2.5.1 Densidade, porosidade e grau de compactação
O aumento na densidade do solo, devido ao tráfego intensivo das máquinas, degrada a estrutura, diminui a capacidade de infiltração de água, aumenta o escoamento superficial (CECHIN, 2007), diminui a relação entre o volume de vazios e o volume de sólidos e a porosidade total (SUZUKI, 2008; LOPES et al., 2011).
A intensificação do tráfego das máquinas de colheita da madeira aumentou a densidade de um Cambissolo Húmico com 20 g kg-1 de carbono e de um Neossolo Regolítico com 30 g kg-1 de carbono, sendo que, grande parte desse aumento foi resultante das primeiras passadas das máquinas (SAMPIETRO, 2010). Fernandes e Souza (2003) em Latossolo Vermelho, Lopes et al. (2006) em Latossolo Vermelho-Amarelo e Suzuki (2008) em Argissolo Vermelho também encontraram aumento da Ds após o tráfego de máquinas florestais.
No estudo de Silva, Dias Junior e Leite (2010), em Latossolo Vermelho-Amarelo de textura argilosa, no qual foi utilizado um “forwarder” (marca Valmet, modelo 636 S), pneus 600/55-26.5, com massa de 11,9 Mg, carregado com 9 m³ de madeira com a densidade de 480 kg m-3, observaram aumento da Ds de 0,94 para 1,14 g cm-3 (aumento de 21%) na camada de 10 a 13 cm após o “forwarder” trafegar quatro vezes carregado na entrelinha do eucalipto.
Lopes et al. (2006) estudando um Latossolo Vermelho- Amarelo, de textura argilosa, submetido ao tráfego de trator arrastador
“clambuk-skidder” da Timberjack, modelo 1710, com esteiras metálicas nos rodados de pneus, potência de 156,7 kW, massa de 20,8 kN, equipado com lâmina frontal tipo bulldozer, passando carregado duas vezes sobre o solo, observaram redução da porosidade total (PT) até 50 cm de profundidade. Na camada de 0 a 15 cm a PT reduziu de 0,57 para 0,47 cm3 cm-3.
Cechin (2007) estudando os efeitos da colheita florestal em povoamento de pinus, em Argissolo Vermelho de textura argilosa submetido ao tráfego de trator florestal “skidder”, observou alteração nos atributos físicos do solo após três passadas do “skidder” arrastando feixes de árvores e na área do estaleiro, em comparação a área antes da colheita florestal. Ao comparar o solo antes da colheita com a área do estaleiro, na camada de 5 a 10 cm observou respectivamente: PT de 0,52 para 0,45 m3 m-3, macroporosidade de 0,14 para 0,06 m3 m-3; e microporosidade de 0,38 para 0,40 m3 m-3. Assim, a PT e a macroporosidade foram os atributos físicos do solo mais sensíveis aos efeitos da colheita florestal. Para um Argissolo Vermelho de textura areno-argilosa, a autora obteve para a mesma comparação, PT de 0,52 para 0,49 cm3 cm-3; macroporosidade de 0,09 para 0,03 cm3 cm-3; e microporosidade de 0,42 para 0,46 m3 m-3, respectivamente. Neste caso, a colheita florestal ocasionou leve diminuição na PT, elevada redução na macroporosidade e aumento na microporosidade. Assim, solos com partículas de menor diâmetro são mais suscetíveis a compactação do que solos com textura mais grossa (SEIXAS, OLIVEIRA JUNIOR, 2001; GOMEZ et al., 2002)
A densidade é amplamente utilizada como parâmetro para avaliar o estado de compactação, porém é um atributo que depende da granulometria do solo. Assim, para cada solo haverá uma Ds máxima após aplicação de determinada carga por um período de uso do solo. Um método para prever a Ds máxima é o teste de Proctor, de fácil determinação e fornece valores de referência para estudos de compactação (ZHAO, 2009). Através do teste de Proctor é construído um gráfico na forma de parábola, tal fenômeno ocorre, pois, em condição de baixo conteúdo de água não há água suficiente para formar um filme sobre as partículas do solo, e à medida que a umidade aumenta, o filme de água se expande, formando uma película cada vez maior entre as partículas, que se orientam de modo a deslizar umas sobre as outras, após atingir o conteúdo de água ótimo para compactação. Ainda que a película de água aumente, ocorre redução da Ds, devido ao efeito da diluição da água sobre a concentração das partículas por unidade de volume. Em condições de baixo conteúdo de
água a coesão do solo é elevada e em alto conteúdo, a água atua como mola (JONG VAN LIER, 2010; REICHERT et al., 2010).
Os ensaios de compactação mostraram, ainda, que o enriquecimento do solo com matéria orgânica resulta em aumento da umidade crítica para compactação, ao mesmo tempo em que reduz a Ds máxima obtida, significando um aumento do intervalo de umidade em que solo está apto para suportar tráfego sem sofrer compactação excessiva (BRAIDA, 2004).
Além do efeito da granulometria do solo, Zhao et al. (2010) trabalhando com Ds máxima pelo ensaio do Proctor Normal de vários solos, notaram que a Ds máxima diminui conforme aumenta o teor de carbono total. Zhao (2009) estudando a influência do grau de compactação do solo obtido na camada de 0-20 cm no crescimento em altura de Pinus contorta a campo obteve grau de compactação (GC) ótimo entre 60-63%, que corresponde à altura máxima de crescimento de pinus. Quando o grau de compactação estava acima de 80% recomendou a descompactação do solo.
2.5.2 Porosidade de aeração
A porosidade de aeração é importante para as trocas gasosas, principalmente entre o O2 oriundo da atmosfera e o CO2 produzido no solo. Quando ocorre estagnação de água ou compactação do solo, a aeração torna-se deficiente, resultando em condições físicas inadequadas para o crescimento vegetal da maioria das plantas cultivadas (SILVA, 2003; JONG VAN LIER, 2010).
A continuidade de poros também é determinante para os fluxos de ar e água no solo. Os poros biológicos formados pela ação dos organismos e pela decomposição das raízes são efetivos para o fluxo de ar. Em condições de elevada Ds esses poros são fundamentais para infiltração de água e fluxo de ar, evitando a deficiência de oxigênio e a erosão (SUZUKI, 2008).
Jong Van Lier (2001) modelou o consumo de oxigênio no solo. Para PT de 0,6 cm3 cm -3 e poros de aeração de 0,1 cm3 cm-3, concluiu que: na condição de baixo consumo de oxigênio o sistema radicular cresce até 45 cm de profundidade; entretanto na condição de alto consumo de oxigênio o sistema radicular cresce até 30 cm. Em estudo de mudas de Pinus na Nova Zelândia, no primeiro ano a compactação reduziu a sobrevivência das mudas a campo de 78 para 66%. O principal motivo apontado foi devido à redução da aeração do solo (SIMCOCK et al., 2006).
2.5.3 Condutividade hidráulica e retenção de água
A disponibilidade de água no solo é um dado básico para a estimativa dos efeitos da seca sobre a queda do rendimento da cultura (FIGUEIREDO et al., 2008). Também Cechin (2007), conforme os tratamentos antes da colheita, uma e três passadas de Skidder, observou para a camada de 5 a 10 cm condutividade hidráulica de solo saturado (Ksat) de 132, 0,5 e 3 mm h-1 em Argissolo Vermelho argiloso e condutividade de 80, 0 e 6 mm h-1 em Argissolo Vermelho areno-argiloso. Esta redução foi atribuída as três passagens do “skidder” e no local onde situava o estaleiro. Constatou maior volume de poros e fluxo de água antes da compactação. Segundo Mesquita e Moraes (2004), a Ksat é determinada pela geometria e continuidade dos poros preenchidos com água, tornando-se dependente, portanto, da forma, quantidade, distribuição e continuidade dos mesmos.
Maior quantidade de poros e macroporos nem sempre aumenta a condutividade hidráulica e a permeabilidade ao ar, pois, certamente existe um efeito da qualidade da continuidade e a conectividade dos poros (CAVALIERI, 2007).
Silva, Barros e Costa (2006) estudaram os efeitos da colheita florestal em dois solos; no Latossolo Vermelho-Amarelo observaram incremento na microporosidade e na retenção de água com a compactação, entretanto não houve efeito no conteúdo de água disponível. Já no Latossolo Amarelo houve redução do conteúdo de água disponível em 48% após a aplicação de pressão de 900 kPa sobre o solo.
2.5.4 Estabilidade de agregados
A compactação afeta negativamente a estrutura, que pode ser avaliada através da porosidade, densidade, tamanho e estabilidade de agregados do solo. Quando ocorre compactação há compressão dos agregados, aumentando seu diâmetro; no entanto, também ocorre incremento na densidade e modificações no sistema poroso, influenciando os fluxos de ar e água no solo (SUZUKI, 2008). Roque et al. (2010) estudando Latossolo Vermelho de textura argilosa, avaliaram o controle da passagem de máquinas no cultivo de cana-de- açúcar e observaram redução do diâmetro médio ponderado (DMP) na linha de rodado da máquina, em relação ao local entre rodados. Silva et al. (2007) estudando Latossolo Amarelo arenoso-argiloso,
avaliaram os efeitos da colheita de eucalipto e observaram que o aumento do número de passagens do “forwarder” diminuiu a estabilidade dos agregados.
Uma elevação da concentração de carbono nos primeiros 5 cm de profundidade dos solos florestais em plantios de Pinus
radiata, revelou que operações florestais podem criar novos agregados
capazes de proteger os resíduos orgânicos, provavelmente por limitar as trocas gasosas, o que explicaria a maior quantidade de agregados de maior tamanho em povoamentos jovens do que nos povoamentos com 20 anos de idade (BENGIETXEA et al., 2013).
2.5.5 Resistência do solo à penetração
A resistência do solo à penetração (RP) tem sido utilizada para identificar camadas compactadas e mudanças nas propriedades físicas do solo associadas aos seus horizontes (REICHERT et al., 2010). É um parâmetro dinâmico, que depende da Ds, da umidade e do tipo de solo; a umidade existente no solo é fator crucial para determinar à RP, e deve ser mensurada na mesma ocasião da determinação da RP (LOPES, 2003).
A RP é a propriedade mais sensível aos efeitos da compactação (SILVA, BARROS, COSTA, 2006). Voorhees, Senste e Nelson (1978) estudando os efeitos do tráfego de máquinas sobre o solo, verificaram que a RP foi mais sensível como indicador da compactação do que a Ds. Fernandes e Souza (2003) observaram que a RP foi eficiente para determinar os níveis de compactação dos trilhos. Porém uma limitação do uso da RP é sua relação com a umidade do solo, granulometria e teor de matéria orgânica (SMITH et al., 1997).
Incremento na RP em Latossolo com textura argilosa foi observado na região de Guanhães - MG em reflorestamento de eucalipto após a utilização do “forwarder”, onde a RP aumentou de 1,8 para 2,8 MPa na camada de 0 a 15 cm, de 1,9 para 2,4 MPa na camada de 15 a 30 cm, mas não foi alterada na camada de 30 a 45 cm (FERNANDES, SOUZA, 2003). Em outros estudos, como aqueles desenvolvidos por Sampietro (2010), Seixas e Oliveira Júnior (2001) e Fernandes et al. (2008) também foram observados aumentos na RP logo após o tráfego de máquinas na colheita florestal. Em outro estudo, o perfil penetrométrico em Latossolo Vermelho-Amarelo, no município de Belo Oriente – MG, mostrou aumento da RP sob o sulco formado pelo tráfego do “clambunk-skidder” e do “track-skidder”
para arraste de eucalipto (FERNANDES et al., 2008). No estudo feito por Lopes et al. (2011) em Cambissolo Húmico de textura franco argilo-arenosa com teor de carbono de 30 g kg-1 em reflorestamento com pinus, houve alterações na RP até 80 cm de profundidade, havendo RP acima de 2 e 3 MPa em algumas situações com tráfego de máquinas florestais em sistema “full-tree”.
Lopes et al. (2006) estudando um povoamento de eucalipto, em Latossolo Vermelho-Amarelo de textura argilosa, verificaram que o “clambunk-skidder” e “track-skidder” quando trafegaram arrastando os feixes de árvores registraram aumento da RP em relação à área sem tráfego. No mesmo experimento Lopes (2003), usando o “track- skidder” carregado duas vezes e o “clambunk-skidder” carregado uma e duas vezes, nas condições em que se realizou o estudo, constatou que haveria prejuízo no desenvolvimento do sistema radicular do eucalipto devido à compactação.
Lima et al. (2008) analisando um povoamento de eucalipto, em Latossolo Vermelho-Amarelo de textura muito argilosa, constataram que o tráfego do “feller-buncher” aumentou a RP no sentido da superfície, com menor variabilidade entre a RP na horizontal e maior em profundidade.
Ds e RP críticos ao desenvolvimento radicular determinadas em vasos, nem sempre se correlacionam com os dados coletados nas condições de campo, pois, principalmente em solos estruturados as raízes procuram fendas, rachaduras, poros e áreas de menor RP para crescerem, mesmo com elevada RP e Ds (SILVA, 2003).
Embora em algumas situações possam ocorrer crescimento radicular em camadas abaixo da compactada, a energia gasta pelas plantas para crescer em camadas com maior RP, diminui a expressão de seu potencial produtivo (REICHERT, SUZUKI, REINERT, 2007).