para desenvolvimento da planta (Trouse, 1971); redução da capacidade de
aeração, ocasionado pela redução do espaço de vazios no solo; diminuição da
permeabilidade, gerado pela redução dos macroporos e aumento da densidade,
provocando impedimento mecânico que limita o crescimento do sistema radicular
(Beltrame & Taylor, 1980).
25
Sob ponto de vista da planta, o efeito ocorre de forma indireta, podendo ser
visualizado por características morfológicas da cultura, como as reduções na altura
da planta e no diâmetro das raízes.
A ação de cargas externas no solo tende a formar camadas compactadas em
formato laminar, ou seja, no sentido horizontal, com isso o sistema radicular
demonstra dois comportamentos principais, expresso pelo menor comprimento,
devido à alta resistência à ruptura oferecida pelo solo, limitando a propagação do
sistema para camadas mais profundas e diâmetro reduzido, ou seja, raízes finas.
Outro comportamento do sistema radicular dá-se na configuração concentrada no
sentido horizontal, pois as raízes se desenvolvem nos planos de fraquezas
horizontais conforme estudo de Barbieri et al. (1985) em Latossolo roxo.
A compactação, quando em nível restritivo, pode reduzir a produtividade da
cultura, Suzuki (2005) encontrou influência direta da compactação na redução da
produtividade do milho, sendo que estas culturas também apresentaram redução em
sua altura e no comprimento radicular.
Outros autores, como Grable (1966), Unger & Kaspar (1994) e Alvarenga et
al. (1996) e, concluíram que tais mudanças estão associadas à habilidade das raízes
em penetrar nos solos compactados. Beutler et al. (2004), avaliando a influência da
compactação na produtividade e altura do sistema radicular em arroz de sequeiro,
encontrou redução na produtividade e restrição ao crescimento das raízes.
Sob o ponto de vista da máquina, a compactação gera efeito direto, podendo
ser constatado pelo aumento da força de tração, visualizado pelo aumento da
patinagem do trator, incidindo em desgaste nos mecanismos do trator, aumento no
consumo de combustível, proporcionando redução da lucratividade de uma lavoura;
redução da profundidade de semeadura; corte irregular da cobertura vegetal,
ocasionado pela redução do desempenho do mecanismo sulcador (Klein, 1990).
Segundo Casão Junior et al. (1998), a compactação no solo tende a gerar
aumento na demanda de tração da semeadora, sendo em muitos casos, o trator não
possui reserva de torque suficiente para esse trabalho. Segundo o autor, esse
aumento na tração, gera uma série de adaptações nas semeadoras para tais
condições de solo.
Estudando a influência da compactação em solo com textura franco argilo
arenosa no trabalho de ferramentas de mobilização (escarificador com disco
acoplado) em caixa de solo, Sahu & Raheman (2006) encontraram aumento no
26
esforço de tração com aumento da compactação, chegando a diferenças de 1,50kN
na profundidade de 0,10m, quando a condição de compactação do solo passou de
826kPa para 1219kPa.
4.1.2. Compactação no “pé-de-arado”
Termo comumente empregado no meio científico, o “pé-de-arado” ou “pé-de-
grade”, se refere à compactação na soleira dos implementos de mobilização.
Dependendo de sua grandeza pode impedir o aprofundamento do sistema radicular
e também diminuir a infiltração de água no solo.
Parâmetros ligados as características geométricas do implemento possuem
influência direta na formação dessa compactação. Em implementos de mínima
mobilização, tais como escarificadores, a geometria da ponteira é uma vem a ser
uma das principais responsáveis no formato do corte, bem como na compactação
abaixo da profundidade de trabalho. Cohron (1971), descrevendo as ações de
ferramentas estreitas no solo, cita que este tipo de implemento pode gerar
compactação localizada abaixo da linha escarificada. Gill & Vanden Berg (1967),
citam que o ângulo de ataque (ângulo formado entre a ponteira ao solo) possui
influência na grandeza da força vertical que atua sobre a ponteira, podendo
contribuir para a variação dessas, afetando a profundidade de trabalho.
O pé-de-arado é facilmente encontrado em solos sob sistema convencional,
no qual é utilizada uma série de implementos de revolvimento intensivo, como
grades e arados, demandam uma maior tração. Aliados a isso, proporcionam a
pulverização do solo rompendo os agregados, refletindo em menor capacidade de
suporte, deixando o solo mais suscetível a formação de compactação na soleira
desses implementos. Bertin et al. (2004) encontraram pé-de-arado em solo sob
semeadura convencional, manifesto na redução da macroporosidade na camada de
0,075-0,15m, sendo 8,20% no sistema convencional contra 12,30% no sistema de
semeadura direta com Pennisetum americanum (milheto)/milho.
Alvarenga et al. (2004) também encontraram formação do pé-de-grade em
Latossolo Vermelho, devido ao uso de grade aradora, o qual demonstrou maior valor
27
de densidade do solo na camada entre 0,10-0,15m, visto que esse implemento
atuou em profundidade em torno de 0,10m. O mesmo autor encontrou esse mesmo
fenômeno no tratamento com arado de disco, porém na profundidade de 0,15m, pois
esse implemento operou até essa profundidade.
No Brasil são poucos trabalhos que tentam abordar o estudo da presença de
compactação abaixo da linha de trabalho, sendo pouco expressivo a nível mundial.
Até o momento a grande maioria dos pesquisadores, como Godwin (1974, apud
Mckyes, 1989), Mckyes (1989), Santos & Lanças (1993), Santos (1994), Desbiolles
et al. (1997), Serpa & Magalhães (1997) detiveram-se em modelar o formato do
volume de solo mobilizado ao longo do deslocamento da haste escarificadora, ou
avaliar o desempenho de escarificadores.
4.1.3. Estratégias de redução do efeito da compactação
Sob a óptica do sistema conservacionista, o escarificador é um implemento
que tem sido amplamente empregado em solos sob semeadura direta (SD), pois tal
implemento consegue mobilizar o solo, mantendo mais de 2/3 da cobertura
superficial intacta (Ortiz-Cañavate & Hernanz, 1989), obtendo mínima inversão da
superfície natural.
Com uso de escarificadores em solo sob semeadura direta tem-se o chamado
cultivo reduzido ou cultivo mínimo, nomeação comumente empregada por
pesquisadores da área das ciências agrárias (Casão Junior et al. 1998; Abreu et al.,
2004; Silva et al., 2004; Machado et al., 2005, Richart et al., 2005).
Utilizado para romper camadas compactadas ou adensadas, o escarificador,
além de proporcionar mínima inversão superficial, diminui a pulverização do solo,
resultando segundo Mazuchowski & Derpsch (1984), em menores riscos de erosão;
ao manter a cobertura vegetal sob a superfície, há uma redução do impacto da gota
da chuva, resultado da perda de energia mecânica (energia cinética + energia
potencial) ao entrar em contato com tal cobertura, acarretando em redução da
erosão hídrica (Derpsch, 1984) e eólica (Machado et al., 2005)
Tal processo consiste em mobilizações de até 0,30m de profundidade. Vale
ressaltar a diferença entre escarificador e subsolador, o subsolador possuí os
28
mesmos mecanismos do escarificador, porém são mais robustos, uma vez que este
implemento atua a profundidades de até 0,60m. Na figura 2 estão ilustrados os
constituintes do escarificador. Esse implemento é composto por uma estrutura porta
ferramentas, tendo diferentes formatos, podendo ou não possuir rodas de controle
de profundidade, possui hastes escarificadoras, podendo ser de três tipos: retas,
curvas ou parabólicas (Figura 3); e em sua extremidade encontra-se a ponteira,
podendo ser reta (antigamente chamadas de Cinzel) ou alada. A configuração dos
subsoladores é a mesma, porém como já informado, diferem na robustez.
Figura 2 – Figura discriminativa do Escarificador.
Colocar as
Roda niveladora
Ponteira
Haste
29
Haste parabólica Haste curva Haste reta
Figura 3 – Tipos de hastes escarificadoras.
Segundo Taylor & Beltrame (1980), o rompimento de camadas compactadas
do solo traz benefícios imediatos expressos pela redução da densidade do solo, que
diminui a resistência à penetração das raízes; e aumento no volume de macroporos,
que melhora a aeração e a drenagem interna do solo, permitindo infiltração mais
rápida da água, que por sua vez reduz o escoamento superficial e o tempo de
encharcamento do solo.
Em relação à aração, a escarificação apresenta vantagens, expressas pela
melhor condição estrutural do solo, resultado da mínima mobilização e manutenção
da cobertura vegetal, que atua na capacidade de troca de cátions e na amenização
da variação da temperatura do solo, que por sua vez repercutirá na atividade
microbiológica; redução da erosão, ocasionado pela redução da pulverização do
solo.
Adicionado ao anterior, Mazuchowski & Derpsch (1984) citam que ao manter
a maior parte da cobertura vegetal, favorece a permeabilidade do solo à água e ao
ar, eliminando plantas invasoras, permitindo uma semeadura adequada.
Comparando tipos de manejo do solo com textura franco arenosa, Abreu et al.
(2004) encontraram menor resistência à penetração (penetrômetro) em solo
escarificado do que solo sob semeadura direta, sendo o escarificador mais eficiente
na ruptura da camada compactada, e estabelecimento de poros condutores de água,
do que os solos sob ”escarificação biológica” e semeadura direta.
30
Estudando a influência do tipo de manejo no sistema radicular da cultura do
feijão, em solo franco arenoso, Reichert et al. (2003) encontraram no cultivo mínimo,
concentração de raízes até 0,25m, no SD concentravam-se em 0,05-0,15m, já no
sistema de preparo do solo convencional não houve restrição para o
desenvolvimento radicular. Araújo et al. (2004) encontraram maior aeração e
porosidade total na camada de 0-0,15m, em solo escarificado do que solo sob
semeadura direta há mais de 13 anos.
Pesquisas com a cultura do milho mostraram aumento no rendimento quando
executada a subsolagem para o rompimento de camadas compactadas, gerando
redução da densidade do solo, conforme se observa nas conclusões obtidas por
Abu-Hamdeh (2003), que trabalhou em solo franco argiloso submetidos a três
condições de compactação (0, 8 e 19Mg por eixo).
Porém, com todas estas informações, há uma falta de informação sobre o
tempo de duração da escarificação. Em relação ao efeito do tempo de escarificação
no solo sob SD, Secco & Reinert (1997), concluíram que a permanência desse efeito
no solo (Latossolo vermelho) chega até 10 meses após o preparo, proporcionando
melhor porosidade total e maior rugosidade superficial. Contudo, Mahl et al. (2004)
não encontraram mais efeito desse em Nitossolo vermelho depois de 18meses, nos
parâmetros de força de tração, potência na barra de tração, consumo de
combustível e capacidade de campo efetiva. Semelhantemente, Silva et al. (1990)
após 2 anos de avaliação do solo em experimento em pomares de laranja,
encontraram condições muito próximas entre áreas com e sem subsolagem.
Outrossim, Botta et al. (2006), investigando a duração da ação do
escarificador e subsolador no solo, relataram que esses implementos possuem um
efeito de redução imediata dos problemas oriundos da compactação. Porém, após
dois anos de realização da escarificação e da subsolagem, com intensidade de
tráfego maior que 95Mg km ha
-1
, houve uma re-compactação na camada de 0,30-
0,60m, sendo que a profundidade de trabalho foi de 0,45 e 0,28m, respectivamente
pelo subsolador e escarificador. Esses autores concluíram que a freqüência da ação
desses implementos deve ser de dois anos.
Já Pierce et al. (1992), trabalhando em solo franco-arenoso, concluíram que o
efeito da escarificação pode diminuir em solo sob SD, mas persiste, pois
encontraram efeito residual da escarificação após dois anos. Em solos argilosos,
Taylor & Beltrame (1980) concluíram que a subsolagem pode perdurar por até
31
quatro anos, mediante a observação de algumas condições ideais de operação,
como o teor de água no solo, velocidade de deslocamento, profundidade de
trabalho, número de hastes e a potência do trator.
Em 2003, Mahl et al. descrevem a ação do processo em duas etapas, no
início, após quatro meses o solo oferece baixa resistência à penetração até a
profundidade que atuou o escarificador (0,30m), sendo que após 18 meses esse
fenômeno ocorre somente na camada superficial (0,05-0,10m), demonstrando que o
efeito tende a durar em torno de um ano e meio. Constata-se um cenário conflitante
a cerca do efeito temporal da escarificação.
A escarificação no solo pode ser expressa quantitativamente por tensões de
ruptura, também chamadas de tensões cisalhantes, as quais se transmitem a um
dado volume de solo, sendo proporcional à velocidade do conjunto trator-
escarificador, porém até o momento não se sabe, se estas são transmitidas a
profundidades superiores à profundidade escarificada.
O comportamento principal do solo perante tal processo é descrito por Cooper
(1971) como: 1) rompimento de agregados e torrões do solo, devido à inserção da
ferramenta de preparo ao solo; 2) compressão do solo, respectivo à força aplicada
ao solo e sua resistência ao movimento do implemento; 3) cisalhamento em razão
da tensão resultante de forças compressivas; 4) aceleração devido ao transporte do
solo ao longo da ponteira, dependente do formato da ferramenta e do tipo de solo.
No Rio Grande do Sul em especial, o uso de escarificador pode possuir
grande importância, visto que mais de 21 milhões de hectares foram manejados sob
semeadura direta no ano de 2004 (FEBRAPD, 2006), podendo essa área estar sob
o efeito danoso proporcionado pela compactação.
4.2. Indicadores de compactação: dinâmica solo-máquina
4.2.1. Efeito dinâmico
O objetivo principal do uso de implementos agrícola é desenvolver um bom
cenário para o desenvolvimento de uma cultura, ou seja, propiciar uma condição
32
satisfatória para o crescimento do sistema radicular que repercutirá no aumento da
produção. Porém, tudo isso deve ser planejado adequadamente, a fim de permitir
uma boa interação entre os sistemas considerados, solo-planta-máquina-atmosfera.
A dinâmica da máquina-solo envolve conhecimentos mecânicos, vinculados à
máquina agrícola, e conhecimentos de comportamento do solo. Esses
conhecimentos devem ser analisados conjuntamente, visto que esses possuem
interação contígua. Academicamente, é considerada parte de dinâmica de solos.
Segundo Machado (2001), a análise desta relação necessita de
conhecimentos da resistência que o solo oferece à ação da ferramenta que visam
sua mobilização; conhecimento das interações que ocorrem entre os diversos
parâmetros físicos do solo e sua relação com o esforço de tração; e comportamento
do solo frente a cargas compressivas.
Qualquer ferramenta de mobilização de solo está sujeita a três sistemas de
forças: a força peso atuante no centro de gravidade do implemento, a força do solo
atuante na ferramenta e a força que atua entre a ferramenta e o movimento principal
do implemento (Gill & Vanden Berg, 1967). Segundo esses autores, essas forças
são afetadas diretamente pelas condições de solo, formato e movimento da
ferramenta.
Este sistema de força pode ser reduzido a uma força e um momento,
facilitando dessa maneira sua mensuração, sendo mais preciso na determinação da
resultante do processo (Vanden Berg,1966 apud Machado, 1992).
O comportamento da ferramenta de mobilização pode ser descrito pela
distribuição das forças atuantes na ponteira, ou seja, esforço de tração, esforço
vertical e momento. Na figura 4 estão ilustrados os parâmetros que influenciam este
sistema, os quais estão ligados a características dimensionais do equipamento,
como ângulo de ataque (α) e largura da ferramenta (L), (Gill & Vanden Berg, 1967).
A profundidade de trabalho, largura da ferramenta, a coesão do solo, ângulo de
atrito interno do solo, o volume de solo de elevação e ângulo de adesão solo-
ferramenta são outros parâmetros de influência nas forças atuantes na ponteira de
ferramentas de mobilização (
Payne, 1956).
33
Figura 4 – Características dimensionais da ponteira de um escarificador.
Uma das condições do solo que afeta os esforços é o conteúdo de água, pois
afeta a coesão, a adesão e o ângulo de atrito interno do solo (McKyes, 1985),
parâmetros responsáveis por sua ruptura. Aliado a isto, Machado et al. (1996)
comentam que na condição de alto teor de água na condição de plasticidade, o
agregado em vez de romper ao longo do plano de fratura do solo, é comprimido,
alterando sua forma, podendo resultar na compactação desse.
Avaliando desempenho de sulcadores de semeadora em Latossolo Roxo, Casão
Jr. et al. (2000) encontraram aumento na área mobilizada quando o trabalho foi
executado em condições de consistência plástica (umidade em torno de 37,70%) e
abaixo da friabilidade do solo (32,00%), já em estado friável não encontraram tal
efeito. Outros autores, como Santos & Lanças (1993), encontraram efeito similar
com subsoladores.
Outro fator que possui influência na demanda de esforços em escarificadores e
sulcadores é o tipo de solo, particularmente sua textura, pois um solo argiloso
favorece ao agregado uma estrutura mais resistente, devido à área superficial
específica, originando um aumento na força de ruptura desse, que reflete no
aumento do esforço. Oliveira et al. (2000), trabalhando em dois solos, Podzólico
Vermelho amarelo câmbico (textura com teor maior de areia) e Latossolo Vermelho
amarelo (textura com teor maior de argila), encontraram maiores patinagem,
consumo de combustível e maior demanda de potência em solo Podzólico atribuída
a sua maior densidade.
Trabalhando com diferentes sulcadores, Collins & Fowler (1996) encontraram
aumento nos esforços com o aumento do teor de argila, pois solo de argila pesada
α-90
L
34
proporcionou esforço médio de 3179N m
-1
, contra 2692N m
-1
do solo franco argiloso
e 2567N m
-1
do solo franco arenoso.
Em escarificador com ponteira estreita atuando a uma velocidade de 4,31kmh
-1
,
dotado de 7 hastes curvas espaçadas 0,355m, a uma profundidade de 0,35m,
Santos (1994) encontrou força média de 16,03kN em Latossolo vermelho escuro.
Serpa & Magalhães (1997), trabalhando em solo com maior teor de argila, Latossolo
roxo, encontraram 25,54kN na velocidade de 4,73km h
-1
com 5 hastes. Em Latossolo
vermelho distroférrico típico (67,90% de argila), Silveira et al. (2005) analisando a
demanda de potência da semeadora adubadora (Imasa Plantum 8) com sulcador
tipo facão, em Latossolo vermelho distroférrico típico, depararam-se com valores de
14,72kN, a uma velocidade em torno de 5,28km h
-1
, sendo 4,26kN por linha. Em
Argissolo, Cepik et al. (2005) encontraram menores, demonstrando 1kN por linha em
semeadora adubadora de 5 linhas com sulcador facão, atuando a 5,60km h
-1
.
Condizentes com esses pesquisadores, Al-Suhaibani & Al-Janobi (1997)
encontraram redução nos esforços quando diminuiu o teor de argila e aumentou o
de areia.
O manejo agrícola também possui influência nos esforços, uma vez que é
responsável pelas alterações estruturais que ocorrem no solo. Furlani et al. (2004),
avaliando a intervenção do sistema de preparo no comportamento dos esforços em
semeadora adubadora de precisão dotada de sulcador tipo facão, em Nitossolo
Vermelho distrófico latossólico, encontraram maior força de tração em solo
escarificado, do que solo sob semeadura direta e preparo convencional.
Já Furlani et al. (2005) não encontraram diferença nos esforços de tração em
solos sob sistemas de preparos utilizados, convencional, semeadura direta e cultivo
mínimo em Latossolo vermelho escuro eutrófico. Similarmente, Mahl et al. (2004)
também não encontraram diferença em Nitossolo sob semeadura direta e solo
escarificado há 18meses antes.
Estudando a influência de níveis de compactação no desempenho do sulcador,
Souza et al. (2005) verificaram que a compactação diminuiu a profundidade de
trabalho da haste sulcadora, sendo este fato, responsável pelo comportamento
semelhante na demanda de força de tração entre os níveis estudados.
Verifica-se, portanto, a existência de divergência entre pesquisadores, pois toda
essa divergência gira em torno do tempo residual da escarificação no solo. Sendo
35
que parâmetros de operação como profundidades de semeadura, velocidade de
operação, possuem influência direta nos esforços.
Visto que o sistema de preparo convencional do solo foi praticamente eliminado
em quase todo o território gaúcho, sendo substituído por técnicas conservacionistas,
a correta avaliação dos esforços proporcionados pelos mecanismos rompedores de
solo em semeadoras e em escarificadores pode possibilitar a identificação de um
adequado sistema de uso.
4.2.2. Efeito mecânico via cisalhamento
O efeito prejudicial da compactação no solo, que, segundo Yavuzcan et al.
(2002), aproximadamente 80% dessa é originada no primeiro tráfego do pneu do
trator agrícola, é dependente da resistência interna do solo, ou seja, da resistência
ao cisalhamento.
Qualquer ruptura no solo ocorre sob forma cisalhante. A tensão de cisalhamento
teve sua primeira descrição na área da engenharia civil, no ano de 1914 por Otto
Mohr (citado por Bueno & Vilar, 1980), que aplicou sua teoria de ruptura ao solo,
baseada na existência de curvas envolventes no plano de ruptura. Após associada à
pressuposição de Coulomb, de que a envoltória era uma reta, originou-se o critério
de resistência de Mohr-Coulomb.
Na área agrícola, particularmente em solos, o cisalhamento não tem um
comportamento facilmente descrito como em uma estrutura de metal (aço ou ferro),
cuja interação mecânica é facilmente conhecida pelo comportamento de seus
átomos. Ao contrário, o solo é composto por diversos minerais, que são
influenciados por fatores de origem climática, antrópica e edáfica. Sendo assim, não
se pode assumir um único valor para determinado solo.
Sua definição pode ser descrita vetorialmente, conforme Jaerger (1956 apud Gill
& Vanden Berg, 1967). Vetorialmente, o conceito de cisalhamento é descrito pela
ação de dois vetores, tensão normal e cisalhante (tensão tangencial) que atuam em
todos os percursos do plano de ruptura.
Considerado por Baver et al. (1972), McCormack & Wilding (1979) e Machado
(2001) o principal parâmetro dinâmico explicativo da interação solo-máquina, o
36
cisalhamento pode ser definido como a tensão oferecida pelo solo quanto há
ruptura. Segundo Mckyes (1989), Coulomb foi o primeiro pesquisador a descrever a
resistência ao cisalhamento, sendo sua metodologia utilizada até os dias de hoje,
comumente conhecida com Lei de Coulomb. Coulomb descreveu a ação do
cisalhamento por duas componentes principais, atrito e coesão. A coesão (entre
partícula) é a parte que não depende da tensão normal (tensão perpendicular ao
corpo), sendo medida diretamente na ruptura entre os dois corpos, ou seja, o valor
da tensão de cisalhamento quando a tensão normal é nula. Já o atrito (inter
partícula), é dependente da tensão normal, sendo proporcional a essa. Na figura 5
está demonstrada a atuação das tensões envoltas quanto há ruptura por
cisalhamento.
Figura 5 – Resistência ao cisalhamento de um bloco de solo (Mckyes, 1989).
Na
figura 5 pode-se identificar a origem das tensões tangencias no plano entre os
corpos, o qual se opõe à força que está causando movimento no solo, sendo
nomeadas como tensões cisalhantes.
A tensão de cisalhamento (
τ
) está diretamente relacionada com os contatos
existentes entre as partículas do solo, que dependem da origem do material e dos
processos naturais de umedecimento e secagem, o qual vai atuar no afastamento ou
não das partículas. Lambe & Whitman (1969) acrescentam a dependência da
natureza química e física da superfície das partículas. Também mencionam que a
resistência ao cisalhamento é proporcional à tensão normal, pois se há redução da
força normal aplicada um agregado, a resistência ou número de contatos entre
partículas reduzem, ocasionando à diminuição da
τ
.
37
Relacionado aos processos naturais, McCormack & Wilding (1979) encontraram
redução na resistência ao cisalhamento entre o mês de abril a outubro em todo o
perfil do solo, devido ao processo de umedecimento e secagem do solo, reafirmando
a dependência também verificada por Machado (2001).
Os parâmetros da resistência ao cisalhamento, isto é, coesão e ângulo de
atrito interno do solo, são estimados pela equação de Coulomb, descrita abaixo
equação 1:
θ
σ
τ
tan
n
c
+
=
(1)
Onde
τ
é a tensão de cisalhamento, c é a coesão, σ
n
tensão normal e tan θ é o
coeficiente de atrito interno do solo, cujo arco tangente é o ângulo de atrito interno
do solo.
A textura afeta diretamente a coesão do solo. Solo de textura franca (Figura 6)
apresenta maior coesão e tem alto atrito interno, já solo arenoso em estado seco,
não apresenta coesão, porém oferece maior atrito, e solo argiloso em estado
plástico proporciona coesão, mas não oferece atrito (Ashburner & Sims, 1984).
Figura 6 – Comportamento de diferentes tipos de solo na coesão e tensão cisalhante
(
Ashburner & Sims, 1984).
Investigando influência do uso e manejo em Latossolo vermelho distrófico,
assim como os estados de consistência sobre o comportamento da estrutura de
solos agrícolas, Silva et al. (2004) encontraram diferenças entre Cerradão (CE) sem
38
intervenção antrópica, semeadura direta (SD) com quatro anos de instalação, e
preparo convencional (PC) cultivado há 15 anos com soja. O menor atrito interno do
solo e maior coesão (antigamente chamada coesão aparente) oferecida pelo
sistema de SD, especificamente nos teores de água de 0,16 e 0,27kg kg
-1
(trabalhando na faixa friável do solo). Esses dados levaram aos autores a concluir
que o SD conferiu a maior possibilidade de preservação da sustentabilidade do solo
em estudo. Yavuzcan et al. (2002) encontraram menor resistência ao cisalhamento
em Cambissolo sob sistema convencional do que sob sistema reduzido.
Contraditório a esses, Brandt (2005) não encontrou diferença entre os
sistemas de semeadura direta consolidada há 13 anos, preparo convencional com
um ano, preparo convencional em 6 meses, escarificado há 3 anos, escarificado há
2 anos e escarificado há seis meses, em solo com textura franca arenosa, Argissolo
Vermelho-Amarelo distrófico arênico.
Outro fator influenciante nos parâmetros cisalhantes é a matéria orgânica,
conforme constatado por Braida (2004). Trabalhando em Nitossolo Vermelho
distrófico de textura argilosa e um Argissolo vermelho amarelo arênico de textura
franco arenosa, encontrou em ambos, diminuição do ângulo de atrito interno com o
aumento o teor de matéria orgânica do solo. A coesão, contudo não mostrou tal
dependência, sendo influenciada apenas pela umidade, pois decresceu com o
aumento dessa.
Além desses fatores explícitos, McCormack & Wilding (1979) listaram outros
parâmetros por ordem de influência na resistência ao cisalhamento, sendo
primeiramente o conteúdo de água e após a densidade e a quantidade e distribuição
de argila do solo. Esses autores encontraram menor grau de influência da umidade
no cisalhamento em solo franco do que argiloso. Concluíram também que o tipo de
argilominerais e as forças existentes de atração e repulsão entre as partículas
também possuem influência no cisalhamento.
Conforme expresso na equação 1, a tensão de cisalhamento é dependente da
tensão normal aplicada ao solo, sendo essa atuante no aumento do contato entre as
partículas do solo. Como descrito por vários autores (
Nichols et al., 1955; Gill &
Vanden Berg, 1967;
Silva et al., 2004; Brandt, 2005; Richart et al., 2005; Suzuki,
2005), com o passar dos anos, cada vez mais tem-se um aumento da carga normal
ao solo gerado pelo aumento do peso das máquinas agrícolas, que por sua vez atua
na compactação do solo, proporcionando um aumento no contato entre as partículas
39
do solo, repercutindo no aumento da resistência, que implicará no acréscimo do
esforço do trator ao tracionar algum tipo de implemento de mobilização.
Investigando a potência requerida de máquinas para o preparo do solo e
implementação de cultura, em dois solos sendo um arenoso e outro argiloso,
atuando na camada de solo até a 0,30m de profundidade, Marquéz Delgado (2001
apud Botta et al., 2006) encontrou um aumento na demanda de potência 15% em
haste sulcadora no solo argiloso, concluindo que este fator é atribuído ao aumento
da força de cisalhamento do solo. Concomitante, Botta (1997) encontraram valor
similar em solo argiloso.
Quanto maior a coesão do solo, Nichols et al. (1958) afirmam que mais
eficiente é a transmissão do efeito do subsolador nos planos de ruptura (planos
cisalhantes).
4.2.3. Efeito mecânico via compressibilidade
O solo, como qualquer outro material na natureza, quando submetido a uma
tensão, tende a deformar-se. Porém, o solo como meio trifásico, composto por fase
líquida (solutos-água mais alguns componentes químicos), sólida (minerais que
constituem o solo, originados pela decomposição da rocha matriz) e gasosa,
conforme relatam
Bueno & Vilar (1980), possui um comportamento único que
depende de fatores já mencionados anteriormente.
O solo possui um banco de memórias de tensões, conforme explicam
Holtz &
Kovacs (1981), onde está armazenado todo o histórico de tensões e processos
naturais sofridos, estando preservados em sua estrutura.
No estudo da compressibilidade do solo, há possibilidade de análise desse
histórico, sendo amplamente utilizada para determinar a capacidade de suporte,
bem como delimitar as áreas de deformações plásticas e elásticas.
Mediante a curva de compressão, obtida no teste de compressibilidade,
avalia-se a redução de volume do solo sob a ação de cargas externas, ou seja,
simula-se o trabalho de uma máquina agrícola no solo.
Segundo Dias Jr. & Pierce (1996), a curva de compressão representa
graficamente o logaritmo da pressão externa aplicada a um corpo de prova, com
40
algum parâmetro ligado a estrutura do solo, como por exemplo o índice de vazios ou
densidade do solo. A curva de compressão pode apresentar dois comportamentos
distintos: linear ou curvilíneo (não linear). O comportamento linear (Figura 7) é
expresso quando o solo não recebeu aplicação de cargas ou ação do processo de
secagem e umedecimento em seu histórico, sendo o curvilíneo expresso quando o
solo já sofreu ação de processos naturais, secagem e umedecimento, ou processos
externos, ação de tráfego, gerando alteração na estrutura do solo o qual expressará
uma curva curvilínea (Figura 8).
Figura 7 – Curva de compressão do
solo quando não sofreu
pressões (Dias Jr. & Pierce,
1996).
Figura 8 – Curva de compressão do
solo quando sofreu pressões
(Dias Jr. & Pierce, 1996).
No comportamento curvilíneo, identificam-se dois comportamentos,
demonstrado inicialmente por uma curva, e após torna-se retilínea. A primeira etapa
é representada pela condição elástica, ou seja, se cessar o carregamento, o solo
pode retornar ao seu estado original (curva de compressão secundária), ou também
se entende como a região onde o solo já experimentou cargas. A outra condição é
chamada de plástica, se cessar a ação da carga, o solo não retorna a sua condição
inicial; nesse estado o solo ainda não sofreu ação de carregamentos, sendo
denominada reta de compressão virgem, ocorrendo compactação adicional (
Holtz &
Kovacs, 1981).
41
Obtêm-se dois parâmetros principais através da compressibilidade: a tensão
de pré-consolidação (σ
p
) e o coeficiente de compressão (Cc). A tensão de pré-
consolidação obtida pelo método idealizado por Casagrande (1936, apud Holtz &
Kovacs, 1981), representa o valor máximo que se pode aplicar ao solo sem que
esse sofra compactação adicional. O Cc refere-se ao processo de decréscimo de
volume do solo, quando submetido à aplicação de uma pressão externa (Koolen,
1994).
Para melhor entender a compressibilidade, deve-se conhecer como funciona
a ação dessa no solo. A compressão do solo se dá basicamente por quatro fatores:
compressão das partículas sólidas; re-arranjamento das partículas do solo;
compressão de ar e água dentro dos poros; e trocas no conteúdo de líquido e gás no
espaço poroso (Harris, 1971).
Segundo Horn et al. (1993), a dinâmica das forças envoltas no tráfego ou no
processo de ruptura, originam: o re-arranjamento dos agregados e do sistema de
poros inter-agregado, resultando no aumento da densidade, redução da aeração, e
menor volume de solo explorado pelas raízes; e a deterioração do agregado devido
ao cisalhamento dos mesmos.
O tráfego de máquinas é a maior fonte de compactação. Håkansson et al.
(1988) descrevem que faz-se necessário uma reconfiguração da máquina para
minimizar esse efeito danoso ao solo. Como principal controlador da compactação,
tem-se a intensidade do tráfego e características da máquina, como: 1) carga por
eixo que influi no valor de tensão normal aplicada ao solo; 2) tipo de pneu, que
dependendo do tipo irá possuir uma maior ou menor transmissão da potência do
motor ao solo, atuando na patinagem desse; 3) pressão de inflação, que tem
influência na área de contato do pneu, deve ser tal que garanta aderência do pneu
ao solo e bem como, sua movimentação, sendo que em baixa pressão de inflação,
este aumenta a pressão de contato solo-pneu, gerando aumento da compactação
(Håkansson & Voorhees, 1998).
Como fonte de compactação, o manejo do solo influi nos parâmetros
compressivos, conforme averiguado por
Suzuki (2005). Investigando um Latossolo
submetido a diferentes manejos (cultivo mínimo (CM) e semeadura direta), o autor
concluiu que sistemas de manejo com revolvimento do solo recente apresentam
maior deslocamento de suas curvas de compressão, proporcionando maior
42
suscetibilidade à compactação, sendo que solo sob SD, por apresentar maior
acúmulo de tensões em seu histórico, ofereceu menor deformação.
Trabalhando em solo com textura franco arenosa, Brandt (2005) encontrou
maior capacidade de suporte no SD, pois σ
p
foi superior à pressão exercida pelo
trator quando o solo estava mais seco, sendo que os sistemas, convencional (SC) e
cultivo mínimo (CM), apresentaram σ
p
inferior à pressão exercida pelo pneu,
oferecendo maior susceptibilidade à compactação adicional.
Em Latossolo Vermelho, Oliveira et al. (2003) encontraram maior Cc, ou seja,
maior suscetibilidade à deformação plástica em solo sob cerrado, do que SD e SC
(arado de discos com incorporação dos restos culturais após colheita da cultura
principal), sendo que esses dois sistemas não apresentaram diferença estatística
nas profundidades estudadas (0-0,05m e 0,20-0,30m). Esses mesmos autores
encontraram maior tensão de pré-consolidação em solo sob SD.
Semelhantemente, Kondo & Dias Jr. (1999a) relataram que as variações
induzidas pelo manejo influenciaram o comportamento compressivo do solo,
verificado pelas diferenças no coeficiente de compressão e tensão de pré-
consolidação.
Silva et al. (2002) observaram, em Argissolo vermelho distrófico típico
sob SC, redução de até quatro vezes nos valores da tensão de pré-consolidação na
faixa de densidade de 1,31-1,60Mg m
-3
do que SD, sendo que em Latossolo
vermelho distrófico típico não houve tal efeito.
Outro fator que possui influência na compressibilidade do solo é a textura,
uma vez que essa atua na capacidade de retenção de água e na coesão, os quais
interferem na tensão de pré-consolidação. Kondo & Dias Jr. (1999b), analisando o
efeito da textura na σ
p
, através de um estudo em Latossolo roxo (0,658kg kg
-1
de
argila), Latossolo vermelho escuro (0,469kg kg
-1
) e Latossolo vermelho amarelo
(0,237kg kg
-1
), encontraram maior resistência ao tráfego em Latossolo roxo sob
cultura anual em umidade inferior a 0,27kg kg
-1
, na camada de 0-0,30m.
Estudando a influência do teor de argila nos parâmetros compressivos, Imhoff
et al. (2004) encontraram no Cc aumento linear quando o conteúdo de argila foi
maior que 29,42%, sendo que a σ
p
apresentou correlação positiva com a densidade
do solo e conteúdo de argila, e correlação negativa com umidade do solo.
Abu-
Hamdeh & Reeder (2003) relataram que para um mesmo carregamento, a
compactação é mais expressiva em solo argiloso do que em solo com textura
grosseira.
43
Oliveira et al. (2003) salientam a grande importância do uso da tensão de pré-
consolidação como avaliador da adoção do manejo do solo, uma vez que
independentemente do sistema de uso ou manejo, tensão da água e profundidade
do solo, a redução do volume total de poros nas pressões de pré-consolidação no
geral, são menores que 10%, nível crítico ao crescimento e desenvolvimento de
plantas.
44
5. MATERIAL E MÉTODOS
5.1. Caracterização da área experimental
Para o alcance dos objetivos propostos, foram realizados dois estudos em
distintos solos e distintas regiões.
No estudo 1, as coletas das informações começaram no ano de 2005, sendo
realizadas na semeadura da cultura de verão e após sua colheita, em uma área
experimental da EMBRAPA Trigo em Passo Fundo/RS. A área está delimitada entre
as coordenadas 28°10’00” de latitude sul, 52º22’00” de longitude, e altitude de
aproximadamente 686m. É caracterizada pela ocorrência de precipitação pluvial
mínima de 60mm mensais, distribuída ao longo de todos os meses do ano (Nimer,
1989), e o clima da região enquadra-se na classificação de Köppen, zonas Cfa e
Cfb.
O experimento foi implantado pela EMBRAPA Trigo no ano de 2001
(Apêndice A) sob tráfego controlado, ou seja, o maquinário utilizado para as tarefas
agrícolas trafega sempre no mesmo trajeto. Assim, as parcelas de 6,0-12,0m
possuem regiões de alto tráfego e de mínimo tráfego (Figura 9); para tal têm sido
utilizadas barras delimitadoras horizontais na frente do trator para guiá-lo de tal
forma que a ponta desta fique margeando a parcela.
Neste croqui (
Figura 9) verifica-se a localização das linhas de semeadura, a
qual em pontilhado representa à linha de semeadura do milho e a linha contínua, a
soja e as marcas dos pneus simbolizam a linha de trajeto a qual o trator segue.
45
Figura 9 – Parcela com delimitação de tráfego.
O espaçamento entre linhas utilizado para as culturas de verão (soja) foi de
200mm e 500mm para cultura de inverno (milho). A rotação de culturas foi
realizada conforme descrita na tabela a baixo (Tabela 1):
Tabela 1 - Seqüência cultural empregada no experimento do estudo 1.
Cultura
Ano agrícola
Inverno Verão
2001/2002 Trigo Soja
2002/2003 Ervilhaca Milho
2003/2004 Aveia branca Soja
2004/2005 Trigo Soja
2005/2006 Nabo Milho
No estudo 2, as coletas foram realizadas no ano de 2006, em área
experimental do Departamento de Solos da UFSM, Santa Maria. A área está
delimitada entre as coordenadas 29°41’00” de latitude, 53º48’00” longitude oeste, e
Alto tráfego
Mín. tráfego
46
altitude de aproximadamente 95m. O clima da região enquadra-se como “Cfa”
(Köppen), caracterizado por clima subtropical úmido sem estiagem, com temperatura
média do mês mais quente superior a 22ºC, e temperatura do mês mais frio variando
entre -3ºC a 18ºC (Moreno, 1961).
A rotação de culturas foi realizada conforme descrita na Tabela 2.
Tabela 2 - Seqüência cultural empregada no experimento do estudo 2.
Cultura
Ano agrícola
Inverno Verão
1999/2000 Trigo Soja
2000/2001 Pousio Pousio
2001/2002 Aveia Soja
2002/2003 Aveia Feijão
2003/2004 Aveia Feijão
2004/2005 Trigo Soja
2005/2006 Nabo Soja
Neste estudo, as parcelas a campo mediam 7,0 x 6,0m.
5.2. Solo
O solo do estudo 1 é classificado como Latossolo Vermelho distrófico
(Embrapa, 1999) de textura argilosa, com as características granulométricas
constantes na Tabela 3.
Tabela 3 - Composição granulométrica do solo no estudo 1.
Características granulométricas
Camada
0-0,30m
Areia grossa (%) 8,29
Areia fina (%) 22,91
Argila (%) 45,31
Silte (%) 23,50
Densidade de partículas (Mg m
-3
) 2,58
47
O solo do estudo 2 é classificado com Argissolo vermelho-amarelo
distrófico arênico (Embrapa, 1999) de textura franco arenosa, com as características
granulométricas apresentadas na Tabela 4.
Tabela 4 - Composição granulométrica do solo no estudo 2.
Características granulométricas
Camada
0-0,30m
Areia grossa (%) 22,37
Areia fina (%) 39,03
Argila (%) 8,93
Silte (%) 29,70
Densidade de partículas (Mg m
-3
) 2,60
5.3. Tratamentos e delineamento experimental empregado
No estudo 1, o delineamento empregado foi bloco ao acaso distribuídos sob
forma fatorial 4x2, possuindo quatro tipos de sistemas de manejo, com dois níveis de
tráfego, totalizando oito tratamentos, com três repetições. Os tratamentos utilizados
foram E1
V
– Escarificado no ano de 2001 (verão); E1T
V
– Escarificado no ano de
2001 com tráfego (verão); E3
i
– Escarificado no ano de 2003 (inverno); E3T
i
–
Escarificado no ano de 2003 com tráfego (inverno); E5
i
– Escarificado no ano de
2005 (inverno); E5T
i
– Escarificado no ano de 2005 com tráfego (inverno), tendo
como testemunha o SD – Semeadura direta há 13 anos e SDT – Semeadura direta
há 13 anos com tráfego. estão listados no quadro 1.
Foram utilizados dois níveis de tráfego: nível 1, sujeito à propagação de
tensões resultantes de duas linhas laterais de tráfego, estando aproximadamente a
0,10m da lateral do pneu traseiro; nível 2, sujeito apenas à tensão exercida pelos
discos duplos da semeadora.
Os históricos do tráfego sob as unidades experimentais estão listados a
seguir:
48
• E5T
i
- efeito da pressão lateral de 1 passada de trator na semeadura do milho;
• E5
i
- apenas adensamento natural (+ ou - 6 meses);
• E3T
i
- teve efeito da pressão lateral de 6 passadas de trator na semeadura das
culturas de 2003 até 2005, e 4 passadas da colhedora na colheita mais a
influência da tensão exercida pelos discos duplos da semeadora, e o
adensamento natural do solo entre maio de 2003 a novembro de 2005;
• E3
i
- influência da tensão exercida pelos discos duplos da semeadora, em cada
safra, e o adensamento natural do solo no período do maio de 2003 a novembro
de 2005;
• E1T
v
- teve efeito da pressão lateral de: 9 passadas de trator por ocasião da
semeadura das culturas (soja e ervilhaca em 2002, milho e aveia branca em
2003, soja e trigo em 2004, soja e nabo em 2005, milho em 2006) e 6 passadas
da colhedora na colheita (soja em 2002, milho e aveia branca em 2003, soja e
trigo em 2004, soja em 2005) mais, a influência da tensão exercida pelos discos
duplos da semeadora, associado ao adensamento natural do solo de maio de
2001 a novembro de 2005;
• E1
v
- influência da tensão exercida pelos discos duplos da semeadora, em cada
safra, associada ao adensamento natural do solo de maio de 2001 a novembro
de 2005;
• SD - influência da tensão exercida pelos discos duplos da semeadora, em cada
safra, associada ao adensamento natural do solo de maio de 2001 a novembro
de 2005;
• SDT - efeito da pressão lateral de: 10 passadas de trator por ocasião da
semeadura das culturas e 6 passadas da colhedora na colheita mais a influência
da tensão exercida pelos discos duplos da semeadora, associado ao
adensamento natural do solo de maio de 2001 a novembro de 2005;
OBS: A área encontrava-se com 8 anos sob SD, sendo a partir de maio de 2001 o
tráfego passou a ser monitorado. As áreas em estudo não tiveram ação de outros
implementos.
No estudo 2, o delineamento adotado foi bloco ao acaso, com os seguintes
tratamentos: SD - Compactação presente (semeadura direta há 13 anos) e CA -
Compactação adicional, executada com o tráfego de uma motoniveladora, pesando
49
aproximadamente 10Mg (pressão exercida ao solo de 315,20kPa), sendo
executadas 4 passadas em 2001 e mais 4 passadas em 2002.
Em ambos os estudos, as análises estatísticas constaram de análise da
variância e comparação de médias pelo teste de Tukey, executadas pelo software
ESTAT (UNESP Jaboticabal), sendo que para análise dos dados de esforços
realizou-se análise pelo teste t (Student) pelo SAS (1990). A escolha do teste t para
esses dados deveu-se ao fato que houve variâncias populacionais diferentes, assim
violando uma das pressuposições básicas requeridas para análise estatística, sendo
assim, pelo teste t, leva-se em consideração a variância de cada tratamento.
As amostras do estudo um foram coletadas na entre linha do milho, sendo
coletadas nas camadas 0-0,10m, 0,10-0,20m e 0,20-0,30m, com auxilio de um
extrator e um martelo, conforme apêndice B. No estudo dois, as amostras foram
coletadas na entre linha da soja, sendo coletadas ao longo do trajeto do
escarificador, na camada abaixo escarificada (0,20-0,25m e 0,25-0,30m), e outra
coleta paralela a essa, na camada onde não foi escarificada.
5.4. Especificações das máquinas utilizadas
No estudo 1, para a realização das tarefas agrícolas (escarificação,
pulverização e semeadura) fez-se uso de um trator MF275
1
, com as especificações
listadas na
tabela 5. A determinação da área de contato foi calculada com base na
equação desenvolvida por
O'Sullivan (1999).
A = s
1
bd + s
2
L + s
3
L/pi (2)
onde: A = área contato pneu-solo (m²); b = largura do pneu (m); d = diâmetro do
pneu (m); L = peso sobre o pneu (kN); pi = pressão de inflação do pneu (kPa); s
1
, s
2
e s
3
= ver apêndice M (adotou-se superfície solta).
1
A identificação da marca e modelo não caracteriza endosso do autor ou das instituições envolvidas
neste trabalho, sendo meramente descritivo.
50
A pressão foi calculada dividindo o peso do trator por eixo, pela área de
contato, sendo que para tal calculou-se o peso por eixo com base na distribuição de
75% de peso para eixo traseiro, e 25% para o eixo dianteiro.
Tabela 5 - Descrição do trator usado no estudo 1.
Descrição Especificação
Peso total (kg) 2665
Potência no motor, cv (kW) 65 (47,80)
Potência na TDP, cv (kW) 57 (42)
Pneu dianteiro (Goodyear¹), lastro sem água 7,50-16 (R1)
Pressão inflação do pneu dianteiro (kPa) 165,47
Pneu traseiro (Firestone¹), lastro com água 14,90-28 (R1)
Pressão inflação do pneu traseiro (kPa) 124,11
Pressão de contato pneu traseiro/solo (kPa/pneu) 90,87
Pressão de contato pneu dianteiro/solo (kPa/pneu) 119,32
A semeadura foi executada com auxílio de uma semeadora SHM 11/13
(Apêndice C), desenvolvida pela EMBRAPA Trigo, com 4 linhas espaçadas em
0,50m, sulcador tipo facão com ângulo de ataque de 20º, para sua adaptação na
parcela. O dosador utilizado foi rotor acanalado helicoidal para sementes pequenas
e densidades grandes e disco plano aveolado perfurado para sementes graúdas.
O escarificador empregado foi um Jumbo de 5 hastes parabólicas (Apêndice
D) com ponteira estreita, espaçadas 0,34m, com rolo destorroador e disco de corte,
marca JAN
1
, sendo 0,25m a profundidade de trabalho. Na colheita foi utilizada uma
colhedora¹ MF3640, com plataforma de 3,90m, pneu dianteiro Goodyear¹, 18-4-26
(R1), 10 lonas, radial, com pressão de 165,47kPa, sem água.
Todas as máquinas agrícolas utilizadas no estudo 1 são pertencentes a
EMBRAPA trigo.
Para o estudo 2, fez-se uso de um trator MF
2
275, pertencente ao
Departamento de solos da UFSM, com as seguintes especificações (
Tabela 6):
1
A identificação da marca e modelo não caracteriza endosso do autor ou das instituições envolvidas
neste trabalho, sendo meramente descritivo.
2
A identificação da marca e modelo não caracteriza endosso do autor ou das instituições envolvidas
neste trabalho, sendo meramente descritivo.
51
Tabela 6 - Descrição do trator usado no estudo 2.
Descrição Especificação
Peso total (kg) 2665
Potência no motor, cv (kW) 65 (47,80)
Potência na TDP, cv (kW) 57 (42)
Pneu dianteiro (Goodyear¹), lastro sem água 7,50-16
Pressão inflação do pneu dianteiro (kPa) 165,47
Pneu traseiro (Pirelli¹), lastro com água 18,40-30
Pressão inflação do pneu traseiro (kPa) 55,16
Pressão do pneu dianteiro ao solo (kPa) 42,17
Pressão do pneu traseiro ao solo (kPa) 119,32
Foi utilizado um escarificador de arrasto pertencente ao Núcleo de Ensaio de
Máquinas Agrícolas da UFSM (NEMA), com as seguintes especificações: estrutura
porta ferramenta em formato trapezoidal, com rodas niveladoras de profundidade
acopladas ao chassi; uma haste em curva (45°) com ponteira estreita, de 0,08m de
largura e 20° de ângulo de ataque.
A motoniveladora utilizada para compactação da área era da marca Clarck-
michigan¹ 75III, com massa total de 7,736Mg, com a concha repleta de pedra britada
nº 1 para, aumentar a massa no eixo frontal do equipamento garantindo uma
distribuição uniforme da massa total de 10Mg. Os pneus eram Pirelli, PN 14 G2/L2,
13.00-24 10PR, com 0,33m de largura e 1,05m de diâmetro. As garradeiras
encontravam-se desgastadas pelo uso, evitando assim o cisalhamento superficial. O
tráfego da parcela foi realizada de tal forma que, os pneus comprimissem áreas
paralelas entre si sendo executadas passadas sobrepostas às anteriores de forma
que toda área fosse igualmente trafegada. A pressão de inflação foi 202,46kPa
gerando uma pressão de contato pneu/solo de 315,20kPa.
5.5. Esforços solicitados a mecanismo rompedor de solo
Para avaliação da influência da escarificação e da compactação no desempenho
do escarificador (Estudo 2) e sulcador (Estudo 1), coletaram-se dados de esforços
horizontais, verticais e momento associado a esses mecanismos, através de um anel
52
octogonal estendido, acoplado entre o trator e o mecanismo em questão. No estudo
1 foi acoplado a uma estrutura tipo carrinho porta ferramentas o anel e o sulcador,
conforme a figura 10. O sulcador tipo facão atuou a uma profundidade em torno de
0,13m e velocidade de 3,2km h
-1
, sendo que a umidade em que se encontrava o solo
era de 0,360kg kg
-1
.
1 – sulcador; 2 – suporte de
acoplamento; 3 – anel octogonal; 4 –
estrutura porta ferramenta.
1 – haste escarificadora; 2 – suporte de
acoplamento da haste;
3 – anel octogonal; 4 – estrutura porta
ferramenta.
Figura 10 – Montagem do anel
octogonal estendido ao
sulcador.
Figura 11 – Montagem do anel
octogonal estendido à haste
escaficadora.
No estudo 2, o anel octogonal estendido foi instalado entre a haste
escarificadora a barra porta ferramenta (Figura 11), através de uma estrutura de
chapa de 0,0127m em formato paralelepípedo vazado, para que a extremidade da
ponteira ficasse no mesmo eixo do anel, evitando assim a sobreposição do sistema
de forças atuantes na ponteira.
A profundidade de trabalho foi de 0,15m no solo sob compactação adicional e
0,23m no solo sob semeadura direta, sendo que a umidade em que se encontrava o
solo era de 0,295kg kg
-1
.
1
2
3
4
2
1
3 4
53
O anel foi configurado para uma taxa de aquisição de 20 amostras/segundo
em ambos os estudos.
O anel octogonal estendido (Figura 12) consiste de um bloco retangular de
aço usinado de forma a obter dois anéis octogonais. Extensiômetros elétricos são
adicionados estrategicamente a estes anéis e interligados em três pontes de
Wheatstone, transformando-os em sensores capazes de identificar componentes de
forças vertical e horizontal, bem como o momento associado à ferramenta, ou seja,
são dispostos de tal forma que ao deformar-se devido à aplicação de uma carga ao
anel. A resultante final será a força horizontal, vertical ou momento dependendo de
sua posição.
As especificações técnicas do anel são: material de aço 4340; tratamento
térmico de têmpera e revenimento para 41,5RC; capacidade nominal: força vertical
de 8kN, força horizontal de 20kN, momento de 13kN.m; resistência das pontes de
120ohm.
Após a montagem mecânica do anel, este é conectado ao módulo de
aquisição de dados. Após a estabilização térmica dos circuitos, a
operação passa a ser realizada através de um software de aquisição de dados.
Este módulo é totalmente controlado por um notebook, não necessitando de
ajustes e calibrações. Este anel foi desenvolvido pelo Laboratório de Instrumentação
e Eletrônica da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).
O esforço de tração (F
T
) foi determinado por cálculo vetorial, pois a partir da
força horizontal (F
h
) e o ângulo formado pela ponteira e o solo (α), esforço de tração
é determinado:
α
cos
h
T
F
F =
(3)
Onde: Fh = esforço horizontal (kN); α = ângulo de ataque (º)
Na figura 13 está demonstrada a dinâmica das forças envoltas no trabalho de
ponteiras.
54
Figura 12 – Dinâmicas das forças atuantes em ponteiras.
5.6. Área mobilizada, área de elevação e empolamento do solo
Mediram-se a área mobilizada e a área de elevação. A partir desses,
calculou-se o empolamento, como avaliador do desempenho do escarificador e do
sulcador.
Para a mensuração desses dados, utilizaram-se duas metodologias,
perfilômetro e regra do trapézio. No estudo 2, fez-se uso de um perfilômetro
totalmente desmontável (Figura 13), constituído de 31 varetas de alumínio vazadas,
com diâmetro de 0,015m e altura de 1,0m eqüidistantes 0,015m, com uma lona
graduadas 0,05m, conforme a figura 13. Sua montagem pode ser verificada na
ilustração do
apêndice E.
F
H
F
V
F
T
55
Figura 13 – Perfilômetro desmontável.
Para mensuração dos parâmetros, montou-se o perfilômetro antes do trabalho
do escarificador, para obter o perfil natural, após para o perfil de elevação, e
posteriormente retirou-se o solo em elevação para medir á área transversal
(mobilizada), sendo tomadas três leituras por tratamento. Com uso de fotos digitais,
transferiram-se as leituras para planilha eletrônica, sendo os cálculos efetuados
através do software Autocad. Foram tomadas três leituras por parcela.
Para cálculo do empolamento do solo, cujo valor fornece a expansão
volumétrica ocorrida na mobilização, utilizou-se fórmula:
100×=
m
e
A
A
Emp
(4)
Onde: Emp = empolamento (%); Ae = área de elevação (m²); Am = área mobilizada
(m²);
No estudo 1 fez-se uso da metodologia do trapézio. Para tal, mediram-se
perpendicularmente à linha escarificada (
Figura 14) as profundidades até onde a
haste escarificadora conseguiu mobilizar o solo, sendo retirado transversalmente
todo o solo mobilizado. Em cada tratamento retirou-se a camada de solo invertida e
efetuou-se a limpeza da área mobilizada, sendo tomadas três seções, adotando-se a
56
média do cálculo da área de solo mobilizada, pela equação (Equação 5) do método
dos trapézios (Serpa & Magalhães, 1997).
Figura 14 – Área mobilizada por ferramenta estreita. (Fonte: Serpa & Magalhães,
1997).
(
)
dwsA
pm
+
=
(5)
Onde:s = distância lateral de ruptura (m); w
p
= largura do sulco (m); d = profundidade
do sulco (m).
5.7. Resistência específica operacional
Outro parâmetro avaliador da influência do manejo mecânico do solo e da
compactação foi a resistência específica operacional (
Equação 6). Essa fornece o
requerimento de força por área mobilizada. Para obtenção desse dado, fez-se uso
da metodologia descrita por
Lanças (1987).
m
m
e
A
F
R =
(6)
Onde: R
e
= resistência específica operacional (kN m
-2
); F
m
= força de tração média
(kN); A
m
= área do solo mobilizada média (m²).
57
5.8. Resistência mecânica do solo
Para avaliação da compactação abaixo da profundidade de trabalho do
escarificador, usaram-se dados de resistência à penetração até 0,40m, sendo
coletados na linha escarificada e na linha sem escarificação. Para tal, utilizou-se um
penetrômetro digital marca Remik CP20 Ultrasonic Cone Penetrometer
1
, com
armazenamento eletrônico dos dados, ponta cônica com ângulo de penetração de
30º, regulado para aquisição de dados a cada 0,015m de profundidade. Foram
realizadas três leituras ao longo da parcela, sendo realizadas leituras na área
escarificada e na área sem escarificação, como testemunha. Essas leituras foram
realizadas logo após a realização da escarificação.
5.9. Compressibilidade do solo
Como indicativo do grau de compactação dos solos em estudo, bem como a
influência da escarificação no banco de tensões do solo, coletaram-se amostras
para a verificação da compressibilidade do solo. Para tal, amostras de estrutura
preservada foram coletadas em cilindro de aço inoxidável com 0,061m de diâmetro e
0,025m de altura (Apêndice B), sendo no estudo 1 extraídas nas camadas de 0-
0,10m; 0,10-0,20m e 0,20-0,30m e no estudo 2, 0,20-0,25m e 0,25-0,30m. As
amostras foram saturadas por capilaridade durante 24h, sendo posteriormente
submetidas à sucção de 33kPa em câmara de pressão de Richards, para
homogeneizá-las quanto ao potencial matricial e trabalhar com amostra em
capacidade de campo.
Ato contínuo, as amostras foram submetidas ao ensaio de compressão
uniaxial seguindo a norma NBR-12007/90 (ABNT, 1990), onde cargas estáticas de
12,5; 25; 50; 100; 200; 400; 800 e 1600kPa foram aplicadas à amostra de solo,
porém o tempo de aplicação de cada carga foi alterado para cinco minutos, pois
conforme Machado (2001), mais de 90% da compactação é alcançada neste
1
A identificação da marca e modelo não caracteriza endosso do autor ou das instituições envolvidas
neste trabalho, sendo meramente descritivo.
1
58
intervalo. Os parâmetros de densidade do solo inicial e final, índice de vazios,
porosidade total, deformação relativa, umidade volumétrica e grau de saturação do
solo antes e após cada aplicação de carga, pressão de pré-consolidação e o
coeficiente de compressão foram determinados através do software Compress
(Reinert et al., 2003), optando-se pelo método de Casagrande (1936 apud Holtz &
Kovacs, 1981) com ajuste semi-automático (método 2).
Para execução do teste, fez-se uso de uma prensa uniaxial (Apêndice F) da
marca Durham Geo-enterprises modelo S-450 Terraload
1
, pneumática com indicador
digital da carga aplicada, sendo realizada a leitura em defletômetro, pertencente ao
laboratório de física do solo do departamento de solo da UFSM.
As curvas de compressão foram plotadas, sendo normalizadas para eliminar o
efeito da compactação inicial do solo, dividindo-se a densidade do solo ao final da
aplicação de cada carga no teste de compressão pela densidade inicial (Ds/Dsi),
fazendo assim que todas as curvas comecem da Ds 1,0Mg m
-3
.
5.10. Cisalhamento do solo
Para a determinação da coesão e ângulo de atrito interno do solo foram
realizadas coletas em caixas metálicas de dimensão padronizada e apropriadas para
posterior utilização na mesa de cisalhamento direto (
Apêndice G), sendo coletadas
três repetições por tratamento, nas camadas de 0-0,10m e 0,10-0,20m, apenas no
estudo 1. Posteriormente, as amostras foram submetidas à sucção de 33kPa em
câmara de pressão de Richards, para homogeneizá-las quanto ao potencial
matricial
.
As amostras foram submetidas ao ensaio de cisalhamento direto, no qual a
amostra foi colocada em um caixa bipartida, onde foi aplicada uma força normal de
50, 100 e 200kPa, aumentando em seguida à força tangencial, provocando um
deslocamento entre as partes da caixa, prosseguindo até sua ruptura. As tensões
normais foram escolhida com base nas cargas dos tratores agrícolas, que se situam
entre 50 e 300kPa (
Lebert & Horn, 1991; Silva et al., 2000).
1
A identificação da marca e modelo não caracteriza endosso do autor ou das instituições envolvidas
neste trabalho, sendo meramente descritivo.
59
Após a execução dos testes, plotou-se os valores de tensão normal versus
tensão cisalhamento, obtendo-se uma linha cuja inclinação representa o ângulo de
atrito interno, e o ponto de intersecção dessa linha com eixo da ordenada definem a
coesão do solo. Na figura 6 está exemplificada essa plotagem.
No campo coletaram-se as amostras em três trincheiras, sendo extraídas três
caixas metálicas por camada, totalizando 9 caixas por camada na parcela.
A velocidade executada no teste foi 0,33mm min
-1
, sendo realizado em uma
mesa de cisalhamento direto pertencente ao laboratório de mecânica do solo do
curso de Eng. Civil da UFSM. A mesa de cisalhamento era manual, da Solotest
1
modelo ASTM D 3080, BS 1377, aparelho analógico para cisalhamento direto por
acionamento manual, com esteira de rolamentos, 2 extensômetros analógicos e 01
anel dinamométrico com capacidade 4,9kN.
5.11. Propriedades físicas do solo
Para a determinação da macroporosidade, microporosidade, porosidade total
e densidade do solo, foram realizadas coletas a campo com cilindros de aço
inoxidável medindo 0,06m de diâmetro e 0,05m de altura, sendo que no estudo 1,
foram tomadas coletas em três pontos aleatórios ao longo da parcela e no estudo 2,
foram em 4 pontos aleatórios. Em cada ponto foi realiza uma coleta por camada
(estudo 1: 0-0,10m, 0,10-0,20m, 0,20-0,30m; estudo 2: 0,20-0,25m e 0,25-0,30m).
Em laboratório, as amostras foram saturadas por capilaridade durante 24h, sendo
posteriormente pesadas e levadas à mesa de tensão, onde foram submetidas à
tensão de sucção de 6kPa, permanecendo nessa até que se estabeleceu o equilíbrio
entre a água retida na amostra e a sucção aplicada. Após este, pesou-se novamente
a amostra e encaminhadas para estufa a 105-110ºC (EMBRAPA 1997).
1
A identificação da marca e modelo não caracteriza endosso do autor ou das instituições envolvidas
neste trabalho, sendo meramente descritivo.
60
A determinação da macro, micro, porosidade total e densidade do solo foram
calculadas com base nas equações:
(
)
100
21
×
−
=
c
V
PP
Ma
(7)
(
)
100
2
×
−
=
a
SS
i
V
mP
M
(8)
c
ss
V
m
Ds =
(9)
Onde: Ma = macroporosidade (%); Mi = microporosidade (%); Ds = densidade do
solo (Mg m
-3
); m
ss
= massa de solo seco (Mg); V
c
= volume do cilindro (m
3
); P1 =
massa de solo úmido (Mg); P2 = massa de solo a 6kPa.
61
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.1. Estudo 1
6.1.1. Efeito da escarificação nos esforços e área mobilizada por
haste sulcadora de semeadora de semeadura direta e sua influência
nas propriedades físicas
Na tabela 7 encontram-se os dados médios de esforço horizontal, vertical e
tração exigidos pela haste sulcadora, nos tratamentos em estudo.
Tabela 7 - Esforço horizontal (F
H
), esforço vertical (F
V
) e esforço de tração (F
T
).
SD E1
v
E3
i
E5
i
Trat.*
F
H
(kN)
T1
1,92 Aa 2,08 Aa 1,89 Aa 1,17 Ab
T2
1,96
Aa
2,16
Aa
1,96
Aa
1,31
Ab
F
T
(kN)
T1
2,04 Aa 2,21 Aa 2,01 Aa 1,25 Ab
T2
2,09
Aa
2,30
Aa
2,09
Aa
1,39
Ab
F
v
(kN)
T1
0,16
Aa
0,19
Aa
0,14
Aa
0,09
Aa
T2
0,14
Aa
0,21
Aa
0,18
Aa
0,09
Aa
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Trat – tratamentos; SD - semeadura direta; E1
v
- escarificado em 2001; E3
i
- escarificado em 2003;
E5
i
- escarificado em 2005; T1 – sem tráfego; T2 – com tráfego.
Investigando os dados médios de esforço de tração, verifica-se que o E5
i
diferiu dos demais. O E3
I
apresentou a maior média de F
H
e conseqüentemente, as
maiores de F
T
.
Embora não apresentando diferença na adicionar o efeito do tráfego, observa-
se que as médias dos tratamentos sofreram um pequeno incremento, sendo que o
E5
i
apresentou o maior incremento, de 1,04kN a 1,31kN. O solo escarificado
62
recentemente (E5
i
) apresentou a menor demanda de esforço de tração, sendo que
essa demanda aumentou com o aumento do período de realização da escarificação,
e solo escarificado há quatro anos demonstrou a maior demanda de esforço
horizontal.
O esforço vertical (F
V
) foi bem inferior ao esforço de tração (F
T
), pois esse
atingiu 0,21kN, contra 2,16kN do F
H
, e novamente o E5
i
apresentou os menores
valores. Com aumento do período da realização da escarificação, houve aumento da
demanda de esforços verticais, sendo que solo sob semeadura direta (SD) e solo
escarificado a mais de 4 anos (E1
v
) apresentaram comportamento similar.
O efeito residual da escarificação há quatro anos não foi mais evidenciado na
demanda de esforço de tração e vertical, sendo encontrado piores condições no
solo, direcionando à conclusão da manutenção da periodicidade de escarificação de
3 anos. Furlani et al. (2005) também não encontraram diferença no esforço de tração
entre sistemas de preparo direto e solo escarificado, em Latossolo Vermelho escuro.
Os dados de F
T
para o SD foram superiores aos encontrados por Bordignon
et al. (2005) de 1,08kN, atuando em mesma profundidade e mesmo tipo de solo a
6,0km h
-1
, com teor de água de 0,06kg kg
-1
.
A estrutura do solo não gerou movimento rotacional na ferramenta, constado
pelos dados de momento associado ao mecanismo sulcador, que se manteve
constante em 3,11kN m.
Na tabela 8 estão dispostos os dados de área de solo mobilizado e resistência
específica operacional dos tratamentos.
Tabela 8 – Área de solo mobilizado e resistência específica operacional nos
tratamentos em estudo.
A
m
(m²)
Re
(kN m
-2
)
Tratamento*
Méd Méd
SD 0,0095 209,58
E1
v
0,0086 247,96
E3
i
0,0094 205,61
E5
i
0,0126 88,05
SDT 0,0089 235,20
E1T
v
0,0072 319,36
E3T
i
0,0106 196,71
E5T
i
0,0092 151,31
63
*Am – área de solo mobilizado, Re – resistência específica operacional, Méd – média, Trat. –
tratamentos.
A área mobilizada não demonstrou variação quantitativa entre os tratamentos,
exceto no E3 que, na adição do tráfego, aumentou a área mobilizada, sendo que os
demais tiveram redução dessa na adição do tráfego, concordante com as
conclusões de Araújo et al. (1998), os quais observaram que a compactação do solo
gera redução da área mobilizada. Tal fenômeno explica-se pelo movimento do solo
quando na mobilização e pela ação da compactação que, origina a formação de
lâminas compactadas de solo. Autores como Payne (1956), Godwin & Spoor (1977)
e Mckyes (1989) descreveram o movimento do solo, perante a ação de ferramentas
verticais estreitas, como sendo ascendente no solo; sendo assim, o solo estando
compactado no sentido laminar (lâminas de diferentes densidades), quando ocorre a
mobilização do solo pelo sulcador, esse trabalha com um grande bloco maciço,
reduzindo a transmissão de tensões de ruptura e assim, gerando redução da área
mobilizada.
Aliado ao fato da maior demanda de tração no solo escarificado há quatro
anos (E1
v
), esse demandou o maior esforço de tração por área trabalhada, expresso
pelos dados de resistência específica operacional, que propiciará um aumento na
demanda de potência do trator. Tal fato pode desencadear um sério problema
conforme Casão Junior et al. (1998), pois em muitos desses casos, que o solo sob
ação da compactação proporciona tal incremento de esforço, o trator não possui
reserva de torque suficiente para tal trabalho, assim aumentando a patinagem do
trator e o consumo de combustível, gerando aumento da compactação do solo.
Solo escarificado há 6 meses independente do tráfego apresentou menor
resistência específica, pois sua estrutura está mais enfraquecida com a mobilização,
gerando assim redução da energia consumida pelo sulcador com um incremento da
área mobilizada.
Nas figura 16 e 17 estão ilustrados sob forma de box plot, o comportamento
dos esforços horizontais e verticais, nos tratamentos de semeadura direta com e
sem tráfego (SD e SDT), escarificado em 2001 com e sem tráfego (E1
v
e E1T
v
),
escarificado em 2003 com e sem tráfego (E3
i
e E3T
i
) e escarificado em 2005 (E5
i
e
E5T
i
). Nos apêndices H, I, J e K encontram-se as figuras que expressam o
comportamento dos esforços horizontais e verticais do sulcador em área com e sem
tráfego nos tratamentos em estudo, sendo optado em realizar a discussão desses
64
dados a partir do box plot, por ser mais visível o comportamento desses nos
tratamentos em estudo.
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Esforço horizontal (kN)
E5i E5Ti E3i E3Ti E1v E1Tv SD SDT
Tratamentos
Figura 15 – Distribuição dos esforços
horizontais pelo Box plot.
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
Esforço vertical (kN)
E5iE5TiE3iE3TiE1vE1TvSDSDT
Tratame nto s
Figura 16 - Distribuição dos esforços
verticais pelo Box plot.
65
Ao adicionar efeito do tráfego nota-se que o comportamento foi similar ao sem
tráfego, ou seja, o F
H
cresceu com o aumento no período da realização da
escarificação, pois o E5T
i
apresentou os dados variando de 1,15-1,47kN, E3T
i
foi de
1,73-2,15kN, E1T
v
variou de 1,96-2,32kN e SDT foi 1,80-2,12kN. Novamente, o E1v
apresentou os maiores valores de F
H
.
Constata-se que o tráfego ocasionou um pequeno deslocamento da média, e
demonstrou maior variação entre o quartil superior para o quartil inferior. Isso
corrobora que o tráfego lateral propicia uma variação estrutural maior no solo, que
por sua vez atua na resistência do solo que, influencia a demanda de esforços.
Segundo Abu-Handeh &. Reeder (2003), a propagação da tensão no solo quanto há
passagem de um pneu agrícola, com pressão de contato de 69kPa, ocorre pela
formação de bulbos com resistência volumétrica diferentes, ocasionando uma
estrutura diferenciada, proporcionando assim tal variação nos esforços.
Nota-se que os tratamentos com tráfego apresentaram esforços horizontais
(F
H
) maiores, variando de 0,70-3,50kN, contra 0,40-2,50kN do tráfego mínimo. Com
o aumento do tempo de realização da escarificação, houve um aumento nos
esforços horizontais e verticais (Figura 16 e 17), sendo que o E1
v
ofereceu o maior
esforço horizontal. Porém, ressalta-se a importância do tempo que se deu a
escarificação, pois os demais tratamentos apresentaram menor esforço do que o
SD. Já Furlani et al. (2004) encontraram comportamento oposto em Nitossolo, que
exigiu maior demanda de tração em solo escarificado recentemente do que sob SD.
O SD apresentou comportamento similar ao E3
i
, e demonstrou a menor
variação entre o quartil superior ao inferior, apontando para duas hipóteses: (i) maior
qualidade estrutural com homogeneidade em seus agregados ou (ii) estado de
compactação elevado, o qual confere ao solo uma condição massiva devido à
ruptura dos agregados (
Larson et al.,1980).
O efeito da escarificação é notável na redução dos esforços horizontais no
tratamento E5
i
, onde se concentrou entre 0,94-1,15kN, já o E3
i
, E1
v
e o SD
concentraram-se em 1,63-1,94kN, 1,77-2,21kN e 1,69-2,05kN. Contrariamente ao
fato da escarificação perdurar mais de dois anos,
Mahl et al. (2004) não
encontraram diferença em Nitossolo sob semeadura direta e solo escarificado há
18meses.
Bombardelli et al. (1995) encontraram menor esforço de tração em
escarificador trabalhando em solo sob cultivo mínimo do que semeadura direta,
concordante com o comportamento do E5
i
deste trabalho.
66
Os esforços verticais apresentaram alta variação entre o quartil superior ao
inferior, demonstrando que o efeito da compactação ocorre de maneira mais
expressiva neste sentido, porém a geometria do mecanismo sulcador favorece a
uma contribuição maior do F
H
.
O F
v
, assim como F
H
, aumentou com o incremento no tempo de execução de
escarificação, na seguinte ordem: E5
i
(0,03-0,11kN) < E3
i
(0,05-0,15kN) < SD (0,13-
0,23kN) < E1
v
(0,08-0,26kN). Novamente o E1
v
apresentou os maiores esforços,
comprovando o retorno ao seu estado natural.
Nas tabelas 9, 10, 11 e 12, encontram-se os dados de macroporosidade,
microporosidade, porosidade total e densidade do solo nas camadas em estudo, na
época da semeadura de verão e na colheita.
Na tabela 9, verifica-se que na camada superficial, solo escarificado há 4
anos demonstra a menor macroporosidade (8,40%) e microporosidade (37,45%) e
maior densidade (1,44Mg m
-3
) entre os tratamentos, demonstrando seu elevado
estado de consolidação, o que pode explicar a alta demanda de esforços. Tal fato,
segundo Oliveira et al. (2003), é resultado da interferência do homem através da
ação da máquina agrícola, que alteram tais propriedades físicas do solo.
Ação da escarificação pode ser observada no solo escarificado recentemente
(E5
i
), que alem de apresentar o menor esforço de tração (Tabela 7), apresentou a
menor microporosidade (33,18%) e densidade do solo (1,20Mg m
-
³) e a maior macro
(17,81%) na camada superficial (Tabela 9), lhe conferindo uma estrutura sob menor
influência do tráfego, ou seja, sem efeito da compactação.
67
Tabela 9 – Macroporosidade(Ma), microposidade (Mi), porosidade total (Pt) e densidade do solo (Ds) nas camadas do estudo 1.
Camada 0- 0,10m* Camada 0,10-0,20m Camada 0,20-0,30m
Ma Mi Pt Ds Ma Mi Pt Ds Ma Mi Pt Ds
Manejo(M) (%) (Mg m
-3
) (%) (Mg m
-3
)(%) (Mg m
-3
)
SEMEADURA
SD
10,05 b 37,28 a
47,33 b 1,41 a
9,01 a
36,47 a 45,48 a 1,41 a
12,35 a
38,48 a 50,83 a 1,29 b
E1
v
8,40 b 37,45 a
45,85 b 1,44 a
9,19 a 37,44
a 46,63 a 1,43 a
9,27 a 38,03
a 47,30 ab 1,36 ab
E3
i
12,77 b 35,78 ab
48,54 b 1,34 a
9,25 a
36,48 a 45,73 a 1,45 a
9,00 a
37,52 a 46,52 b 1,42 a
E5
i
17,81 a 33,18 b
52,62 a 1,20 b
12,30 a
34,99 a 47,30 a 1,34 a
10,29 a
38,24 a 48,44 ab 1,32 ab
Tráfego (T)
Sem
12,80 a
36,42 a 49,22 a 1,35 a
9,81 a
36,67 a 46,49 A 1,41 a
10,48 a
38,02 a 48,46 a 1,36 a
Com
11,72 a
35,42 a 47,95 a 1,35 a
10,06 a
36,02 a 46,08 A 1,41 a
9,96 a
38,12 a 48,08 a 1,34 a
Teste F
M
** * ** ** NS NS ** NS NS NS ** *
T
NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS
M x T
NS NS NS NS NS NS * NS NS NS NS NS
DP
2,94
2,15 2,36 0,08
2,35
1,51 1,85 0,08
2,25
0,86 2,40 0,07
CV (%)
24,03
5,98 4,86 5,95
23,60
4,15 3,99 5,60
22,04
2,27 4,97 5,02
COLHEITA
SD
7,70 b
35,28 a 42,98 b 1,41 a
9,04 ab
36,07 a 45,11 ab 1,34 ab
11,37 b 38,03
a 49,41 a 1,25 ab
E1
v
6,95 b
35,51 a 42,46 b 1,45 a
7,96 b 36,38
a 44,33 b 1,39 a
7,90 b
37,60 a 45,92 b 1,33 a
E3
i
14,89 a 34,67
a 49,56 a 1,25 b
12,17 ab
34,78 a 46,94 ab 1,34 ab
14,53 a 36,49
ab 49,71 b 1,30 ab
E5
i
16,30 a
35,13 a 51,43 a 1,21 b
13,22 a
34,64 a 47,87 a 1,28 b
11,37 ab
35,18 b 45,49 a 1,24 b
Tráfego (T)
Sem
11,78 a
35,49 a 46,63 a 1,33 a
10,58 a
35,50 a 46,08 a 1,34 a
10,96 a
37,27 a 47,34 a 1,28 a
Com
11,13 a
34,80 a 46,58 a 1,33 a
10,61 a
35,43 a 46,04 a 1,34 a
10,66 a
36,38 a 47,92 a 1,28 a
Teste F
M
** NS ** ** * NS * * ** * ** *
T
NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS
M x T
NS NS * * NS NS NS * NS NS NS NS
DP
2,80
1,44 2,36 0,06
2,90
1,20 2,06 0,05
2,39
1,43 1,98 0,05
CV (%)
24,34
4,09 5,07 4,17
27,33
3,38 4,46 3,98
22,12
3,87 4,15 4,12
*Médias seguidas da mesma letra, não diferiram estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% (*) ou 1% (**) de probabilidade. SD - semeadura direta; E1
v
- escarificado em
2001; E3
i
- escarificado em 2003; E5
i
- escarificado em 2005; DP – desvio padrão; CV – coeficiente de variação; NS – não significativo; DP – desvio padrão; CV –
coeficiente de variação.
67
68
Segundo Reichert et al. (2003), a porosidade total e a densidade do solo,
podem ser bons indicadores da condição estrutural do solo, sendo assim, solo
escarificado há dois anos apresenta boas condições estruturais para o
desenvolvimento de uma cultura, conforme observa-se na tabela 10 e 11, pois esse,
ofereceu a menor densidade na linha de tráfego, e a maior porosidade total.
Tabela 10 - Porosidade total (em %) na camada de 0-0,10m na interação na época
da colheita.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
43,34 Ab
46,55 Bb
53,00 Aa
43,63 Ab
Com tráfego 41,58 Ab
52,57 Aa 49,86 Aa
42,32 Ab
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Tabela 11 - Densidade do solo (em Mg m
-3
) na camada de 0,10-0,20m na interação
na época da colheita.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
1,32 Aab 1,39 Aa 1,40 Aa
1,25 Ab
Com tráfego 1,37 Aa 1,39 Aa
1,29 Ba
1,31 Aa
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
O tráfego lateral não teve influência nos parâmetros físicos (
Tabela 9), sendo
manejo o principal responsável pelas alterações encontradas nas camadas
analisadas.
Na camada intermediária (Tabela 9), os tratamentos não diferiram em relação
à macroporosidade, microporosidade, porosidade total e densidade do solo, porém
observa-se que o E5
i
apresentou à maior macroporosidade e a menor densidade na
semeadura, demonstrando sua baixa capacidade de suporte, por estar no período
de reestruturação de sua estrutura, reforçando a importância que se deve evitar o
tráfego nesta área.
69
Na época da colheita, mudou o cenário, onde o manejo demonstrou influência
na macroporosidade, na porosidade total e na densidade do solo, sendo o E3
i
e E5
i
os tratamentos que oferecem maior macro, 12,17% e 13,22% respectivamente, e os
demais apresentaram 9,04% para o SD; 7,96% para o E1
v
, sendo que esse diferiu
do E5
i
e não diferiu dos demais. Os dados de macroporosidade reafirmam que solo
escarificado há quatro anos (E1
v
) retornou ao seu estado natural e encontra-se em
condições piores, sendo que o E1
v
e o SD apresentaram condições insatisfatórias de
macroporosidade para o desenvolvimento da planta, que segundo Forsythe (1967) é
de 10%.
A interação manejo x tráfego, teve influência apenas na densidade do solo,
onde (Tabela 12) o tráfego lateral, aumentou a densidade do SD e E5
i
. Na linha sem
ação de tráfego, o E5
i
não diferiu do SD, porém diferiu dos demais. Na linha de
tráfego não houve diferença entre os tratamentos.
Tabela 12 - Densidade do solo (em Mg m
-3
) na camada de 0-0,10m na interação na
época da colheita.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
1,42 Aa 1,43 Aa 1,32 Aa
1,17 Ab
Com tráfego 1,40 Aa 1,48 Aa
1,17 Bb
1,25 Ab
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Solo escarificado há mais de quatro anos, demonstrou o maior requerimento
de força por área trabalhada, o qual, segundo Håkansson (2005), gera aumento do
consumo de combustível e do custo da lavoura.
6.1.2. Efeito do manejo na compressibilidade do solo
Na tabela 13 encontram-se os dados do coeficiente de compressão (Cc) e
tensão de pré-consolidação nas camadas 0-0,10m, 0,10-0,20m e 0,20-0,30m, nas
épocas de semeadura e colheita.
70
O coeficiente de compressão (Cc) na camada superficial decresce com o
aumento do período da realização da escarificação, sendo que o E5
i
apresentou o
maior coeficiente de compressão. Isso confirma a conclusão obtida na demanda de
esforços, que é o tratamento mais suscetível à compactação. Todavia, esse solo
está em uma fase de re-organização de sua estrutura, e formação de seu banco de
tensões, o qual, conforme explicam Dias Jr. & Pierce (1996), é o banco onde se
encontram o histórico de tensões sofridas pelo solo. Sendo assim, esses dados
demonstram a importância de evitar o tráfego com a carga igual à tensão de pré-
consolidação em solo revolvido recentemente.
O tráfego lateral não teve influência nos parâmetros compressivos em ambas
as épocas, pois não apresentou diferença, sendo o manejo a variável de maior
influência. Abu-Hamdeh & Reeder (2003), investigando a propagação do bulbo de
tensões gerados por uma pressão de contato pneu/solo de 69kPa, em solo argiloso
(tensão similar a encontrada neste estudo), encontraram que na camada de 0-0,10m
pode chegar a uma distância lateral de até 0,12m, na camada de 0,10-0,27m de até
0,19m, sendo que nessa camada a tensão é menor que a anterior e concluíram que
a maior tensão está localizada na camada superficial. Porém, a propagação neste
estudo não gerou influência na tensão de pré-consolidação e no coeficiente de
compressão.
71
Tabela 13 - Coeficiente de compressão (Cc) e tensão de pré-consolidação (σ
p
) nas
camadas em estudo na época da semeadura e colheita.
0-0,10 0,10-0,20 0,20- 0,30
σ
p
σ
p
σ
p
Camada (m)*
Cc
(kPa)
Cc
(kPa)
Cc
(kPa)
Manejo (M)
Semeadura
SD
0,20
b 76,92 a 0,24 a 92,00 a 0,27 a 81,65 ab
E1
v
0,22
b 81,87 a 0,18 b 92,68 a 0,22 a 95,17 a
E3
i
0,26
b 69,77 a 0,19 b 77,30 a 0,23 a 90,24 ab
E5
i
0,37
a 61,07 a 0,20 ab 89,55 a 0,24 a 71,36 b
Tráfego (T)
Sem
0,260
a 74,38 a 0,21 a 93,46 a 0,25 a 82,44 a
Com
0,260
a 70,43 a 0,20 a 82,81 a 0,24 a 86,77 a
M **
NS
**
NS NS
*
T
NS NS NS NS NS NS
M x T
NS
*
NS
**
NS NS
DP
0,05 14,91 0,25 12,80 0,47 11,90
CV (%)
17,19 20,60 12,10 14,50 19,60 14,10
Manejo (M)
Colheita
SD
0,20
b 71,42 a 0,24 b 69,88 a 0,28 ab 60,85 a
E1
v
0,20
b 64,85 a 0,23 b 49,37 ab 0,24 b 58,57 a
E3
i
0,35
a 51,51 a 0,21 b 59,54 ab 0,29 ab 49,55 a
E5
i
0,34
a 59,65 a 0,34 a 34,68 b 0,32 a 50,53 a
Tráfego (t)
Sem Tráfego
0,27
a 61,23 a 0,26 a 47,53 a 0,30 a 56,23 a
Com tráfego
0,27
a 62,48 a 0,25 a 59,20 a 0,27 a 53,51 a
M **
NS
** * **
NS
T
NS
NS NS NS NS NS
M x T
NS NS
NS
*
NS NS
DP
0,04 19,42 0,04 16,40 0,05 14,65
CV (%)
15,39 31,39 15,81 30,70 16,30 26,70
*Médias seguidas da mesma letra, não diferiram estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% (*) ou 1%
(**) de probabilidade.
SD - semeadura direta; E1
v
- escarificado em 2001; E3
i
- escarificado em 2003; E5
i
- escarificado em
2005; DP – desvio padrão; CV – coeficiente de variação; NS – não significativo.
A tensão de pré-consolidação (σ
p
) apresentou diferença apenas na interação,
sendo o E5
i
o único tratamento a demonstrar tal diferença, conforme exposto na
tabela 14, onde o tráfego aumentou a σ
p
de 38,33kPa para 83,80kPa. Pode-se
verificar que realmente não houve influência do tráfego para os demais tratamentos,
pois não apresentou diferença dentro do tratamento.
72
Tabela 14 – Tensão de pré-consolidação (em kPa) na interação manejo x tráfego, na
camada 0-0,10m na semeadura.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
78,77 Aa
88,17 Aa
76,47 Aa
38,33 Bb
Com tráfego 75,07 Aa
75,57 Aa 63,07 Aa
83,80 Aa
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Na camada intermediária, na época da semeadura os tratamentos
apresentaram diferença na interação manejo x tráfego na σ
p
(Tabela 13), onde na
linha sem ação de tráfego (Tabela 15) o E3
i
não diferiu do E1
v
, mas diferiu dos
demais e na linha de ação do tráfego o E5
i
não diferiu do SD, porém diferiu dos
demais. Exceto pelo E5
i
, a tensão de pré-consolidação (Tabela 15) cresceu com o
aumento do período da realização da escarificação, sendo 98,75kPa para o SD,
88,10kPa o E1
v
e 65,93kPa para o E3
i
, conduzindo para a conclusão que solo sob
semeadura direta e escarificado há quatro anos encontram-se em estado maior de
compactação.
Tabela 15 - Tensão de pré-consolidação (em kPa) na interação manejo x tráfego, na
camada 0,10-0,20m na semeadura.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
98,75 Aab
88,10 Abc
65,93 Bc
121,05 Aab
Com tráfego 85,27 Aab
99,27 Aa 88,67 Aa
58,05 Bb
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 1% de probabilidade.
O SD e E1
v
apontam para um comportamento similar na camada 0,10-0,20m,
demonstrando os maiores valores de tensão de pré-consolidação em ambas as
épocas em estudo, sendo que ao longo das camadas, o solo sob semeadura direta
73
apresentou nessa, uma camada compactada (Tabela 13), evidenciada pelos
maiores valores de tensão de pré-consolidação.
Concordante com a presença de compactação na camada de 0,10-0,20m,
Assis & Lanças (2005) encontraram os maiores valores de tensão de pré-
consolidação nessa camada (0,10-0,15m), em solo sob semeadura direta há 1, 4, 5
e 12 anos. Segundo Larson et al. (1980), isso pode ser explicado pelo aumento do
contato entre agregados quando na aplicação de carga externa, que chega até um
patamar que rompe o agregado, conferindo ao solo uma estrutura massiva e
aumentando sua resistência a suporte.
Esse fato comprova que o efeito da escarificação em quatro anos não é mais
encontrado e que a condição em que se encontra o solo é diferente do solo sem
escarificação, avivando para condições piores. Tudo isso demonstra a importância
da periodicidade da escarificação, que a partir deste estudo apontam a um intervalo
de 3-4 anos.
Dias Junior (1994) relata uma vantagem nos altos valores de tensão de pré-
consolidação em solo sob semeadura direta, pois isso lhe atribui capacidade de
suporte em níveis de pressões mais elevados, resultando em vantagem em sua
trafegabilidade. Porém, isso também pode ser resultado do elevado grau de
compactação do solo, por possuir uma estrutura densa, lhe atribuindo uma
capacidade maior de suportar pressões mais elevadas, no entanto, sob o ponto de
vista da planta, tal condição pode ser restritiva para o seu desenvolvimento.
Na camada sub-superficial (
Tabela 13), não houve efeito significativo do
manejo, tráfego e na interação manejo x tráfego no coeficiente de compressão. Na
tensão de pré-consolidação só houve efeito do manejo, onde solo escarificado há
mais de quatro anos ofereceu a maior σ
p
(95,17kPa) seguido pelo E3
i
(90,24kPa),
sendo que o E5
i
diferiu do E1
v
e não diferiu dos demais. Isso pode levar à conclusão
que a escarificação realizada há mais de dois anos não possui mais efeito
descompactador na camada abaixo escarificada, sendo que a condição em que se
encontra o solo é diferente da condição anterior. Essa conclusão é congênere à
obtida por
Botta et al. (2006), os quais identificaram que, após dois anos da
realização da escarificação e subsolagem, com um tráfego acumulado nesse tempo
de 95Mg km ha
-1
, não encontrava-se mais tal efeito descompactador na camada
abaixo escarificada e subsolada.
74
Novamente, o E1
v
demonstrou maiores valores de σ
p
, reafirmando a
conclusão, obtida na camada anterior, da manutenção da periodicidade da
escarificação.
Embora não apresentando diferença significativa, o coeficiente de
compressão do SD foi o maior entre os tratamentos.
Na época da colheita na camada superficial (Tabela 13), efeito significativo foi
encontrado apenas no manejo no coeficiente de compressão (Cc), onde E3
i
não
diferiu do E5
i
, mas diferiram dos demais. Novamente, o E5
i
demonstrou alto valor de
Cc, sendo que o SD e E1
v
apresentaram os mesmos valores. O E3
i
apresentou um
aumento significativo do Cc, de 0,26 a 0,35 e aliado a isso manifestou a menor σ
p
,
demonstrando baixo nível de compactação, ou seja, dois anos após a realização da
escarificação ainda encontra-se efeito no solo.
Na camada intermediária, encontrou-se efeito do manejo e da interação
manejo x tráfego (Tabela 13), onde o E5
i
(Tabela 16) demonstrou a menor tensão de
pré-consolidação 22,15kPa, diferindo do E3
i
que apresentou a maior, 67,03kPa lhe
conferindo a maior capacidade de suporte entre os tratamentos. A ação do tráfego
foi observada no SD, que apresentou diferença entre ação com tráfego e sem, onde
a σ
p
aumentou de 45,90kPa para 93,87kPa; no entanto, embora o E5
i
não
apresentasse diferença entre os níveis de tráfego, os valores da σ
p
foram bem
distintos pois o valor dobrou com adição do tráfego lateral de 22,15kPa para
47,20kPa.
Tabela 16 - Tensão de pré-consolidação (em kPa) na interação manejo x tráfego, na
camada 0,10-0,20m na colheita.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
45,90 Bab
55,03 Aab
67,03 Aa
22,15 Ab
Com tráfego 93,87 Aa
43,70 Ab 52,05 Ab
47,20 Ab
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Na camada sub-superficial (
Tabela 13), embora os tratamentos não
apresentassem diferença clara na tensão de pré-consolidação, o E3
i
demonstrou o
75
menor valor, sendo os demais apontando para um possível aumento do nível de
compactação.
No apêndice L encontram-se as curvas de compressão dos solos coletados
na época da semeadura de culturas de verão, não sendo apresentadas as curvas
referentes à época da colheita por seguirem o mesmo comportamento.
Na figura 17 estão ilustradas as curvas de compressão normalizadas dos
tratamentos nas camadas de 0-0,10m (camada superficial), 0,10-0,20m (camada
intermediária) e 0,20-0,30m (camada sub-superficial).
Ao reduzir o efeito da compactação inicial pela normalização das curvas, na
camada superficial indiferente ao nível de tráfego, o E5
i
apontou grande deflexão na
reta de compressão virgem, que implicará em maior suscetibilidade à deformação.
Tal fato atribuiu-se à baixa densidade inicial que possibilita elevadas deformações.
Os demais tratamentos apresentaram deflexões similares, porém ao adicionar o
efeito do tráfego, o SDT passou a demonstrar a menor inclinação, acompanhado do
E1T
v
, E3T
i
e E5T
i
na camada superficial. Os altos valores de densidade inicial do
SDT (Apêndice L) resultante da maior densidade do agregado do solo, em
comparação aos demais, pode ser o motivo de tal comportamento.
Na camada intermediária (0,10-0,20m), independente do nível de tráfego, o
SD apresenta as maiores densidades (Ds), seguido pelo E3
i
, E5
i
e E1
v
(Figura 17).
Observa-se a ação do revolvimento nessa camada no tratamento E5
i
, pois
apresentou as menores densidades e também a menor coesão (Tabela 20), que lhe
atribuirá baixa capacidade de suporte.
A alta deflexão na curva de compressão no SD em conjunto com os altos
valores de σ
p
e ângulo de atrito interno (Tabela 20) demonstram presença de
compactação nessa camada.
76
100 1000
Tensão normal (kPa)
1.40
1.38
1.36
1.34
1.32
1.30
1.28
1.26
1.24
1.22
1.20
1.18
1.16
1.14
1.12
1.10
1.08
1.06
1.04
1.02
1.00
Densidade do solo normalizada (Mg m
-
³)
Legenda
SD
E1
v
E3
i
E5
i
100 1000
Tensão normal (kPa)
1.40
1.38
1.36
1.34
1.32
1.30
1.28
1.26
1.24
1.22
1.20
1.18
1.16
1.14
1.12
1.10
1.08
1.06
1.04
1.02
1.00
Densidade do solo normalizada (Mg m
-
³)
Legenda
SDT
E1T
v
E3T
i
E5T
i
Camada 0-0,10m
100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.40
1.38
1.36
1.34
1.32
1.30
1.28
1.26
1.24
1.22
1.20
1.18
1.16
1.14
1.12
1.10
1.08
1.06
1.04
1.02
1.00
Densidade do solo normalizada (Mg m
-
³)
Legenda
SD
E1
v
E3
i
E5
i
100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.40
1.38
1.36
1.34
1.32
1.30
1.28
1.26
1.24
1.22
1.20
1.18
1.16
1.14
1.12
1.10
1.08
1.06
1.04
1.02
1.00
Densidade do solo normalizada (Mg m
-
³)
Legenda
SDT
E1T
v
E3T
i
E5T
i
Camada 0,10-0,20m
100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.40
1.38
1.36
1.34
1.32
1.30
1.28
1.26
1.24
1.22
1.20
1.18
1.16
1.14
1.12
1.10
1.08
1.06
1.04
1.02
1.00
Densidade do solo normalizada (Mg m
-
³)
Legenda
SD
E1
v
E3
i
E5
i
100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.40
1.38
1.36
1.34
1.32
1.30
1.28
1.26
1.24
1.22
1.20
1.18
1.16
1.14
1.12
1.10
1.08
1.06
1.04
1.02
1.00
Densidade do solo normalizada (Mg m
-
³)
Legenda
SDT
E1T
v
E3T
i
E5T
i
Camada 0,20-0,30m
Figura 17 – Curvas normalizadas dos tratamentos em estudo.
77
Na camada sub-superficial, o solo escarificado há dois (E3
i
) e há quatro (E1
v
)
anos apresentou comportamento similar, expressando os menores valores de
densidade, sendo que este comportamento também aconteceu na camada
intermediária com tráfego. Isso pode ser explicado pela profundidade de
escarificação, o qual foi de 0,25m, demonstrando que nesta camada ainda encontra-
se efeito da escarificação.
Analisando as camadas em estudo, nota-se que, a partir do 0,20m, o SD
aponta para as maiores densidades do solo, demonstrando que ação do tráfego
acumulado ao longo do período de uso desse sistema, em conjunto da falta de
revolvimento direcionam para o agravamento do efeito da compactação no solo, ou
seja, todas as vantagens proporcionadas por esse sistema, como: ação do sistema
radicular na rotação de culturas, o efeito da matéria orgânica na estabilização de
agregados (Carpenedo & Mielniczuk, 1990; Paladini & Mielniczuk, 1991), a ação da
microfauna na produção de elementos que também são responsáveis pela
estabilização dos agregados (Henklain, 1997) e a ação de estabilização do poro
executada pela coifa da raiz, não são capazes de evitar tal agravamento da
compactação no solo.
Analisando-se a densidade do solo sob semeadura direta na curva de
compressão do apêndice L na camada 0,10-0,20m e 0,20-0,30m, verifica-se que a
densidade do solo foi menor entre os tratamentos, porém as conclusões obtidas
acima expressam presença de compactação nesse tratamento. Uma possível
explicação pode estar na mineralogia do solo, com aumento na agregação e
conseqüentemente aumento na resistência intra-agregado e concomitante a isso, a
disposição do poro provavelmente deve ser na vertical que aumenta mais sua
resistência a cargas expressando densidades menores. Dias Jr. & Pierce (1996)
relatam que a compactação do solo permanece em forma de um aumento da
densidade do agregado lhe atribuindo tal resistência. Chaney et al. (1985),
trabalhando em solo sob sistema de semeadura direta, concluíram que, após alguns
anos de cultivo, o solo adquire uma estrutura caracterizada por apresentar
agregados mais densos e resistentes, que estão mais próximos entre si.
Os dados evidenciam comportamentos diferentes entre os tratamentos,
demonstrando que o tempo possui influência direta nos parâmetros compressivos,
estando congênere a Assis & Lanças, (2005). Esses concluíram, através de uma
pesquisa de avaliação do tempo de adoção do sistema semeadura direta, que o
78
tempo alterou o comportamento compressivo dos solos ao longo do perfil do solo,
através de mudanças na tensão de pré-consolidação, sendo que a camada de 0-
0,05m mostrou-se mais suscetível à compactação que camadas mais profundas,
igualmente à situação encontrada neste trabalho.
6.1.3. Efeito do manejo no cisalhamento do solo
Na tabela 17 estão dispostos os dados de tensão de cisalhamento nas
camadas de 0-0,10m e 0,10-0,20m na semeadura e na colheita, com suas
respectivas análises estatísticas.
Na camada superficial em época de semeadura, na tensão normal de 50kPa,
o E1
v
diferiu dos demais, sendo que a tensão de cisalhamento cresceu com aumento
do tempo da realização da escarificação, seguindo o comportamento dos dados de
tensão de pré-consolidação e esforço horizontal. Nessa tensão, tanto o manejo
como o tráfego e a interação desses, apresentaram diferença a 1% de significância.
Na tabela 18 encontram-se os dados da interação manejo x tráfego,
submetidos ao teste de comparação entre médias nessa camada. Verifica-se que o
tráfego só não influenciou o E3
i
, pois não apresentou diferença. Outro fato é que,
nos tratamentos sem revolvimento e com revolvimento há mais de 4 anos, a tensão
de cisalhamento reduziu com adição do tráfego, sendo tal evento ocorrido ao inverso
nos tratamentos com escarificação há dois anos e há seis meses. Uma possível
explicação disso pode ser a baixa coesão do solo sob SD (Tabela 21), que
proporciona redução da tensão de cisalhamento.
79
Tabela 17 – Cisalhamento do solo (em kPa) na camada 0-0,10m e 0,10-0,20m nos
tratamentos em estudo.
*Médias seguidas da mesma letra não diferiram estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% (*) ou 1%
(**) de probabilidade.
SD - semeadura direta; E1
v
- escarificado em 2001; E3
i
- escarificado em 2003; E5
i
- escarificado em
2005; DP – desvio padrão; CV – coeficiente de variação; NS – não significativo.
Camada 0-0,10m Camada 0,10-0,20m
Tensão normal (kPa)
50 100 200 50 100 200
Tensão de cisalhamento (kPa)*
Manejo (M)
Semeadura
SD
47,83 b
83,09 ab 136,72 ab 45,59 a 87,52 ab 146,75 ab
E1
v
53,90 a 91,52
a 146,75 ab 47,82 a 96,80 a 156,52 a
E3
i
45,73 b
80,80 ab 131,46 b 52,30 a 98,90 a 137,12 b
E5
i
43,80 b
72,25 b 134,56 ab 48,83 a 78,29 b 152,18 a
Tráfego (T)
Sem
49,78 a
83,23 a 133,40 b 47,93 A 92,46 a 148,82 a
Com
45,85 b
80,60 a 141,35 a 49,34 A 88,29 a 147,47 a
Teste F
M ** **
* NS ** **
T
**
NS * NS NS NS
M x T
**
NS ** NS * NS
DP
3,19 7,07 8,12 6,64 7,39 7,15
CV (%)
6,67 8,63 5,91 13,65 8,18 4,83
Manejo (M)
Colheita
SD
49,52 a
101,02 a 164,39 a 56,05 a 95,04 a 149,95 a
E1
v
50,64 a 99,66
a 159,59 a 57,58 a 94,99 a 146,78 ab
E3
i
46,00 a
84,05 b 139,44 b 59,45 a 97,27 a 159,39 a
E5
i
48,83 a
93,79 ab 125,06 b 54,38 a 88,32 a 131,06 b
Tráfego (T)
Sem tráfego
46,64 a
96,86 a 148,32 a 58,52 a 97,36 a 148,57 a
Com tráfego
50,86 a
92,40 a 145,93 a 55,20 a 90,44 b 145,03 a
Teste F
M
NS
**
** NS NS **
T
NS
NS NS NS * NS
M x T
NS NS * NS NS NS
DP
7,86 7,30 9,21 6,96 6,14 9,56
CV (%)
16,13 7,72 6,26 12,23 6,54 6,51
80
Tabela 18 - Tensão de cisalhamento (em kPa) na tensão normal de 50kPa na
interação manejo x tráfego na camada 0-0,10m, na semeadura.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
58,33 Aa
58,28 Aa
43,44 Ab
39,06 Bb
Com tráfego 37,30 Bb
49,52 Ba 48,03 Aa
48,54 Aa
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 1% de probabilidade.
Na tensão normal de 100kPa (Tabela 17), que excedeu a tensão de pré-
consolidação em todos os tratamentos, na camada superficial na época de
semeadura, o E5
i
diferiu do E1
v
que não diferiu dos demais. O tráfego e a interação
não tiveram influência na tensão de cisalhamento.
Na tensão normal de 200kPa (Tabela 17), no qual se encontra na zona de
deformações plásticas para os tratamentos em estudo, o manejo, o tráfego e a
interação apresentaram diferença na tensão de cisalhamento, onde o E3
i
foi o
tratamento que ofereceu a menor resistência, pois proporcionou a menor tensão de
cisalhamento (Tabela 19) não diferindo do E5
i
mas diferindo dos demais. Isso pode
elevá-lo a uma vantagem perante os demais, pois, ao ser submetido ao tráfego de
máquinas maiores em operações de mobilização, oferecerá menor demanda de
potência, pela maior facilidade perante aos demais ao romper-se. Na linha de
tráfego, o E1
v
apresentou o maior valor, diferindo do E5
i
e do SD.
Tabela 19 - Tensão de cisalhamento (em kPa) na tensão normal de 200kPa na
interação manejo x tráfego na camada 0-0,10m, na semeadura.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
141,52 Aa
139,49 Ba
117,40 Bb
135,18 Aab
Com tráfego 131,92 Ab
154,01 Aa 145,52 Aab
133,94 Ab
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Solo escarificado há dois anos apresentou maior tensão de cisalhamento
quando submetido a 50 e a 100kPa de tensão normal na camada 0,10-0,20m,
81
seguido pelo E1
v
, SD e E5
i
. Isto se explica por sua alta densidade (Tabela 9).
Segundo estudos de Chancellor (1971), o ângulo de atrito interno aumenta com o
incremento da densidade, repercutindo no aumento da tensão de cisalhamento e da
coesão. Aliado a isso, Mitchell (1976 apud Oliveira et al., 2003) afirma que as forças
de atrito e coesivas atuam com maior acuidade em solo que já sofreram alterações
estruturais.
Nesta camada (0,10-0,20m) o tráfego só influenciou o solo escarificado há
dois anos e há seis meses (Tabela 20), sendo que o E5
i
apresentou a menor tensão
cisalhante indiferente ao nível de tráfego, demonstrando ação da escarificação.
Tabela 20 - Tensão de cisalhamento (em kPa) na tensão normal de 100kPa na
interação manejo x tráfego na camada 0,10-0,20m, na semeadura.
Tráfego Manejo*
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
92,00 Aa
102,35 Aa
90,42 Ba
85,06 Aa
Com tráfego 83,04 Abc
91,25 Aab 107,37 Aa
71,51 Bc
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Referente à época da colheita (
Tabela 17), os comportamentos são similares,
porém nota-se que o solo escarificado há seis meses aumentou a resistência ao
cisalhamento, demonstrando ação do tempo em sua reestruturação.
Na
tabela 21 encontram-se os dados de coesão do solo e ângulo de atrito
interno, na semeadura e na tabela 22 os dados referente a época da colheita. Na
camada superficial, tanto o manejo, o tráfego e a interação tiveram efeito a 1% de
nível de significância pelo teste de Tukey, seguindo o mesmo comportamento
crescente de acordo que se aumenta o período da realização da escarificação,
exceto pelo SD que apresentou valor similar ao E3
i
. O E1
v
apresentou a maior
coesão que lhe confere os altos valores de tensão de cisalhamento resultando em
elevada tensão de pré-consolidação, devido à alta resistência do solo.
82
Tabela 21 – Coesão (C) e ângulo de atrito interno (Φ) do solo na semeadura.
Época Semeadura*
Camada (m) 0-0,10 0,10-0,20 0-0,10 0,10-0,20
Manejo (M)
C (kPa) Φ (º)
SD 32,82 a 24,93 b 42,29 a 45,94 a
E1
v
41,04 a 31,39 b 43,36 a 46,94 a
E3
i
31,86 a 51,83 a 40,96 a 40,00 b
E5
i
19,78 b 20,20 b 43,53 a 47,37 a
Tráfego (T)
Sem tráfego
38,59 a
30,84 a 40,50
b 45,41 a
Com tráfego
24,16 b
33,33 a 44,58
a 44,72 a
Teste F
M ** **
NS
**
T **
NS
**
NS
M x T ** ** **
NS
DP
6,92 6,94 1,62 1,91
CV (%)
22,06 21,64 3,80 4,25
*Médias seguidas da mesma letra não diferiram estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% (*) ou 1%
(**). SD - semeadura direta; E1
v
- escarificado em 2001; E3
i
- escarificado em 2003; E5
i
- escarificado
em 2005; DP – desvio padrão; CV – coeficiente de variação; NS – não significativo.
Tabela 22 – Coesão (C) e ângulo de atrito interno (Φ) do solo na colheita.
Época Colheita*
Camada (m) 0-0,10 0,10-0,20 0-0,10 0,10-0,20
Manejo (M)
C (kPa) Φ (º)
SD 48,08 a 51,54 a 49,35 a 43,75 ab
E1
v
27,85 b 44,70 a 47,80 a 42,22 b
E3
i
32,25 ab 49,48 a 36,60 a 45,49 a
E5
i
40,09 ab 44,34 a 35,60 a 37,82 c
Tráfego (T)
Sem tráfego
36,53 a
51,43 a 42,70
a 42,41 a
Com tráfego
37,60 a
43,60 b 43,52
a 42,22 a
Teste F
M
* NS * **
T
NS * NS NS
M x T
NS ** NS **
DP
11,63 7,48 7,88 1,80
CV (%)
31,39 15,74 18,25 4,27
*Médias seguidas da mesma letra não diferiram estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% (*) ou 1%
(**). SD - semeadura direta; E1
v
- escarificado em 2001; E3
i
- escarificado em 2003; E5
i
- escarificado
em 2005; DP – desvio padrão; CV – coeficiente de variação; NS – não significativo.
83
Contrastando os dados de coesão entre a semeadura (Tabela 21) e a colheita
(Tabela 22), observa-se que houve um ligeiro adensamento do solo, pois os valores
no geral aumentaram.
Na tabela 23 estão dispostos os dados de coesão do solo na camada de 0-
0,10m na época da semeadura.
Embora não apresentando diferença na coesão (Tabela 23), o E1
v
apresentou
a maior entre os tratamentos, indiferente do nível de tráfego, explicando a maior
demanda de esforço horizontal e vertical (Figura 15) e a maior tensão de pré-
consolidação.
Tabela 23 – Coesão do solo (em kPa) na interação manejo x tráfego, na camada 0-
0,10m na semeadura.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
49,55 Aa
51,50
Aa 38,52 Aa
14,78
Ab
Com tráfego 16,08 Ba
30,58 Ba 25,20 Ba
24,78 Aa
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Na tabela 24 encontram-se os dados de coesão na interação manejo x
tráfego, sendo que na
tabela 25 estão dispostos os dados de ângulo de atrito dessa
interação.
Tabela 24 - Coesão do solo (em kPa) na interação manejo x tráfego, na camada
0,10-0,20m na semeadura.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
24,20 Ab
29,78
Aab 41,07 Ba
28,33
Aab
Com tráfego 25,67 Abc
33,00 Ab 62,60 Aa
12,07 Bc
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
O alto valor de resistência ao cisalhamento nesta camada para o E3T
i
é
explicado pela sua alta coesão, o qual confere tal comportamento.
84
Tabela 25 - Ângulo de atrito interno (em º) na interação manejo x tráfego, na camada
0,10-0,20m na semeadura.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
40,73 Bb
39,95
Bc 36,57 Bc
44,71
Aa
Com tráfego 43,85 Aab
46,76 Aa 45,34 Aab
42,36 Ab
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Os dados da interação manejo x solo referentes à época da colheita
encontram-se nos apêndices N e O.
Na figura 18 ilustra-se a relação da tensão de cisalhamento (
τ
) com a tensão
normal (σ
n
), na semeadura direta com e sem tráfego (SD e SDT), escarificado em
2001 com e sem tráfego (E1
v
e E1T
v
), escarificado em 2003 (E3
i
e E3T
i
) e
escarificado em 2005 (E5
i
e E5T
i
), nas camadas de 0-0,10m (camada superficial) e
0,10-0,20m (camada intermediária).
Na camada superficial, o SD e E1
v
apresentaram comportamento similar,
mostrando as tensões de cisalhamentos mais elevadas, seguidos pelo E3
i
e E5
i
.
Adicionando o efeito do tráfego, o SD continua apresentando os maiores valores,
porém o E1
v
e o E5
i
apresentaram os menores, enquanto o E3
i
ficou no intermédio
do SD com E1
v
. Esses dados comprovam que o solo sob semeadura direta há 13
anos encontra-se sob elevada condição de compacidade, pois apresentou elevadas
tensões de cisalhamento e tensão de pré-consolidação e uma demanda maior de
esforços.
Como já mencionado, a compactação no solo sob semeadura direta,
permanece na forma de um aumento da densidade do agregado atribuindo ao solo
tal resistência (
Dias Jr. & Pierce, 1996).
Segundo Braida (2004), as resistências ao cisalhamento dos agregados
individuais são sempre maiores que os da massa do solo, assim aumentando a
resistência interna do solo, porém quando este ponto é alcançado os agregados são
rompidos, proporcionando compactação do solo.
85
0 50 100 150 200
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
Legenda
SD
τ
= 0.55
σ
n
+ 31.73 R² = 0.9991
E1
v
τ
= 0.54
σ
n
+ 32.98 R² = 0.9976
E5
i
τ
= 0.63
σ
n
+ 9.41 R² = 0.9969
E3
i
τ
=
0.48
σ
n
+ 24.66
R² =
0.9675
0 50 100 150 200
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
Legenda
SDT
τ
= 0.62
σ
n
+ 10.30 R² = 0.9883
E1T
v
τ
= 0.68
σ
n
+
19.58 R² = 0.9888
E3T
i
τ
= 0.51
σ
n
+
40.09 R² = 0.8825
E5T
i
τ
= 0.58
σ
n
+ 15.87
R² = 0.9862
Camada 0-0,10m
0 50 100 150 200
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Legenda
SD
τ
= 0.67
σ
n
+ 15.50 R² = 0.9747
E1
v
τ
= 0.72
σ
n
+ 19.07 R² = 0.9675
E5
i
τ
= 0.67
σ
n
+ 18.14
R² = 0.9999
E3
i
τ
= 0.57
σ
n
+ 26.30 R² = 0.9779
0 50 100 150 200
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Legenda
SDT
τ
= 0.65
σ
n
+ 16.44 R² = 0.9996
E1T
v
τ
= 0.69
σ
n
+ 16.86 R² = 0.9932
E3T
i
τ
= 0.65
σ
n
+ 16.14 R² = 0.9998
E5T
i
τ
= 0.72
σ
n
+ 5.62 R² = 0.9900
Camada 0,10-0,20m
Figura 18 – Relação da tensão de cisalhamento com a tensão normal nos
tratamentos em estudo na camada de 0-0,10m e 0,10-0,20m(semeadura).
Klein (1990) afirma que a compactação do solo pode reduzir a eficiência dos
mecanismos sulcadores, acompanhado pelo embuchamento da máquina, pois os
órgãos ativos da semeadora tende a subir, afetando assim descida uniforme da
semente gerando tal embuchamento. Além disso,
Araújo et al. (1998) relatam que a
compactação gera redução da área mobilizada. Segundo
Casão Junior et al. (1998),
essa compactação tende a gerar aumento na tração do conjunto trator-semeadora,
desencadeando uma série de desvantagens à máquina, como elevado consumo de
potência e redução da eficiência de trabalho.
86
Na camada intermediária (0,10-0,20m), na linha sem ação de tráfego, o SD
continua denotando para as maiores tensões de cisalhamentos, porém os demais
apresentaram comportamentos similares.
No geral, o manejo foi à variável de maior influência, desta forma comprova-
se que ação do manejo no solo atua nesses parâmetros. Esta constatação é
contraditória à conclusão de Brandt (2005), o qual não encontrou diferença entre os
sistemas de semeadura direta consolidada há 13 anos, preparo convencional em
2003, preparo convencional em 2004, escarificado em 2001, escarificado em 2002 e
escarificado em 2004, em solo com textura franca arenosa, Argissolo Vermelho-
Amarelo distrófico arênico.
Ao longo das camadas de solo, indiferentemente da época de coleta, o solo
sob sistema de semeadura direta apresenta elevado grau de compactação, sendo
que as conclusões obtidas nos outros parâmetros, sejam compressivos ou esforços
solicitados a haste sulcadora tipo facão, apontam para o mesmo comportamento.
Com o passar dos anos, a escarificação perde sua eficácia no solo, sendo
que após quatro anos, o solo encontra-se em condições piores do que antes da
escarificação. Dois anos após a realização da escarificação, é observável ainda
efeito residual no solo, porém, em camadas superiores à camada escarificada, não
se encontra mais efeito.
6.2. Estudo 2
6.2.1. Influência da compactação nos esforços e na mobilização do
solo por escarificador.
Na tabela 26 estão dispostos os dados de esforço horizontal (F
H
), vertical (F
V
),
tração (F
T
) e momento (M
O
) associados à haste escarificadora na semeadura direta
(SD) e na compactação adicional (CA).
Tabela 26 – Esforço horizontal (F
H
), vertical (F
V
) e tração (F
T
) e momento (M
O
)
associados à haste escarificadora.
87
F
H
(kN) F
V
(kN) F
T
(kN) M
O
(kN m)
Trat*
Mín Máx Méd Mín Máx Méd Mín Máx Méd Méd
SD 17,20 20,49 18,57 b 0,00 1,95 1,24 b 18,31 21,80 19,76 b 0,02 a
CA
19,24 23,16 22,08
a
1,64 2,57 2,21
a
20,48 24,65 23,50
a
0,02
a
*Médias seguidas da mesma letra não diferiram estatisticamente pelo teste de t (Student) a 5% de
probabilidade.
Trat. – tratamento, Máx – valor máximo, Mín – valor mínimo; Méd – média.
Observa-se que os dados apresentaram diferença entre os tratamentos
(Tabela 26), exceto o momento, demonstrando que o solo não gera movimento
rotacional na ferramenta. A compactação adicional (CA) gerou um aumento de
15,90% no esforço horizontal e conseqüentemente, no esforço de tração, sendo que
a maior contribuição da compactação adicional foi no esforço vertical, onde
proporcionou um incremento de 43,80%. Tal fato demonstra que ação do
carregamento é mais expressiva neste sentido.
O solo sob compactação adicional apresentou os maiores valores, sejam
mínimos, máximos ou médios, sendo que os valores encontrados para o SD
condizem com os valores encontrados na bibliografia, como Machado et al. (1996)
que encontraram F
T
de 22,11kN para haste escarificadora de ponteira estreita,
operando em Planossolo a 3,60km h
-1
, com umidade gravimétrica de 12%.
Nas figuras abaixo (
Figura 19 e 20), encontra-se ilustrado o comportamento
dos esforços horizontais e verticais, atuantes na ponteira do escarificador ao longo
do trajeto percorrido.
88
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00
Deslocamento (m)
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
24.00
Legenda
Semeadura direta - SD
Compactação adicional - CA
Figura 19 - Comportamento do esforço
horizontal nos tratamentos SD e
CA.
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
Legenda
Semeadura direta - SD
Compactação adicional - CA
Figura 20 - Comportamento do esforço
vertical nos tratamentos SD e
CA.
Verifica-se que a compactação adicional (CA) proporcionou aumento na
demanda de esforços horizontais (F
H
) e assim para os verticais (F
V
). O F
H
variou de
19,24-23,16kN para o tratamento compactação adicional e o semeadura direta
89
variou de 17,20-20,49kN. Em relação ao F
V
, a variação foi 1,64-2,57kN para o CA e
0-1,95kN para o SD.
Analisando-se o comportamento dos dados via box plot (Figura 21 e 22),
nota-se a grande diferença entre os tratamentos, onde o CA apresentou uma grande
variação entre o quartil superior ao inferior nos esforços horizontais, isso se deve
provavelmente ao efeito heterogêneo da compactação no solo nessa direção, uma
vez que a compactação tende a gerar lâminas horizontais compactadas, assim
proporcionando camadas com níveis diferenciados de compactação, que resultaram
em tal heterogeneidade. O SD apresentou uma grande concentração de dados em
torno da média, demonstrando ação desse sistema em sua estrutura, apontando
para uma condição de menor heterogeneidade.
No box plot referente ao esforço vertical (Figura 22), observa-se o grande
estado de compactação do solo sob compactação adicional, pois os dados
apresentaram variação bem menor entre o quartil superior ao inferior, direcionando à
conclusão que a compactação forma uma estrutura massiva do solo, oferecendo
maior resistência.
17.00
18.00
19.00
20.00
21.00
22.00
23.00
24.00
SD CA
Tratamentos
Figura 21 – Box plot do esforço
horizontal no SD e CA.
90
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
SD CA
Tratamentos
Figura 22 – Box plot do esforço vertical
no SD e CA.
Na tabela 27 estão dispostos os dados de área mobilizada, área de elevação,
empolamento e profundidade escarificada nos tratamentos CA e SD. A semeadura
direta apresentou maior área mobilizada (0,0176m²) que o tratamento com
compactação adicional (0,0068m²), apresentando diferença, porém não
apresentaram diferença na área de elevação. Essa verificação reafirma a boa
estrutura apresentada pelo SD, pois apresentou maior revolvimento e menor
demanda de esforços.
Tabela 27 - Dados médios de área mobilizada (A
m
), área de elevação (A
e
),
empolamento (Emp) e profundidade de trabalho (P), nos tratamentos em
estudo.
A
m
A
e
Emp P
Tratamento*
(m²) (m²) (%) (m)
SD 0,0177 a 0,0011 a 0,072 0,2252 a
CA 0,0069 b 0,0014 a 0,208 0,1486 b
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
91
Na figura 24 estão ilustrados os perfis mobilizados pelo escarificador, o qual
se pode verificar grande influência do CA na redução da área de solo mobilizada e
na profundidade de trabalho, comparando-o com o SD.
Figura 23 - Perfil do solo perante escarificação, na semeadura direta (direita) e
compactação adicional (esquerda), com uma régua em centímetros.
Koolen & Kuipers (1983) descreveram o movimento do solo perante a ação de
ferramentas estreitas e largas, ocorrendo pela formação de vários blocos que se
formam ao longo do movimento da ponteira. Assim sendo, esses dados demonstram
que a compactação gera formação de um grande bloco maciço o qual reduz a
transmissão de tensões de ruptura no solo, gerando redução da área mobilizada ao
haver movimento do solo pela haste, pois esse bloco rompe-se como um todo
próximo à ponteira, sendo deslocado para cima; ao encontrar as outras lâminas de
solo compactadas reduz ainda mais a área mobilizada, desencadeando aumento
---Perfil de elevação
__Perfil natural
__Perfil mobilizado
92
dos esforços conforme observados nos dados apresentados anteriormente (Tabela
26).
6.2.2. Efeito da compactação na compressibilidade, resistência à
penetração e propriedades físicas
Os dados que expressam o comportamento compressivo do solo encontram-
se nas tabelas 28, 29 e 30.
Tabela 28 – Densidade inicial (DSI), tensão de pré-consolidação (σ
p
) e coeficiente de
compressão (Cc) em solo sob semeadura direta e compactação
adicional.
DSI σp DSI σp
Tratamento*
(Mg m
-3
) (kPa)
Cc
(Mg m
-3
) (kPa)
Cc
Camada 0,20 - 0,25m Camada 0,25 - 0,30m
Tratamento (T)
SD 1,72 b 45,60 a 0,11 a 1,71 b 46,90 a 0,12 a
CA 1,90 a 41,93 a 0,07 b 1,81 a 40,03 a 0,07 b
Escarificação (E)
Com 1,80 a 43,72 a 0,11 a 1,74 a 41,03 a 0,11 a
Sem 1,82 a 43,81 a 0,08 b 1,78 a 45,90 a 0,09 b
Teste F
T ** NS ** ** NS **
E NS NS ** NS NS *
T X E ** NS * NS NS NS
DP 0,04 16,45 0,13 0,05 10,23 0,01
CV 2,48 37,59 13,96 2,94 23,53 14,23
*Médias seguidas da mesma letra não diferiram estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% (*) ou 1%
(**).
SD - semeadura direta; CA – compactação adicional; DP – desvio padrão; CV – coeficiente de
variação; NS – não significativo.
93
Tabela 29 – Densidade inicial do solo (em Mg m
-3
) na interação manejo x
escarificação, na camada 0,20-0,25m.
Tratamento*
Escarificação
SD CA
Com 1,77 Ab 1,86 Ba
Sem 1,66 Bb 1,94 Aa
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 1% de probabilidade.
SD - semeadura direta; CA – compactação adicional.
Tabela 30 – Coeficiente de compressão do solo na interação manejo x escarificação,
na camada 0,20-0,25m.
Tratamento*
Escarificação
SD CA
Com
0,09 Ba
0,07 Ab
Sem 0,13 Aa
0,08 Ab
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente a nível de 5% pelo teste de Tukey.
SD - semeadura direta; CA – compactação adicional.
Na camada de 0,20-0,25m, a compactação adicional elevou a densidade do
solo (DSI) de 1,72Mg m
-3
para 1,90Mg m
-3
, sendo que a escarificação não
apresentou influência nesse parâmetro, porém a interação dessa com tratamento
apresentaram diferença ao nível de 1% de significância do teste de Tukey. Na
tabela 29, verifica-se a grande influência da compactação na densidade do solo
inicial, sendo que o SD diferiu do CA com e sem a ação do escarificador.
Em ambas as camadas, a tensão de pré-consolidação não sofreu modificação
com adição da compactação, podendo ser atribuído ao fato que solo sob semeadura
direta encontra-se em elevado nível de compactação. Outro fato é que a soleira do
escarificador não alterou a tensão de pré-consolidação, comprovando que a
geometria usada na ponteira não gera compactação abaixo da profundidade de
trabalho. Silva et al. (2003) encontraram influência da soleira do arado de discos e
da grade aradora na tensão de pré-consolidação, em Latossolo no Cerrado, onde
esses implementos ocasionaram aumento dessa, demonstrando que só esses tipos
de implementos geram tal compactação.
94
Em relação ao coeficiente de compressão na camada 0,20-0,25m, observa-se
que adição da compactação e da escarificação gerou diferença entre os
tratamentos, onde (Tabela 30) o solo sob compactação adicional apresentou menor
valor de Cc de 0,07 contra 0,09 da semeadura direta com escarificação e 0,08
contra 0,13 da semeadura direta sem escarificação, reafirmando que esse solo
encontra-se em elevado grau de compactação. Com adição da escarificação,
diferenças foram obtidas apenas na semeadura direta.
Na camada de 0,25-0,30m (Tabela 28), a DSI apresentou diferença apenas
em relação ao tratamento, onde a compactação adicional proporcionou um
incremento de 1,71Mg m
-3
para 1,81Mg m
-3
, demonstrando que ação da
compactação consegue alcançar profundidades de até 0,30m. Esses altos valores
de densidade do solo podem restringir o desenvolvimento do sistema radicular,
conforme Reichert et al. (2003), que propuseram um valor de densidade crítica para
solo franco arenoso situando entre 1,60 Mg m
-3
e 1,80Mg m
-3
.
O Cc não foi influenciado pela interação manejo x escarificação, diferença foi
observada apenas na adição da escarificação no SD, onde solo escarificado
proporcionou maior Cc, demonstrando que ação do escarificador gera efeito para
profundidades superiores à profundidade de trabalho, proporcionando condições
melhores. Segundo Oliveira et al. (2003), quanto maior o Cc, maior a suscetibilidade
à compactação do solo. Sendo assim, a ponteira escarificadora conseguiu transmitir
seu efeito para a camada posterior, proporcionando uma estrutura em condições
melhores.
Na tabela 31, estão os dados médios de resistência à penetração (RP) e
umidade volumétrica (θ) nos tratamentos compactação adicional sem e com
escarificação (CA SE; CA E) e semeadura direta sem e com escarificação (SD SE;
SD E).
95
Tabela 31 - Dados médios de resistência à penetração (RP) e umidade (θ) do solo.
RP θ
Tratamento*
(MPa) (kg kg
-1
)
Compactação adicional sem escarificação 2,946 a 0,2576a
Compactação adicional com escarificação 2,524 ab 0,3145a
Semeadura direta sem escarificação 1,987 ab 0,2948a
Semeadura direta com escarificação 1,148 b 0,3129a
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. SD - semeadura direta; CA –
compactação adicional.
Verifica-se que as maiores médias foram apresentadas pela compactação
adicional, a qual gerou um aumento de 33% no tratamento sem escarificação;
quando se adicionou a escarificação, esse aumento foi de 54%. Conforme verificado
acima, a escarificação reduziu a resistência à penetração, sendo que o CA SE
diferiu do SD E, não diferindo dos demais.
Solo com compactação adicional, indiferentemente da escarificação, ofereceu
resistência maior que 2MPa, considerada crítica à penetração das raízes por Taylor
et al. (1966).
Os valores encontrados no SD SE são similares aos encontrados por Pereira
et al. (2002) em Latossolo Roxo, demonstrando que solos sob semeadura direta
encontram-se em nível elevado de compacidade.
Na
figura 24 está ilustrada a resistência do solo à penetração na camada de
0,25-0,40m (abaixo da profundidade escarificada).
96
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50
Resistência à penetração (MPa)
0.40
0.39
0.38
0.37
0.36
0.35
0.34
0.33
0.32
0.31
0.30
0.29
0.28
0.27
0.26
0.25
0.24
Legenda
SD S/E
SD E
CA E
CA S/E
Figura 24 – Resistência à penetração do solo
sob semeadura direta com e sem
escarificação (SD E; SD S/E) e
compactação adicional com e sem
escarificação (CA E; CA S/E).
Observa-se que os tratamentos com compactação adicional, sejam com ou
sem escarificação, apresentaram maior resistência à penetração (RP). Outro fato
também constatado foi que os tratamentos que sofreram escarificação apresentaram
menores valores de resistência à penetração. Relacionando isso com o fato de que
a compactação adicional originou aumento da RP, percebe-se que a escarificação
gera uma série de tensões de ruptura, as quais são transmitidas para profundidades
superiores à escarificada, comprovando que a haste não gera compactação abaixo
da profundidade de trabalho, contrariando as conclusões obtidas por Cohron (1971).
Combinado a isso o CA apresentou a menor macroporosidade, independente da
escarificação (Tabela 32) confirmando seu elevado nível de compactação.
A adição da escarificação no solo proporcionou melhores condições no solo
para o estabelecimento de planta, visualizada pelo maior coeficiente de
compressibilidade, menor densidade e menor resistência a penetração.
Na tabela 32 encontram-se os dados de macroporosidade, microporosidade,
porosidade e densidade do solo na camada 0,20-0,25m e 0,25-0,30m.
97
Tabela 32 –Macroporosidade(Ma), microposidade (Mi), porosidade total (Pt) e
densidade do solo (Ds) nas camadas 0,20-0,25m e 0,25-0,30m.
Camada 0,20-0,25m Camada 0,25-0,30m
Ma Mi Pt Ds Ma Mi Pt Ds
Manejo*
(M)
(%) (Mg m
-
³) (%) (Mg m
-
³)
SD
10,16 a
34,97 a 45,13 a 1,72 b
10,96 a
35,03 a 46,11 a 1,71 b
CA
7,35 b
34,78 a 42,12 b 1,85 a
6,61 b
35,62 a 42,24 b 1,82 a
Escarificação (E)
Com
10,47 a
35,01 a 45,49 a 1,74 b
10,24 a
35,01 a 45,36 a 1,74 b
Sem
7,03 b
34,74 a 41,76 b 1,83 a
7,34 b
35,64 a 42,98 b 1,80 a
Teste F
M
** NS ** ** ** NS ** **
E
** NS ** ** ** NS ** *
M x E
** ** NS NS NS NS NS NS
DP
1,32
0,48 1,56 0,04
1,42
0,80 1,28 0,05
CV (%)
15,11
1,36 3,58 2,09
16,18
2,27 2,90 2,66
*Médias seguidas da mesma letra não diferiram estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% (*) ou 1%
(**) de probabilidade.
SD – semeadura direta; CA - Compactação adicional; DP – desvio padrão; CV – coeficiente de
variação.
Na camada 0,20-0,25m, observa-se que o manejo, a escarificação e a sua
interação tiveram influência na macroporosidade, onde (Tabela 33) solo sob
semeadura direta, apresentou a maior macro independentemente da escarificação,
sendo que na linha escarificada, o SD diferiu do CA, porém na linha sem
escarificação não apresentaram diferença. Tal fato demonstra que solo sob
semeadura direta encontra-se sob influência do processo de compactação, visto que
os valores apresentados são inferiores a 10%, considerado insuficiente para o
desenvolvimento radicular segundo Forsythe (1967).
Observa-se que com adição da escarificação, o solo aumentou a
macroporosidade (Tabela 33) e reduziu a densidade (Tabela 32), sendo tal fato mais
expressivo no SD, confirmando a conclusão obtida nos dados de área mobilizada,
que o solo sob compactação adicional, oferece menor transmissão de tensões de
ruptura em sua estrutura.
98
Tabela 33 - Macroporosidade (em %) na interação manejo x escarificação, na
camada 0,20-0,25m (estudo 2).
Manejo*
Escarificação
SD CA
Com
13,11 Aa
7,84 Ab
Sem 7,21 Ba
6,85 Aa
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 1% de probabilidade.
Referente à microporosidade (Tabela 32), influência foi encontrada apenas na
interação manejo x escarificação, onde (Tabela 34) o SD diferiu do CA com e sem
escarificação. Embora apresentando diferença, nota-se que a variação das mesmas,
foi muito pequena.
Tabela 34 - Microporosidade (%) na interação manejo x escarificação, na camada
0,20-0,25m (estudo 2).
Manejo*
Escarificação
SD CA
Com
34,37 Bb
35,66 Aa
Sem 35,57 Aa
33,91 Bb
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente pelo teste de Tukey a 1% de probabilidade.
A porosidade total (
Tabela 32) na camada de 0,20-0,25m foi maior no SD,
sendo que esse diferiu do CA. Tal fato é atribuído à macroporosidade, que foi maior
no SD, proporcionando aumento na porosidade, pois a microporosidade foi similar
entre os tratamentos.
Na camada 0,25-0,30m (Tabela 32) continua o mesmo comportamento, solo
sob compactação adicional, apresentou a maior densidade do solo e menores
porosidade total e macroporosidade, confirmando que ação da compactação
consegue chegar a profundidade de até 0,30m. Nesta camada não houve efeito da
interação manejo x escarificação.
A compactação não gerou aumento da microposidade, que conforme
Trouse
(1971) é um dos fatores desenvolvidos neste processo, levando a conclusão que
solo sob semeadura direta há 13 anos encontra-se sob influência da compactação,
direcionando para o uso de escarificador para reverter tal condição.
99
Outro fator observado nesses dados, é que o escarificador realmente possui
influência em camadas superiores a escarificada, pois conseguiu alterar os
parâmetros de macroporosidade, porosidade e densidade do solo, proporcionando
melhores condições, confirmando a inexistência de compactação nessa camada.
100
7. CONCLUSÕES
Estudo 1
HIPÓTESE 1 - Solo argiloso escarificado oferece menor demanda de esforços e
maior área mobilizada por mecanismo sulcador do tipo facão, sendo que, com o
aumento do período da realização da escarificação esses parâmetros sofrem
inversão em seus valores.
CONCLUSÃO 1 – A hipótese um foi contemplada em parte, pois a escarificação
realizada há menos de um ano exige menores demandas de esforços seja tração
como vertical, maior área mobilizada e com aumento do período da realização da
escarificação esses parâmetros sofreram inversão em seus valores. Porém, solo
escarificado há mais de quatro anos requer maior demanda de esforços e apresenta
menor área mobilizada do que solo escarificado a 2 e 4 anos e solo sob semeadura
direta há 13 anos.
HIPÓTESE 2 - O aumento no nível da compactação no solo tende a aumentar a
tensão de pré-consolidação, reduzir o coeficiente de compressão e aumentar a
tensão de cisalhamento, gerando uma condição adversa para o desenvolvimento da
cultura.
CONCLUSÃO 2 – A segunda hipótese foi contemplada, pois com o aumento do
período da realização da escarificação, houve aumento do processo de
compactação, expresso pela maior tensão de pré-consolidação, menor coeficiente
de compressão e aumento da tensão de cisalhamento. Em solo arenoso, com
adição da compactação adicional, não houve aumento da pressão de pré-
consolidação, pois o solo sob semeadura direta há mais de 13 anos encontra-se
com elevado grau de compacidade.
HIPÓTESE 3 - A tensão de pré-consolidação, coeficiente de compressibilidade,
resistência ao cisalhamento, juntamente com os dados de esforços, são bons
indicadores do estado de compactação do solo.
101
CONCLUSÃO 3 – Hipótese contemplada, pois de acordo que aumentava o efeito da
compactação no solo, a tensão de pré-consolidação, resistência ao cisalhamento e a
demanda de esforço de tração e vertical aumentavam e reduzia o coeficiente de
compressão, indicando o nível de compactação em que se encontravam os
tratamentos em estudo.
HIPÓTESE 4 - Solo sob sistema de semeadura direta requer maior esforço por área
trabalhada do que solo escarificado.
CONCLUSÃO 4 – Hipótese contemplada em parte, pois solo escarificado há mais de
quatro anos requer maior esforço por área trabalhada, demonstrando condições
piores que solo sem revolvimento. Já solos escarificado há menos de dois anos
contemplam essa hipótese.
HIPÓTESE 5 - A 0,10m da lateral pneu, encontra-se influência direta do tráfego nas
propriedades mecânica do solo e na dinâmica da máquina.
CONCLUSÃO 5 – Hipótese contemplada em parte, pois no geral o tráfego lateral
não influenciou as propriedades mecânicas do solo, mas sim a interação do tráfego
com manejo. Na dinâmica máquina-solo, o tráfego influenciou os esforços
horizontais e verticais, gerando aumento desses.
HIPÓTESE 6 - O efeito residual da escarificação no solo perdura até dois anos.
CONCLUSÃO 6 - Hipótese não contemplada, pois a escarificação perdura mais de
dois anos no solo na camada escarificada, sendo que na camada abaixo não se
encontra mais tal efeito.
7.1. Estudo 2
HIPÓTESE 1 - A compactação induzida em solo de textura franco arenosa,
aumenta a tensão de pré-consolidação e o requerimento de esforços em haste
escarificadora.
CONCLUSÃO 1 – Hipótese contemplada em parte, pois a compactação gera
aumento de 15,90% no esforço horizontal e conseqüentemente no esforço de
102
tração, sendo que a maior contribuição da se no esforço vertical, onde proporciona
um incremento de 43,80%. Porém, não houve aumento na tensão de pré-
consolidação, pois solo arenoso sob semeadura direta há mais de 13 anos encontra-
se em alto grau de compacidade.
HIPÓTESE 2 - A compactação do solo gera redução da área mobilizada, área de
elevação e da profundidade escarificada em solo de textura franco arenosa.
CONCLUSÃO 2 – Hipótese contemplada, a compactação induzida gerou redução de
38% da área mobilizada por haste escarificadora, sendo que essa não teve
influência na área de elevação. A profundidade escarificada foi menor na
compactação induzida, sendo que essa gerou redução de 65%.
HIPÓTESE 3 - Abaixo da profundidade escarificada encontra-se uma zona
compactada em solo de textura franco arenosa sob semeadura direta, originada pela
geometria da ponteira de escarificador.
CONCLUSÃO 3 - Hipótese não contemplada, pois solo escarificado encontra-se
com menor resistência à penetração do que solo sem tal ação e maior percentual de
macroporos.
103
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deslocamento e da profundidade de semeadura no sistema Plantio direto. In:
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114
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115
APÊNDICES
116
APÊNDICE A - Área experimental do estudo 1.
1 – Caixa de cisalhamento; 2 – Cilindro de compressibilidade; 3 – Cilindro de
porosidade total.
APÊNDICE B - Cilindros usados no estudo 1.
1
2
3
117
APÊNDICE C - Semeadora utilizada no estudo 1.
APÊNDICE D - Escarificador com rolo destorroador.
118
1 – Varetas de alumínio; 2 – Lona métrica; 3 – Haste fixadora da lona métrica; 4 –
Tubo para guardar as varetas e a cantoneira de suporte; 5 – Cantoneira de suporte
das varetas, 6 – Tubo para guardar a lona.
APÊNDICE E - Montagem do perfilômetro.
APÊNDICE F - Prensa uniaxial.
1
2
3
4
5
6
119
APÊNDICE G - Mesa de cisalhamento direto.
120
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5
Deslocamento (m)
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
3.20
3.40
3.60
3.80
Força horizontal (kN)
Legenda
E5i
E3i
E1v
SD
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.5
Deslocamento (m)
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
3.20
3.40
3.60
3.80
Fo rça ho rizontal (kN )
Legenda
E5Ti
E3Ti
SDT
E1Tv
APÊNDICE H - Esforço horizontal nos
tratamentos sem tráfego.
APÊNDICE I - Esforço horizontal nos
tratamento com tráfego.
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.5
Deslocamento (m)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
Força vertical (kN)
Legenda
E5i
E3i
E1v
SD
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5
Deslocamento (m)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
Força vertical (kN)
Legenda
E5Ti
E3Ti
SDT
E1Tv
APÊNDICE J - Esforço vertical nos
tratamentos sem tráfego.
APÊNDICE K - Esforço vertical nos
tratamento com tráfego.
121
0.1 1 10 100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.90
1.85
1.80
1.75
1.70
1.65
1.60
1.55
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
Densidade do solo (Mg m
-
³)
Legenda
SD
E1
v
E3
i
E5
i
!
σ
p
0.1 1 10 100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.90
1.85
1.80
1.75
1.70
1.65
1.60
1.55
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
Densidade do solo (Mg m
-
³)
Legenda
SDT
E1T
v
E3T
i
E5T
i
!
σ
p
Camada 0-0,10m
0.1 1 10 100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.90
1.85
1.80
1.75
1.70
1.65
1.60
1.55
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
Densidade do solo (Mg m
-
³)
Legenda
SD
E1
v
E3
i
E5
i
!
σ
p
0.1 1 10 100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.90
1.85
1.80
1.75
1.70
1.65
1.60
1.55
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
Densidade do solo (Mg m
-
³)
Legenda
SDT
E1T
v
E3T
i
E5T
i
!
σ
p
Camada 0,10-0,20m
0.1 1 10 100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.90
1.85
1.80
1.75
1.70
1.65
1.60
1.55
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
Densidade do solo (Mg m
-
³)
Legenda
SD
E1
v
E3
i
E5
i
!
σ
p
0.1 1 10 100 1000
Tensão normal
(
kPa
)
1.90
1.85
1.80
1.75
1.70
1.65
1.60
1.55
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
Densidade do solo (Mg m
-
³)
Legenda
SDT
E1T
v
E3T
i
E5T
i
!
σ
p
Camada 0,20-0,30m
APÊNDICE L - Curva de compressão nos tratamentos e camadas em estudo.
122
APÊNDICE M - Parâmetros empíricos da equação, para superfícies de solo
consolidadas (firmes) e não consolidadas (soltas).
Parâmetro Superfície firme Superfície solta
s
1
0,041 0,310
s
2
0,000 0,00263
s
3
0,613 0,239
APÊNDICE N - Ângulo de atrito interno (em º) na interação manejo x tráfego, na
camada 0,10-0,20m na colheita.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
43,95 Aa
44,21
Aa 49,93 Aa
40,44
Aa
Com tráfego 43,55 Ab
40,23 Bb 41,04 Ba
35,20 Bc
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente a nível de 5% pelo teste de Tukey.
APÊNDICE O - Coesão do solo (em kPa) na interação manejo x tráfego, na camada
0,10-0,20m na semeadura.
Manejo*
Tráfego
SD E1
v
E3
i
E5
i
Sem tráfego
46,32 Ab
43,08
Ab 67,00 Aa
49,33
Aab
Com tráfego 43,08 Aa
55,86 Aa 21,68 Bb
53,75 Aa
*Médias seguidas da mesma letra maiúscula na vertical e minúscula na horizontal, não diferiram
estatisticamente a nível de 5% pelo teste de Tukey.
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