COMPRESSIBILIDADE DE UM PODZÓLICO E UM LATOSSOLO EM FUNÇÃO DO ESTADO INICIAL DE COMPACTAÇÃO E SATURAÇÃO EM ÁGUA

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1 VANDERLEI RODRIGUES DA SILVA COMPRESSIBILIDADE DE UM PODZÓLICO E UM LATOSSOLO EM FUNÇÃO DO ESTADO INICIAL DE COMPACTAÇÃO E SATURAÇÃO EM ÁGUA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO UFSM SANTA MARIA, RS, BRASIL 1999

2 ii COMPRESSIBILIDADE DE UM PODZÓLICO E UM LATOSSOLO EM FUNÇÃO DO ESTADO INICIAL DE COMPACTAÇÃO E SATURAÇÃO EM ÁGUA por VANDERLEI RODRIGUES DA SILVA Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Agronomia, área de concentração em Biodinâmica de Solos, da Universidade Federal de Santa Maria (RS), como requisito parcial para obtenção do grau de MESTRE EM AGRONOMIA. Santa Maria, RS Brasil 1999

3 iii UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA A COMISSÃO EXAMINADORA, ABAIXO ASSINADA, APROVA A DISSERTAÇÃO COMPRESSIBILIDADE DE UM PODZÓLICO E UM LATOSSOLO EM FUNÇÃO DO ESTADO INICIAL DE COMPACTAÇÃO E SATURAÇÃO EM ÁGUA ELABORADA POR VANDERLEI RODRIGUES DA SILVA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM AGRONOMIA COMISSÃO EXAMINADORA: PhD. Dalvan José Reinert Orientador PhD. Carlos Ricardo Trein PhD. José Miguel Reichert Santa Maria, fevereiro de 1999

4 iv Dedico a memória de minha mãe, Teresinha Bridi da Silva, que sempre foi um exemplo de vida.

5 v AGRADECIMENTOS Ao professor Eng. Agr. PhD Dalvan José Reinert pela orientação, ensinamento, companheirismo e amizade nas horas fáceis e difíceis durante a execução deste trabalho. Da mesma forma a todos os professores desta instituição que de alguma forma ou outra, colaboraram para o êxito deste trabalho, em especial ao prof. Eng. Agr. PhD José Miguel Reichert, Eng. Civil Dr. José Mário Soares e o coordenador do PPG-Agronomia, professor Eng. Agr. Dr. Carlos Alberto Cerretta. A toda a minha família que me incentivou, em especial ao seu Ari, meu pai, o Elézio, meu irmão, minha avó Brandina, meus nonos Selvino e Maria, pelo estímulo e compreensão nos períodos da minha ausência. Agradeço ao Programa de Pós-Graduação em Agronomia e o governo brasileiro, representado pela CAPES, pela oportunidade e suporte financeiro durante a realização do curso. A todos os colegas brasileiros e estrangeiros do curso que mantinham a alegria e a descontração durante as aulas, provas, trabalhos e nas reuniões de fim de tarde, em especial ao Luciano, Basso, Edson, Perin, Enrique, Juan, Bráulio, Marcelo e Schäffer. Aos bolsistas que não mediram esforços, nem finais de semana na execução deste trabalho, em especial ao Zanette, Souto e a Raquel. Aos funcionários do Laboratório de Materiais de Construção Civil, na pessoa do seu João pelo apoio e colaboração durante os ensaios. Aos funcionários do Depto de Solos, em especial ao Fontinelle, Finamor, Antoninho e ao Tarcísio pelo companheirismo, ensinamentos e pelo chimarrão diário. Aos colegas de apartamento ( fiel ), pelo convívio harmonioso e alegre durante vários anos. Ao Franja, Cabral, Farinha, Maurício e demais colegas de graduação pela amizade de tantos anos. Em especial, a Jose, pela força, compreensão e incentivo nos momentos finais deste trabalho. Enfim, ofereço aos agricultores que trabalham diariamente para construir um País melhor.

6 vi SUMÁRIO RESUMO... VIII ABSTRACT...X LISTA DE TABELAS...XII LISTA DE FIGURAS... XIII LISTA DE SÍMBOLOS... XVIII LISTA DE ANEXOS...XVII 1 INTRODUÇÃO REVISÃO DE LITERATURA Fundamentação teórica Compactação do solo e crescimento de plantas Compactação pelo tráfego de máquinas e manejo do solo Textura, matéria orgânica e estabilidade de agregados influenciando a compactação Compactação em áreas de produção animal MATERIAL E MÉTODO Solos Coleta de amostras Análise de laboratório Ensaio de compressão uniaxial Determinações Análises estatísticas RESULTADOS E DISCUSSÃO Deformação do Solo...34

7 vii 4.2 Parâmetros de compressão do solo influenciados pelo estado inicial de compactação Pressão de preconsolidação (σp) no solo Podzólico Vermelho- Amarelo Pressão de preconsolidação (σp) no solo Latossolo Vermelho-Escuro Comparação da pressão de preconsolidação (σp) no PV versus LE Índice de compressão (Cc) no Podzólico Vermelho-Amarelo Índice de compressão (Cc) no Latossolo Vermelho-Escuro Comparação do índice de compressão (Cc) no PV versus LE Parâmetros de Compressão do solo influenciados pelo grau de saturação Pressão de preconsolidação (σp) no Podzólico Vermelho-Amarelo Pressão de preconsolidação (σp) no Latossolo Vermelho-Escuro Comparação da pressão de preconsolidação (σp) no PV versus LE Índice de compressão (Cc) no Podzólico Vermelho-Amarelo Índice de compressão (Cc) no Latossolo Vermelho-Escuro Comparação do índice de compressão (Cc) no PV versus LE Suscetibilidade do solo à compactação Relação entre o índice de compressão (Cc), a densidade inicial do solo e o grau de saturação em água Análise de variância e covariância entre manejo do solo, densidade inicial e grau de saturação em água CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...90

8 viii RESUMO COMPRESSIBILIDADE DE UM PODZÓLICO E UM LATOSSOLO EM FUNÇÃO DO ESTADO INICIAL DE COMPACTAÇÃO E SATURAÇÃO EM ÁGUA Autor: Vanderlei Rodrigues da Silva Orientador: Dalvan José Reinert O conhecimento da suscetibilidade do solo à compactação pode ser de grande importância na adequação de práticas de uso, manejo e tráfego de máquinas sobre o solo, que evitariam ou causariam o mínimo efeito sobre as características do solo. Com o objetivo de estudar o comportamento mecânico de dois solos sob sistema de plantio direto e manejo convencional, determinou-se a pressão de preconsolidação (σp) e o índice de compressão (Cc) a partir das curvas de compressão para cada solo, manejo e em duas profundidades, com uma ampla variação do estado inicial de compactação e grau de saturação. Amostras indeformadas foram coletas em anéis de dimensões conhecidas (5,35 cm de diâmetro e 2,0 cm de altura), na superfície e na camada de 10 a 12 cm de profundidade, de um Podzólico Vermelho-Amarelo PV (89 g kg -1 de argila) e um Latossolo Vermelho- Escuro LE (467 g kg -1 de argila). Na mesma área, dentro de cada solo e manejo, procurou-se amostrar em vários locais e em épocas diferentes para obter variação natural dos valores de densidade do solo, ou seja, diferentes estados iniciais de compactação. Para obter-se variação da umidade do solo, amostragens foram realizadas em várias épocas; algumas amostras foram saturadas em água e submetidas à sucção em mesa de tensão e panela de pressão; e, ainda, outras amostras foram armazenadas em caixas de papelão com pequenos orifícios para que a perda de umidade ocorresse de maneira lenta e de forma homogênea. O ensaio de compressão uniaxial foi realizado com aplicação sucessiva de cargas estáticas de

9 ix 12,5; 25; 50; 100; 200; 400 e 800 kpa. O tempo final de cada carregamento foi de 5 minutos, suficiente para obter 99% de deformação. A deformação do solo (dh/h) foi afetada pela densidade inicial (ds i ) e pelo grau de saturação em água (Gs). Na pressão de 100 e 200 kpa, a deformação para o solo PV em faixa de ds i de 1,26 a 1,38 Mg m - 3 apresentou um máximo no grau de saturação próximo a 50 %. Já quando o estado de compactação para o solo PV foi mais alto (ds i de 1,68 a 1,71 Mg m -3 ) e nas duas faixas de ds i alta (1,48 a 1,52 Mg m -3 ) e baixa (1,16 a 1,25 Mg m -3 ) para o solo LE, a quantidade de solo deformado aumentou linearmente com o grau de saturação. Na camada superficial do solo PV, os valores de σp para o manejo convencional foram cerca de quatro vezes menores que os valores determinados para o sistema plantio direto até a classe de ds i de 1,60 Mg m -3 e cerca de 2 vezes para classe de ds i maior que 1,61 Mg m -3. No solo LE, o manejo do solo não teve influência nos valores de σp. Os maiores valores de Cc foram para o solo LE. Dentro de cada solo, o Cc se relacionou significativamente com a ds i. Para uma mesma faixa de ds i, os valores de σp diminuíram de forma logarítmica com o aumento do grau de saturação. Quanto maior o estado de compactação, maior foi o grau de saturação em que ocorreu a máxima suscetibilidade à compactação para o LE, enquanto que, no solo PV, a suscetibilidade à compactação foi praticamente independente do grau de saturação. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA Autor: Vanderlei Rodrigues da Silva Orientador: Dalvan José Reinert Título: Compressibilidade de um Podzólico e um Latossolo em função do estado inicial de compactação e saturação em água. Dissertação de Mestrado em Agronomia Santa Maria, 11 de fevereiro de 1999.

10 x ABSTRACT SOIL COMPRESSIBILITY OF A PODZOLIC AND A OXISOL AS A FUNCTION OF INITIAL STATE OF COMPACTION AND WATER SATURATION The knowledge of soil compaction susceptibility can be of great importance to adjust soil management, tillage practices and traffic of machines that would avoid or would cause minimum detrimental effect on soil properties. To study the mechanical behavior of two soils under no-tillage and conventional tillage system, the preconsolidation pressure (σp) and the compression index (Cc) were determined from the compression curves of each soil, tillage and in two depths, including a wide variation of the initial state of compaction and saturation degree. Undisturbed soil samples were collected with rings (5.35 cm of diameter and 2.0 cm of height), at the soil surface and in the layer of 10 to 12 cm, of a Paleudalf - PV (89 g kg -1 clay at the surface) and a Haplortox - LE (467 g kg -1 clay at the surface). At the same site, for each soil and tillage, soil samples were taken in several places and in different periods to obtain natural variation of bulk density or different initial states of compactness. The soil moisture variation was obtained by sampling at different periods. Some samples were saturated in water and submitted to suction or tension table and pressure plates and, still, other samples were stored in cardboard boxes with small holes, to loose moisture in a slow and homogeneous way. For the uniaxial compression test successive static loads of 12.5; 25; 50; 100; 200; 400 and 800 kpa were used. The time of loading was 5 minutes, enough to obtain 99% of strain. Soil strain (dh/h) was affected by the initial bulk density (ds i ) and by the degree of water saturation (Gs). Loads of 100 and 200 kpa, the strain for the Paleudalf soil, at initial bulk density range of 1,26 to 1,38 Mg m -3, had a maximum at 50 % of water saturation degree. However, when the compaction state for Paleudalf was higher (initial bulk density of 1,68 to 1,71 Mg m -3 ) and for high initial bulk density range (1,48 to 1,52 Mg m -3 ) and low initial bulk density range (1,16 to 1,25 Mg m -3 ) for

11 xi Haplortox soil, the amount of strain increased linearly with the degree of water saturation. In the surface layer of Paleudalf soil, the preconsolidation pressure values for the conventional tillage were about four times smaller than the values for the notillage system up to initial bulk density of 1,60 Mg m -3 and about two times for initial bulk density bigger than 1,61 Mg m -3. The Haplortox soil did not have any influence of tillage on preconsolidation pressure values. The Haplortox soil had larger values of compression index. For each soil, the compression index values were significantly associated with initial bulk density. For a same initial bulk density range, the preconsolidation pressure values decreased in a logarithmic fashion with the increase in the degree of water saturation. The larger the initial compaction state, the greater water saturation degree for the maximum compaction susceptibility of Haplortox, while, for Paleudalf soil, the compaction susceptibility was practically independent of the water saturation degree. FEDERAL UNIVERSITY OF SANTA MARIA GRADUATE PROGRAM IN AGRONOMY Author: Vanderlei Rodrigues da Silva Adviser: Dalvan José Reinert Title: Soil compressibility of a podzolic and an oxisol as function of initial state of compaction and water saturation

12 xii LISTA DE TABELAS TABELA 01 - Caracterização química dos solos estudados...26 TABELA 02 - Atributos físicos dos solos utilizados no experimento (média de três repetições) TABELA 03 - Valores de diâmetro médio geométrico (DMG) de agregados estáveis em água e carbono orgânico do solo (C) em duas profundidades, em dois sistemas de cultivo para os dois solos estudados (média de três repetições) TABELA 04 Valores médios de pressão de preconsolidação (σp em kpa) e índice de compressão (Cc) para o solo Podzólico Vermelho-Amarelo em função da densidade inicial do solo, com grau de saturação de 50 a 80 % do volume de poros TABELA 05 Valores de pressão de preconsolidação (σp, em kpa) e índice de compressão (Cc) para o solo Latossolo Vermelho-Escuro em função da densidade inicial do solo, com grau de saturação de 50 a 80 % do volume de poros TABELA 06 Valores médios de pressão de preconsolidação (σp, em kpa) para os dois solos, manejos e profundidade estudados, divididos em faixas de densidade inicial, em função do grau de saturação...61 TABELA 07 Valores médios de índice de compressão (Cc) para os dois solos, manejos e profundidades estudados, divididos em faixas de densidade inicial, em função do grau de saturação TABELA 08 Coeficiente de correlação (r 2 ) parcial e final, valores de F calculado e nível de significância para os valores de índice de compressão...82 TABELA 09 Coeficiente de correlação (r 2 ) parcial e final, valores de F calculado e nível de significância para os valores de pressão de preconsolidação TABELA 10 Valores de F calculado e nível de significância (Pr > F) para a análise da variância e covariância, tendo como covariáveis a densidade inicial do solo (ds i ) e o grau de saturação (Gs)...86

13 xiii LISTA DE FIGURAS FIGURA 01 Dedução da equação de resistência do solo conforme CAPUTO (1974)....7 FIGURA 02 Curva característica de compressão de um solo submetido a pressões crescentes (σp = pressão de preconsolidação)...8 FIGURA 03 Resposta das culturas em função do estado de compactação. Modelo conceitual idealizado por Soane (1985), apud LINDSTROM & VOORHEES (1994) FIGURA 04 - Detalhe da coleta de amostras indeformadas FIGURA 05 - Deformação do solo Podzólico Vermelho-Amarelo (mm) em cada carregamento em função do tempo de carregamento. Grau de saturação inicial de 80 % e ds i de 1,30 Mg m FIGURA 06 - Detalhe da prensa de compressão uniaxial...29 FIGURA 07 - Detalhe da célula de compressão uniaxial...30 FIGURA 08 Determinação da pressão de preconsolidação (σp) e do índice de compressão (Cc) e recompressão (Cr)...32 FIGURA 09 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Podzólico Vermelho-Amarelo, com vários níveis de carregamento e grau de saturação menor que 15%...35 FIGURA 10 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Podzólico Vermelho-Amarelo, com vários níveis de carregamento e grau de saturação entre 15 e 30 %...35 FIGURA 11 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Podzólico Vermelho-Amarelo, com vários níveis de carregamento e grau de saturação entre 30 e 45 %...36 FIGURA 12 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Podzólico Vermelho-Amarelo, com vários níveis de carregamento e grau de saturação entre 45 e 60 %...36

14 xiv FIGURA 13 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Podzólico Vermelho-Amarelo, com vários níveis de carregamento e grau de saturação entre 60 e 75 %...37 FIGURA 14 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Podzólico Vermelho-Amarelo, com vários níveis de carregamento e grau de saturação maior que 75 %...37 FIGURA 15 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Latossolo Vermelho-Escuro, com vários níveis de carregamento e grau de saturação menor que 15 %...39 FIGURA 16 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Latossolo Vermelho-Escuro, com vários níveis de carregamento e grau de saturação entre 15 e 30 %...39 FIGURA 17 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Latossolo Vermelho-Escuro, com vários níveis de carregamento e grau de saturação entre 30 e 45 %...40 FIGURA 18 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Latossolo Vermelho-Escuro, com vários níveis de carregamento e grau de saturação entre 45e 60 %...40 FIGURA 19 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Latossolo Vermelho-Escuro, com vários níveis de carregamento e grau de saturação entre 60 e 75 %...41 FIGURA 20 - Deformação do solo em função da densidade inicial de um Latossolo Vermelho-Escuro, com vários níveis de carregamento e grau de saturação maior que 75 %...41 FIGURA 21 Deformação do solo como uma função do grau de saturação (Gs) para uma carga de 100 kpa e em duas faixas de densidade inicial (ds i ).. 44 FIGURA 22 - Deformação do solo como uma função do grau de saturação (Gs) para uma carga de 200 kpa e em duas faixas de densidade inicial FIGURA 23 - Deformação do solo como uma função do grau de saturação (Gs) para uma carga de 800 kpa e em duas faixas de densidade inicial (ds i ).. 46 FIGURA 24 Valores de pressão de preconsolidação para o solo Podzólico Vermelho-Amarelo, em função da densidade inicial do solo para grau de saturação (Gs) de 30 a 45 % e 45 a 60 %....51

15 xv FIGURA 25 - Valores de pressão de preconsolidação para o solo Latossolo Vermelho-Escuro, em função da densidade inicial do solo (ds i ) para grau de saturação (Gs) de 30 a 45 %, 45 a 60 % e 70 a 90 % FIGURA 26 Valores de pressão de preconsolidação para os dois solos em função da densidade inicial do solo (ds i ) com grau de saturação (Gs) de 45 a 60 %...56 FIGURA 27 Curvas de compressão do solo Podzólico Vermelho-Amarelo e Latossolo Vermelho-Escuro, em função do estado inicial de compactação FIGURA 28 Valores de pressão de preconsolidação (kpa), em função do grau de saturação (Gs) para duas faixas de ds i no solo Podzólico Vermelho- Amarelo FIGURA 29 Curvas de compressão do solo Podzólico Vermelho-Amarelo para dois estados iniciais de compactação, em função do grau de saturação...63 FIGURA 30 Valores de pressão de preconsolidação (kpa) em função do grau de saturação (Gs) para duas faixas de ds i no Latossolo Vermelho- Escuro...65 FIGURA 31 Curvas de compressão do solo Latossolo Vermelho-Escuro para dois estados iniciais de compactação, em função do grau de saturação..65 FIGURA 32 Curvas de compressão do solo Podzólico Vermelho-Amarelo, normalizadas, em função do grau de saturação...69 FIGURA 33 Curvas de compressão do solo Latossolo Vermelho-Escuro, normalizadas, em função do grau de saturação...71 FIGURA 34 Valores de índice de compressão (Cc), em função da densidade inicial do solo (ds i ) para uma faixa de saturação menor que 15 % FIGURA 35 Valores de índice de compressão (Cc), em função da densidade inicial do solo (ds i ) para uma faixa de saturação entre 15 e 30 %...74 FIGURA 36 Valores de índice de compressão (Cc), em função da densidade inicial do solo (ds i ) para uma faixa de saturação entre 30 e 45 %...74 FIGURA 37 Valores de índice de compressão (Cc), em função da densidade inicial do solo (ds i ) para uma faixa de saturação entre 45 e 60 %...75

16 xvi FIGURA 38 Valores de índice de compressão (Cc), em função da densidade inicial do solo (ds i ) para uma faixa de saturação entre 60 e 75 %...76 FIGURA 39 Valores de índice de compressão (Cc), em função da densidade inicial do solo (ds i ) para uma faixa de saturação maior que 75 % FIGURA 40 Valores de índice de compressão (Cc), em função do grau de saturação (Gs) para os dois tipos de solos estudados e com faixa de densidade inicial (ds i ) menor que 1,30 Mg m FIGURA 41 Valores de índice de compressão (Cc), em função do grau de saturação (Gs) para os dois tipos de solos estudados e com faixa de densidade inicial (ds i ) entre 1,30 a 1,45 Mg m FIGURA 42 Valores de índice de compressão (Cc), em função do grau de saturação (Gs) para os dois solos estudados e com faixa de densidade inicial (ds i ) maior que 1,45 Mg m FIGURA 43 Distribuição dos valores de índice de compressão (Cc), estimados pela Equação 24 versus os valores observados experimentalmente, para o solo PV. Sendo: n = 262 pares FIGURA 44 Distribuição dos valores de índice de compressão (Cc), estimados pelas Equações 12 e 13 versus os valores observados experimentalmente, para o solo PV...81 FIGURA 45 Distribuição dos valores de índice de compressão (Cc) estimados pela equação 25 versus os valores observados experimentalmente, para o solo PV. Sendo: n = 262 pares FIGURA 46 Distribuição dos valores de índice de compressão (Cc) estimados pela equação 26 versus os valores observados experimentalmente, para o solo LE. Sendo: n = 296 pares...83 FIGURA 47 Distribuição dos valores de pressão de preconsolidação, estimados pela equação 27 versus os valores observados experimentalmente, para o solo PV. Sendo: n = 263 pares...85 FIGURA 48 Distribuição dos valores de pressão de preconsolidação, estimados pela equação 28 versus os valores observados experimentalmente, para o solo LE. Sendo: n = 297 pares...85

17 xvii LISTA DE ANEXOS ANEXO 01 Diminuição de altura da amostra (mm) em função do tempo de carregamento em cada pressão. Para o solo Podzólico Vermelho- Amarelo, com grau de saturação inicial de 80 % e densidade inicial do solo de 1,30 Mg m

18 xviii LISTA DE SÍMBOLOS σ - tensão normal total. σ - tensão efetiva. σp pressão de preconsolidação. Cc índice de compressão. Cr índice de recompressão. df- Deformação do solo. dh diferença de altura inicial e final da amostra. ds i Densidade inicial do solo. Gs- grau de saturação. h Altura inicial da amostra. LE- Latossolo Vermelho-Escuro. PV- Podzólico Vermelho- Amarelo. u tensão neutra. U Umidade gravimétrica.

19 1 INTRODUÇÃO Problemas referentes à compactação de solos estão relacionados ao manejo a que um determinado solo foi e está sendo submetido, à intensidade de tráfego e ao peso das máquinas e equipamentos. A compactação do solo é resultante do somatório do tempo de permanência da carga, peso do carregamento e o número de vezes que o solo é submetido a um novo carregamento. Considerando que nos últimos anos houve um aumento da intensidade de uso do solo e da mecanização, é de se esperar que problemas relacionados à compactação do solo podem ser encontradas atualmente nas lavouras em todo o mundo. Alguns componentes associados às máquinas podem ser adaptados se entendidas as suas interações com o solo, tais como, o tipo de pneu a pressão de inflação do pneu, carga por eixo e a intensidade de tráfego. Mas, para isto, deve-se conhecer o comportamento dos solos frente a esses parâmetros de máquina. Alguns solos têm maior capacidade de suportar cargas, são mais facilmente manejados após períodos de chuva e não têm limitações ao crescimento vegetal. A diferenciação entre tipos de solos ocorre devido a diferentes estados de agregação, ou seja, a resistência inter-agregados e intra agregados, textura, matéria orgânica e pela história das tensões que este solo já recebeu no passado. O aumento da densidade do solo e da resistência à penetração radicular, o decréscimo da macroporosidade e porosidade total e diminuição da infiltração são os principais efeitos da compactação no solo. Esses resultam em maior gasto de energia nas operações de preparo do solo, maior escoamento superficial e conseqüentemente maior risco de erosão, menor crescimento e desenvolvimento radicular, menor utilização da água e nutrientes pelas plantas e, ainda, menor atividade biológica, dificultada pela menor difusão de gases no solo. Estes processos têm importância econômica e ambiental, pois a produtividade das culturas é reduzida, sendo necessárias incorporações de novas áreas ao processo produtivo para manter a produção e nem sempre essas áreas se prestam para tal fim. O custo de produção de alimentos é aumentado pelo maior gasto de combustível necessário para descompactar o solo e maiores quantidades de nutrientes devem ser fornecidos às

20 2 plantas para manter sua produtividade. Além de que, a compactação dificulta a semeadura e também, a emergência das plântulas. O aspecto ambiental também está relacionado com a compactação do solo, pois camadas compactadas reduzem a infiltração de água no solo, favorecendo o escoamento superficial, provocando erosão e acelerando o processo de degradação dos solos. A intervenção por meios mecânicos no rompimento de camadas compactadas não tem sido satisfatória, pois os ciclos de umedecimento e secagem e novamente o tráfego de máquinas e implementos sobre o solo fazem com que haja uma recompactação deste solo. Por isto, tem-se procurado desenvolver metodologias e modelos que determinam e estimam a capacidade de suporte de carga do solo e o quanto de deformação ocorrerá nele se a resistência à deformação for vencida. De uma maneira mais duradoura, a atividade biológica e o crescimento de raízes podem aliviar os efeitos da compactação do solo. Avaliar os limites em que a compactação causa restrições ao crescimento e produtividade das plantas é de difícil mensuração, pois aspectos ambientais e fisiológicos estão envolvidos. O processo de compactação, muitas vezes, está atrelado à característica textural de cada solo. Por exemplo, os solos argilosos possuem uma maior microporosidade do que os solos arenosos. Esta maior microporosidade faz com que estes solos permaneçam com um maior conteúdo de água durante as práticas de preparo do solo e manejo das culturas, favorecendo a compactação. Nos solos arenosos, a porosidade de aeração é bastante superior aos solos argilosos e uma leve compactação pode aumentar a capacidade de retenção de água por aumentar a microporosidade. O problema da compactação em solos arenosos é o aumento da resistência do solo e não a aeração, que é problema nos solos argilosos. A compactação é um processo de aumento de densidade e da resistência do solo, redução da porosidade e da permeabilidade do solo causado pelo homem, enquanto que o adensamento é uma redução natural do espaço poroso e conseqüente aumento da densidade de camadas ou horizontes do solo por iluviação ou precipitação química de constituintes do solo, principalmente argila (CURI, 1993). Os sistemas de manejo do solo afetam características do solo que influenciam no comportamento compressivo dos mesmos, tais como, matéria orgânica, estrutura, conteúdo de água e densidade do solo. A utilização das máquinas

21 3 e sistemas de cultivo devem ser adaptados para não serem destruidores das boas características originais de um determinado solo. A curva de compressão do solo tem grande importância na determinação de parâmetros que auxiliem técnicos e produtores a evitar que solos agrícolas sejam compactados. Esta relaciona o índice de vazios (ou densidade do solo) com o logaritmo da carga aplicada sobre o solo e, a partir dela, obtém-se a pressão de preconsolidação (σp), que é um parâmetro da capacidade do solo em suportar cargas, e o índice de compressão (Cc), que é indicativo da suscetibilidade do solo à compactação. Pressões abaixo da pressão de preconsolidação causam deformações elásticas (recuperáveis), enquanto que pressões maiores causam deformações plásticas (não recuperáveis). A primeira reflete a história das tensões que o solo já fora submetido e o segundo, a suscetibilidade dos solos à compactação. Neste estudo, procurou-se testar a hipótese de que o preparo do solo, a umidade do solo e o estado inicial de compactação afetam os valores de resistência às deformações plásticas, ou seja, a pressão de preconsolidação e o índice de compressão do solo. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi determinar a pressão de preconsolidação e o índice de compressão, de um Latossolo Vermelho-Escuro e um Podzólico Vermelho-Amarelo, em dois sistemas de cultivo e em duas profundidades, suas relações com o grau de saturação em água e com o estado inicial de compactação para cada solo. 2 REVISÃO DE LITERATURA Inicialmente, na mecânica de solos, o ensaio de compressão uniaxial era realizado na engenharia civil para avaliar a capacidade de um solo em resistir à pressão exercida por uma obra qualquer e o quanto de deformação o mesmo poderia apresentar. Entretanto, GUPTA & LARSON (1980) mostraram que esta relação também é válida para os solos agrícolas. O ensaio de compressão pode ser utilizado para estimar o efeito do tráfego de máquinas e equipamentos agrícolas sobre o solo. O conhecimento do caráter compressivo dos solos tem importância na determinação de parâmetros que auxiliem a evitar que solos agricultáveis possam ser

22 4 compactados. Como também, se a carga ou pressão exercida sobre o mesmo for maior que a capacidade de suporte do solo e o quanto de deformação ocorrerá nele. Isso pode ser estimado se conhecida a curva de compressão do solo. Para um mesmo solo, as curvas de compressão variam principalmente com o estado inicial de compactação e com a umidade. Deste modo, é de extrema importância determinar a umidade em que o solo com determinado estado inicial de compactação é suscetível à compactação pelas operações de preparo do solo ou tráfego de máquinas e de animais. 2.1 Fundamentação teórica A compressão de solos refere-se a um processo em que há aumento da massa do solo por unidade de volume, ou seja, aumento de densidade do solo, devido à aplicação de cargas externas (SÖHNE, 1958; HILLEL, 1980; HORN & LEBERT, 1994). Em solos saturados, a compressão é chamada de consolidação, enquanto que em solos não saturados é chamada de compactação. A consolidação depende da drenagem do excesso de água, sendo dependente da condutividade hidráulica e de um gradiente hidráulico. Da mesma forma, durante a compactação o ar do solo pode ser perdido para a atmosfera de acordo com a permeabilidade do ar, continuidade de poros e saturação de água em todo o perfil. A compressibilidade é definida como a resistência do solo a um novo decréscimo de volume, quando o solo é submetido à uma carga (BRADFORD & GUPTA, 1986; HORN & LEBERT, 1994). O volume total de um solo é o resultado do somatório do espaço preenchido pelas partículas sólidas e do volume de vazios. O volume de vazios se divide em volume preenchido pela água e pelo volume preenchido com o ar. Quando a pressão aplicada, em uma dada camada, excede a resistência do solo, há deformação e o volume total do solo diminui, ocasionando inúmeras modificações nas propriedades dos solos. Segundo HOLTZ & KOVACS (1981), o solo pode ser comprimido devido a: deformação dos grãos do solo; compressão do ar e água nos poros; e expulsão de água ou ar dos poros.

23 5 Em solos minerais, a compressão dos grãos, ar e água é pequena e pode ser negligenciada. Como ocorre a expulsão da água e/ou o ar, os grãos de solo se rearranjam numa configuração mais estável e densa. A rapidez com que este processo ocorre dependerá da permeabilidade do solo. O quanto de deformação vai ocorrer depende, também, da rigidez do esqueleto do solo, que é uma função da estrutura do solo. HORN & LEBERT (1994) definem que uma força aplicada em um solo deve estar acompanhada pela informação da área na qual a mesma está atuando. A força por unidade de área é definida como pressão. Uma pressão aplicada à superfície do solo causa pressão no solo, resultando em deformações tridimensionais do volume do solo, ou poderá ser transmitida como um corpo rígido no solo. Pressões perpendiculares à superfície são chamadas de tensões normais e os componentes tangenciais são chamados de tensões de cisalhamento. Em solos saturados, a tensão normal total (σ) é dividida em tensão efetiva (σ ) e tensão neutra (u). Quanto à tensão efetiva, esta é transmitida via partículas sólidas do solo e a tensão neutra pela fase líquida. Em solos saturados, no momento da aplicação de uma carga, toda a pressão exercida pela mesma será distribuída na água que envolve as partículas ( u = σ e σ = 0 ) e no final, quando a água for drenada do solo, a tensão u vai diminuindo até anular-se, e σ vai aumentando, uma vez que σ é constante. A tensão efetiva para solos homogêneos, saturados e desestruturados pode ser resumida pela equação abaixo: σ = σ ± u (01) Para solos não saturados, as pressões são transmitidas ao solo pela fase sólida, líquida e gasosa, conforme a equação abaixo: σ = (σ - u a ) + X (u a + u w ) (02) onde, u a é a tensão devido à presença de ar; u w é a tensão devido à presença de água ou o potencial matricial do solo; e, X é um fator que depende do grau de saturação do solo. Quando o solo estiver saturado, X = 1, e quando seco, X = 0. A tensão de ar no

24 6 solo pode ser considerada igual à pressão atmosférica, simplificando a Equação 02 para: σ = σ + X (u w ) (03) A Equação 03 pode ser deduzida a partir da Figura 01, onde se encontram as três fases do solo. Estando o solo não saturado e considerando duas partículas sólidas em contato a uma superfície de área As e P, a força total normal ao plano de contato, na situação de equilíbrio com as demais indicações da Figura 01, pode-se escrever que: P = u s As + u w Aw + u a Aa (04) onde, u s é a tensão na área As de contato entre as partículas; u w é a tensão no menisco de água da área Aw; e, u a é a tensão de ar na área Aa. Dividindo a Equação (04) por A e expressando-se Aa em função de A, As e Aw, tem-se: P/A = σ = u s As/A + u w Aw/A +u a (A-As-Aw)/A (05) Fazendo-se As/A = a e Aw/A = X tem-se: σ = a u s + (1-a) u a + (-X) (u a u w ) (06) Como a é muito pequeno, (1-a) tende a 1, ao contrário, u s é muito elevada, fazendo a u s = σ, pode-se escrever: σ = σ + X (u a u w ) (07) que é o princípio das tensões efetivas proposto por Terzaghi e generalizado aos solos não saturados por Bishop (1955), apud CAPUTO (1974). A P

25 7 Aw FIGURA 01 Dedução da equação de resistência do solo conforme CAPUTO (1974). A preocupação com a suscetibilidade do solo à compactação reside na definição do momento em que o solo está com a umidade adequada para se executarem as operações mecanizadas e na estimativa de deformação que ocorrerá quando as pressões aplicadas excederem a capacidade de suporte do solo. Assim, o estado inicial de compactação e a umidade influenciam as características do solo que indicarão a máxima pressão que o solo poderá suportar sem que compactação adicional ocorra. A curva de compressão do solo (Figura 02) tem sido utilizada para simular as reduções de volume do solo após a aplicação de cargas. Esta curva representa graficamente a relação entre o logaritmo da pressão aplicada e a densidade do solo ou o índice de vazios. Quando esta relação é linear, tem-se um solo que não sofreu nenhuma pressão prévia, ou está muito úmido. Nesta situação, qualquer pressão aplicada sobre o mesmo resultará em deformações plásticas e, portanto, não recuperáveis. Porém, quando um solo já sofreu pressões anteriores, ou está mais seco, haverá uma deformação, que poderá ser recuperável (elástica) ou não (plástica).

26 8 Índice de Vazios Curva de compressão secundária. σp Reta virgem de compressão Pressão aplicada FIGURA 02 Curva característica de compressão de um solo submetido a pressões crescentes (σp = pressão de preconsolidação). Para separar os dois casos acima, tem-se utilizado a pressão de preconsolidação ou pressão crítica de pré-adensamento (σp). Esta pressão divide a curva de compressão do solo em duas regiões distintas: uma de deformações pequenas, elásticas e recuperáveis (curva de compressão secundária) e uma de deformações plásticas e não recuperáveis (reta de compressão virgem). Portanto, na agricultura, a aplicação de pressões maiores que a maior pressão previamente aplicada ao solo deve ser evitada para que não ocorra compactação adicional. Essa pressão é considerada como sendo a capacidade de suporte do solo, ou, valor de pressão que aplicada ao solo causa mínima deformação. A curva de compressão secundária (Cr) reflete a história de tensão a que o solo já fora submetido e o tipo de manejo. Nesta porção da curva de compressão ocorrem deformações elásticas ou recuperáveis e é onde devemos manejar o solo.

27 9 No sistema cultivo convencional, anualmente o solo sofre processos repetitivos de revolvimento pelo preparo do solo e recompactação do mesmo causado pelo tráfego das máquinas na ocasião da semeadura, tratos culturais, colheita e acomodação das camadas de solo por ciclos de umedecimento e secagem. DIAS JUNIOR (1994) mostrou que a compressibilidade do solo foi afetado pela sua história de tensão e pela variação da umidade. O índice de compressão (Cc) é a inclinação da reta virgem e é usado como indicador da compressibilidade ou da suscetibilidade à compactação do solo. Indica o decréscimo no volume de vazios ou o aumento não reversível de densidade por unidade de aumento no logaritmo da pressão aplicada. Para LARSON et al. (1980), usando amostras deformadas de 36 solos, somente sete tiveram o Cc alterados pela umidade. SANCHEZ-GIRÓN et al. (1998), ao analisarem cinco solos espanhóis com vários teores de água, em amostras deformadas, encontraram um aumento médio dos valores de Cc para os teores de umidade gravimétrica de 5 % até 20 %. Por outro lado, em amostras indeformadas, SALIRE et al. (1994) e STONE & EKWUE (1995), não encontraram efeito do teor de água no Cc. Porém, para SALIRE et al. (1994), esse mesmo parâmetro correlacionou-se significativamente com a densidade inicial do solo. Já, KONDO (1998), utilizando amostras indeformadas, destaca que a umidade foi o principal fator regulador do comportamento compressivo do solo, embora tenha verificado, também, que as curvas de compressão do solo foram alteradas pela densidade inicial. Modelos matemáticos empíricos, que possam prever a pressão de preconsolidação e o quanto de deformação ocorrerá no solo, se a mesma for vencida, são de grande validade na proteção dos solos agrícolas contra a compactação adicional. LARSON & GUPTA (1980) e LARSON et al. (1980) determinaram que a pressão de preconsolidação e o índice de compressão podem ser explicados em função do teor de argila, conforme as equações abaixo: σp = 0, , (% argila) 10, (% argila) 2 r 2 = 0,66 (08) e; Cc = 0, , (% argila) 1, (% argila) 2 r 2 = 0,64 (09) para solos de regiões de clima temperado, com argila do tipo expansiva; e,

28 10 Cc = 0, , (% argila) 0, (% argila) 2 r 2 = 0,90 (10) para solos de regiões de clima tropical e semitropical, com argila do tipo não expansiva. Pode-se notar que as equações acima não levam em consideração a umidade e o estado inicial de compactação. Neste sentido, REINERT (1990), estudando um solo siltoso e dois sistemas de cultivo, propôs o seguinte modelo: σp = ,66 Gs ds i r 2 = 0,68 (11) onde, Gs é o grau de saturação e ds i é a densidade inicial do solo. O autor encontrou que o estado inicial de compactação teve maior influência nos valores de Cc nas saturações menores que 45 %, enquanto que, nas saturações acima desta, o Cc foi uma função linear com o grau de saturação, como mostram as equações abaixo: Cc = - 1, ,69 ds i r 2 = 0,59 (12) para grau de saturação abaixo de 45 %; e, Cc = - 0,47 + 0, 0039 Gs r 2 = 0,74 (13) e para grau de saturação acima de 45 %. CARPENEDO (1994) apresentou um novo modelo com mais variáveis. Este levou em consideração parâmetros de cisalhamento do solo, além da umidade e estado inicial de compactação, como mostra a equação abaixo: σp = - 326,20 + 0,64 R 6,29 Uv + 3,90 GC + 6,85 C 1 r 2 = 0,64 (14)

29 11 onde, R é a resistência dos agregados (KN m -2 ); Uv é a umidade volumétrica (%); C 1 é a coesão entre agregados (KN m -2 ); e, GC é o grau de compactação (%). Embora o Cc tenha apresentado alta correlação com vários atributos físicos do solo, o autor propôs o seguinte modelo: Cc = 1,11 0,54 ds i 0,003 φ 1 r 2 = 0,91 (15) onde, φ 1 é o ângulo de atrito interno entre agregados. DIAS JUNIOR (1994) observou que a σp decresce exponencialmente com o teor de umidade gravimétrica do solo. O Cc, da mesma forma, é influenciado pela umidade, conforme os modelos abaixo: σp = 10 (a + b U) (16) Cc = a + b U + c U 2 (17) onde, a, b e c são parâmetros de ajuste e U é a umidade gravimétrica do solo em kg kg -1. Um inconveniente da utilização da umidade gravimétrica ou volumétrica é que a mesma não é um indicativo do volume relativo dos poros que estejam ocupados pela água ou ar e não possibilitam a comparação de solos com diferentes texturas. Estes modelos foram utilizados no Brasil por KONDO (1998) e SILVA et al. (1998). O primeiro autor destaca que o modelo exponencial para determinar σp não se ajustou para solos sob mata natural, pois estes não possuem uma história de tensão. Nessas condições, o autor determinou que a σp foi uma função linear do teor de água do solo. Quando é conhecida a reta virgem da curva de compressão, é possível estimar a densidade do solo em maiores cargas. LARSON et al. (1980) determinaram

30 12 as curvas de compressão de 36 classes de solos agrícolas, usando solos com estrutura deformada, de diversos países e estabeleceram a seguinte equação: ds x = ds1 + Cc log (P2/P1) (18) onde, ds x é a densidade a ser estimada; ds1 a densidade em uma pressão P1 (geralmente 100 kpa ou a densidade na σp); P2 a pressão a ser aplicada para obter a densidade x ; e, Cc é o índice de compressão. 2.2 Compactação do solo e crescimento de plantas A compactação do solo é um processo de aumento da densidade e da resistência do solo, redução da porosidade e da permeabilidade do solo, resultado de cargas aplicadas (SOANE & OUWERKERK, 1994). A compactação causa redução do volume de poros, principalmente, macroporosidade ou porosidade de aeração (poros > 50 µm), além de afetar diversas características do solo como a condutividade hidráulica, temperatura do solo, infiltração de água e outras características ligadas à porosidade do solo. Essas alterações físicas provocadas pela compactação afetam o fluxo ou a concentração de água, oxigênio, dióxido de carbono, luz, nutrientes e temperatura, que podem limitar o crescimento e desenvolvimento das plantas. A redução de volume do solo deve ser relacionada com uma condição de solo natural, sem nunca ter sofrido a ação antrópica. Se considerarmos diferentes solos virgens, certamente teremos diferentes estados de compactação. Com a utilização agrícola dessas terras, o estado de compactação foi deslocado para valores mais altos, mas que não necessariamente restringem o crescimento de plantas. Para HAKANSSON & VOORHEES (1996), determinar os efeitos da compactação nas propriedades do solo pode ser relativamente fácil, mas a determinação dos efeitos da compactação em sistemas biológicos (crescimento de plantas) é extremamente difícil. Isso se deve ao alto grau de interação entre os vários fatores do solo, à dinâmica do meio ambiente na qual futuras respostas são

31 13 determinadas por práticas passadas e às condições climáticas que não são controladas e que variam de ano para ano. Além de que, diferentes plantas e até mesmo diferentes variedades têm diferentes capacidades em desenvolver-se em solos com grau de compactação em que outras plantas não conseguem se desenvolver. Para SOANE & OUWERKERK (1994), o estudo de resposta das plantas à compactação envolve observações empíricas, por correlacionar uma única propriedade do solo (geralmente resistência do solo) com a resposta da planta (geralmente produtividade). Muitas vezes, essas relações têm aplicações limitadas à determinada estação de crescimento e local. Para o mesmo autor, a distribuição do sistema radicular pode variar acentuadamente, como resultado da compactação na superfície e na subsuperfície. Um estudo da distribuição do sistema radicular realizado por TARDIEU (1988) mostrou que zonas compactadas causadas pelo tráfego de veículos causaram redução na densidade de raízes não somente na camada compactada, mas também abaixo da zona compactada. A densidade do solo tem sido utilizada para relacionar o estado de compactação e o desenvolvimento das plantas (HAKANSSON, 1992). Uma das razões do uso da densidade do solo é a simplicidade de sua determinação e de sua independência com outras características do solo que poderiam mascarar seus valores, como é o caso do uso do penetrômetro. Esse possui a vantagem de ser um método rápido, mas os valores obtidos são influenciados pela umidade do solo, textura, tipo de penetrômetro e velocidade de penetração (BRADFORD, 1986). A densidade varia com a textura do solo, sendo maiores quanto mais grosseira for a composição granulométrica do solo. Para cada tipo de solo e espécie vegetal, existe um estado ótimo de compactação. Muitas vezes o estado de compactação natural de um determinado solo pode estar abaixo daquele considerado como ideal para uma cultura qualquer (Figura 03). Aspectos benéficos da compactação têm sido atribuídos em melhorias do contato solo-semente e aumento da condutividade não saturada de água em anos secos e em solos com valores de densidade do solo bastante baixos. A densidade do solo afeta diversos componentes do solo que regulam o crescimento e desenvolvimento das culturas, tais como: a aeração, condutividade de água, calor, nutrientes e a resistência do solo. HAKANSSON (1992), cita como crítico o valor de resistência à penetração variando de 2000 a 3000 kpa. A porosidade de aeração do

32 14 solo tida como crítica é de 10 % (v/v), embora HOFFMANN & JUNGK (1995) determinaram que raízes de beterraba foram adequadamente supridas com oxigênio com um volume de 9 % (v/v) de macroporosidade. Resposta das culturas Baixo Ótimo Alto Estado de compactação FIGURA 03 Resposta das culturas em função do estado de compactação. Modelo conceitual idealizado por Soane (1985). KUZNETSOVA (1991) definiu a densidade ótima como sendo a densidade na qual a distribuição do tamanho dos poros resultam em absorção e percolação de água da superfície para o interior do solo, sua retenção e armazenamento, adequada mobilidade e disponibilidade para as plantas. Simultaneamente, confere um conteúdo de ar no solo favorável para as plantas e microrganismos e adequada trocas gasosas com a atmosfera. Ainda, deve possuir abundantes poros com diâmetros suficientes para raízes e microrganismos poderem crescer livremente entre eles. HAKANSSON (1992) considera que o grau ótimo de compactação para o crescimento das plantas varia conforme o manejo que é dado ao solo. Em solos sem preparo, a continuidade e estabilidade dos macroporos facilita as trocas gasosas, diminui o limite crítico de aeração e, também facilita a penetração de raízes. Na literatura, tem-se relatada uma série de experimentos em vasos que relacionam o crescimento do sistema radicular e o desenvolvimento de plantas em camadas compactadas artificialmente de diferentes solos. NADIAN et al. (1996) ao

33 15 analisarem o efeito da compactação no crescimento e absorção de fósforo pelo trevo subterrâneo (Trifoliun subterraneum) em solo com 224 g kg -1 de argila e 525 g kg -1 de silte, encontraram que densidades acima de 1,20 Mg m -3 fez com que o peso seco de plântulas e comprimento radicular decrescessem em todos os níveis de aplicação de fósforo. ALVARENGA et al. (1996) determinaram que a densidade crítica do solo ao desenvolvimento radicular de diversas leguminosas ficou em torno de 1,25 Mg m -3 para a crotalária juncea (Crotalaria juncea), o feijão de porco (Canavalia ensiformes) e o feijão-bravo do ceará (Canavakia brasiliensis) e, acima de 1,35 Mg m -3 para o guandu (Cajanus cajan). Em todas as espécies foi verificado um crescimento do sistema radicular maior na superfície quando comparado às demais camadas. Da mesma forma, CINTRA & MIELNICZUK (1983) encontraram que a densidade do solo de 1,30 Mg m -3 e resistência à penetração de 1100 kpa reduziu 50 % do sistema radicular de várias culturas em um Latossolo Roxo, muito argiloso. PABIN et al. (1998), em solo arenoso, determinaram como sendo crítico à produtividade das plantas, uma redução de 40 % do comprimento radicular. Para ervilha (Pisum sativun), este valor de densidade foi de 1,55 Mg m -3 quando o vaso era mantido com umidade próxima a 30 % da capacidade de campo e 1,77 Mg m -3 a 60 % da capacidade de campo. Os autores salientam ainda que a resistência do solo foi determinante na capacidade das raízes em penetrar em camadas compactadas. Neste sentido, HOFFMANN & JUNGK (1995) acrescentam que além do aumento da resistência do solo com o aumento da densidade, a diminuição do volume dos macroporos tem grande influência no crescimento radicular. Os autores encontraram que com densidade do solo igual a 1,65 Mg m, -3 somente 2 % do volume total de poros tem diâmetro maior que 50 µm, enquanto que o diâmetro das raízes de beterraba (Beta vulgaris) ficaram em aproximadamente 200 µm. As plantas apresentaram menor comprimento radicular, sendo necessário dispender mais energia para as raízes conseguirem penetrar no solo nessas condições. Alguns pesquisadores têm encontrado que não é a redução do diâmetro dos poros, mas sim, a rigidez do sistema poroso que determina a penetração de raízes. Pois, se a resistência do solo à deformação for menor que a pressão exercida pelas raízes, as mesmas se desenvolverão através do perfil, deformando o solo. Sabe-se que as diferentes raízes exercem pressões diferenciadas no solo. As raízes axiais

34 16 exercem pressões na ordem de 650 a 2450 kpa, enquanto que as raízes radiais, 390 a 690 kpa, conforme GILL & BOLT (1955) 2.3 Compactação pelo tráfego de máquinas e manejo do solo A compactação do solo é causada pelo rearranjamento das partículas sólidas do solo e a umidade do solo é um fator indispensável para que este processo ocorra. Se um solo estiver seco, a resistência dos agregados a uma pressão aplicada sobre o solo é capaz de suportá-la sem que ocorra deformação. Mas quando o teor de água aumenta, a resistência do solo diminui devido à formação de um pequeno filme de água entre os agregados, o que facilita o deslocamento e rearranjamento das partículas sólidas da matriz do solo. Este aumento do teor de água no solo atinge um determinado ponto em que o solo se torna viscoso, fluindo lateralmente, evitando o processo de compactação (HILLEL, 1980). Nesse sentido, a umidade durante o preparo ou tráfego sobre o solo é de fundamental importância no processo de compactação. O teor de água no solo em que se dá a maior compactação é quando trabalhamos o solo no seu estado de umidade próximo ao limite de plasticidade (escala de Atterberg). FLOWERS & LAL (1998) relatam que a principal causa da compactação em solos agrícolas é o tráfego de máquinas em operações de preparo do solo, semeadura, tratos culturais e colheita. HORN et al. (1995) acrescentam que não somente a pressão estática (tensão normal) causa compactação, mas também forças dinâmicas causadas pela vibração do trator arrastando implementos e pelo patinamento, que é a tensão de cisalhamento. A compactação superficial é causada basicamente pela pressão de inflação de ar dos pneus e a compactação subsuperficial pelo peso por eixo (SALIRE et al., 1994; HAKANSSON & VOORHEES, 1996). Identificando o tráfego de máquinas como a principal causa da compactação do solo, é necessário desenvolver máquinas e estratégias de manejo de solo que minimizem o impacto negativo de máquina e manejo sobre o solo. Conforme HAKANSSON et al. (1988), tais modificações nas máquinas agrícolas se resumem em diminuir a pressão de ar dos pneus, aumentar a largura dos mesmos, utilizar pneus de carcaça mais flexíveis (radiais), limitar o peso por eixo e evitar o patinamento excessivo. Em

35 17 relação ao solo, deve-se considerar a umidade do mesmo para as operações de preparo, tratos culturais, colheita, transporte, combinar operações e usar espécies vegetais de grande massa radicular que possuem a habilidade de penetrar em camadas compactadas. A decomposição dessas raízes deixa poros contínuos e de maior estabilidade, que aumentam a infiltração de água no solo e as trocas gasosas, agindo como subsoladores naturais. Para HAKANSSON et al. (1988), um pneu relativamente flexível com uma moderada pressão de ar, trafegando sobre um solo moderadamente firme, exerce uma pressão de contato com o solo da mesma magnitude da pressão de ar do pneu. Porém, pneus de carcaça dura (não flexível) podem causar uma maior pressão média de contato do que a pressão de ar do pneu e uma distribuição desuniforme. Um pneu de carcaça dura atua como uma roda rígida sendo a pressão de contato determinada pelas propriedades do solo, pelas dimensões do pneu e pela carga. Sob rodas comuns de tratores, a pressão na camada arável é determinada principalmente pela pressão de contato com o solo. Em maiores profundidades, desde que a pressão de contato seja a mesma, a carga total por roda tem maior importância. Tratores com esteiras são eficientes em distribuir a carga quando a capacidade de suporte do solo é baixa. As maiores restrições ao uso de esteira, relacionadas à compactação, são a desuniformidade da distribuição da pressão, a duração do carregamento e a maior vibração transmitida ao solo (HAKANSSON et al., 1988). A compactação afeta não somente a produtividade das culturas, mas também a necessidade de preparar o solo, a eficiência dos fertilizantes e outros insumos, além de fatores ambientais, tais como, a erosão. TORMENA & ROLOFF (1996), trabalhando em Latossolo Vermelho- Escuro, encontraram maiores valores de índice de cone na área trafegada que recebeu preparo prévio com arado de aivecas. Os autores atribuem que este aumento de resistência foi provocada pela inversão do solo que expôs a camada subsuperfícial com estrutura mecanicamente mais fraca. Nesta mesma linha, TORNEMA et al. (1998) concluíram que o tráfego foi o principal fator na alteração das propriedades físicas do Latossolo Vermelho-Escuro e que o tráfego reduziu, em média, 6 % a porosidade total e em 30 % a porosidade de aeração, enquanto que a microporosidade não foi alterada pelos tratamentos.

36 18 O sistema de plantio direto é uma prática conservacionista de solo que prevê a semeadura das culturas sem preparo prévio do solo, que mantém os restos culturais dos cultivos anteriores na superfície. Essa prática, protege a superfície do solo contra agentes erosivos, mas como não há o revolvimento do solo, pode ocorrer a formação de camadas compactadas na distribuição das pressões exercidas na superfície do solo pelas máquinas, implementos ou casco de animais, em áreas de integração lavourapecuária. O aumento da densidade do solo em lavouras sob este sistema foi verificado por vários autores podendo ser considerado como uma conseqüência normal do sistema plantio direto (REINERT, 1990; HAKANSSON et al., 1995; SILVA et al., 1997; RUBIN et al., 1998). KERTZMAN (1996) verificou um aumento da densidade do solo de 1,00 para 1,30 Mg m -3 em Latossolo Roxo sob sistema de plantio direto em lavoura irrigada. O autor atribui esse aumento ao não revolvimento do solo. Mas a produtividade não foi afetada, o que pode ser atribuído a uma maior continuidade dos poros, que é uma importante característica de aeração do solo, infiltração de água e penetração de raízes. No entanto, o equipamento de plantio direto além de pesado, comumente é transportado em baixa velocidade, por tratores de médio e grande porte, acarretando em maior potencial de compactação das máquinas nesse sistema de cultivo. Dados publicados e observações visuais indicam que o aumento da densidade ocorre até aproximadamente 15 cm de profundidade, sendo provocada pelo confinamento das pressões que ocorre próximo a esta profundidade. Para alguns tipos de solos e de plantas, este aumento da densidade verificado, não se tornou prejudicial ao desenvolvimento das mesmas, mas, em algumas ocasiões, esse fato tem sido um fator limitante à adoção do sistema de plantio direto. Segundo HAKANSSON & VOORHEES (1996), num sistema de preparo reduzido, os efeitos da compactação tendem a ser mais persistentes do que em sistemas com preparo do solo, pois, o revolvimento ocasionado pelo preparo convencional reduzem, anualmente, os efeitos da compactação na camada arável. Enquanto que, no sistema de preparo convencional, uma camada de aproximadamente 20 cm é revolvida antes da implantação de cada cultura, imediatamente abaixo desta profundidade pode ocorrer a formação do chamado péde-arado. Esse, é uma camada compactada causada pela pressão acumulativa dos

37 19 órgãos ativos dos implementos e também, pelo fato das rodas do trator que trafegam no fundo do sulco na ocasião do preparo do solo. Na superfície, a atividade biológica pode aliviar os efeitos negativos da compactação, mas não em maiores profundidades. Segundo BARZEGAR et al. (1995), a melhor maneira de aliviar a compactação do solo na agricultura é criar uma rede estável de macroporos contínuos, pois esses favorecem o crescimento radicular, a aeração e a permeabilidade da água. Para o mesmo autor, o decréscimo da macroporosidade é de 1,5 a 2,0 vezes maior que o decréscimo da porosidade total. KLEIN (1996), analisando diversos sistemas de preparo do solo, em solo argiloso, demonstrou que o efeito da descompactação das áreas em sistema de plantio direto não foi duradouro, e que após um certo período o solo tende a voltar ao seu estado de compactação inicial, quer por adensamento natural ou por compactação pelo tráfego de máquinas e implementos. Da mesma forma, BASSANI (1996), trabalhando em solo arenoso, encontrou que o solo preparado convencionalmente tende, em curto espaço de tempo (um cultivo), a compactar-se novamente, atingindo valores de densidade do solo iguais ou maiores que o estado atual de compactação. Ou seja, quanto maior a pulverização do solo por ocasião do preparo, maior será o potencial de compactação posterior. Segundo KONDO & DIAS JUNIOR (1997), a suscetibilidade à compactação determinada pela pressão de preconsolidação versus umidade gravimétrica foi maior para a condição de cultura anual, em comparação à mata natural e pastagem. Enquanto REINERT (1990), a compressibilidade do solo mostrou pequena diferença entre os sistemas de cultivo, mas foi fortemente afetada pelo estado inicial de compactação e saturação de água, os quais são afetados pelo manejo. A saturação inicial de água teve um grande impacto na compressão do solo para altos conteúdos iniciais de água, enquanto que, a densidade do solo foi responsável pela compressão para baixa saturação de água. As inclinações da porção linear das curvas de compressão não foram paralelas para as diferentes condições de umidade iniciais do solo, nem foram paralelas para as diferentes densidades iniciais do solo em condições de umidade similares, mostrando o forte efeito da história das tensões na compressibilidade de solos não saturados sobre a reta de compressão virgem. O autor relata ainda que, após quatro anos de plantio direto, a densidade do solo aumentou, o que provavelmente explica porque solos sob plantio direto são,

38 20 freqüentemente, mais facilmente trafegáveis em períodos de chuvas do que solos manejados convencionalmente. Quando o solo está pouco compactado e com elevado grau de saturação, o atrito entre as partículas é pequeno e a coesão é atenuada. A água, provavelmente, atua mais como meio lubrificante entre as partículas do que como agente ligante (KERTZMAN, 1996). Já no caso da densidade máxima e umidade ótima, pode-se admitir que a pouca umidade resultante está fortemente adsorvida aos agregados do solo, ligando uns aos outros, atuando quase como um elemento cimentante. Pois, os constituintes do solo em estado praticamente seco e confinado multiplicam o atrito, gerando ganho de resistência. Para o autor acima, o aumento da umidade faz diminuir exponencialmente a resistência. De modo geral, essas observações devem ser analisados como ordens de grandeza e indicam claramente a grande sensibilidade da resistência do solo em relação às variações do nível de compactação e da umidade do solo. Solos recuperados apresentam maiores quantidades de espaço poroso e estrutura favorável ao desenvolvimento das plantas. MACEDO (1993), ao determinar as curvas de compressibilidade de um solo que foi descompactado mecanicamente, encontrou que o mesmo teve uma maior suscetibilidade à compactação do que o solo não recuperado. Esse fato tem importância no manejo que devemos dar ao solo, pois com um único cultivo, podemos degradá-lo a valores de densidade e porosidade próximos ao inicial, quando degradado. CARPENEDO (1994), estudando diferentes sistemas de manejos de solo, tipos de solos com variação de densidade do solo, conteúdo de água, conteúdo de matéria orgânica e teor de argila, conclui que os sistemas de manejo afetaram o grau de compactação e o índice de compressão em solo Podzólico Vermelho-Escuro (PE), não afetando os solos Podzólico Vermelho-Amarelo (PV) e Latossolo Roxo (LR). Já a pressão de preconsolidação foi afetada pelos manejos somente nos solos PE e PV, observando valores mais altos nas áreas sob sistema plantio direto.

39 Textura, matéria orgânica e estabilidade de agregados influenciando a compactação Solos arenosos são menos suscetíveis à compactação do que solos argilosos, sendo então, suscetíveis a três mecanismos que ocorrem em nível de campo: a compactação superficial, a formação de uma camada endurecida e a impermeabilização superficial (CAMARGO & ALLEONI, 1997). Camadas compactadas na subsuperfície são o resultado da fraca estrutura que possuem, de modo que uma pequena força aplicada pode compactá-los facilmente. Essas camadas permanecem até que sejam mecanicamente quebradas nos cultivos subseqüentes. Segundo GUERIF (1994), a resistência do solo é definida como a resistência a ser superada para obter uma dada deformação no solo. Quando submetido a forças externas, o solo reage de diferentes maneiras, de acordo com as características da força tensora, que considera a distribuição, a orientação e a magnitude de forças internas generalizadas. Para HORN & LEBERT (1994), a resistência do solo depende, principalmente, da: textura do solo, tipo de argilomineral e, quantidade e tipo de cátions trocáveis; conteúdo e tipo de substâncias orgânicas; agregação; densidade do solo, continuidade e distribuição do tamanho de poros; e, conteúdo e potencial de água no solo. As forças de coesão entre as partículas de ilita, esmectita ou vermiculita são maiores do que na caolinita. Ou seja, solos mais intemperizados têm menores valores de resistência ao crescimento de raízes. Com o aumento do conteúdo de substâncias orgânicas aumenta, conseqüentemente, a resistência do solo à compressão. Em relação à matéria orgânica, esta apresenta maior grau de elasticidade do que as partículas minerais. A matéria orgânica ainda confere ao solo uma maior agregação pela formação e estabilidade de agregados (SCAPINI et al., 1998), agindo de maneira conjunta com a estrutura do solo na resistência interna do mesmo. Comprovando a influência da matéria orgânica na compactação do solo, STONE & EKWUE (1995) e STONE & EKWUE (1996), ao adicionarem materiais orgânicos ao solo e o submeterem ao ensaio de compressão uniaxial, encontraram

40 22 diminuição dos valores de densidade do solo após a aplicação das pressões; enquanto que o índice de compressão praticamente não foi alterado pela adição dos materiais orgânicos. Em trabalho semelhante, THOMAS et al. (1996) selecionaram diferentes solos com vários teores de carbono orgânico e determinaram a densidade máxima pelo teste de Proctor, concluindo então, que na medida em que os teores de carbono aumentavam, diminuíam os valores da densidade máxima, sendo necessário um maior conteúdo de água para se alcançar a densidade máxima. Então, se num dado momento, aplicarmos uma carga na superfície do solo, e esta exceder a capacidade de suporte do solo, ou seja, a sua resistência interna, haverá deformação. Convém salientar que a destruição da estrutura do solo ocorre em dois estágios consecutivos (HORN et al., 1995): no primeiro, ocorre a destruição do espaço poroso entre agregados enquanto que os poros intra agregados permanecem inalterados; e no segundo, ocorre a destruição dos agregados, formando uma massa coesa e maciça. Sob condições naturais, o processo de agregação encontra-se em estado de equilíbrio. Com a agricultura, especialmente devido à mecanização, ocorreu uma diminuição do conteúdo de matéria orgânica e um aumento da resistência do solo, resultando na destruição da estrutura do solo. HORN et al. (1995) caracterizaram a estrutura de um solo ou camada não compactada como sendo heterogênea, isto é, agregados variando de 1 a mm de diâmetro, com grande espaço livre entre eles. Se a pressão exercida pela passagem das rodas de uma máquina qualquer exceder à resistência interna do solo, haverá a destruição do espaço poroso entre agregados. As zonas mais compactadas foram observadas de 3 a 8 cm abaixo da marca dos pneus, onde verifica-se a ausência de uma estrutura definida (HORN et al., 1995). 2.5 Compactação em áreas de produção animal Em áreas de integração lavoura-pecuária problemas relacionados à compactação do solo podem ser encontrados, pois a pressão exercida no solo pelo

41 23 casco dos animais varia de 130 kpa para um boi de 530 kg de peso vivo, quando parado, e 250 kpa quando caminhando (SOANE & OUWERKERK, 1994). TREIN et al. (1991), avaliando algumas propriedades físicas do solo após pastejo intensivo, encontraram que o pisoteio de 200 bovinos de 200 kg cada um, por hectare, durante 36 horas, compactou a camada superficial, aumentando a densidade do solo, a microporosidade e a resistência à penetração a valores limitantes ao desenvolvimento radicular e, conseqüentemente, diminuiu a macroporosidade e a taxa de infiltração de água no solo. Da mesma forma, GAGGERO (1998) observou que o efeito do pisoteio animal foi significativo somente na camada superficial (0 7,5 cm) e foi o responsável pelo aumento de 15 % na densidade do solo e um decréscimo de 38 % na macroporosidade, sendo que a microporosidade não foi alterada. Em áreas de várzea, o pisoteio animal durante o período de inverno provocou um aumento significativo da densidade do solo de 1,38 para 1,48 Mg m -3 e uma redução também estatisticamente significativa da porosidade total de 45 para 42 % (VIZZOTO, 1998, dados não publicados, comunicação pessoal). BASSANI (1996), após o primeiro ano de pastejo, e SILVA et al. (1997), após três anos de pastejo, salientam a importância de manejar a lotação animal em função da taxa de crescimento da pastagem. Os autores não encontraram diferenças na densidade do solo e no desenvolvimento radicular do milho cultivado após pastejo de inverno em pastagem com resíduo de matéria seca em torno de 1800 kg ha -1. Em estudo da compressibilidade em Latossolos da região de Lavras- MG, KONDO (1998) encontrou maiores valores de pressão de preconsolidação em áreas com campo nativo do que lavoura e mata nativa, indicando que o pisoteio animal causou um aumento do estado inicial de compactação refletindo em maior resistência.

42 3 MATERIAL E MÉTODO 3.1 Solos Para a execução deste estudo foram utilizadas amostras de dois solos de importância agrícola para o Estado do RS. De acordo com BRASIL (1973), o primeiro solo é classificado como Podzólico Vermelho-Amarelo (Paleudalf), unidade de mapeamento São Pedro, e o segundo, um Latossolo Vermelho-Escuro (Haplorthox), unidade de mapeamento Passo Fundo. O primeiro, abrange uma área de aproximadamente km 2, equivalendo a 2,48 % da área do Estado. É originário a partir da intemperização de rocha sedimentar, possuindo textura superficial arenosa e subsuperficial argilosa. As amostras foram coletadas na área experimental do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria, em parcelas com sistema de plantio direto por aproximadamente 8 anos e sistema convencional, ambas manejadas com culturas anuais de milho ou soja na primavera/verão e aveia no outono/inverno. O sistema convencional consistia de uma aração e duas gradagens. O Latossolo Vermelho-Escuro está localizado na região fisiográfica do Planalto Médio, abrangendo uma área de aproximadamente km 2, cobrindo cerca de 2,80 % da superfície do Estado. É originário da intemperização de rocha ígnea básica, denominada basalto. As amostras foram coletadas na propriedade do Sr. Ari R. Silva, em área com sistema de plantio direto e convencional, manejadas com culturas anuais de milho ou soja na primavera/verão e aveia + azevém no outono/inverno. Toda a área foi utilizada com o sistema de plantio direto por quase 10 anos, e no ano de 1996 e 1997, parte da área foi submetida a uma aração e uma gradagem antecedendo cada cultivo.

43 Coleta de amostras As amostras indeformadas e parcialmente deformadas foram coletadas ao acaso nos dois solos nas profundidades de 0 a 2 cm e 10 a 12 cm. As amostras parcialmente deformadas foram constituídas de blocos de solo que serviram para determinar o diâmetro médio geométrico (DMG) de agregados estáveis em água. As amostras indeformadas foram coletadas em anéis de 5,35 cm de diâmetro e 2,0 cm de altura, cravados manualmente no solo com auxílio de um amostrador desenvolvido para este propósito (Figura 04). Em cada tratamento procurou-se obter variação natural dos valores de densidade do solo, ou seja, do estado inicial de compactação naturalmente diferenciados. Para isto, a coleta de amostras foi realizada em vários locais dentro da mesma área e em várias épocas. FIGURA 04 - Detalhe da coleta de amostras indeformadas.

44 Análise de laboratório As amostras parcialmente deformadas foram secadas ao ar e submetidas às seguintes análises físicas: densidade de partículas pelo método do balão volumétrico (EMBRAPA-SNLCS, 1979); limite de liquidez, limite de plasticidade e índice de plasticidade pelo método Casagrande (CAUDURO & DORFMAN, 1986); análise granulométrica pelo método da pipeta (GEE & BAUDER, 1986) e distribuição do tamanho de agregados estáveis em água (KEMPER & CHEPIL, 1965); análises químicas: carbono orgânico do solo pelo método WALKEY & BLACK (ALLISON, 1965); ph do solo determinado em água na proporção de 1:1 e nas mesmas amostras foi adicionado a solução SMP para determinar a acidez potencial do solo; fósforo no solo foi determinado por fotocolorímetro com comprimento de onda de 660 nn, após extração com solução ácida (Mehlich); o potássio foi extraído do solo com solução ácida de HCl e H 2 SO 4 e determinado por fotômetro de chama; cálcio, magnésio e alumínio foram extraídos do solo com solução de KCl e determinado em espectrofotômetro de absorção atômica, conforme TEDESCO et al. (1995). Os resultados das análises químicas estão apresentados na Tabela 01 e os resultados das análises físicas, nas Tabelas 02 e 03. TABELA 01 - Caracterização química dos solos estudados. Solo Prof. (cm) Ca Mg Al K P...cmol c L mg kg Índice SMP ph H 2 O 1:1 PV LE 0-2 1,7 1,1 0,3 60,0 10,5 5,9 5, ,7 0,7 0,3 60,0 10,5 6,2 5, ,4 3,6 0,0 168,0 14,0 6,3 5, ,9 3,1 0,0 58,0 3,2 6,2 5,6

45 27 TABELA 02 - Atributos físicos dos solos utilizados no experimento (média de três repetições). Solo Prof. (cm) Dp LL LP IP Areia Silte Argila Mg m -3...g kg PV LE 0-2 2,50 19,0 18,0 1, ,56 18,3 NP ,78 44,0 29,0 15, ,78 44,00 29,0 15, Dp = densidade de partículas; LL = limite de liquidez; LP = limite de plasticidade e IP = índice de plasticidade; 1 NP = não plástico, 2 = não determinável. TABELA 03 - Valores de diâmetro médio geométrico (DMG) de agregados estáveis em água e carbono orgânico do solo (C) em duas profundidades, em dois sistemas de cultivo para os dois solos estudados (média de três repetições). Solo Preparo Prof. (cm) DMG (mm) C (%) PV LE Direto Convencional Direto Convencional 0-2 3,00 1, ,64 1, ,98 0, ,53 0, ,06 1, ,02 1, ,47 1, ,42 1,48 No laboratório de Física do Solo, procedeu-se o preparo das amostras indeformadas para o teste de compressão uniaxial, retirando-se o excesso de solo e a identificação das amostras. Para a obtenção de uma ampla variação do grau de

46 28 saturação inicial, as amostras foram coletadas em diferentes épocas, algumas foram saturadas em água durante 24 horas e submetidas à sucção em mesa de tensão nos potenciais de -1 e -6 kpa e na panela de pressão nos potenciais de -33, -100 e -500 kpa e ainda, outras amostras foram colocadas em caixas de papelão com pequenos orifícios para que a perda de umidade ocorresse de maneira lenta e de forma homogênea, para obtenção de umidades mais baixas. 3.4 Ensaio de compressão uniaxial A metodologia convencionalmente utilizada para o ensaio de compressão uniaxial foi inicialmente desenvolvida para estimar o quanto de deformação ocorrerá em solos que estejam sustentando grandes carregamentos durante vários anos. Nessas condições, a característica que o subsolo apresenta é estar a maior parte do tempo saturado, possuindo baixa permeabilidade com distribuição de tamanho de partículas homogêneas. No ensaio de compressão uniaxial, a carga é aplicada em incrementos normalizados e é deixada atuando durante um período de 24 horas para que ocorra completa dissipação da pressão neutra da água (BRADFORD & GUPTA, 1986; HOLTZ & KOVACS, 1981). Em solos agrícolas, bastante porosos, de tamanho de partículas heterogêneas e não saturadas, a deformação é quase que instantânea (REINERT, 1990; MACEDO, 1993; CARPENEDO, 1994; SALIRE et al., 1994). As amostras indeformadas foram submetidas ao ensaio de adensamento uniaxial, adaptando-se à norma brasileira (NBR-12007/90) para condições de solo não saturado. Tais alterações referem-se ao tempo de permanência de cada carregamento e à utilização de amostras não saturadas. O ensaio de compressão uniaxial foi realizado com aplicação de cargas estáticas de 12,5; 25; 50; 100; 200; 400 e 800 kpa. Dentro de cada carregamento, escolheram-se oito intervalos de tempo para realizar as leituras no defletômetro: 8, 15 e 30 segundos e 1, 2, 3, 4 e 5 minutos. O tempo final de cada carregamento foi determinado em pré-testes, onde conclui-se que mais de 99 % da compactação foi alcançada em 5 minutos de aplicação de cada carga (Figura 05 e Anexo 01). O aumento de carregamento, este era realizado manualmente pela colocação de pesos.

47 29 0 Deformação (mm) ,5 kpa 25 kpa 50 kpa 100 kpa 200 kpa 400 kpa 800 kpa Tempo (minutos) FIGURA 05 - Deformação do solo Podzólico Vermelho-Amarelo (mm) em cada carregamento em função do tempo de carregamento. Grau de saturação inicial de 80 % e ds i de 1,30 Mg m -3. A prensa de compressão uniaxial pode ser visualizado na Figura 06. Já a Figura 07, apresenta um esquema da célula de compressão, onde podemos perceber que a amostra ficava fixa entre duas placas porosas. FIGURA 06 - Detalhe da prensa de compressão uniaxial.

48 30 Pedra porosa Cabeçote Anel fixo Amostra Base rígida FIGURA 07 - Detalhe da célula de compressão uniaxial. 3.5 Determinações A massa de solo úmido de cada amostra antes da realização do teste de compressão e a massa seca a 105 C, para calcular a densidade do solo e o grau de saturação inicial, foram determinadas para todas as amostras. A densidade inicial do solo foi calculada pela relação peso de solo seco a 105 C e volume do anel. A densidade no final de cada carregamento foi determinada pela mesma relação, porém, o volume do solo dentro do anel foi obtido pela diminuição do volume total do anel e a quantidade deformada acusada no defletômetro. O índice de vazios é o volume de vazios dividido pelo volume de sólidos. Da mesma forma que a densidade do solo, calculou-se no final de cada carregamento o índice de vazios obtido pela equação: ei x = (dp/ds x ) 1 (19) onde, ei x é o índice de vazios numa carga x ; dp é a densidade de partícula do solo; e, ds x é a densidade do solo na carga x. O grau de saturação (Gs) foi calculado no início e no final de cada teste pela relação: