Spatial variability of precompression stress and volumetric water content of a red-yellow latosol (Oxisol) / Variabilidade espacial da pressão de preconsolidação e da umidade volumétrica de um latossolo vermelho amarelo

The intensive agricultural machinery traffic to which soils under coffee crops are exposed may cause significant changes in soil structure. The goals of this study were to: a) characterize the spatial variability of precompression stress (σp) and volumetric water content (θ) of a Red-Yellow Latosol (Oxisol) and determine their spatially dependent structures using ordinary kriging semivariograms; b) using this date to construct a load-bearing capacity (LBC) map for the site, identifying the depth with higher ; and c) use the map as a decision support tool regarding agricultural machinery logistic management in coffee plantations. The research was conducted on an experimental farm of the Agricultural Research Company of Minas Gerais (Epamig), Patrocinio, MG, on a clayey Oxisol. Samples were collected from 2.0 × 1.5 m sampling pits at intersections of a rectangular 40 × 150 m grid, totaling 28 sampling points. The soil samples were collected with metal rings (0.0254 m in height and 0.0630 m in diameter) using an Uhland sampler. Sampling at each pit was at 3 layers: 0.00­0.03 m, 0.10­0.13 m, and 0.25­0.28 m, and seven samples arranged in a matrix form were collected at each layer, totaling 588 samples. The σp and θ showed a spatially dependent structure. The depth of 0.00­0.03 m showed higher LBC, indicating that this depth was more compacted compared to other depths. Based on the σp maps, the tractor and the combine should not traffic into the areas at water content of 0.45 m3 m-3, because the soil has a LBC of 200 kPa. If this condition is not respected, additional compaction will occur. Tractor traffic is permissible when the water content reaches values less than 0.36 m3 m-3, whereas for combine traffic, the water content values must be less than 0.30 m3 m-3.

O tráfego intenso de máquinas agrícolas sobre solos cultivados com cafeeiro pode causar alterações significativas na estrutura do solo. Os objetivos deste estudo foram: a) avaliar e identificar a variabilidade espacial da pressão de preconsolidação (σp) e a umidade volumétrica (θ) de um Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e determinar a estrutura de dependência espacial através de semivariogramas utilizando a krigagem ordinária; b) verificar no mapa, a profundidade com maior capacidade de suporte de carga (CSC) do solo ; c) dar suporte a tomada de decisão no manejo do maquinário agrícola da cultura cafeeira e utilizar esses mapas para a logística de manejo de trafego de máquinas. O experimento foi conduzido num LVA textura muito argilosa na Fazenda da Epamig (Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais), em Patrocínio-MG. A amostragem foi realizada numa malha retangular (150 m x 40 m), onde foram coletadas amostras indeformadas em anéis metálicos de 0,0254 m de altura por 0,0630 m de diâmetro com auxílio do amostrador tipo Uhland em 28 trincheiras. Cada trincheira possui três degraus que correspondem às profundidades de (0.00-0.03; 0.10-0.13 e 0.25-0.28 m) e as dimensões dos degraus foram de 2,0 x 1,5 m, coletaram-se sete amostras (disposta em forma matricial) para cada degrau, totalizando 588 amostras. A σp e θ apresentaram estrutura de dependência espacial. A profundidade de 0.00-0.03m apresentou maior CSC indicando que esta profundidade está mais compactada em relação as demais profundidades. Com base nos mapas da σp, o trator e a colhedora não devem trafegar na área para umidade volumétrica igual a 0.45 m3 m-3, pois o solo possui CSC de 200 kPa. Se essa condição for desrespeitada, a compactação adicional poderá ocorrer. Para o tráfego do trator, deve-se esperar por um período, para que a θ atinja um valor menor que 0.36 m3 m-3, enquanto que para o tráfego da colhedora deve-se esperar a θ atingir valor menor que 0.30 m3 m-3.

Soil compaction during harvest operations in five tropical soils with different textures under eucalyptus forests / Compactação do solo durante as operações de colheita em cinco solos tropicais de diferentes texturas sob florestas de eucalipto

ABSTRACT Traffic of farm machinery during harvest and logging operations has been identified as the main source of soil structure degradation in forestry activity. Soil susceptibility to compaction and the amount of compaction caused by each forest harvest operation differs according to a number of factors (such as soil strength, soil texture, kind of equipment, traffic intensity, among many others), what requires the adequate assessment of soil compaction under different traffic conditions. The objectives of this study were to determine the susceptibility to compaction of five soil classes with different textures under eucalyptus forests based on their load bearing capacity models; and to determine, from these models and the precompression stresses obtained after harvest operations, the effect of traffic intensity with different equipment in the occurrence of soil compaction. Undisturbed soil samples were collected before and after harvest operations, being then subjected to uniaxial compression tests to determine their precompression stress. The coarse-textured soils were less resistant and endured greater soil compaction. In the clayey LVd2, traffic intensity below four Forwarder passes limited compaction to a third of the samples, whereas in the sandy loam PVd all samples from the 0-3 cm layer were compacted regardless of traffic intensity. The Feller Buncher and the Clambunk presented a high potential to cause soil compaction even with only one or two passes. The use of soil load bearing capacity models and precompression stress determined after harvest and logging operations allowed insight into the soil compaction process in forestry soils.

RESUMO O tráfego de máquinas durante as operações de colheita e baldeio da madeira tem sido identificado como a principal fonte de degradação da estrutura do solo no sistema de produção florestal. A suscetibilidade à compactação e a compactação causada por cada operação de colheita florestal diferem de acordo com inúmeros fatores (como resistência mecânica do solo, textura, tipo de equipamento, intensidade de tráfego, entre muitos outros), o que demanda a adequada avaliação da compactação do solo sob diferentes condições de tráfego. Os objetivos deste estudo foram determinar a suscetibilidade à compactação de cinco classes de solo com diferentes texturas sob florestas de eucalipto através de seus modelos de capacidade de suporte de carga; e determinar, com o uso destes modelos e da pressão de pré-consolidação obtida após as operações de colheita florestal o efeito da intensidade de tráfego com diferentes maquinários na ocorrência de compactação do solo. Amostras indeformadas foram coletadas antes e após as operações de colheita florestal, sendo então submetidas a ensaios de compressão uniaxial para determinação das pressões de pré-consolidação. Os solos de textura mais grosseira sofreram maior compactação. No LVd2 argiloso, a intensidade de tráfego de até quatro passadas do Forwarder limitou a ocorrência de compactação a um terço das amostras, enquanto no PVd franco-arenoso todas as amostras na camada de 0-3 cm foram compactadas independente da intensidade de tráfego. O Feller Buncher e o Clambunk apresentaram alto potencial de provocar compactação do solo mesmo com apenas uma ou duas passadas. O uso dos modelos de capacidade de suporte de carga e da pressão de pré-consolidação após as operações de colheita e baldeio permitiram melhor compreensão do processo de compactação em solos florestais.