Static and dynamic loading and effects on stress distribution, deformation and flows

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe increased land use for food production is causing problems related to soil compaction in the different systems of land use, agricultural, livestock and forestry. Soil degradation caused by compression can often be irreversible is a global problem that is getting worse year after year, because the machines are showing an increase of its mass, but often have no proportional increase in the area of tire-soil contact. This study was conducted to evaluate the physical properties (density, porosity and air permeability), water (water permeability and soil water retention curve) and mechanical (compressibility, in situ stress measures) of three soils (Oxisols, Alfisols 1, and Alfisols 2): Oxisols with crops under no-tillage (NT) and native forest (NF), and Alfisols 1 and Alfisols 2 with crops under no-tillage (NT) and grassland (NG). The different times of loading (7.200 and 600 s) did not affect the preconsolidation pressure (σp) value in three soil layers (0.00-0.07, 0.10-0.15, 0.25-0.30, and 0.40-0.45 m). The σp in Oxisols and Alfisols was greater in the no-tillage soil, compared with the native forest and grassland in the layers of 0.00-0.07, 0.10-0.15 and 0.25-0.30 m, due to the traffic of agricultural machines. Thus, successive farm machinery traffic on no-tillage soil affects σp to deeper soil layers. In theory, such effect was expected in depth Oxisols, since soils with higher clay content pressure is transmitted to greater depths, thereby increasing the depth of compaction. The soil air permeability (ka) and saturated hydraulic conductivity (ks) were higher in Oxisols under native forest, with the largest macroporosity, especially in the uppermost soil layer, where soil drying had no effect on ka. The ks for Oxisols under NF was 754 mm h-1, which is the largest, whereas the smallest was 3 mm h-1 in the surface layer of NT. Measurements of pressure were made in situ with Soil Stress Transducer, SST. When traffic was conducted with the harvester, the highest pressures were measured in the layer 0.00-0.07 m of the Oxisols, and pressure was lower in the layer 0.40-0.45 m of the Ultisol 1, as expected, because in sandy soils the pressures are not transmitted to greater depths. These results show that the no-tillage of the soil can be affected significantly by soil compaction and that appropriate management systems should be used to maintain a balance of physical properties and flow of water and air in the soil.O aumento do uso dos solos para a produção de alimentos vem causando problemas referentes à compactação nos diversos sistemas de exploração do solo, agrícola, pecuária e florestal. A degradação do solo causada pela compactação muitas vezes pode ser irreversível, sendo um problema mundial que vem se agravando ano após ano, pois as máquinas vêm apresentando aumento de sua massa, mas muitas vezes não têm aumento proporcional da área de contato pneusolo. Este estudo foi realizado para avaliar as propriedades físicas (densidade, porosidade e permeabilidade ao ar), hídricas (condutividade hidráulica do solo saturado e curva de retenção de água) e mecânicas (compressibilidade, tensão medidas in situ) de três solos (Latossolo, Argissolo 1 e Argissolo 2) sob dois usos: Latossolo plantio direto (PD) e mata nativa (MN); e Argissolo 1 e Argissolo 2 PD e campo nativo (CN). Os diferentes tempos de carregamento (7.200 e 600 s) não alteraram a pressão de preconsolidação (σp) nos três solos em quatro camadas (0,00-0,07, 0,10-0,15, 0,25-0,30 e 0,40-0,45 m). A σp no Latossolo e Argissolo foi maior no plantio direto, em comparação com a mata nativa e o campo nativo, nas camadas de 0,00-0,07, 0,10-0,15 e 0,25-0,30 m, fato esse devido ao tráfego das máquinas agrícolas. Assim, observa-se o sucessivo tráfego de máquinas sobre o solo no plantio direto altera a σp em camadas mais profundas. Em teoria, era esperado um efeito em profundidades no Latossolo devido à textura argilosa, em relação ao Argissolo 1 e Argissolo 2, uma vez que solos com maior teor de argila as pressões são transmitidas para profundidades maiores, aumentando desta forma a profundidade de compactação. A permeabilidade do solo ao ar (ka) e a condutividade hidráulica do solo saturado (ks) foram maiores no Latossolo sob mata nativa, com a maior macroporosidade, em particular na camada superior, onde o secamento não teve efeito sobre a ka. A ks para o Latossolo sob MN foi de 754 mm h-1, sendo esta a maior, e a menor foi de 3 mm h-1 para o PD na camada superior do solo. As medições das pressões in situ foram feitas com o Transdutor de Tensão no Solo (Soil Stress Transducer, SST). As maiores pressões foram medidas quando o tráfego foi realizado com a colhedora no Latossolo na camada de 0,00-0,07 m, e a menor pressão foi no Argissolo 1 na camada de 0,40-0,45 m, como era esperado, pois em solos arenosos as pressões não são transmitidas em maiores profundidades. Esses resultados demonstram que o plantio direto do solo pode ser alterado significativamente pela compactação do solo e que sistemas de manejo adequados devem ser utilizados para manter o equilíbrio das propriedades físicas e fluxos de água e ar no solo