Improvement of a testing apparatus for dynamometry: procedures for penetrometry and influence of strain rate to quantify the tensile strength of soil aggregates

Soil penetration resistance (PR) and the tensile strength of aggregates (TS) are commonly used to characterize the physical and structural conditions of agricultural soils. This study aimed to assess the functionality of a dynamometry apparatus by linear speed and position control automation of its mobile base to measure PR and TS. The proposed equipment was used for PR measurement in undisturbed samples of a clayey "Nitossolo Vermelho eutroférrico" (Kandiudalfic Eutrudox) under rubber trees sampled in two positions (within and between rows). These samples were also used to measure the volumetric soil water content and bulk density, and determine the soil resistance to penetration curve (SRPC). The TS was measured in a sandy loam "Latossolo Vermelho distrófico" (LVd) - Typic Haplustox - and in a very clayey "Nitossolo Vermelho distroférrico" (NVdf) - Typic Paleudalf - under different uses: LVd under "annual crops" and "native forest", NVdf under "annual crops" and "eucalyptus plantation" (> 30 years old). To measure TS, different strain rates were applied using two dynamometry testing devices: a reference machine (0.03 mm s-1), which has been widely used in other studies, and the proposed equipment (1.55 mm s-1). The determination coefficient values of the SRPC were high (R² > 0.9), regardless of the sampling position. Mean TS values in LVd and NVdf obtained with the proposed equipment did not differ (p > 0.05) from those of the reference testing apparatus, regardless of land use and soil type. Results indicate that PR and TS can be measured faster and accurately by the proposed procedure.

Desenvolvimento de um consolidômetro pneumático: modelagem da compactação, penetrometria e resistência tênsil de agregados de solo

A compactação é um dos processos responsáveis pela degradação física do solo que pode ocasionar a perda da sustentabilidade da produção agrícola. Assim, é fundamental dispor de estratégias instrumentais para quantificar as propriedades físicas que são influenciadas pela compactação e utilizadas para avaliar a qualidade do solo. Os objetivos deste trabalho foram: desenvolver um consolidômetro com propulsão pneumática de baixo custo; avaliar sua funcionalidade mediante estudo do comportamento compressivo de um Latossolo Vermelho distrófico de textura argilo-arenosa sob plantio direto; e avaliar o potencial de utilização da propulsão pneumática para determinações de resistência do solo à penetração (RP) e de resistência tênsil de agregados (RT). A avaliação do comportamento compressivo do solo foi realizada mediante curvas de compressão, utilizando amostras indeformadas, obtidas das posições de amostragem relativas à linha e à entrelinha da cultura de aveia-preta. Nessas amostras, foram realizados ensaios de compressão uniaxial em condição de teor de água correspondente ao potencial mátrico de -10 kPa, sendo determinados o índice de compressão (IC) e a pressão de preconsolidação (σp), bem como suas relações com outras propriedades físicas do solo. A RP foi determinada em amostras indeformadas de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura franco-arenosa sob citros. Para as determinações da RT foram utilizados agregados de dois solos: um Argissolo Acinzentado distrófico arênico coeso e um Argissolo Amarelo distrófico arênico. Os resultados mostram que a densidade do solo, antes do ensaio de compressão uniaxial, foi maior (p < 0,05) para a entrelinha da cultura de aveia-preta. A curva de compressão foi sensível às alterações estruturais do solo entre as posições de amostragem; a σp e o IC indicaram, respectivamente, maior capacidade de suporte de carga e menor suscetibilidade à compactação (p < 0,05) para a entrelinha da cultura de aveia-preta. A utilização de propulsão pneumática não influenciou os resultados da RP e da RT. Isso permite concluir que a curva de compressão do solo, a RP e a RT podem ser determinadas utilizando o equipamento desenvolvido neste estudo.

Qualidade física de três solos sob colheita mecanizada de cana-de-açúcar

A colheita mecanizada da cultura da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) pode aumentar os riscos de degradação e perda da qualidade física dos solos. O objetivo deste estudo foi determinar o intervalo hídrico ótimo (IHO) e o índice S como indicadores da qualidade física de solos cultivados com cana-de-açúcar sob colheita mecanizada. Foram estudados três solos: um Latossolo Vermelho (LV) textura argilosa, um Latossolo Vermelho (LV) textura média e um Argissolo Vermelho-Amarelo (PVA) textura arenosa, utilizando-se amostras das camadas de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m de profundidade. O IHO foi maior no LV argiloso > PVA arenoso > LV textura média. No LV textura média, a densidade do solo crítica (Dsc) foi de 1,76 e 1,77 Mg m-3, respectivamente, nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m, enquanto no PVA arenoso e no LV argiloso não se constatou Dsc, tendo em vista a amplitude de valores de densidade obtidos nas amostragens. O índice S apresentou valor maior que 0,050 no LV argiloso, de 0,024 no LV textura média e maior que 0,033 no PVA arenoso, indicando qualidade física muito boa, muito pobre e pobre, respectivamente. Em função dos valores de IHO e de S foi possível constatar que o LV textura média se apresenta mais sensível aos efeitos do manejo da cultura sob colheita mecanizada, com maiores restrições físicas para o crescimento e desenvolvimento de raízes da cultura da cana-de-açúcar.

Qualidade física de um latossolo vermelho sob plantio direto submetido à descompactação mecânica e biológica

A escarificação e o uso de plantas de cobertura de inverno têm sido adotados para promover a melhoria dos atributos físicos do solo relacionados à aeração. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito das plantas de cobertura de inverno e escarificação nas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico, textura argilosa, após 16 anos em sistema plantio direto. Os tratamentos foram realizados em maio de 2009 e consistiram de: plantio direto (PD), plantio direto com escarificação mecânica a 0,25 m (PD-E) e plantio direto com descompactação biológica por meio da cultura do nabo forrageiro (PD-B). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições, totalizando 12 unidades experimentais. Dezoito meses após a aplicação dos tratamentos, foram coletadas amostras indeformadas de solo em cada unidade experimental, em cinco camadas: 0,0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3; 0,3-0,4; e 0,4-0,5 m. Foram avaliados os atributos físicos do solo: porosidade, densidade do solo (Ds), permeabilidade ao ar (Ka) e índices de continuidade de poros. A Ka foi medida por meio de um permeâmetro de carga constante de ar em nove potenciais mátricos (ψm): -0,5; -1; -2; -3; -5; -7; -10; -50; e -100 kPa. Os resultados indicam que os atributos físicos do solo avaliados não foram alterados pelo uso de plantas de cobertura e escarificação. Por outro lado, houve diferenças entre camadas de solo, principalmente entre 0,0-0,1 e 0,1-0,2 m. Na camada de 0,1-0,2 m, a Ds foi maior e a porosidade total e Ka (ψm = -5 kPa) foram menores do que na camada de 0,0-0,1 m. No PD-E, verificou-se que a macroporosidade foi maior na camada de 0,0-0,1 m em comparação com os outros tratamentos. Os resultados sugerem que o solo estudado submetido aos tratamentos de descompactação, após 18 meses, retornou a valores semelhantes aos da testemunha.

Resiliência física de dois latossolos vermelhos sob plantio direto

A resiliência física de solos é proveniente de processos regenerativos que incluem ciclos de umedecimento e secamento, congelamento e descongelamento, assim como as atividades biológicas. Este estudo testou a hipótese de que as propriedades físicas do solo, como a permeabilidade do solo ao ar, densidade do solo, porosidade de aeração e porosidade total, são indicadores físicos eficientes para quantificar a resiliência de solos de diferentes texturas submetidos ao estresse mecânico (compactação) e após subsequentes ciclos de umedecimento e secamento. O objetivo foi avaliar o comportamento e a resiliência do solo por meio de propriedades físicas de dois Latossolos Vermelhos. Foram retiradas 25 amostras indeformadas (0,00-0,05 m) de dois solos: solo I, com textura argilosa, e solo II, com textura franco-argilo-arenosa, realizando as determinações das propriedades físicas nos tratamentos: antes da compactação (A), depois da compactação (C0) e após ciclos de umedecimento e secamento (C1, C2, C3 e C4). As propriedades densidade do solo e porosidade total não apresentaram recuperação da condição inicial após a compactação nos solos I e II; as propriedades conteúdo volumétrico de água e porosidade de aeração mostraram recuperação parcial apenas no solo I; e a permeabilidade do solo ao ar foi a propriedade que apresentou a melhor recuperação e a maior resiliência. Em relação ao distinto comportamento dos dois solos, observou-se que o solo I foi mais resiliente que o solo II nas propriedades que apresentaram recuperação.

Sistemas de manejo do solo na recuperação de uma pastagem degradada em Rondônia

Na região amazônica, pastagens formadas e conduzidas de forma inadequada perdem a produtividade durante os primeiros anos em razão de superpastejo, ausência de adubação e de manutenção e emprego de espécies inadequadas para as condições edafoflorísticas da região. O objetivo deste estudo foi quantificar as modificações ocasionadas por diferentes sistemas de manejo nos atributos físicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA), sob pastagem degradada no Estado de Rondônia, RO. Os sistemas de manejo utilizados nos tratamentos foram: T = testemunha; G = gradagem + NPK + micronutrientes; H = herbicida + NK + micronutrientes; A = plantio direto de arroz + NPK + micronutrientes; e S = plantio direto de soja + NPK + micronutrientes. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições. Para avaliar os tratamentos, amostras com estrutura indeformada foram coletadas em três profundidades (0-0,10; 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m) para determinar a curva de retenção da água no solo, densidade do solo, resistência do solo à penetração de raízes, macroporosidade, microporosidade, porosidade total, estimativa do intervalo hídrico ótimo (IHO), densidade máxima do solo (Dsmax) e densidade relativa do solo (Dsrel). Os sistemas de manejo do solo adotados na recuperação da pastagem não proporcionaram melhorias significativas nos atributos físicos do solo, 40 meses após a implantação dos tratamentos. Em todos os sistemas de manejo, foram encontrados valores de densidade do solo acima do considerado ideal (1,40 Mg m-3) e abaixo do crítico (1,75 Mg m-3). Todos os sistemas de manejo apresentaram valores de densidade do solo relativa (Dsrel) acima do valor adotado como crítico (Dsrel = 86 %), exceto no sistema em que foi realizado o preparo do solo na profundidade de 0-0,10 m. A qualidade física do solo, avaliada pelo IHO, diminuiu com o aumento da profundidade do solo.

Soil physical properties and grape yield influenced by cover crops and management systems

The use of cover crops in vineyards is a conservation practice with the purpose of reducing soil erosion and improving the soil physical quality. The objective of this study was to evaluate cover crop species and management systems on soil physical properties and grape yield. The experiment was carried out in Bento Gonçalves, RS, Southern Brazil, on a Haplic Cambisol, in a vineyard established in 1989, using White and Rose Niagara grape (Vitis labrusca L.) in a horizontal, overhead trellis system. The treatments were established in 2002, consisting of three cover crops: spontaneous species (SS), black oat (Avena strigosa Schreb) (BO), and a mixture of white clover (Trifolium repens L.), red clover (Trifolium pratense L.) and annual rye-grass (Lolium multiflorum L.) (MC). Two management systems were applied: desiccation with herbicide (D) and mechanical mowing (M). Soil under a native forest (NF) area was collected as a reference. The experimental design consisted of completely randomized blocks, with three replications. The soil physical properties in the vine rows were not influenced by cover crops and were similar to the native forest, with good quality of the soil structure. In the inter-rows, however, there was a reduction in biopores, macroporosity, total porosity and an increase in soil density, related to the compaction of the surface soil layer. The M system increased soil aggregate stability compared to the D system. The treatments affected grapevine yield only in years with excess or irregular rainfall.

Compared performance of penetrometers and effect of soil water content on penetration resistance measurements

Modern agriculture techniques have a great impact on crops and soil quality, especially by the increased machinery traffic and weight. Several devices have been developed for determining soil properties in the field, aimed at managing compacted areas. Penetrometry is a widely used technique; however, there are several types of penetrometers, which have different action modes that can affect the soil resistance measurement. The objective of this study was to compare the functionality of two penetrometry methods (manual and automated mode) in the field identification of compacted, highly mechanized sugarcane areas, considering the influence of soil water volumetric content (θ) on soil penetration resistance (PR). Three sugarcane fields on a Rhodic Eutrudrox were chosen, under a sequence of harvest systems: one manual harvest (1ManH), one mechanized harvest (1MH) and three mechanized harvests (3MH). The different degrees of mechanization were associated to cumulative compaction processes. An electronic penetrometer was used on PR measurements, so that the rod was introduced into the soil by hand (Manual) and by an electromechanical motor (Auto). The θ was measured in the field with a soil moisture sensor. Results showed an effect of θ on PR measurements and that regression models must be used to correct data before comparing harvesting systems. The rod introduction modes resulted in different mean PR values, where the "Manual" overestimated PR compared to the "Auto" mode at low θ.

GERENCIAMENTO DE SEDIMENTOS DO DESASSOREAMENTO DO RIO BELÉM NA ÁREA URBANA DE CURITIBA: UM ESTUDO DE CASO

Os sedimentos do rio Belém foram removidos, e a destinação incorreta deles pode provocar impactos ambientais e custos adicionais ao município. O objetivo deste trabalho foi avaliar as alternativas de destinação e uso de sedimentos removidos em desassoreamento do rio Belém em área urbana, com base na legislação ambiental brasileira. As avaliações de destinação, ou de uso ou de ambos, foram feitas a partir de uma avaliação química preliminar de contaminantes inorgânicos (Cd, Pb, Cu, Cr, Ni, Ag e Zn) e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) relacionada às atividades produtivas da região de contribuição do rio Belém. A avaliação das possíveis destinações e, ou, do uso do sedimento seguiu as normas e legislações ambientais brasileiras para diferentes matrizes, o que revelou ser complexa. Uma quantidade substancial de sedimentos pode ser usada para fins úteis, como solo, material de recuperação de áreas contaminadas, material de preenchimento de obras civis. Padrões ambientais específicos devem ser elaborados para discriminar usos e, ou, destinações de acordo com o desenvolvimento científico. Um protocolo de gerenciamento foi proposto, de forma a ser utilizado em futuras obras de desassoreamento.

Permeabilidade ao Ar da Cama de Semeadura do Solo em Sistema Semeadura Direta

A permeabilidade ao ar pode ser utilizada como indicador da qualidade física do solo. O objetivo deste trabalho foi determinar a permeabilidade ao ar e os índices de continuidade de poros para a cama de semeadura em um Latossolo Vermelho distrófico cultivado no sistema semeadura direta e submetido à escarificação mecânica e escarificação biológica, utilizando a cultura do nabo forrageiro. O estudo foi conduzido em área experimental da Universidade Estadual de Ponta Grossa, Estado do Paraná. Os tratamentos implantados foram: sistema semeadura direta por 18 anos consecutivos (SD); semeadura direta submetido à escarificação mecânica (SDE); e semeadura direta submetido à escarificação biológica por meio da cultura do nabo forrageiro (SDNF). O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com quatro repetições. As amostragens de solo foram feitas aos seis e 18 meses após a implantação dos tratamentos, correspondentes às semeaduras das culturas do milho (outubro de 2009) e da soja (novembro de 2010), respectivamente, nas camadas de 0,00-0,05 e 0,05-0,10 m de profundidade. A permeabilidade ao ar foi determinada pelo permeâmetro de carga constante nos potenciais mátricos -6, -10, -30 e -100 kPa. Foram definidos os seguintes índices de continuidade de poros: índice N, índice K1 e volume de poros bloqueados; e a porosidade de aeração. Os resultados foram submetidos à análise de variância e, quando significativos, as médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste Tukey (p<0,05). Para a camada de 0,00-0,05 m, a permeabilidade ao ar e o índice K1 no SDNF no potencial mátrico de -6 kPa foram significativamente maiores que em SD e SDE. O índice N, o volume de poros bloqueados e a porosidade de aeração não apresentaram diferenças significativas entre os tratamentos em ambas as profundidades. Os efeitos benéficos da escarificação biológica na permeabilidade do solo ao ar e no índice de continuidade de poros K1 persistiram aos 18 meses após sua aplicação. A escarificação mecânica resultou em maior continuidade do sistema poroso do solo, avaliado pelo índice K1, com persistência desse efeito aos 18 meses após sua aplicação.

Aplicações da curva de resistência no controle da qualidade física de um solo sob pastagem

A degradação da qualidade física do solo pode estar associada com a compactação causada pelo pisoteio dos animais. A resistência do solo à penetração (RP) é um parâmetro físico utilizado para estabelecer o grau de compactação do solo. Contudo, esta varia com a umidade (teta) e densidade do solo (Ds). O objetivo deste trabalho foi obter a curva de resistência do solo e utilizá-la na avaliação da qualidade física do solo num sistema de pastejo intensivo rotacionado de capim-elefante. A curva de resistência do solo foi determinada por meio de 48 amostras indeformadas, obtidas na profundidade de 0-10 cm numa Terra Roxa Estruturada utilizada com pastagem em sistema intensivo de exploração. Os resultados demonstraram correlação negativa entre a RP e teta, e correlação positiva entre RP e Ds. Estimativas indicaram que no potencial de -0,01 MPa a RP não atinge valores considerados restritivos ao crescimento radicular. Entretanto, no potencial de -0,3 MPa, a RP atinge níveis limitantes em toda a área. Quanto ao sistema de manejo e a espécie estudada, os resultados sugerem que a curva de resistência do solo pode ser utilizada para orientar as práticas de manejo visando à manutenção de uma qualidade física do solo adequada para o crescimento das plantas.

Fungos micorrízicos e fósforo, no crescimento, nos teores de nutrientes e na produção do sorgo e soja consorciados

O objetivo deste trabalho foi avaliar em casa de vegetação os efeitos da inoculação de fungos micorrízicos arbusculares sobre o crescimento, produção de grãos e teores de nutrientes no sorgo, e na soja, consorciados, num Latossolo Vermelho-Escuro fumigado que recebeu 0, 25, 50, 100 e 200 mg/kg de P. O peso da matéria seca da parte aérea do sorgo aumentou em 55%, 33% e 6%, respectivamente, com o Glomus etunicatum, o Gigaspora margarita e o Glomus clarum. O peso dos grãos secos aumentou em 31% e 21%, respectivamente, com o Glomus etunicatum e com o Gigaspora margarita. Na soja, o peso da matéria seca da parte aérea aumentou linearmente com as doses de P, independentemente da inoculação de fungo micorrízico, enquanto o peso dos grãos secos aumentou na mesma grandeza que o do sorgo. O Glomus etunicatum foi a espécie micorrízica mais eficiente em todas as doses de P. A inoculação de fungos micorrízicos contribuiu para o aumento da matéria seca, produção de grãos e para os teores dos nutrientes N, P, K, Zn e Cu no sorgo e na soja. Estes efeitos são dependentes das doses de P no solo e da espécie de fungos micorrízicos inoculados.

Tomografia computadorizada aplicada a estudos de um Planossolo

Na busca de técnicas mais apuradas para a determinação e avaliação de parâmetros físicos do solo com aplicabilidade em várzeas, vem se destacando a tomografia computadorizada, por medir a densidade e a umidade com boa sensibilidade e alta resolução espacial. O presente trabalho teve como objetivo descrever aspectos e procedimentos da calibração de um minitomógrafo de raios-X e gama para estudo da densidade e umidade de um Planossolo no Rio Grande do Sul, bem como estabelecer parâmetros estatísticos para sua adequada utilização. A calibração do minitomógrafo foi obtida pela regressão linear entre as unidades tomográficas (UT), apresentadas pelo programa de reconstrução de imagem, e os coeficientes de atenuação linear (µl, cm-1), medidos por transmissão direta de raios gama, em amostras dos horizontes A e B do Planossolo, água destilada, benzina e alumínio. Para as medidas de transmissão direta de radiação utilizaram-se recipientes com água destilada, benzina, solo e Al, obtendo-se as seguintes fórmulas para o cálculo da densidade do solo no horizonte A: Ds = [(UT/986,16)-(0,200xteta)]/0,267; e no horizonte B: Ds = [(UT/986,16)-(0,200xteta)]/0,297, em que UT é o valor médio de UT em cada linha e teta é a umidade volumétrica da amostra de solo, em m³ m-3. Com as configurações obtidas, verificou-se variabilidade média de 2,74% e 0,73%, respectivamente, em termos de homogeneidade e repetibilidade. Os erros atribuídos ao equipamento são de 0,051 e 0,046 Mg m-3, respectivamente, nos horizontes A e B, revelando precisão e adaptabilidade no emprego da técnica em estudos do Planossolo.

Compactação do solo e intervalo hídrico ótimo na produtividade de arroz de sequeiro

O objetivo deste trabalho foi determinar o intervalo hídrico ótimo e sua relação com a produtividade de grãos de arroz de sequeiro em um Latossolo Vermelho de textura média. Os tratamentos foram 0, 1, 2, 4 e 6 passadas de um trator, lado a lado, na superfície do solo, com quatro repetições. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado. Foram coletadas amostras indeformadas de solo nas camadas de 0,02-0,05, 0,07-0,10 e 0,15-0,18 m para determinação da resistência do solo à penetração, densidade do solo, intervalo hídrico ótimo, densidade do solo crítica e da curva de retenção de água no solo. Em parcelas de 3,6 m² foi semeado arroz de sequeiro (cv. Caiapó) e a sua produtividade foi avaliada em parcelas úteis de 1,80 m². O intervalo hídrico ótimo foi reduzido a partir da densidade do solo de 1,30 Mg m-3 pela resistência do solo à penetração. A partir do valor de 1,82 MPa ocorreu decréscimo da produtividade de arroz. A densidade do solo crítica ao desenvolvimento radicular no intervalo hídrico ótimo foi de 1,63 Mg m-3, equivalente a 1,62 Mg m-3 que foi limitante na produtividade de arroz. O monitoramento da compactação do solo é necessário para prevenir perdas na produtividade de arroz de sequeiro.

Soil compaction by machine traffic and least limiting water range related to soybean yield

The research aimed to evaluate machine traffic effect on soil compaction and the least limiting water range related to soybean cultivar yields, during two years, in a Haplustox soil. The six treatments were related to tractor (11 Mg weight) passes by the same place: T0, no compaction; and T1*, 1; T1, 1; T2, 2; T4, 4 and T6, 6. In the treatment T1*, the compaction occurred when soil was dried, in 2003/2004, and with a 4 Mg tractor in 2004/2005. Soybean yield was evaluated in relation to soil compaction during two agricultural years in completely randomized design (compaction levels); however, in the second year, there was a factorial scheme (compaction levels, with and without irrigation), with four replicates represented by 9 m² plots. In the first year, soybean [Glycine max (L.) Merr.] cultivar IAC Foscarim 31 was cultivated without irrigation; and in the second year, IAC Foscarim 31 and MG/BR 46 (Conquista) cultivars were cultivated with and without irrigation. Machine traffic causes compaction and reduces soybean yield for soil penetration resistance between 1.64 to 2.35 MPa, and bulk density between 1.50 to 1.53 Mg m-3. Soil bulk density from which soybean cultivar yields decrease is lower than the critical one reached at least limiting water range (LLWR =/ 0).