Compactação do solo

134O solo é um organismo constituído por três fases, sendo elas a sólida, líquida e gasosa. Na área agrícola buscamos sempre trabalhar com equilíbrio entre elas, mantendo o solo em condições propícias ao desenvolvimento das plantas. O desequilíbrio entre essas grandezas acarreta uma série de consequências, muitas vezes de difícil reversão e com custo relativamente elevado.

A compactação do solo, caracterizada pela diminuição da porosidade do mesmo, é um dos principais desafios enfrentados pelos profissionais da área agrícola. A utilização de maquinário pesado nas lavouras associada ao manejo inadequado da área constitui o ambiente adequado para a formação de camadas compactadas no solo. Estas camadas, chamadas popularmente de pé de grade, são barreiras físicas que interferem diretamente do desenvolvimento do sistema radicular das plantas, afetando também a produção. A compactação do solo também pode causar erosão laminar, perda de nutrientes do solo por lixiviação e barramento do fluxo de água das chuvas para o lençol freático. O custo de remediação para áreas afetadas por este problema é alto, não sendo atrativo aos produtores.

Uma forma para se medir a compactação do solo é a utilização de um instrumento chamado penetrômetro. É uma ferramenta simples, de fácil manuseio e locomoção. Com ele é possível coletar dados sobre o grau de compactação do solo em diferentes profundidades, possibilitando a realização de cálculos a fim de saber em que estado se encontra. Com esta informação, a tomada de decisão sobre o momento certo de realizar a prática de descompactação do solo é facilitada, além de viabilizar a utilização de métodos preventivos.

Hoje, duas das fórmulas mais utilizadas para se calcular o índice de compactação do solo são a fórmula de Sanders e a dos Holandeses. Sua utilização é fácil e pode ser realizada por qualquer pessoa que tenha uma base de conhecimento sobre o assunto.

– Fórmula de Sanders:

F = (M+m) + Mgh/x

– Fórmula dos Holandeses:

Sem título

Onde:

F = força de resistência do solo (kgf);

A = área da base do cone (ponta grossa: 3,23cm2, indicada para solos mais fofos; ponta fina: 1,298cm2, indicada para solos mais duros);

R = F/A = resistência do solo (índice de cone (kgf cm-2));

M = massa que provoca o impacto (kg);

m = massa dos demais componentes do penetrômetro, excluída a de impacto (kg);

M+m = massa total do penetrômetro (kg);

g = aceleração da gravidade;

Mg e mg = pesos das massas (M e m) consideradas (ex.: se M + 4kg, Mg = 4kgf);

h = altura de queda livre da massa que provoca o impacto (cm);

x = penetração unitária causada por um impacto (cm impacto-1).

Para realizar a medição da compactação do solo, recomenda-se que a umidade na área seja aproximadamente a mesma em todos os pontos de coleta, pois ela interfere diretamente na resposta do solo ao aparelho. Um solo mais úmido torna-se mais maleável devido o preenchimento dos microporos e macroporos (dependendo do quão úmido ele está) deixando-o mais sensível a impactos, resultando em um diagnóstico impreciso.

A seguir tem-se o resultado da coleta de dados realizada em diferentes pontos do Campus do Instituto de Ciências Agrárias da UFMG, durante as aulas práticas da disciplina de Mecânica dos Solos. O objetivo das aulas é examinar o grau de compactação do solo em diferentes ambientes, sendo eles: um campo de futebol (meio de campo e gol) e pivô com cultivo de milho (linha e entre linha).

Para realizar as medições de resistência à penetração foi utilizado um penetrômetro de impacto com contrapeso de 4 kg, altura de queda de 40 cm e de ponta fina.

– Coleta dos dados:

Os dados foram coletados na parte da manhã, sendo feitas duas repetições em cada local (uma para cada aula). Espera-se uma diferença significativa nos resultados do pivô, pois a primeira repetição foi coletada com o solo seco e a segunda com o solo úmido. Será possível notar nitidamente a influência da umidade no resultado final.

– Dados:

Pivô

Entre Linha

Linha

P(cm)

Δ(cm)

NI

N Calc.

R(MPa)

P(cm)

Δ(cm)

NI

N Calc.

R(MPa)

1

1

0

0,00

0,00

0-3

3

0

0,00

0,00

1-8

7

4

5,71

4,46

3-8

5

4

8,00

6,02

8-21

13

5

3,85

3,18

8-19

11

5

4,55

3,66

21-36

15

4

2,67

2,37

19-26

7

5

7,14

5,43

36-48

12

3

2,50

2,26

26-36

10

4

4,00

3,28

48-51

3

1

3,33

2,83

36-40

4

1

2,50

2,26

40-44

4

2

5,00

3,97

44-50

6

1

1,67

1,69

Tabela 1: Dados coletados na aula prática do dia 06/05/2013.

Pivô

Entre Linhas

Linha

P(cm)

Δ(cm)

NI

N Calc.

R(MPa)

P(cm)

Δ(cm)

NI

N Calc.

R(MPa)

0

0

0

0,000

0,00

0-3

3

0

0,000

0,00

0-10

10

4

4,000

3,28

3-16

16

4

2,500

2,26

10-25

15

4

2,667

2,37

16-32

32

4

1,250

1,40

25-41

16

4

2,500

2,26

32-40

40

2

0,500

0,89

41-50

9

4

4,444

3,59

40-50

50

3

0,600

0,96

50-56

6

3

5,000

3,97

50-61

61

5

0,820

1,11

56-61

5

3

6,000

4,65

Tabela 2: Dados coletados na aula prática do dia 13/05/2013.

Amostras (13/05/2013)

Peso

U(%)

PU+L

PS+L

PL

PU

Peso Sec,

0 – 10

242,35

210,24

41,48

200,87

168,76

19,03

10 – 20

224,03

190,65

42,32

181,71

148,33

22,50

20 – 30

175,70

148,44

44,44

131,26

104,00

26,21

30 – 40

145,35

123,16

41,41

103,94

81,75

27,14

Amostras (06/05/2013)

Peso

U(%)

PU+L

PS+L

PL

PU

Peso Sec,

0 – 10

145,36

128,15

41,49

103,87

86,66

19,86

10 – 20

105,66

94,26

42,32

63,34

51,94

21,95

20 – 30

112,74

99,23

44,42

68,32

54,81

24,65

30 – 40

106,35

92,82

41,41

64,94

51,41

26,32

Tabela 2: Dados referentes à umidade do solo coletado no pivô central nos dias 06/05/2013 e 13/05/2013, durante as aulas práticas.

Campo

Meio

Gol

P(cm)

Δ(cm)

NI

N Calc.

R(MPa)

P(cm)

Δ(cm)

NI

N Calc.

R(MPa)

0

0

0

0,00

0,00

0

0

0

0,00

0,00

0-5

5

5

10,00

7,39

0-4

4

5

12,50

9,10

5-7,5

2,5

5

20,00

14,23

4-7

3

5

16,67

11,95

7,5-10

2,5

5

20,00

14,23

7-10

3

5

16,67

11,95

10-12,5

2,5

5

20,00

14,23

10-14

4

5

12,50

9,10

12,5-16

3,5

5

14,29

10,32

14-19

5

5

10,00

7,39

16-18

2

5

25,00

17,65

19-24

5

5

10,00

7,39

18-21

3

5

16,67

11,95

24-39

15

5

3,33

2,83

21-24

3

5

16,67

11,95

39-51

12

5

4,17

3,40

24-26

4

5

12,50

9,10

26-31

5

5

10,00

7,39

31-35

4

5

12,50

9,10

35-38

3

5

16,67

11,95

38-40

2

5

25,00

17,65

Tabela 4: Dados coletados na aula prática do dia 06/05/2013.

Campo

Meio

Gol

P(cm)

Δ(cm)

NI

N Calc.

R(MPa)

P(cm)

Δ(cm)

NI

N Calc.

R(MPa)

0

0

0

0,000

0,00

0

0

0

0

0,00

0-4

4

5

12,500

9,10

0-3

3

4

13,333

9,67

4-8

4

6

15,000

10,81

3-7

4

4

10,000

7,39

8-11

3

6

20,000

14,23

7-10

3

4

13,333

9,67

11-15

4

7

17,500

12,52

10-13

3

4

13,333

9,67

15-20

5

6

12,000

8,76

13-16

3

4

13,333

9,67

20-22

2

6

30,000

21,07

16-19

3

4

13,333

9,67

22-25

3

7

23,333

16,51

19-25

6

4

6,667

5,11

25-28

3

7

23,333

16,51

25-33

8

6

7,500

5,68

28-32

4

8

20,000

14,23

33-47

14

7

5,000

3,97

32-36

4

8

20,000

14,23

47-61

14

6

4,286

3,48

36-40

4

8

20,000

14,23

 Tabela 4: Dados coletados na aula prática do dia 13/05/2013.

– Gráficos:

Sem título

Gráfico 1: Resistência à penetração nas entre linhas de plantio.

Sem título1

Gráfico 2: Resistência à penetração nas linhas de plantio.

Sem título2

Gráfico 3: Resistência à penetração no meio de campo.

Sem título3

Gráfico 4: Resistência à penetração na pequena área do gol.

Sem título4

Gráfico 5: Comparação da resistência à penetração nas linhas e entre linhas.

Sem título5

Gráfico 6: Comparação da resistência à penetração no Meio campo e Pequena área do gol. Gol 1 e Meio campo 1 referem-se à coleta da primeira aula prática e Gol 2 e Meio campo 2 à coleta da segunda aula prática.

– Análise dos dados

  • Pivô central – Entre linhas

Foi possível notar uma diferença significativa na compactação das camadas de 25-50 cm. Na entre linha 1, o solo se mostra com maior resistência nos primeiros 10 centímetros, chegando ao menor valor de resistência na camada de 41-50 cm, voltando a aumentar na camada de 50-56 cm de profundidade. Já na entre linha  2, o comportamento do solo foi bem diferente, ele apresentou os maiores valores de resistência à penetração nas camadas de 41-56 cm de profundidade e os menores valores nas camadas de 25-41 cm. Na camada de 50-56 cm a resistência à penetração está possivelmente sendo influenciada pelo acúmulo de pedregulhos ou proximidade da rocha (camada C).

Esperava-se que houvesse compactação nas entre linhas por conta do transito de maquinário agrícola no local, mais precisamente na camada entre 20-40 cm, no entanto, a camada de 0-10 cm foi uma das que se mostraram mais compactadas.

  • Pivô central – Linhas

O resultado nas linhas de plantio também surpreendeu, apresentando resistência superior a 6MPa na camada de 0-8 cm de profundidade e um segundo pico superior a 5MPa na camada de 19-26 cm, na linha 1. Apresentou resistência equivalente à da entre linha na camada de 36-40 cm (entre linha 1).

Na entre linha 2, o solo teve maior resistência também na camada de 0-8 cm, tendo menor valor na camada de 19-26 cm. Esperava-se que nos 30 primeiros centímetros de profundidade a resistência à penetração apresentasse os menores valores, devido o preparo do solo para o plantio e a ausência de trânsito de máquinas na linha.

  • Meio campo

Como já era de se esperar, os valores obtidos apontam grande compactação nessa área. Todos as camadas apresentaram resistência à penetração superior a 5MPa, sendo o valor máximo das duas amostras encontrados na camada de 20-22 cm.

  • Gol

Os valores de resistência à penetração dos pontos coletados na pequena área do gol foram menores que os coletados no meio campo. Os maiores valores concentraram-se na camada de 3-10 cm, cegando a 12MPa e os menores valores concentraram-se na camada de 19-33 cm, sendo o ponto mínimo de aproximadamente 2,4MPa.

  • Umidade

As umidades do solo do pivô central realizadas durante as aulas práticas não apresentaram diferenças significativamente altas, influenciando pouco nos resultados obtidos nas avaliações com o penetrômetro.

Conclusão

O solo do pivô encontra-se com valores altos de compactação em algumas camadas, podendo interferir na produção da cultura do milho ali instalada. Já se esperava que a compactação do solo no campo de futebol seria alta, com isso, os dados apenas confirmaram o pré suposto.

A umidade do solo do pivô central que calculamos não apresentou grandes divergências quanto a seus valores, interferindo pouco nos resultados obtidos na avaliação da compactação do solo.

Fonte da Figura 1: http://www.sondaterra.com/produto-134-Penetr%C3%B4metro%20Stolf%20Reduzido.xhtml, acessado em 03/06/2013.

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