COLHEITA E TRANSPORTE TRABALHOS COMPLETOS

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1 COLHEITA E TRANSPORTE TRABALHOS COMPLETOS 893

2 IMPACTO DO TRÁFEGO EM OPERAÇÕES DE COLHEITA DE Eucalyptus sp. SOBRE A DENSIDADE E RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO DE ARGISSOLO VERMELHO Jean Alberto Sampietro 1, Cedinara Arruda Santana Morales 1, Eloi Paulus 1, José Miguel Reichert 2, Pedro Henrique Rodrigues Borges 3, Marton Matana 3 Resumo A compactação sofrida pelo solo depende de vários fatores, no entanto, um dos fatores de maior influência é o número de passadas das máquinas. O objetivo deste trabalho foi avaliar alterações sobre a densidade e a resistência à penetração de um Argissolo Vermelho pelo tráfego de máquinas de colheita florestal em povoamentos de Eucalyptus sp.. O estudo foi realizado em áreas da empresa CMPC Celulose Riograndense no município de Encruzilhada do Sul, Estado do Rio Grande do Sul. Foram estabelecidas parcelas amostrais, nas quais se realizaram simulações de tráfego, sendo analisados tratamentos em função de diferentes intensidades de tráfego das máquinas de colheita. A compactação foi determinada por meio da densidade (Ds) e resistência mecânica do solo à penetração (RP) nas trilhas de passagem das máquinas. Os resultados mostraram que grande parte compactação do solo ocorreu durante as primeiras passadas das máquinas de colheita da madeira, ou seja, a compactação do solo não foi crescente conforme se aumentou a intensidade de tráfego, sendo observados os maiores efeitos nas camadas de 0 a 10 e 10 a 20 cm de profundidade, indicando maior susceptibilidade à compactação nessas camadas. Palavras-Chave: Mecanização florestal; compactação do solo; colheita de madeira. Abstract IMPACT OF TRAFFIC FOR Eucalyptus sp. LOGGING OPERATIONS ON BULK DENSITY AND PENETRATION RESISTANCE OF RED ARGISOL The compaction suffered by the soil depends on several factors, however, one of the most influential factors is the number of passes of the machines. The objective of this study was to evaluate changes on the bulk density and penetration resistance of soil subjected to traffic of forest harvesting machines in stands of Eucalyptus sp.. The study was conducted in areas of the company CMPC Celulose Riograndense in the town of Encruzilhada do Sul, Rio Grande do Sul. Sample plots were established, which took place in traffic simulations, and analyzed treatments for different traffic intensities of the machines harvesting. The compaction was determined by the bulk density (Bd) and mechanical penetration resistance (PR) on the tracks machinery movement. The results showed that most of soil compaction has occurred during the first past of wood harvesting machines, ie, compacting the soil was not increased as the intensity was increased traffic, and the greatest effect being observed in the layers 0-10 and 10 to 20 cm depth, indicating a greater susceptibility to compaction in these layers. Keywords: Forestry mechanization; soil compaction; logging. 1. Engenheiro(a) Florestal, Doutorando(a) do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal da Universidade Federal de Santa Maria, Av. Roraima, 1000, CEP , Santa Maria (RS). Bolsista CAPES. engsampietro@yahoo.com; cedinarasm@gmail.com, epaulus2000@yahoo.com.br 2. Engenheiro Agrônomo, PhD., Professor Titular do Departamento de Solos, Universidade Federal de Santa Maria. Av. Roraima, 1000, CEP , Santa Maria (RS). reichert@smail.ufsm.br 3 Acadêmico do curso de Engenharia Florestal, Centro de Ciências, Universidade Federal de Santa Maria, Av. Roraima, 1000, CEP , Santa Maria, RS. pedrohrborges@hotmail.com, alemauzinho10@yahoo.com.br 894

3 INTRODUÇÃO A crescente mecanização da colheita florestal, trazendo aumento do tamanho, da potência e do tráfego das máquinas de colheita da madeira é a principal causa da deterioração física de solos florestais. Devido à elevada intensidade de tráfego durante as operações de corte e extração de madeira, os solos florestais são submetidos a tensões intensas, modificando importantes características estruturais, ocasionando, assim, o impedimento mecânico ao crescimento radicular, resultando em menor volume de solo explorado, menor absorção de água e nutrientes e, consequentemente, menor desenvolvimento das plantas. As passadas repetidas das máquinas de colheita, principalmente na etapa de extração florestal, comprimem a massa do solo, resultando num aumento significativo da compactação do mesmo (BETTINGUER et al., 1994). Porém, o efeito do tráfego é maior nas primeiras passadas, sendo que o aumento da compactação e, em consequencia, da densidade do solo está relacionado com o número de passadas, o teor de matéria orgânica e o tipo de máquinas e rodados utilizados (SEIXAS, 2000). Seixas e Souza (2007) relatam que aproximadamente 80 % da variação da compactação do solo, avaliada pela densidade do solo, ocorreu depois de cinco passadas do trator agrícola mais carreta carregada sobre o mesmo local. Camargo (1999), estudando um sistema de colheita da madeira composto por Feller-buncher e Skidder, verificou que o nível de compactação atingida foi similar para distintas passadas das máquinas em um Cambissolo Álico de textura franco-argilosa. Burger et al. (1989) compararam os efeitos de tamanho dos pneus e da intensidade de tráfego nas propriedades físicas do solo, concluindo que a intensidade de tráfego teve maior influência que o tamanho dos pneus. De modo semelhante Aust et al. (1993), avaliando o impacto causado ao solo por sete tipos de pneus em quatro níveis de tráfego, constataram que houve um aumento proporcional dos distúrbios ao solo com o aumento do nível de tráfego, sendo a primeira passada aquela que provocou a maior variação de densidade do solo, concluindo-se então, que o fator de maior influência foi o nível de tráfego e não os tipos de pneus utilizados. Dentre as propriedades importantes para o manejo e estudo da qualidade física dos solos, se destaca a resistência à penetração, uma vez que essa propriedade apresenta-se relacionada a diversos atributos do solo indicadores do nível de compactação e com o crescimento das plantas (LETEY, 1985), sendo mais sensível que relações massa/volume na detecção de alterações no solo (SILVA, 2003). Portanto, o entendimento dos efeitos do tráfego sobre o solo, possibilita auxílio na tomada de decisão e no planejamento da colheita florestal visando à diminuição da compactação, possibilitando a sustentabilidade e melhoria na produção de madeira. Este trabalho objetivou avaliar alterações ocasionadas pelo tráfego de máquinas de colheita de florestal em povoamentos de Eucalyptus sp.. sobre a densidade e a resistência à penetração de um Argissolo Vermelho. MATERIAL E MÉTODOS O presente trabalho foi conduzido em uma área operacional de colheita da madeira de povoamentos de Eucalyptus sp., pertencentes à empresa CMPC Celulose Riograndense, localizada no município de Encruzilhada do Sul, Estado do Rio Grande do Sul, entre os paralelos 39º29 24 S e 52º12 13 W, e altitude média de 400 m. O clima da região, segundo Köppen, é classificado como subtropical úmido (Cfa), sem estação seca bem definida, com a temperatura média anual de 17,1 ºC e precipitação média anual de 1541 mm (EMBRAPA, 2012). O histórico da área de estudo caracteriza-se por apresentar povoamentos de Eucalyptus sp. em segunda rotação conduzida pelo regime de manejo florestal de talhadia, sendo a colheita da madeira da primeira rotação realizada de forma mecanizada. O relevo plano a suave ondulado era característico da área, sendo o solo classificado como um Argissolo Vermelho Distrófico (PVd) de textura franco-arenosa. A granulometria foi determinada pelo método da pipeta (EMBRAPA, 1997), a capacidade de campo (CC) por equilíbrio ao potencial matricial de -10 kpa em coluna de areia (REINERT; REICHERT, 2006) e o ponto de murcha permanente (PMP) por equilíbrio ao potencial de kpa por meio de um psicrômetro de ponto de orvalho (DECAGON, 2000) (Tabela 1). 895

4 Tabela 1: Granulometria, teor de carbono orgânico (C-org), capacidade de campo (CC), ponto de murcha permanente (PMP) e umidade gravimétrica (Ug) durante as simulações de tráfego por profundidade. Table 1: Granulometry, organic carbon content (C-org), field capacity (FC), permanent wilting point (PWP) and gravimetric moisture (Ug) during simulations of traffic by depth. Profundidade Areia grossa Areia fina Silte Argila CC PMP Ug (cm) (g kg -1 ) (kg kg -1 ) ,133 0,048 0, ,136 0,053 0, ,148 0,072 0, ,156 0,078 0,087 O sistema de colheita de madeira utilizado pela empresa é o de Toras Curtas (Cut-to-length), onde o corte e processamento das árvores em toras é realizado por um trator florestal Harvester composto por máquina base da marca Volvo, modelo EC210, com peso operacional de 21,7 t, rodados de esteiras de 0,6 m X 4,5 m e cabeçote da marca Valmet, modelo 370E com peso operacional de 1,6 t, sendo a extração das toras por baldeio até a beira da estrada por um trator florestal Forwader, marca Valmet, modelo 89.3, com peso operacional de 19,1 t, compartimento de carga com capacidade bruta de 18 t, e tração 8 X 8 com rodados de pneus (750/55 x 26,5) inflados com pressão de 503 kpa. Na área selecionada, todas as árvores foram derrubadas e processadas somente com uma passada do Harvester. Em seguida, foram distribuídos três blocos nos quais foram instaladas parcelas de 5 X 20 m para cada tratamento analisado (Tabela 2), sendo o tratamento sem tráfego (ST) representado por uma área em que a floresta não foi derrubada e, portanto, sem haver distúrbios no solo devido ao tráfego. Em cada parcela (exceto ST) houve a simulação de uma intensidade de tráfego (tratamento). Para os ensaios o Forwarder foi completamente carregado fora da área experimental, trafegando sobre mesma trilha de passagem dentro da parcela, sendo que uma passada representou somente uma viajem de ida da máquina. A umidade gravimétrica médio do solo no momento dos ensaios de tráfego é apresentada na Tabela 1. Tabela 2: Descrição dos tratamentos avaliados. Table 2: Description of evaluated treatments. ST H H + 1F H + 2F H + 4F H + 8F H + 16F H + 32F Tratamentos Sem tráfego de máquinas 1 passada do Harvester Descrição 1 passada do Harvester + 1 passada do Forwarder 1 passada do Harvester + 2 passada do Forwarder 1 passada do Harvester + 4 passada do Forwarder 1 passada do Harvester + 8 passada do Forwarder 1 passada do Harvester + 16 passada do Forwarder 1 passada do Harvester + 32 passada do Forwarder A amostragem de solo foi feita por abertura de trincheiras de aproximadamente 70 cm de profundidade nas trilhas de tráfego das máquinas, procedendo com a coleta em cada bloco de cinco amostras indeformadas de solo em anéis de 5,7 cm de diâmetro por 4,0 cm de altura nas camadas de 0 a 10, 10 a 20, 20 a 40, e 40 a 60 cm de profundidade, para determinação da densidade do solo conforme EMBRAPA (1997). A resistência mecânica do solo à penetração (RP) foi determinada com uso de um penetrômetro eletrônico digital, marca Rimik e modelo CP20, equipado com uma ponta em forma de cone com ângulo de vértice de 30º e base de 12,83 mm de diâmetro nominal, sendo as leituras realizadas a cada 1,5 cm até a profundidade de 60 cm. No entanto, embora tenham sido obtidos a cada 1,5 cm de profundidade, os dados de RP foram agrupados em camadas em intervalos de 10 cm até 60 cm de profundidade. Devido a dependência da RP em relação a umidade do solo (BUSSCHER, 1990), todas as medidas de resistência foram realizadas após um período de chuva, quando a umidade do solo se encontrava próxima da capacidade de campo (CC), conforme recomendado por Smith et al. (1997) e Reichert et al. (2010), sendo a umidade gravimétrica média do solo de 0,136 kg kg -1 na camada de 0 a 10 cm, 0,146 kg kg -1 na camada de 10 a 20 cm, 0,141 kg kg -1 na camada de 20 a 40 cm e 0,133 kg kg -1 na camada de 40 a 60 cm de profundidade. No total, em cada parcela de cada bloco foram realizadas seis repetições de leituras de RP (três em cada trilha de 896

5 rodado das máquinas). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados. Os valores dos atributos avaliados foram primeiramente serão submetidos ao teste de Bartlett, para verificação da homogeneidade das variâncias, procedendo-se com a análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5 % de significância. RESULTADOS E DISCUSSÃO O tráfego das máquinas causou alterações na Ds em todos os níveis de tráfego simulados quando comparado à situação ST nas camadas de 0 a 10, 10 a 20 e 20 a 40 cm de profundidade (Figura 1), fato não ocorrido na camada 40 a 60 cm. Pode se ver, que o aumento de passadas não resultou em aumento gradual da densidade. Na camada de 0 a 10 cm, o tratamento que causou maior impacto foi H+4F, havendo incremento na ordem de 11%. Na camada de 10 a 20 cm, bem como na camada de 20 a 40 cm de profundidade, foi necessário somente uma passada do Harvester mais uma passada do Forwarder (H+1F) para resultar no maior incremento de Ds, sendo na ordem de 8 e 7%. Já na camada mais profunda (40 a 50 cm), foi no tratamento H+8F que houve o incremento de Ds mais acentuado (5%). Devido a esses resultados, fica evidente que grande parte do aumento da densidade ocorreu durante as primeiras passadas das máquinas de colheita da madeira. Além disso, constata-se que as camadas superficiais foram mais susceptíveis a ação do tráfego. Figura 1: Valores médios de densidade do solo para os tratamentos. Para abreviações dos tratamentos, ver Tabela 2. Essas ocorrências entram concordância com os resultados obtidos por Jorajuria e Draghi (2000), os quais relatam também que as primeiras passadas das máquinas foram responsáveis por grande parte da compactação sofrida, sendo que 90% do incremento máximo medido para a Ds na camada superficial (0 a 30 cm) já foi produzido na primeira passada de um trator de porte leve, sendo esta a camada em que houveram os maiores efeitos. Contudo, apesar dos efeitos evidentes do tráfego, em nenhuma das condições simuladas foram detectados aumentos na Ds acima de 15% em relação à condição inicial (ST), sendo este o limite sugerido por Geist et al., (1989) e Lacey e Ryan (2000) que potencialmente representa o nível no qual a compactação pode se tornar prejudicial ao crescimento radicular das plantas. Apesar desse limite ter sido sugerido pelos autores para outras condições, o mesmo serve para efeito de comparação, pois pequenas alterações na Ds podem acarretar em maiores conseqüências, como redução da porosidade e do movimento de água no solo (OLIVEIRA et al., 2001). A Ds apresenta-se relacionada às outras propriedades físicas do solo, tendo grande interação com o conteúdo de água, afetando as outras propriedades conforme forem as condições de umidade, assim podendo 897

6 gerar alta resistência mecânica à penetração e baixas condições de aeração (LETEY, 1985). Alta resistência do solo à penetração ( 2 MPa) (GREACEN e SANDS, 1980), pobre aeração (porosidade de aeração 10%) (ERICKSON, 1982), em conjunto com alta densidade do solo, são os fatores primários para a limitação do crescimento radicular. O valor de Ds também em nenhuma situação excedeu o valor de 1,75 Mg m -3, que de acordo com Jones (1983), seria outro valor crítico de Ds, nesse caso para solos de textura arenosa. Em relação à resistência do solo à penetração (Figura 2), da mesma forma que para a Ds, as intensidades de tráfego impostas aumentaram esse atributo quando comparando à condição sem tráfego (ST), sobretudo nas camadas superficiais de solo. Segundo Wronski (1984), a compactação pode ser atribuída ao movimento lateral do solo abaixo da zona de compressão máxima, que está associada ao peso da máquina, bem como a uma pressão horizontal exercida no solo, ocasionada pelas passadas dos rodados das máquinas. Além disso, as pressões aplicadas sobre a superfície do solo são distribuídas ao longo do perfil, em função das tensões e das deformações, em maior ou menor escala, conforme as características físicas do solo (REICHERT et al., 2010). É importante observar que valores de RP acima de 2 MPa foram constatados em todos tratamentos, sendo este o limite considerado potencialmente crítico ao desenvolvimento radicular das plantas (GREACEN; SANDS, 1980), sugerindo que compactação que poderá interferir no desenvolvimento de futuras rotações. No entanto, isto é agravado pela observação de haver valores acima de 3 MPa, o que conforme Zou et al. (2000) é restritivo ao desenvolvimento radicular de espécies florestais. O fato de não haver diferenças acentuadas sobre as propriedades físicas conforme se intensificou o tráfego, pode ser explicado pelo comportamento mecânico do solo, o qual é relacionado diretamente a condição de umidade do solo. A umidade é o principal fator que governa a quantidade de deformação que poderá ocorrer no solo no momento da realização das operações, e assim a compactação será máxima quando a umidade do solo for crítica para esse processo (REICHERT et al., 2010), sendo que a umidade afeta diretamente a capacidade de suporte do solo ao tráfego (DIAS JÚNIOR et al., 2004). Figura 2. Valores médios de resistência do solo à penetração para os tratamentos. Para abreviações dos tratamentos, ver Tabela 2. A condição média de umidade do solo durante as simulações de tráfego era próxima ao PMP, estando o solo seco, dessa forma a capacidade de suporte ao tráfego, expressa pela pressão de pré-consolidação (σ p ), era de 150,43 kpa. Por isso, mesmo com o aumento do tráfego, não houve alterações significativas no solo, justificando este comportamento, uma vez que isto é dinâmico, refletindo as pressões externas aplicadas. Quando são aplicadas pressões externas superiores à capacidade de suporte do solo, ocorre a aproximação das partículas, havendo a redução do tamanho médio dos poros. Como poros de menor dimensão tendem a ser menos propensos às forças compactantes, estes levam a uma maior resistência do solo e, dessa forma, a capacidade de suporte (pressão de pré-consolidação) é aumentada, o que, parcialmente, protege o solo de compactação adicional 898

7 (WILLIANSON; NEILSEN, 2000). No caso do solo sofrer pressões advindas de tráfego menores que a pressão de pré-consolidação, este reage de forma elástica e não há compactação adicional, ou seja, somente haverá compactação adicional do solo caso as pressões impostas sejam superiores à pressão de pré-consolidação e, então, o solo apresentará comportamento plástico, havendo deformação e os atributos físicos são alterados (HORN et al., 2007). De um modo geral, analisando a operação de colheita de madeira, pode-se inferir, como citam Oliveira Júnior et al. (2004), que a compactação do solo inicia-se com o impacto das árvores por ocasião de sua queda, continuando nas atividades. CONCLUSÕES As sucessivas passadas do Harvester e Forwarder provocaram alterações sobre a densidade e resistência mecânica do solo à penetração, sendo que grande parte desse incremento é resultante das primeiras passadas das máquinas de colheita. A camada superficial do solo apresentou maior susceptibilidade às alterações na densidade do solo e resistência mecânica à penetração promovida pelo tráfego das máquinas de colheita de madeira. Em ambos os solos estudados, houve efeito do tráfego das máquinas até 50 cm de profundidade, mostrando que o tráfego causou compactação também até as camadas mais profundas do perfil de solo, porém, em menor magnitude. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AUST, W.M.; REISINGER, T.W.; STOKES, B.J. Soil physical and hydrological changes associated with logging a wet pine flats with wide-tired skidders. Southern Journal of Applied Forestry, v.17, n.1, p , BETTINGER, P. et al. Evaluating area in logging trails with geographic information system. American Society of Agricultural Engineers, v.37, p , BURGER, J.A.; WIMME, K..; STUART, W.B. Site disturbance and machine performance from tree-length skidding with a rubber tire skidder. In: BIENNIAL SOUTHERN SILVICULTURAL RESEARCH CONFERENCE, 5th., Proceedings Memphis, CAMARGO, C.M.S. Compactação do solo causada pela colheita de Pinus taeda, pelo sistema de fuste (Tree-length) p. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Florestal) UFPR, Curitiba, PR. DECAGON DEVICES. Operator s manual version 1.3 WP4 dewpointmeter. USA: Decagon Devices, p. DIAS JÚNIOR, M.S. et al. Alternative method for the evaluation of the preconsolidation pressure through a penetrometer. Revista Brasileira de Ciência do Solo. 28, , EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de solos. 2 ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA-CNPS, p. GOMES, F.P., GARCIA, C.H. Estatística aplicada a experimentos agronômicos e florestais. Piracicaba: ESALQ, p. GREACEN, E.L.; SANDS, R. Compaction of forest soils: a review. Australian Journal of Soil Research, v.18, p , HORN, R., VOSSBRINK, J., BECKER, S. Modern forestry vehicles and their impacts on soil physical properties. Soil & Tillage Research, v.79, p , HORN R;; VOSSBRINK, J.; PETH, S.; BECKER, S. Impact of modern forest vehicles on soil physical properties. Forest Ecology and Management, v.248, p.56 63, JORAJURIA, D.; DRAGHI, L. Sobrecompactación del suelo agricola. Parte I: Influencia diferencial del peso y del número de pasadas. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.4, p ,

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