p - Marcos Koiti Kondo

Compactação do Solo
Marcos Koiti Kondo
11/02/2015
Universidade Estadual de Montes Claros
Campus Janaúba – Minas Gerais
Compactação do Solo
http://www.omnitrac.com/images/tires.jpg
Compactação do Solo
• Compressão do solo insaturado, durante a
qual ocorre um aumento da densidade do solo,
em função da redução do seu volume, devido
à expulsão de ar dos poros (macroporos)
• Diferente de adensamento que é o processo
mais intenso, quando há expulsão de água dos
poros, ou aumento da compacidade por
causas naturais (ex.: Latossolo Amarelo dos
Tabuleiros Costeiros)
Relações de Massa e Volume do
Solo
Ms
Dp =
VT
U=
MH2O
Ms
VH2O
θ=
VT
θ = U . Ds
Ms
Ds =
VT
VV
VTP =
VT
Evolução do tamanho e do peso de máquinas agrícolas desde 1930
http://w3.ufsm.br/projetoaquarius/pdfs/artigos/_a_resvistapdvitorcgiradello.pdf
1 psi = 6,9 kPa
Efeito da umidade do solo na penetração da carga sob rodado de trator (pneu
11-28 pol, carga de 1.650 lb = 748,4 kg, pressão de inflação de 12 psi).
Fonte: USDA, adaptado de Soehne (1958)
Deformação vertical no subsolo para diferentes cargas (Bowen et al., 1984)
Pressões aplicadas ao solo
Referência
Equipamento
Detalhe
Pneu com 55 kPa pressão de inflação
Machado et al. (2005) John Deere 6605, 4x2 TDA
Pneu com 125 kPa pressão de inflação
Pneu com 165 kPa pressão de inflação
Pneu dianteiro
Trator Valmet 110id
Pneu traseiro
Pneu dianteiro
Ford 6600
Pneu traseiro
Novak et al. (1992)
Pneu dianteiro
Valmet 85id
Pneu traseiro
Pneu dianteiro
Massey Ferguson MF50X
Pneu traseiro
Pneu dianteiro
Araujo-Junior; Dias
Valmet 68 cafeeiro
Junior (2010)
Pneu traseiro
Pneu estreito 11x22", 455 kPa (65 psi)
Trator auto carregável florestal,
Oliveira Júnior (1998)
Pneu largo I 500/500x22,5, 154 kPa (22 psi)
4x2 TDA
Pneu largo II 500/500x22,5, 112 kPa (16 psi)
Média
van der Tol et al.
Vaca com 671±101 kg
(2003)
Máximo
Retropé (calcanhar)
Mediopé
Pico de Pressão Plantar
Antepé
Nazário et al. (2010),
Dedos
homem 21±3 anos,
74±10 kg, 1,75±0,4
Retropé (calcanhar)
cm
Mediopé
Pressão Plantar Média
Antepé
Dedos
Pressão (kPa)
317
353
438
91
100
87
74
76
65
74
56
200 a 250
180 a 200
195
88
88
500 a 800
1800 a 2000
423
88
397
428
113,8
32,6
149,8
136
O pousio, pastagem e umidade do solo
Efeito da compactação na população de minhocas/m2 na Austrália após
5 anos de experimento. Valores com a mesma letra na coluna não
diferem estatisticamente (P>0,05) (Radford et al., 2001)
Tratamento
Cultivo reduzido em umidade abaixo do limite de
plasticidade (LP)
Compactação anual com 10 Mg/eixo (colhedora).
Umidade acima do LP, sem preparo
Compactação anual com 6 Mg/eixo (trator). Umidade
acima do LP, cultivo frequente
Compactação anual com 6 Mg/eixo (trator). Umidade
abaixo do LP a 0,08 m, cultivo mínimo
Sem cultivo
Cultivo com escarificação profunda. Umidade abaixo do
LP, sem cultivo
Pastagem de Medicago sativa+Panicum maximum por 3
anos, cultivo reduzido
1993
1998
53
92ab
36
0c
42
1c
61
114a
45
46ab
38
39b
63
98ab
Compactação excessiva reduz a produção de grãos
Produção de trigo em três níveis de compactação: ausente (verde),
leve (amarelo) e pesada (vermelho), em solos com diferentes texturas
(Gregory et al., 2007)
Diagnóstico da Compactação
• Camadas compactadas superficiais e subsuperficiais;
• Encrostamento;
• Empoçamento de água;
• Erosão;
• Palhada parcialmente decomposta após meses de incorporação;
• Maior exigência de potência dos tratores;
• Baixa emergência de plantas;
• Variação no tamanho das plantas;
• Folhas amareladas (deficiência de nutrientes);
• Sistema radicular raso, mal formado, tortuoso e horizontalizado.
http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0032_talajtan/ch13s12.html
http://www.gleanercombines.com/products/gleaner-s8-super-series-combines/compaction-is-a-crime/
Encrostamento do solo
http://www.landcarevic.net.au/resources/publications/books/manual/lan
dcare-field-guide/soil-structure/surface-soils
Erosão do solo em subsolo
arenoso compactado no
oeste australiano. O solo
foi subsolado a 45 cm,
antes da erosão (Hamza;
Anderson, 2005)
Plantas de soja com raízes deformadas pela compactação
ou excesso de sais no sulco de semeadura
http://www.plantiodireto.com.br/?body=cont_int&id=744
Espigas de milho de linhas sem tráfego (esquerda) e com tráfego
pesado (direita)
https://www.certifiedcropadviser.org/files/certifications/certified/education/self-study/exampdfs/156.pdf
Compactação altera a elongação e diâmetro radicular
Elongação e diâmetro radiculares de plântulas com dez dias de
crescimento em solo com e sem compactação (variação em porcentagem
entre parênteses) (Cordeiro; Batista, 1999).
Planta
Elongação (mm dia-1)
Diâmetro (mm dia-1)
Não compactado Compactado
Não compactado Compactado
Milho
106,7
4,4 (-96)
0,85
1,39 (64)
Arroz
60,2
3,1 (-95)
0,40
0,56 (40)
Sorgo
63,8
3,4 (-95)
0,56
0,78 (39)
Trigo
120,7
4,1 (-97)
0,54
0,76 (41)
Algodão
68,0
4,5 (-93)
0,64
1,09 (70)
Tremoço
69,4
7,1 (-90)
0,98
1,81 (85)
Soja
81,5
5,7 (-93)
0,88
1,67 (90)
Girassol
105,3
6,4 (-94)
0,52
0,98 (88)
Prevenção da Compactação
• Manejo da umidade do solo
• Manejo do maquinário (redução da pressão de
inflação, carga por eixo, velocidade de
operação, tráfego controlado, número de
passadas)
• Incorporação de matéria orgânica, calagem
• Uso do plantio direto (maior capacidade de
suporte de carga)
Remediação da Compactação
• Preparo profundo com aração
• Subsolagem ou escarificação
• Rotação com culturas descompactadoras
(guandu – Cajanus cajan, nabo forrageiro –
Raphanus sativus, mata-pasto – Senna
occidentalis)
• Retirada do tráfego sobre o terreno
(recuperação natural)
Resistência de um LVd à penetração em janeiro de 2002, sob
preparo convencional (PC, aiveca+grade leve), preparo mínimo
(PM, escarificador+grade leve) e plantio direto (PD) de mandioca
(Tormena et al., 2004)
Remediação com rotação de culturas e ou escarificação
Resistência de um Typic Rhodudalf (Nitossolo Vermelho) à
penetração na camada de 0,07 a 0,12 m, determinada na capacidade
de campo (-0,01 MPa), antes do plantio direto de soja, no primeiro e
terceiro ano, com diferentes rotações de culturas e escarificação,
em dois cultivos anuais (Calonego; Rosolem, 2010).
Tratamentos
Resistência do solo à penetração (MPa)
2003 (primeiro ano)
2005 (terceiro ano)
Girassol
2,38
1,37
Triticale
2,07
1,37
Milheto
2,53a
1,43
Sorgo
2,52a
1,45
Cânhamo
2,80a
1,37
Escarificação
1,05b
1,23
Cultivo de outono-inverno
Cultivo de primavera
Médias seguidas por letras iguais, na coluna, não diferem pelo teste LSD, a 1% de probabilidade.
Secção de um terreno agrícola mostrando a camada de solo
compactado.
http://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/fitotecniatecnologiadealimentosesocioeconomia716/antoniocesarbo
lonhezi/preparo-do-solo2011.pdf
Efeito da escarificação em PD dura menos de
18 meses (Nunes et al., 2014)
Secção de um terreno agrícola mostrando a camada de solo
descompactado
http://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/fitotecniatecnologiadealimentosesocioeconomia716/antoniocesarbo
lonhezi/preparo-do-solo2011.pdf
Métodos para Avaliação da Compactação
• Exame de trincheira
• Densidade do solo e porosidade
• Infiltração de água
• Penetrometria (resistência à penetração)
• Ensaio de compressão uniaxial
(compressibilidade) e determinação da
pressão de preconsolidação (sp)
• Perspectivas: modelagem e mapeamento
Exame de trincheira
http://soilquality.org.au/factsheets/optimising-soil-nutritionqueenslandhttp://michelinmedia.com/news/michelin-combine-radial-lets-farmersincrease-capacity-changing-rims/
http://www.nwk.co.za:8080/nwkgroup/index.php?option=com_content&v
iew=article&id=163
http://michelinmedia.com/news/michelin-combine-radial-lets-farmers-increasecapacity-changing-rims/
http://www.kamaq.com.br/instr
umentos_penetrometro.php
https://spatialygeo.files.wordpress.com/2012/02/0904-double-ringinfiltrometer.jpg
http://www.sondaterra.com/produto-167-Trado%20Uhland.xhtml
Pressão de preconsolidação (sp)
sp
Curva de compressão
secundária
rv
Cu
ad
pre
om
ec
om
c
a
ç
n
a
e
Mud midad m
au
o
ssã
Densidade do solo
Dsi
Curva de compressão do solo
gem
vir
Log da pressão aplicada
Consolidômetro semiautomático. Marca: Boart Longyear.
Consolidômetro Automático com IHM . Modelo CNTAIHM/BR-001/07 e
identificação dos seus principais constituintes. Marca: Masquetto Automação &
Equipamentos.
Modelagem
700
600
s p, kPa
500
400
300
200
100
sp = 399,80 + 198,39U R = 0,13**
2
sp = 10
0
0,00
0,10
(2,99 - 1,36U)
0,20
2
R = 0,64**
0,30
0,40
0,50
0,60
UMIDADE GRAVIMÉTRICA, kg kg-1
Modelos de sustentabilidade estrutural para o Latossolo Vermelho
distrófico (Kondo, 2003).
ÍNDICE DE COMPRESSÃO, Mg m -3
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
m = 0,06+0,66U-0,46U2 R2 = 0,69**
0,00
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
UMIDADE GRAVIMÉTRICA, kg kg-1
Relação entre o índice de compressão e a umidade gravimétrica para o Latossolo
Vermelho distrófico (Kondo, 2003).
Mapeamento
Pressão de preconsolidação média
(Kondo, 2003)
Índice de compressão médio
Pressão de preconsolidação
na umidade 0,05 kg kg-1
Pressão de preconsolidação
na umidade 0,45 kg kg-1
Distribuição espacial da densidade do solo
(Kondo, 2003)
Volume total de poros
Argila
Conteúdo de água disponível (0,01-1,5 MPa)
Tecnologia do futuro? Roda ‘Pumplon Wheel’ incluindo sua
estrutura e corpo em borracha (Gimenes; Rodrigues, 2010).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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BOWEN, H.D., H. JAAFARI AND P.D. AYERS. 1984. An application of Boussinesq’s Equation to soil
dynamics. ASAE Paper 84-1049. ASAE, St. Joseph, MI 49085
CALONEGO, J. C.; ROSOLEM, C. A. Soybean root growth and yield in rotation with cover crops under
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CORDEIRO, D. G.; BATISTA, E. M. Utilização de plantas indicadoras para identificação de níveis de
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<http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/handle/doc/492872>. Acesso em: 11 fev. 2015.
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GREGORY, A. S. et al. Physical resilience of soil to field compaction and the interactions with plant growth
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HAMZA, M. A.; ANDERSON, W. K. Soil compaction in cropping systems: A review of the nature, causes and
possible solutions. Soil and Tillage Research, v. 82, n. 2, p. 121–145, jun. 2005.
KONDO, M. K. Variabilidade espacial do comportamento compressivo do solo e mapas de trafegabilidade na
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MACHADO, A. L. T. et al. INFLUÊNCIA DA PRESSÃO DE INFLAÇÃO DO PNEU DO TRATOR NA
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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TORMENA, C. A. et al. Influência de diferentes sistemas de preparo do solo nas propriedades físicas de um
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BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
BERTONI, J.; LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. 4. ed. São Paulo:
Ícone, 1999. 355 p.
DIAS JUNIOR, M.S. Compactação do Solo. In: NOVAIS, R.F.; ALVAREZ V.,
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JONG van LIER, Q. (ed.). Física do solo. Viçosa: Sociedade Brasileira de
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SOANE, B.D.; van OUWERKERK, C. Soil compaction in crop production.
Amsterdam: Elsevier, 1994. 660p.
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