UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA … · tese, em especial aos responsáveis...

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”

FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS

CAMPUS DE BOTUCATU

PRODUTIVIDADE E COMPACTAÇÃO DO SOLO EM DIFERENTES

CICLOS ANUAIS DA CULTURA DE CANA-DE-AÇÚCAR

FABRÍCIO CAMPOS MASIERO

Tese apresentada à Faculdade de Ciências

Agronômicas da UNESP - Campus de

Botucatu, para obtenção do título de Doutor em

Agronomia (Energia na Agricultura).

BOTUCATU – SP

Novembro – 2013

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”

FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS

CAMPUS DE BOTUCATU

PRODUTIVIDADE E COMPACTAÇÃO DO SOLO EM DIFERENTES

CICLOS ANUAIS DA CULTURA DE CANA-DE-AÇÚCAR

FABRÍCIO CAMPOS MASIERO

Orientador: Professor Doutor Kléber Pereira Lanças

Tese apresentada à Faculdade de Ciências

Agronômicas da UNESP - Campus de

Botucatu, para obtenção do título de Doutor em

Agronomia (Energia na Agricultura).

BOTUCATU – SP

Novembro – 2013

Agradeço todas as dificuldades que enfrentei;

não fosse por elas, eu não teria saído do lugar.

As facilidades nos impedem de caminhar.

Mesmo as críticas nos auxiliam muito!

Chico Xavier.

III

AGRADEÇO

a DEUS

Eterno e Poderoso, que é o grande arquiteto dessa obra.

Aos meus queridos pais, Lorival Masiero e Célia Campos Masiero,

os mais profundos agradecimentos por suas sábias lições de

esperança, amor, crença, compreensão e alegria – infundiram-me a

confiança necessária para realizar os meus sonhos.

A minha esposa, amiga e companheira Débora Martello Masiero,

grato pela presença amorosa, pela ajuda, pelo estímulo, pela paciência,

pelo incentivo, pela força e, principalmente, pelo carinho.

Ao meu filho Lucca que se desenvolveu no ventre da mãe ao mesmo

tempo em que parte desta Tese foi desenvolvida.

Ao meu sogro Odir Martello “in memoriam” pelo caráter, incentivo

à sabedoria e pela dedicação na área de Máquinas e Mecanização Agrícola

e Florestal.

DEDICO

IV

Aos trabalhadores do setor canavieiro, em especial aos

diretamente envolvidos nas atividades de operações

mecanizadas.

OFEREÇO

V

AGRADECIMENTOS

À Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA-UNESP), campus de

Botucatu e à Coordenadoria do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, área de

concentração em Energia na Agricultura, pela vaga concedida, apoio e atenção durante os

cursos de Mestrado e Doutorado.

Ao Professor Doutor Kléber Pereira Lanças, do Departamento de

Engenharia Rural da FCA-UNESP, pela total disponibilidade desde o primeiro momento, pela

orientação segura, atenção, dedicação, compreensão, sinceridade e amizade em todas as fases

do curso. Agradeço por sua cumplicidade e responsabilidade direta na construção desta Tese.

Sem dúvida você é um estímulo e um caminho para a vida de exemplo profissional.

Ao Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento – CNPq, pela

disponibilidade de bolsa de auxílio financeiro durante o curso de Doutorado.

Ao Instituto Federal Catarinense – Campus Rio do Sul pela liberação

concedida para realizar a defesa e demais atividades finais do Curso de Doutorado.

A Zilor pela disponibilização da infra-estrutura para a realização dessa

tese, em especial aos responsáveis pela parceria, Tedson Azevedo e Darci Conche o meu

muito obrigado.

As Parceiras Agrícolas do Grupo Zilor: Agrícola J.O. e Agrícola Ouro

Verde pela concessão sempre que necessário de tratores e operadores para realização das

coletas de dados. Aos Engenheiros Agrônomos Sheryl Ivia Hauff (J.O.) e Thiago Ramalho

(Ouro Verde) por todo o suporte quanto a realização das coletas de dados.

Aos Professores Doutores: Paulo Roberto Arbex Silva e Saulo Philipe

Sebastião Guerra, pela amizade, sugestões, críticas e apoio técnico. Sou inteiramente grato por

essa orientação que ultrapassa a Tese, bem como o imenso carinho nos momentos de

dificuldades e de conquistas.

Ao Professor Doutor Alberto Kazushi Nagaoka pela amizade,

consideração e incentivo na minha carreira profissional desde o começo da Graduação em

Agronomia pelo grande entusiasmo na área de Máquinas e Mecanização Agrícola.

VI

À família NEMPA – Núcleo de Ensaios de Máquinas e Pneus

Agroflorestais, por todo o suporte, convivência e amizade. Tenho por vocês grande apreço e

admiração.

Ao técnico do Departamento de Engenharia Rural da FCA-UNESP e

amigo Emanuel Rangel Spadim pela consideração, amizade, ajuda e incentivo em momentos

diversos e de forma incondicional, contribuindo para esta concretização.

Aos amigos do curso de Pós Graduação: Alexandre Coutinho Viana

Lima, André Satoshi Seki, Alysson Mota, Camillo Ferraresi Giachini, Diego Fiorese, Evandro

Pereira Prado, Felipe Machado, Fernando Henrique Campos, Fernando Kassis, Gabriel

Albuquerque de Lyra, Guilherme Oguri, Gustavo Montanha, Indiamara Marasca, Leandro

Tavares, Leonardo de Almeida Monteiro, Marcelo Denadai, Renato Guedes Ramos, Rodolfo

Chechetto, Samir Paulo Jasper e William Bucker pela convivência, ajuda, amizade e por terem

crescido comigo. Com certeza, amigos; sem essa cumplicidade teria sido mais difícil. Meu

muitíssimo obrigado pelas múltiplas e inestimáveis contribuições.

Aos amigos e familiares de Santa Catarina que mesmo estando a

quilômetros de distância, se mantiveram incansáveis em suas manifestações de apoio e

carinho, pela compreensão quanto ao afastamento e ausência em momentos especiais.

Aos amigos de Botucatu pela convivência e amizade.

A todos os funcionários do Departamento de Engenharia Rural pela

atenção, amizade e serviços prestados. Especialmente aos Técnicos Maury Torres da Silva e

Eduardo Biral Nogueira pelo grande auxílio nas análises laboratoriais das amostras de solo.

Às secretárias da Seção de Pós-graduação da FCA-UNESP, Campus

de Botucatu que sempre estiveram a disposição para solucionar as questões mais burocráticas.

Há muito mais a quem agradecer. A todos aqueles que, embora não

nomeados, me brindaram com seus inestimáveis apoios em distintos momentos e por suas

presenças afetivas e inesquecíveis, o meu reconhecido e carinhoso muito obrigado!

VII

SUMÁRIO

Página

1 RESUMO......................................................................................................................... 1

2 SUMMARY…………………………………………………………………………….. 3

3 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 5

4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................... 7

4.1 Cana-de-açúcar.......................................................................................................... 7

4.2 Colheita mecanizada de cana-de-açúcar.................................................................... 8

4.3 Tráfego de máquinas agrícolas.................................................................................. 11

4.4 Propriedades físicas do solo....................................................................................... 14

4.4.1 Compactação do solo......................................................................................... 14

4.4.2 Técnicas de avaliação da compactação no solo................................................. 18

4.4.3 Técnicas de descompactação do solo................................................................. 25

5 MATERIAL E MÉTODOS............................................................................................... 28

5.1 Localização das áreas experimentais......................................................................... 28

5.2 Caracterização das áreas............................................................................................ 29

5.3 Produtividade nos talhões.......................................................................................... 31

5.4 Amostragem do solo.................................................................................................. 31

5.5 Determinação do teor de água e peso específico aparente do solo............................ 33

5.6 Determinação do peso específico máximo do solo – ensaio de Proctor.................... 33

5.7 Determinação da densidade relativa do solo............................................................. 34

5.8 Determinação dos valores de índice de cone (IC)..................................................... 35

5.9 Índice pluviométrico.................................................................................................. 36

5.10 Delineamento experimental..................................................................................... 36

6 RESULTADOS E DISCUSSÃO...................................................................................... 38

6.1 Teor de água no solo.................................................................................................. 38

6.2 Peso específico aparente do solo............................................................................... 39

6.3 Produtividade da cultura da cana-de-açúcar.............................................................. 42

6.4 Resistência do solo à peneração (RP) e Índice de cone (IC)..................................... 44

VIII

6.5 Ciclos da cultura da cana-de-açúcar, tipos de solo e profundidades......................... 55

6.6 Avaliação dos transeptos........................................................................................... 58

7 CONCLUSÕES................................................................................................................. 69

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................................. 70

IX

LISTA DE TABELAS

Tabela Página

1 Coordenadas geográficas e altitude do ponto central das áreas experimentais.......... 28

2 Denominação utilizada pela Usina das áreas utilizadas no experimento................... 29

3 Caracterização das áreas quanto ao tipo de solo, espaçamento entre linhas de

plantio da cultura e variedade de cana-de-açúcar....................................................... 30

4 Quantidade de ciclos da cultura e colheitas mecanizadas das áreas nas safras de

2010, 2011 e 2012....................................................................................................... 30

5 Operações agrícolas realizadas nos talhões................................................................ 31

6 Valores médios de teor de água do solo (%), nas diferentes áreas, safras e

profundidades de amostragem..................................................................................... 39

7 Valores médios de peso específico aparente do solo (g.cm-3

), nas diferentes áreas,

anos e profundidades de amostragem......................................................................... 40

8 Interação dos valores de peso específico aparente do solo nos diferentes anos e

profundidades de amostragem na Área 6.................................................................... 41

9 Interação dos valores de peso específico aparente do solo nos diferentes anos e

profundidades de amostragem na Área 7.................................................................... 41

10 Valores de teor de água médio e crítico do solo e respectivos valores médios de

peso específico do solo (máximo e aparente) e valores de densidade relativa do

solo nas diferentes áreas e anos de coleta................................................................... 42

11 Produtividade da cultura de cana-de-açúcar em função dos anos de produção......... 43

12 Valores médios de índice de cone (MPa) nos diferentes locais de coleta (linha da

cultura e linha de tráfego) e nas diferentes safras na cultura de cana-de-açúcar em

relação a profundidade na área 1................................................................................. 44


cultura e linha de tráfego) e na safra de 2010 na cultura de cana-de-açúcar em


X




15 Interação dos valores de índice de cone (MPa) nos diferentes anos e locais de

amostragem (linha da cultura e linha de tráfego) nas profundidades de 0 a 10, 10 a

20 e 20 a 30 cm na área 3............................................................................................ 48





amostragem (linha da cultura e linha de tráfego) na profundidade de 0 a 10 cm na

área 4........................................................................................................................... 50





amostragem (linha da cultura e linha de tráfego) nas profundidades de 0 a 10 e 10

a 20 cm na área 5......................................................................................................... 51








amostragem (linha da cultura e linha de tráfego) nas profundidades de 0 a 10 e 10

a 20 cm na área 7......................................................................................................... 54




XI

24 Valores médios de índice de cone (MPa) e teor de água no solo das áreas e safras

no primeiro ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade............... 55


no segundo ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade............... 56


no terceiro ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade................ 57


no quarto ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade.................. 57


no quinto ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade.................. 58

XII

LISTA DE FIGURAS

Figura Página

1 Esquema de uma colhedora de cana picada com destaque para os principais órgãos

ativos (NEVES, 2003).................................................................................................... 10

2 Distribuição das tensões no solo influenciado pela carga e área de contato pneu/solo

(KELLER et al., 2012)................................................................................................... 13

3 Estrutura de um solo não compactado (A) e de um solo compactado (B) (LANÇAS,

1996)............................................................................................................................... 16

4 Dimensões normalizadas para penetrômetros de cone (ASABE, 2012)........................ 23

5 Zonas de tráfego utilizando as entrelinhas da cultura para a passagem dos rodados..... 26

6 UMAS - Unidade móvel de amostragem do solo e trator agrícola…............................. 32

7 Sensor de profundidade (A), célula de carga (B), sistema de aquisição de dados USB

6009 (C), programa de leitura em computador portátil................................................... 32

8 Amostrador hidráulico e detalhes do processo de amostragem do solo ......................... 34

9 Amostras de IC coletadas em forma de transepto........................................................... 35

10 Índice pluviométrico mensal nos anos: 2010, 2011 e 2012 (Fonte: INMET)................. 36

11 Correlação entre produtividade e o número de ciclos da cultura da cana-de-açúcar...... 44

12 Valores de IC (MPa), nos diferentes locais de amostragem (esquerda) e nos diferentes

ciclos da cultura da cana-de-açúcar (direita) na Área 1.................................................. 45

13 Valores de IC (MPa), nos diferentes locais de amostragem na cultura da cana-de-

açúcar na Área 2.............................................................................................................. 46






ciclos da cultura da cana-de-açúcar (direita) na Área 5..................................................

51

XIII







20 Transeptos de índice de cone nas profundidades (0 a 10, 10 a 20 , 20 a 30, 30 a 40 e

40 a 50 cm), na área 1 e safra de 2010............................................................................ 59























XIV















1 RESUMO

A mecanização praticada para a produção da cana-de-açúcar envolve

um tráfego pesado de máquinas e equipamentos. Estudar a cultura no seu ambiente de

desenvolvimento gera uma enorme quantidade de informações para adequar os melhores

manejos para os específicos ambientes.

Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a compactação do

solo em relação a sequência anual de produção da cultura de cana-de-açúcar em dois tipos de

solo e em diferentes locais de coleta de resistência do solo à penetração, nas entre linhas da

cultura ou áreas reservadas ao tráfego de máquinas e nas linhas de plantio da cultura.

Foram avaliadas durante três cortes subsequentes em oito diferentes

áreas produtivas de cana-de-açúcar localizadas na região de Lençóis Paulista - SP. Foram

também coletados dados de peso específico aparente, teor de água no solo e realizado o ensaio

de Proctor.

Para a amostragem do solo utilizou-se a Unidade Móvel de

Amostragem do Solo - UMAS. A grade amostral utilizada foi de 30 x 50 m, onde foram

coletadas 10 amostras de resistência do solo à penetração em forma de transepto

(perpendicular a linha da cultura) em cada ponto da grade amostral. Em cada área, foram

coletadas 8 amostras indeformadas de solo para determinação do peso específico aparente e

teor de água. Os dados foram testados pela análise de variância e as médias foram comparadas

pelo teste Tukey a 5% de probabilidade.

2

Observou-se que, anualmente, ocorreu um incremento estatisticamente

significativo na compactação do solo e, em maior intensidade, nas linhas de tráfego e nas

camadas de 0 a 10, 10 a 20 e 20 a 30 cm. Houve redução de produtividade nos subsequentes

ciclos, sendo que a maior redução ocorreu nas áreas com solos arenosos até o 3º ciclo da

cultura. Constatou-se que nas áreas com maior redução de produtividade ao longo dos ciclos,

os valores de Índice de Cone do Solo foram superiores a 3,5 MPa, nas camadas de 0 a 30 cm,

na linha da cultura de cana-de-açúcar.

3

PRODUCTIVITY AND SOIL COMPACTION IN DIFFERENT ANNUAL CYCLES OF

SUGARCANE CULTURE, Botucatu, 2013.

Tese (Doutorado em Agronomia / Energia na Agricultura) - Faculdade de Ciências

Agronômicas, Universidade Estadual Paulista.

Author: FABRÍCIO CAMPOS MASIERO

Adviser: KLÉBER PEREIRA LANÇAS

2 SUMMARY

Mechanization currently practiced for the sugar cane production

involves a heavy machinery and equipment traffic. To study the culture in your development

environment generates a huge amount of information to fit the best managements and varieties

for specific environments.

This work was conducted with the objective of evaluating the soil

physical degradation in relation the annual sequence of sugar cane production, in two soil

types and at different data point sites collections of resistance to penetration (RP) in points

between rows of the crop or reserved areas to machinery traffic and at the planting crop lines

being subsequently calculated the Soil Cone Index (CI) in depth ranges of: 0-10, 10-20 , 20-

30, 30-40 and 40-50 cm.

Were evaluated during three subsequent crops, eight different sugar

cane production areas belonging to the Barra Grande plant, of the Zilor group and available to

partners, located in the region of Lençóis Paulista – São Paulo state. Data were also collected

soil density, soil moisture and performed the Proctor test.

For soil sampling it was used the the Mobile Unit of Soil Sampling -

UMAS, belonging to the Agricultural and Forestry Machines and Tires Test Nucleus -

NEMPA, of Agricultural Engineering Department, College of Agronomic Sciences, São Paulo

State University – FCA/UNESP, Botucatu city. The sampling grid used was 30 x 50 m

collected 10 samples of soil penetration resistance to shaped transept (perpendicular to the

crop rows) at each grid point sampling. In each area, were collected 8 intact soil samples to

4

determine the soil density and moisture. Data were tested by analysis of variance and means

were compared by Tukey test at 5 % probability.

It was observed that annually there was a statistically significant

increase of soil compaction and, higher intensity in the traffic lines and superficial soil layers

(from 0 to 10, 10 to 20 and 20 to 30 cm). There was a reduction in productivity at the

subsequent cycles, with the largest reduction occurred in the areas with sandy soils until the

3rd cycle. It was found that in areas with a greater reduction in productivity over the cycles,

the values of the soil cone index were higher than 3.5 MPa, the layers 0-30 cm, in the

sugarcane culture row.

________________________

Keywords: machinery traffic, penetration resistance, Mobile Unit of Soil Sampling.

5

3 INTRODUÇÃO

A avaliação dos níveis de compactação do solo e a escolha do melhor

sistema de manejo são de fundamental importância na agricultura moderna, visando prevenir

ou, no mínimo, restaurar as suas condições físicas a um nível satisfatório. Os valores de

compactação do solo desejados para a tração de máquinas agrícolas diferem daqueles

esperados para uma boa infiltração e crescimento radicular; portanto, a compactação deve ser

mantida em níveis compatíveis com a cultura instalada e as pesquisas devem enfocar a ação

da compactação ao longo do perfil do solo e em profundidade. Por isso, hoje em dia, o tráfego

controlado de máquinas, ou seja, local para o tráfego diferente da linha da planta está sendo

implantado em muitas situações.

A renovação dos canaviais acontece em média a cada 5 ou 6 anos. No

esquema atual repete-se uma sequência de ações de compactação e descompactação durante os

sucessivos ciclos da cana, a qual promove desagregação da estrutura do solo. Durante a

colheita e o transporte, demanda-se energia durante a compactação do solo, através da

resistência ao rolamento dos pneus e esteiras e, no preparo do solo, também são despendidas

muita energia para tracionar os equipamentos que são utilizados para descompactar o solo.

Estas operações contribuem significativamente nos custos de produção da cana-de-açúcar,

além de contribuir negativamente para a sustentabilidade do agronegócio canavieiro através da

degradação do solo.

O cultivo da cana-de-açúcar, praticada de forma mecanizada,

apresenta um intenso tráfego de máquinas e equipamentos, onde ocorrem mais de 20

6

operações por ciclo, de forma mais intensa durante a colheita, propiciando um aumento da

compactação do solo, potencializando estes efeitos quando realizados indiscriminadamente

em condições de teor de água no solo inadequados.

O solo é apenas um dos componentes de um conjunto complexo de

fatores de produção, destacando-se pelo seu importante papel de fornecer às plantas suporte

físico, água e nutrientes. Portanto, o conhecimento das características inerentes a cada solo, os

chamados fatores edáficos, são importantes para julgar o potencial de produção agrícola.

Os efeitos nocivos ao solo resultantes da sua compactação implicam,

principalmente, na criação de um ambiente desfavorável para o desenvolvimento das raízes e

o aparecimento de erosão. A compactação resultante do tráfego é induzida, principalmente,

pelo teor de água do solo, o teor de matéria-orgânica, o tipo de solo, o peso total da máquina e

sua distribuição sobre o solo, juntamente com o número de passadas.

A colheita mecanizada de cana-de-açúcar, sem queima, melhora a

preservação do ambiente, sendo que há muitos aspectos a serem aprimorados para que

proporcionem melhorias na produtividade e forneçam à indústria uma matéria-prima de

melhor qualidade. Entre os diversos aspectos que merecem avaliação, em diferentes condições

de solo, clima, variedade de cana-de-açúcar e ciclo da cultura, têm-se as transformações das

propriedades físicas do solo. O aumento do tempo de uso do solo modifica os seus atributos

físicos, necessitando, portanto, de pesquisas com períodos de duração mais longos para

estudar melhor os fenômenos ligados à sua estrutura interna.

Verificou-se a necessidade de estudar, em condições de campo, o nível

de compactação do solo que comprometesse a produtividade da cultura de cana-de-açúcar e se

existiam diferenças entre os distintos tipos de solos e diferentes ciclos da cultura, tanto na área

reservada ao tráfego (linhas de tráfego) como nas linhas de plantio da cultura.

Este trabalho teve como objetivo avaliar as características físicas de

diferentes ambientes de produção em diferentes locais e em diferentes ciclos produtivos da

cultura de cana-de-açúcar através da produtividade da cultura, resistência mecânica do solo à

penetração e densidade do solo.

7

4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

4.1 Cana-de-açúcar

A cana-de-açúcar é da família Poaceae, gênero Saccharum, que

produz colmos com fibra e ricos em açúcar. A parte aérea é constituída por caules, folhas e,

dependendo do ambiente, flores. Os caules são colmos, subdivididos em nós e entrenós, e a

parte subterrânea é formada pelo sistema radicular fasciculado, com intensa ramificação

(CÂMARA, 1998). O desenvolvimento do sistema radicular depende de cada variedade da

cultura, havendo crescimento acumulativo do sistema radicular durante os ciclos da cultura,

desde a cana-planta e até as sucessivas socas, sendo que a renovação do sistema radicular é

totalmente dependente do ciclo hídrico (VASCONCELOS, 2002).

A importância da cana-de-açúcar é decorrente de sua vasta utilidade,

podendo ser empregada in natura, sob a forma de forragem para alimentação animal, ou como

matéria-prima para a fabricação de melado, aguardente, rapadura e principalmente açúcar e

etanol. Seus resíduos também possuem grande importância econômica, o bagaço pode ser

queimado nas caldeiras e servir como combustível e a vinhaça ser utilizada como adubo

(CAPUTO et al., 2008). Os produtos, álcool, açúcar e energia, são distribuídos para

distribuidores de combustíveis, distribuidores de energia elétrica, indústria de alimentos,

atacado e varejo, e exportadoras. As usinas utilizam os resíduos, como vinhaça e vinhoto,

como biofertilizantes, além de outros produtos que já vem sendo desenvolvidos como o

plástico biodegradável (NEVES e CONEJERO, 2007).

8

A área cultivada com cana-de-açúcar que será colhida e destinada à

atividade sucroalcooleira na safra 2013/14 está estimada em 8.893,0 mil hectares, distribuídas

em todos estados produtores conforme suas características. A previsão é que Minas Gerais se

torne o segundo maior estado produtor, ultrapassando o estado de Goiás. O estado de São

Paulo permanece como o maior produtor com 51,3% (4.560,88 mil hectares) da área plantada.

A perspectiva de produtividade para a safra 2013/14 é de crescimento de 5,9%, sendo

estimada em 73.520 kg.ha-1

, maior que a safra 2012/13, que foi de 69.407 kg.ha-1

(CONAB,

2013).

O acréscimo na área plantada e na produção de cana-de-açúcar coloca

o Brasil como o maior produtor mundial. Para que o setor produtivo explore melhor o

potencial da cultura e do ambiente de produção muitas pesquisas ainda serão necessárias. A

produtividade da cana-de-açúcar, seja planta ou soca, está relacionada a fatores ambientais,

genéticos, fisiológicos e de manejo da cultura, fatores estes que interagem continuamente

durante o desenvolvimento da planta (CEZAR et al., 2009). De acordo com Bastos (1987) e

Paulino et al. (2004), a cultura da cana-de-açúcar envolve operações mecanizadas em todas as

etapas, desde o preparo do solo até a colheita.

Segundo Souza et al. (2006) a verificação do grau de compactação dos

solos cultivados com cana-de-açúcar tornou-se um fator importante com o advento da alta

mecanização. Isto se reflete ao fato desta ser uma cultura suscetível à compactação por ser

considerada semiperene, sendo que seu cultivo se estende por safras consecutivas e

interrompido somente quando ocorre uma grande diminuição na produtividade. O principal

componente da planta afetado pelas características físicas do solo é a raiz (BRITO et al., 2006

e CARRARA et al., 2007).

A produtividade e longevidade do canavial estão diretamente

correlacionadas com fatores como tráfego de máquinas e se realizados dentro de preceitos

técnicos, conforme mencionado por Ripoli e Ripoli (2008).

4.2 Colheita mecanizada de cana-de-açúcar

Entende-se por colheita de cana-de-açúcar a atividade que se inicia

com o corte da planta no campo e termina com seu transporte até a usina para ser processada.

9

Ripoli (1996) definiu três sub-sistemas distintos de colheita no Brasil:

manual, semi-mecanizado e mecanizado. O sistema manual consiste no emprego da mão-de-

obra para o corte e carregamento da matéria prima. O sistema semimecanizado o corte é

manual e o carregamento é mecanizado, sendo naquela época o mais comum no país, hoje,

mais de 80% do canavial do estado de São Paulo vem sendo colhido com sistema mecanizado,

onde a matéria-prima é cortada, picada e carregada com a utilização de máquinas específicas,

denominadas colhedoras. Além de evitar problemas ambientais a colheita mecanizada de cana-

de-açúcar apresenta outras vantagens, como a maior cobertura vegetal do solo, evitando

erosões, melhorando o potencial de matéria orgânica no solo e melhor conservação do teor de

água no solo.

Impulsionada pela legislação e pelas vantagens da colheita da cana-de-

açúcar sem queima, a colheita mecanizada se desponta como uma alternativa viável para esta

operação. Costa Neto (2006) adverte que a mecanização da colheita de cana-de-açúcar é

inevitável, pois uma colhedora equivale a 100 cortadores, podendo chegar a capacidade de

produção de 15 a 20 t.h-1

, em 3 turnos, comparada a 5 ou 6 t.dia-1

por pessoa.

No Brasil são utilizadas com maior frequência as colhedoras

combinadas automotrizes de cana-de-açúcar picada. Nesse tipo de máquina, a cana passa por

várias etapas dentro da colhedora, desde o momento do corte basal até o carregamento no

veículo de transporte. Durante a colheita, a máquina (Figura 1), é posicionada em uma fileira

de cana-de-açúcar e quando se inicia o deslocamento da colhedora, os ponteiros são cortados

pelo cortador de pontas. O sistema de alimentação é constituído pelos divisores de linhas, rolo

alimentador e tombador, que direcionam a fileira de cana para o corte. O corte de base é

realizado por dois discos rotativos com lâminas, e o recolhimento e transporte interno das

canas inteiras é realizado por rolos alimentadores e transportadores. O corte da cana em

rebolos é feito pelos picadores e a retirada das impurezas (limpeza) pelo extrator primário. Em

seguida, os rebolos são erguidos pelo elevador de taliscas e na parte superior, antes do

descarregamento dos rebolos, ocorre uma segunda limpeza pelo extrator secundário (NEVES,

2003).

10

Figura 1. Esquema de uma colhedora de cana picada com destaque para os principais órgãos

ativos (NEVES, 2003).

Ripoli e Ripoli (2008) afirmaram que fatores como as condições

agronômicas, ambientais, técnicas e de gerenciamento influenciam a operação de colheita

mecanizada e, caso esta não seja executada dentro de preceitos técnicos, podem comprometer

a qualidade da matéria-prima, a produtividade e a longevidade do canavial.

Vasconcelos (2002), estudando o desenvolvimento do sistema

radicular e da parte aérea de socas de cana-de-açúcar sob dois sistemas de colheita, manual

com a queima e mecanizado sem queima, verificou que a alteração do sistema de colheita

manual para mecanizado reduziu a amplitude térmica do solo, aumentou o teor de água e de

matéria orgânica no solo. O elevado tráfego de máquinas e veículos de transbordo causou

aumento da densidade do solo até a profundidade de 0,40 m. No sistema manual que utiliza a

queima da cana-de-açúcar, a degradação das propriedades físicas do solo foi evidenciada pela

redução do diâmetro médio dos agregados e pelo aumento da densidade do solo na camada

superficial do solo (0 a 5 cm) com consequente diminuição da velocidade de infiltração

instantânea da água no solo (CEDDIA et al., 1999).

Segundo De Souza et al. (2005), que avaliaram atributos físicos do

solo sob diferentes sistemas de colheita de cana-de-açúcar: manual com cana queimada,

mecanizada sem incorporação e mecanizada com incorporação dos resíduos vegetais, os

11

sistemas de colheita de cana-de-açúcar alteraram os atributos físicos do solo até a

profundidade de 0,30 m. Concluíram também que o sistema de colheita de cana-de-açúcar sem

queima e com incorporação parcial dos resíduos culturais melhoram as condições físicas do

solo e aumentaram o potencial produtivo da cana-de-açúcar.

O sistema de colheita mecanizada acarreta em benefícios agronômicos

como a eliminação da queima da cultura e mantê-los cobertos com restos culturais. Nesse

sistema, busca-se a redução da erosão e o aumento do teor de matéria orgânica, que provocam

a compactação superficial do solo pelo aumento do tráfego de máquinas, ou seja, aumento da

densidade do solo e redução de sua porosidade total, a qual poderá restringir o

desenvolvimento radicular das culturas (BLAIR, 2000; VASCONCELOS, 2002).

Segundo Souza et al. (2005) dentre os fatores de produção

relacionados com a modernização da produção de cana-de-açúcar no Brasil, destacou-se o

crescimento da demanda pela colheita mecanizada. Entretanto, o tráfego de máquinas vem

promovendo alterações nas propriedades físicas dos solos e intensificando o processo de

compactação dos mesmos, trazendo como consequências a queda de produtividade da cultura

(CAMILOTTI et al., 2005).

4.3 Tráfego de máquinas agrícolas

As máquinas agrícolas que trafegam pelos solos podem ter mais de

quinze toneladas, como no caso de algumas colhedoras e caminhões. Segundo Jorge (1983),

antes de 1940, além da quantidade de máquinas agrícolas ser bem menor, um trator pesava

cerca de três toneladas.

A utilização intensa de máquinas e equipamentos agrícolas em todas as

operações no campo (plantio, tratos culturais e colheita) tem promovido aumento da

compactação, principalmente na zona de exploração do sistema radicular da planta. A

principal razão desse fenômeno é a repetitividade das operações realizadas ao longo dos anos

(OLIVEIRA, 2002).

Com a modernização da agricultura, o peso das máquinas e dos

equipamentos e a intensidade de uso do solo têm aumentado drasticamente. Segundo Paulino

12

et al. (2004), o manejo mecanizado da cana-de-açúcar utiliza um grande tráfego de máquinas

desde o plantio até a colheita.

Conferindo o sistema de colheita mecanizada, ocorre aumento da carga

exercida sobre o solo que influencia os atributos do solo, devido à utilização de colhedoras. O

impacto do tráfego sobre o solo tem influencia significativa sobre todas as suas propriedades

físicas (BLANCO-CANQUI et al., 2010). Segundo Severiano et al. (2010), que compararam a

influencia da colheita mecanizada em relação a manual na compactação do solo e em

diferentes tipos de solo, houve diferenças quanto aos valores de resistência do solo à

penetração entre os diferentes tipos de solos, sendo que, o Cambissolo Háplico apresentou

maior resistência à compactação em relação ao Latossolo Vermelho-Amarelo. Observaram

também que a colheita mecanizada da cana-de-açúcar pode provocar compactação adicional

do solo e que o corte manual da cana-de-açúcar não promoveu compactação adicional nos

solos estudados.

A principal causa da compactação do solo é o tráfego de máquinas,

que foi intensificada pela modernização da agricultura, com o aumento do peso das máquinas

e equipamentos e da intensidade de uso do solo. Esse processo não foi acompanhado por um

aumento proporcional do tamanho e largura dos pneus, resultando em significativas alterações

nas propriedades físicas do solo, Figura 2 (STRECK et al., 2004; RICHART et al., 2005). As

atividades que envolvem tráfego e mobilização de máquinas agrícolas alteram a estrutura

compactando o solo e modificam as condições que determinam o ambiente de crescimento

radicular (LIMA et al., 2006; BOTTA et al., 2008; REICHERT et al., 2009).

As maiores deformações no solo ocorrem logo após a primeira

passagem da máquina, sendo os efeitos das passagens subseqüentes mais reduzidos

(FENNER, 1999; NAGAOKA et al., 2003).

Estudando o efeito do tráfego de um trator com peso de 8,5 toneladas

em quatro tratamentos de compactação: sem tráfego do trator; com tráfego nas entrelinhas;

com tráfego nas linhas e com tráfego na área toda, Ngunjiri e Siemens, citados por Castro

Neto (2001), concluíram que a produção de milho com tráfego na área toda foi

significativamente menor que a produção nos demais tratamentos.

13

Figura 2. Distribuição das tensões no solo influenciado pela carga e área de contato pneu/solo

(KELLER et al., 2012).

Para se determinar as melhores condições de trabalho de um pneu,

considerando-se as suas características de construção, é necessário o conhecimento de algumas

variáveis, como a pressão de inflação, a área de contato do pneu com o solo, e a resistência à

penetração gerada quando aplicadas distintas cargas sobre o solo (NAGAOKA et al., 2002).

O uso de pneus radiais com pressão baixa e correta vinha sendo

descrito como um importante auxiliar na diminuição da pressão de compactação do solo

(LANÇAS e UPADHYAYA, 1997).

Segundo Roque et al. (2010), no sistema de plantio mecanizado da

cana-de-açúcar são utilizados conjuntos, trator e plantadora, que realizam o plantio em uma ou

duas linhas e a colheita é realizada, normalmente, em linha única acompanhada do trator ou

caminhão com transbordo, o que confere a essa cultura alta trafegabilidade, com altos

impactos na qualidade física do solo, caracterizando a necessidade de renovação do canavial

após algumas safras. Sendo assim, de acordo com Machado et al. (2010), o tráfego de

máquinas contribui para o aumento da densidade, afetando a porosidade (SHÄFER-

LANDEFELD et al., 2004) e aumentando sua resistência mecânica à penetração do solo, o que

implica sobre o crescimento das raízes. Deve-se considerar que as operações de colheita nas

14

Usinas ocorrem durante o ano inteiro e, eventualmente, as áreas são colhidas com solo úmido,

podendo resultar em valores acentuados de compactação (OTTO, et al., 2011).

As propriedades físicas do solo sofrem alterações de acordo com a

carga aplicada sobre o solo, onde, quanto maior for esta carga, maiores serão os valores

obtidos de resistência do solo à penetração, sendo que estes valores variaram bastante em

profundidade. Em geral, os efeitos da pressão no solo acarretaram em aumento da densidade

na sua superfície (CAVALIERI, 2007). Segundo Rosa et al. (2011), o tráfego de máquinas em

sistema de plantio direto, reduziu a macroporosidade a níveis críticos para o desenvolvimento

do sistema radicular, aumentando a densidade e a resistência mecânica do solo à penetração,

que ultrapassaram 2 MPa. As operações agrícolas, quando realizadas sem o controle do teor de

água do solo, provocam aumento da área compactada do solo (PEDROTTI e DIAS JUNIOR,

1996 e SEVERIANO et al., 2008).

4.4 Propriedades físicas do solo

4.4.1 Compactação do solo

A compactação do solo é um processo não-natural em que as suas

porosidade e permeabilidade são reduzidas, a resistência é aumentada e muitas mudanças são

provocadas na estrutura do solo e em várias características de seu comportamento (SOANE e

OUWERKERK, 1994). Lanças (1996) definiu a compactação como o resultado do rearranjo

das partículas do solo submetidas a forças, originando aumento na sua densidade pela

diminuição do seu volume para uma massa de partículas constante.

A resistência do solo à penetração tem sido freqüentemente utilizada

como indicador da compactação do solo em sistemas de manejo, por ser um atributo

diretamente relacionado ao crescimento das plantas e de fácil e rápida determinação (STOLF

et al., 1983; LANÇAS, 1996).

A exploração dos solos potencializa a sua alteração de diversas formas,

sendo uma delas a compactação, causada por máquinas e implementos agrícolas. A

compactação do solo promove a concentração das partículas sólidas deste em decorrência da

expulsão do ar gerado pela redução de sua porosidade, de forma que este processo é

15

evidenciado pela redução do volume do solo e aumento de sua densidade provocada pela

aplicação de uma carga externa, resultando em aumento da resistência do solo à penetração de

uma haste como também da redução da permeabilidade do solo (SILVA et al., 2002; STONE

et al., 2002; SOUZA et al., 2010).

A resistência do solo à penetração apresenta correlação negativa com o

crescimento radicular, destacando-se como a melhor estimativa do impedimento mecânico ao

crescimento radicular (CARVALHO et al., 2006). Pesquisas têm demonstrado que a elevada

compactação do solo resultou em diminuição da produtividade das culturas em razão deste

menor desenvolvimento radicular (BUSSCHER e BAUER, 2003; SPERA et al., 2004;

BUSSCHER et al., 2006; STRUDLEY et al., 2008). Letey (1985) considerou a resistência do

solo à penetração uma das propriedades físicas diretamente relacionadas com o crescimento

das plantas e modificadas pelos sistemas de preparo do solo. Valores excessivos de resistência

do solo à penetração podem influenciar o crescimento das raízes em comprimento e diâmetro e

na direção preferencial do crescimento radicular (MEROTTO e MUNDSTOCK, 1999).

A compactação do solo não é uma propriedade do solo e sim o efeito

da variação de algumas de suas propriedades, devido à ação de cargas externas, tais como o

tráfego de máquinas e a ação de ferramentas agrícolas (LANÇAS, 1996). Dias Júnior e Pierce

(1996) afirmaram que o efeito da compactação do solo em suas propriedades físicas aumenta a

densidade do solo e as suas resistências mecânicas, diminuindo assim, as porosidades totais,

tamanhos e continuidade dos poros, principalmente o volume de macroporos, enquanto que os

microporos permanecem teoricamente inalterados (Figura 3). O efeito dessa compactação

reflete-se de forma negativa na produtividade agrícola, gerando aumento da resistência à

penetração radicular, redução da aeração, alteração na disponibilidade e fluxo de água e

disponibilidade de nutrientes (BEULTER e CENTURION, 2004; FARACO et al., 2008;

LIMA et al., 2010).

Um solo pode ser considerado compactado quando a estrutura da

macroporosidade for fortemente afetada ocasionando, conseqüentemente, uma redução da

densidade do mesmo, ou seja, ocorre um aumento da concentração de massa por deslocamento

indiscriminado das partículas, derivado de um processo mecânico fora do solo (RIPOLI,

1985).

16

Figura 3. Estrutura de um solo não compactado (A) e de um solo compactado (B) (LANÇAS,

1996).

A severidade da compactação depende da magnitude e natureza da

força compactante, teor de água no solo, textura, densidade inicial do solo e a quantidade de

matéria orgânica incorporada e em cobertura (STONE e EKWUE, 1993). Os maiores valores

de resistência do solo à penetração ocorreram em função dos menores teores de água no solo,

tendendo a um decréscimo linear com o aumento do teor de água (PEREIRA et al., 2002;

ASSIS et al., 2009).

A magnitude dos efeitos do manejo sobre as propriedades físicas do

solo é determinada pelas condições climáticas, classe de solo, sistemas de rotação de culturas

utilizados, tempo de uso dos diferentes sistemas de manejo e condição de teor de água do solo

em que são realizadas as operações de campo (BERTOL et al., 2000).

Os estudos do processo de compactação do solo têm demonstrado que

diferentes classes de solos apresentaram comportamentos distintos quando submetidos ao

processo de compactação, devido a vários fatores, tais como: energia de compactação, textura,

teor de matéria orgânica e teor de água. Portanto, o estudo da compactação em diferentes

classes de solos submetidos a diferentes sistemas de manejo e com diferentes graus de

umidade foi e tem sido de grande importância (EKWUE e STONE, 1995; ASSIS et al., 2009).

Solos de mesma textura podem, através de diferentes manejos

adotados, resultar em diferentes valores de resistência do solo à penetração, pois como citado

17

acima, diversos são os fatores que interferem na determinação da compactação do solo, sendo

a textura apenas um dos fatores. Dentre os diferentes atributos que interferem na compactação

dos solos é importante salientar que o teor de matéria orgânica interfere na qualidade estrutural

do solo, o que influi sobre a sua agregação, porosidade e nos valores de resistência à

penetração (SHARMA e BUSHAN, 2001).

Numa mesma condição, o fator que determina a quantidade de

deformação que poderá ocorrer no solo é o teor de água (CUNHA et al., 2002). Assim, quando

os solos estão mais secos, sua capacidade de suporte de carga pode ser suficiente para aguentar

as pressões aplicadas e a compactação do solo pode não ser significativa. Entretanto, sob

condições de alto teor de água, o solo deforma-se mais facilmente, ocorrendo a formação de

camadas compactadas permanentes (deformação plástica do solo) (SILVA, et al., 2006; ASSIS

et al., 2009).

A resistência do solo à penetração apresenta correlação inversa com o

teor de água no solo (CUNHA et al., 2002; ASSIS et al., 2009) e diretamente proporcional

com a sua densidade (TORMENA et al., 1999), sendo que a interação dessas propriedades

físicas determina a qualidade do solo.

De acordo com Severiano et al. (2008), a compactação restringe o

crescimento das plantas, pois esta é marcada pela diminuição da porosidade de aeração do solo

(macroporosidade) e aumento da resistência à penetração das raízes, caso que não ocorre em

solos bem estruturados, onde as restrições são relacionadas ao déficit hídrico. Exceto em

locais que utilizam irrigação para fornecimento de água às culturas, a disponibilidade de água

é regida pela distribuição da chuva e pelo potencial de armazenamento de água no solo, que é

condicionado pela sua capacidade de retenção e drenagem. A capacidade de retenção de água

de um solo é bastante variada dependendo do tipo e quantidade de porosidade do mesmo. Já a

drenagem é função da porosidade e altura do lençol freático (MAULE et al., 2001).

De acordo com Lanças (1996), é possível realizar comparações da

resistência à penetração do solo em um mesmo local, em épocas diferentes, mas para isso o

solo deve estar nas mesmas condições de teor de água, isso quando se deseja realizar uma

avaliação da evolução da compactação num local ao longo do tempo, sendo que a interação

dessas propriedades físicas determina a qualidade do solo.

18

Segundo Iaia et al. (2006), que avaliaram a resistência do solo a

penetração em dois tipos de solo submetidos ao cultivo com a cultura da cana-de-açúcar,

observaram que a resistência foi dependente do tipo de solo e do número de corte da cultura,

onde o maior número de tráfego levou a compactação a profundidades maiores. Ressaltaram

também que o solo com maior teor de areia foi mais compassível com teores menores de água.

4.4.2 Técnicas de avaliação da compactação no solo

A existência de camadas subsuperficiais compactadas pode ocasionar

muitas perdas na agricultura, tornando importante o desenvolvimento de técnicas para

verificação da existência de tais camadas e sua eventual descompactação. A preocupação

quanto à compactação em subsuperfície se deve principalmente à sua permanência

(ARVIDSSON, 2001), sendo a compactação do solo um problema de difícil avaliação visual,

pois deixa pouco indício sobre a superfície do solo (HAMZA e ANDERSON, 2005).

Os métodos para detecção da camada compactada do solo podem ser

divididos, de acordo com Mantovani (1984) e Lanças (1996), em três grupos principais: 1º)

Visuais, subjetivos ou grosseiros: neste grupo os principais sinais que indicam o efeito da

compactação no solo são: lenta emergência de plântulas, plantas mais baixas que o normal,

folhas com coloração não característica, sintomas de deficiência nutricional em solos bem

adubados, sistema radicular raso, e ou pouco espalhado e pouco desenvolvido, formação de

crosta na superfície do solo, zona compactada de superfície, água empoçada, erosão excessiva

pela água, aparecimento de sulcos de erosão, surgimento de fendas na superfície do solo ou

nos rastros dos tratores, aumento de requerimento de potência para o preparo do solo, aumento

da "dificuldade" de penetração de um objeto pontiagudo ao longo do perfil do solo, aumento

do esforço necessário para a penetração de um trado; 2º) Métodos precisos: determinação peso

específico do solo e percentagem de macroporos; 3º) Métodos intermediários: nestes métodos

estão os indicadores secundários da compactação do solo: taxa de difusão de oxigênio,

condutividade hidráulica saturada, resistência do solo à penetração.

A abertura de trincheira é um método visual que consiste na

observação do sistema radicular, sobretudo em relação à compactação subsuperficial. Quando

há a compactação subsuperficial é possível observar uma grande concentração de raízes na

19

camada superficial, por não conseguir atravessar a camada compactada (SÁ e SANTOS

JÚNIOR, 2005).

Peso específico de um corpo é o peso da sua unidade de volume,

enquanto que densidade é a relação entre o peso específico de um corpo e o peso específico da

água em condições normais de pressão e temperatura. Logo o peso específico é expresso em

g.cm-3

, kg.dm-3

, t.m-3

e kg.m-3

; enquanto que a densidade é um número relativo que não

admite nenhuma unidade. O peso específico do solo, também denominado peso específico

aparente e peso específico global do solo, é uma relação entre peso e volume, onde se leva em

conta a porosidade do solo (FREIRE, 2006).

O peso específico é afetado por cultivos que alteram a estrutura e, por

consequência, o arranjo e volume dos poros. Essas alterações afetam propriedades físico-

hídricas importantes, como a porosidade de aeração, a retenção de água no solo, a

disponibilidade de água às plantas e a resistência do solo à penetração. Os valores de peso

específico dos solos agrícolas variam de 0,9 a 1,8 g.cm-3

, dependendo da textura e do teor de

matéria orgânica do solo, apresentando menores densidades os solos com maiores teores de

argila e de matéria orgânica (KLEIN, 2008). Segundo Freire (2006), o peso específico

aparente varia de 1,00 a 1,60 g.cm-3

em solos argilosos e de 1,20 a 1,80 g.cm-3

em solos

arenosos e de textura média.

O peso específico do solo é uma propriedade física muito utilizada

como indicadora da compactação e do impedimento mecânico do solo às plantas. Resultados

de vários trabalhos revelam maiores valores de densidade do solo até 30 cm de profundidade

(GOMEZ et al., 1999; DAM et al., 2005). Conforme Freire (2006), todos os fatores que

influem sobre a porosidade também influem sobre o peso específico aparente, tais como:

estruturação, compactação, sistema de cultivo e adições de matéria orgânica.

Segundo Klein (2008), existem diversos métodos e tipos de

amostradores práticos para se determinar e ou mensurar o peso específico do solo: método do

cilindro volumétrico que consiste em utilizar um cilindro metálico, com borda inferior

cortante, que é cravado diretamente no solo. Sobre o cilindro é acoplado um dispositivo

denominado “castelo”, que recebe as pancadas de uma marreta e direciona a penetração do

anel no solo; método do torrão impermeabilizado: fundamenta-se na impermeabilização de um

torrão de solo, com diâmetro entre 3 e 5 cm, com parafina, o qual é mergulhado na água a fim

20

de determinar o seu volume; método da escavação: consiste em escavar certo volume de solo,

determinado a sua massa seca e o volume do espaço onde o solo foi retirado; método da

radiação e tomografia computadorizada: Utiliza-se de raios gama para a determinação da

densidade do solo, sendo um método de determinação não destrutivo, visto que permitem

monitorar a variação da densidade num mesmo local.

De acordo com Freire (2006), existem vários métodos para avaliação

do peso específico aparente do solo, sendo o método do anel volumétrico e o do torrão

impermeabilizado (parafina) os mais utilizados. O primeiro é muito prático e pode ser

utilizado para solos de textura média, o método da parafina é preciso, mas só é aplicável em

solos que apresentem torrões.

Segundo Vargas (1977), a susceptibilidade de um solo à compactação

pode ser avaliada com o ensaio Proctor normal, haja vista que esse teste foi desenvolvido pela

engenharia civil para se determinar o teor de água apropriado para obter a máxima

compactação do solo na construção de estradas, na agricultura estes valores podem ser

aplicados na obtenção do teor de água em que o solo está mais susceptível à compactação. No

ensaio Proctor, para uma mesma carga de compactação, a densidade obtida depende do teor de

água no solo, ou seja, a densidade aumenta com o incremento deste teor até determinado valor

e decresce depois do valor máximo. Assim, compactando o solo em vários teores de água,

sempre com a mesma carga, e relacionando-se os valores de densidade obtidos com os de teor

de água, obtém-se uma curva de compactação do solo, onde se calculam o teor de água crítico

de compactação e a densidade máxima correspondente (BRAIDA et al., 2006).

Segundo Sá e Santos Júnior (2005), os valores de densidade variam

entre os diferentes tipos de solo, sendo de difícil comparação. No intuito de solucionar este

problema, pode-se utilizar a densidade relativa, que é a razão entre a densidade do solo pela

densidade máxima, alcançada em amostra compactada no ensaio de Proctor. Hakansson e

Lipiec (2000) afirmam que a densidade relativa isola o efeito da textura na densidade do solo,

sendo possível comparar solos de diferentes texturas quanto ao nível de compactação.

Grande parte dos métodos de avaliação dos atributos físicos do solo

acaba sendo uma dificuldade frente a agricultura de precisão, porque utilizam diversas análises

laboratoriais que são trabalhosas e demandam muito tempo para obtenção de resultados que

por sua vez são utilizados na tomada de decisão sobre o manejo do solo adotado (MOME

21

FILHO, 2012). Devido a isto muitos aparelhos foram desenvolvidos para facilitar e acelerar a

obtenção de resultados, sendo o caso dos penetrômetros, equipamentos que medem a

resistência à penetração de uma haste (AGGARWAL et al., 2006). A preferência em utilizar

penetrômetros para determinar o nível de compactação do solo está na sua praticidade e

rapidez na obtenção dos resultados, sendo que podem medir a resistência do solo em pequenos

incrementos de profundidade, facilitando a avaliação das camadas compactadas (ROQUE et

al., 2008).

A medida da resistência do solo à penetração serve para identificar o

estado de compacidade do solo. Os penetrômetros de cone são instrumentos de medida que

caracteriza a resistência do solo à penetração por um método uniforme padrão. A pressão

necessária para cravar um cone circular de 30 graus até uma determinada profundidade no solo

é um índice da resistência do solo chamado de índice de cone (ASABE, 2012).

A avaliação da resistência mecânica do solo à penetração de uma haste

é uma maneira rápida e fácil de medir esse parâmetro em várias profundidades, sendo esta

metodologia muito utilizada para se avaliar a compactação em diferentes sistemas de preparo

do solo (SHARMA e BHUSHAN, 2001; BLANCO-CANQUI et al., 2010 e MARASCA,

2010), o gasto energético de máquinas (YAVUZCAN, 2000), predizer a força de tração de

máquinas (WOLF et al., 1996) e relacionar fatores de resistência do solo à elongação radicular

(BRITO et al., 2006; CARRARA et al., 2007 e OTTO et al., 2011).

Dentre as mais variadas aplicações pode-se dizer que, o conhecimento

da resistência a penetração, é utilizada para detecção de camadas compactadas, estudo da ação

de ferramentas e de máquinas no solo, prevenção para o impedimento mecânico do

desenvolvimento das raízes das plantas, predição da força de tração necessária para a

realização de trabalho, conhecimento do processo de infiltração de água no solo, entre outros

(CUNHA et al., 2002).

Valores da resistência à penetração podem ser utilizados para

caracterizar os solos em termos de habilidade de crescimento das culturas, de resistência à

penetração das raízes e de emergência das sementes (BRITO et al., 2006 e OLIVEIRA et al.,

2010). Silva et al. (2002) relatam que um valor de 2,0 MPa, de resistência à penetração do solo

com teor de água equivalente à capacidade de campo, tem sido associado a condições

impeditivas para o crescimento das raízes e da parte aérea das plantas. No entanto há

22

indicações de culturas que se desenvolvem normalmente até valores superiores a 3,0 MPa

(BEUTHER e CENTURION, 2003). Campos e Alves (2005) estudando resistência do solo à

penetração em condições naturais (cerrado) se apresentaram sem limitação ao crescimento das

raízes, pois a classe de resistência do solo à penetração é muito baixa (< 1,1 MPa) e valores

acima de 2,5 MPa com teor de água próximo a 10 %, começaram a restringir o pleno

crescimento das raízes das plantas. Segundo Torres e Saraiva (1999) valores de resistência do

solo à penetração, considerados impactantes no crescimento radicular, variam de 1,5 a 3,0

MPa. Valores em torno de 2,5 MPa são considerados baixos e valores em torno de 3,5 a 6,5

MPa, são considerados capazes de causar problemas para o desenvolvimento radicular de

leguminosas e gramíneas. Para Otto et al. (2011), que avaliaram a resistência do solo à

penetração e o enraizamento da cana-de-açúcar em três consecutivos ciclos, valores inferiores

a 0,75 MPa não afetaram o crescimento das raízes, decrescendo significativamente com

valores entre 0,75 e 2,0 MPa e o crescimento das raízes foi severamente restringido quando os

valores de RP foram superiores a 2,0 MPa em teores de água equivalentes à capacidade de

campo.

Os estudos de modelagem da compactação de solos agrícolas (DIAS

JÚNIOR et al., 2005; SILVA et al., 2007; ACOSTA, 2008), bem como o conhecimento da

capacidade de suporte de carga das diferentes classes de solo (DIAS JÚNIOR et al., 2007;

ACOSTA, 2008; MARASCA, 2010 ), e da quantificação dos efeitos do tráfego em diferentes

períodos da safra canavieira podem tornar-se a base necessária para a minimização dos

impactos na estrutura dos solos cultivados com cana-de-açúcar.

Segundo Castro Neto (2001) o índice de cone é um bom parâmetro

para avaliação da compactação do solo e da trafegabilidade, desde que as determinações sejam

efetuadas com baixo teor de água no solo, aumentando assim a sensibilidade das avaliações,

uma vez que em solos com elevado teor de água, apesar do menor esforço exigido para cravar

a haste no solo, o efeito lubrificante da água poderá mascarar as diferenças de compactação

nas camadas do solo. Por outro lado, este fato exige a utilização de penetrômetros mecânicos

ou hidráulicos, uma vez que a pressão necessária para avaliações de resistência à penetração

em solos secos não é praticável pelos penetrômetros manuais.

A ASABE (2009) definiu índice de cone (IC) como sendo a força por

unidade de área da base (kPa ou kgf/cm2), necessária para cravar o penetrômetro no solo,

23

durante um pequeno deslocamento da ponta cônica e garantindo que o inicio da leitura seja

feito no instante em que a base do cone seja introduzida numa velocidade de penetração

constante de 30 mm/s, respeitando as dimensões da haste padronizada. A norma ASABE

S313.3 descreve a resistência do solo à penetração como a pressão exercida sobre um cone

maciço com ângulo de 30o. Esta norma especifica dois padrões de cone, sendo um de 323 mm

2

e 20,27 mm de diâmetro de base e o outro com 130 mm2

e 12,83 mm de diâmetro de base

(ASABE, 2012). (Figura 4).

Figura 4. Dimensões normalizadas para penetrômetros de cone (ASABE, 2012).

Os penetrômetros ou penetrógrafos manuais não são muito

recomendados, pois é praticamente impossível ao operador imprimir uma velocidade

constante de penetração de acordo com as variações do solo (LANÇAS, 1996).

Conforme Perumpral (1987) há relatos de que os primeiros

equipamentos que utilizaram a técnica da penetrometria foram desenvolvidos no século XIX.

24

Estudos de compactação utilizam a medição da resistência do solo à penetração, pois esta

técnica é fácil, rápida e barata (STOLF, 1991; BAGHDADI et al., 1993; LANÇAS, 1996;

BUSSHER et al., 1997 e CARRARA et al., 2007), no entanto, os valores obtidos por

diferentes tipos de penetrômetros podem diferir (BEULTER et al., 2007). A principal

diferença de leitura dos valores entre estes esta relacionada à velocidade de inserção da haste

no solo, que pode ser constante, como no caso dos penetrômetros automatizados, ou

dependentes do operador, como ocorre com penetrômetros de esforços manuais (HERRICK e

JONES, 2002), onde a confiabilidade dos dados gerados está diretamente relacionada ao fato

da velocidade ser constante durante a penetração da haste no solo. Os penetrômetros

automatizados podem ser mais eficazes no processo de amostragem, pois possibilitam seu

acoplamento em veículos, abrangendo maiores áreas em menor tempo e possui vantagens

devido à velocidade constante de penetração que é recomendado pela ASABE, (2009)

(CARRARA et al., 2007). Mome Filho (2012), ao aplicar dois métodos de avaliação da

compactação do solo por penetrometria, manual e automatizado, constatou que os diferentes

métodos interferiram nos resultados, de maneira que o método manual superestimou os

valores de resistência quando comparado ao método automático.

Dentre as possibilidades de penetrômetros disponíveis no mercado, há

os penetrômetros de impacto ou dinâmicos, que no Brasil eles foram bastante utilizados em

estudos de compactação de solos (ALBUQUERQUE et al., 1995; PEDROTTI et al., 2001;

STOLF et al., 1998). As vantagens deste instrumento são: baixo custo, facilidade de operação

e a possibilidade de uso em qualquer tipo de solo (STOLF et al., 1998), porém, têm-se

desvantagens como a falta de informações desse tipo de instrumento na bibliografia

internacional e a lentidão da obtenção dos dados. Penetrômetros automáticos hidráulicos e

eletrônicos têm sido desenvolvidos em diversas instituições brasileiras, como no

Departamento de Engenharia Rural da UNESP/Botucatu-SP (SANTOS e LANÇAS, 1996); no

Departamento de Engenharia Agrícola da UNICAMP (BIANCHINI et al., 2002); na

ESALQ/USP (AMARAL, 1994) e pela EMBRAPA (NAIME et al., 2006).

Além dos métodos clássicos anteriormente mencionados pesquisas

foram realizadas com o objetivo de obtenção de resultados rápidos. Algumas destas foram:

instalação de uma lâmina abaixo e atrás da ponteira do subsolador que, utilizando

extensômetros elétricos de resistência, monitora a força de corte do solo que, a não ser que

25

haja variação no teor de água, será um indicativo da compactação do solo; utilização de raios

gama para a detecção da camada compactada do solo; utilização do raio X para avaliar a

distribuição de agregados do solo em laboratório e utilização do esforço de tração no preparo

do solo para indicar se os solos estão compactados (LANÇAS, 1996).

4.4.3 Técnicas de descompactação do solo

A compactação do solo pode ser diminuída utilizando técnicas como

aração profunda e subsolagem, porém, é necessário um conhecimento antecedente da área a

ser manejada, pois tais técnicas, além de possuírem alto custo e necessitarem de altos gastos

de energia, também podem levar a degradação física do solo (DOMSCH et al., 2006).

As operações de preparo do solo causam a desagregação das partículas

do solo, favorecendo um rearranjo das partículas de forma mais ordenada, permitindo assim

um aumento no peso específico aparente do solo, diminuição da porosidade total e aumento

na resistência à penetração (OTTO et al., 2011).

Na tentativa de solucionar os problemas decorrentes do preparo

convencional, surgiram os preparos conservacionistas, que proporcionam menor mobilização

do solo e mantêm maior proteção da superfície do solo com os resíduos culturais. O plantio

direto e o cultivo mínimo são tipos de manejo conservacionista que procuram minimizar a

mobilização do solo. No entanto, mesmo com a ausência de revolvimento do solo, têm sido

diagnosticados problemas de compactação superficial do solo (RICHART et al., 2005).

Mensurar os valores de resistência à penetração existente em cada

talhão promoveria a informação específica das práticas de manejo utilizadas em cada área.

Desta forma, garantindo menor impacto às propriedades físicas dos solos onde as práticas

seriam desnecessárias e, ainda, uma economia de combustíveis no caso da não recomendação

do manejo destas (ACOSTA, 2008).

De acordo com Taylor (1994), o tráfego controlado do solo constitui

um sistema de produção agrícola em que a zona de cultivo é distinta da zona de tráfego e as

mesmas são permanentemente separadas. Como a zona de tráfego não é cultivada, o solo

permanece compactado e possibilita alta eficiência de tração para as máquinas.

26

Segundo Trein et al. (2005), uma solução para diminuir a interferência

da compactação do solo pelo tráfego de máquinas na produção agrícola consiste na adoção de

um sistema de tráfego controlado, ou seja, separar as zonas de tráfego das zonas em que há

crescimento das plantas, concentrando a passagem de pneus em linhas delimitadas, assim, uma

área menor seria atingida, embora mais intensamente (Figura 5). Os autores enfatizam que o

sistema de tráfego controlado funciona bem com culturas que são estabelecidas em linha.

Segundo Roque et al. (2010), o controle do tráfego na agricultura ajuda a minimizar os efeitos

negativos da mecanização agrícola, além de permitir redução de gastos de produção, gerando

um aumento do lucro das culturas.

Figura 5. Zonas de tráfego utilizando as entrelinhas da cultura para a passagem dos rodados.

Segundo Rosa et al. (2011), a subsolagem gera inversão das condições

físicas do solo abaixo da camada trabalhada, aumentando a macroporosidade e reduzindo a

densidade e a resistência do solo à penetração. Embora a utilização da aração profunda ou

subsolagem favoreça, inicialmente, o desenvolvimento das raízes, o efeito destas operações

pode não ser duradouro, pois com o passar do tempo, o solo pode apresentar valores de

resistência à penetração e de densidade maiores que os de seu estado inicial, de modo que

estas operações só tem efeito sobre a compactação se a intensidade de tráfego seja reduzida

após as operações de preparo do solo, devido a maior suscetibilidade destes solos a

recompactação, gerada pela mobilização da sua estrutura (SHÄFER-LANDEFELD, et al.,

2004). Assim sendo, deve-se verificar que as operações de manejo do solo são importantes

27

para aumentar a produção, mas a utilização de manejos como a subsolagem, não são

realizados anualmente, nem realizadas em todas as áreas cultivadas, destacando a importância

de identificar os locais de interesse para realizar esta operação (BUSSHER e BAUER, 2003).

Machado (2013) projetou e avaliou um protótipo de escarificador com

hastes instrumentadas para identificar as camadas compactadas dos solos agrícolas em tempo

real e em profundidades variáveis de operação de escarificação do solo, onde, comparando-se

com o sistema de escarificação tradicional, obteve uma redução de 26% no consumo

operacional de combustível (L.ha-1

), com um aumento de 14% na capacidade de campo efetiva

(ha.h-1

). Este protótipo ainda gerou informações para confecção de mapas que apresentaram a

variabilidade espacial da resistência mecânica do solo, com resolução, densidade de

amostragem e capacidade operacional mais elevada quando comparada com levantamentos

realizados com o penetrômetro de cone.

28

5 MATERIAL E MÉTODOS

5.1 Localização das áreas experimentais

O experimento foi conduzido em áreas produtivas da Usina Barra

Grande, do grupo Zilor, localizada no município de Lençóis Paulista, Estado de São Paulo.

Foram avaliados oito ambientes situados nas coordenadas geográficas (ponto central das

áreas) descritas na Tabela 1.

Tabela 1. Coordenadas geográficas e altitude do ponto central das áreas experimentais.

Área Latitude Longitude Altitude (m)

1 -22º46’08” -48º43’44” 681

2 -22º46’27” -48º43’16” 706

3 -22º47’45” -48º45’26” 703

4 -22º46’12” -48º41’24” 726

5 -22º39’36” -48º41’39” 653

6 -22º38’59” -48º40’41” 649

7 -22º36’36” -48º37’04” 591

8 -22º38’59” -48º39’35” 642

Os talhões (Tabela 2) estavam localizados nas Empresas denominadas

Parceiras Agrícolas do Grupo Zilor: Agrícola JO (José Osório de Campos Almeida) próximas

ao município de Pratânia e Agrícola Ouro Verde (José Roberto Baptistella e outros) próximas

ao município de Areiópolis. Nas áreas de 1 a 4 o solo predominante era de textura arenosa e

29

nas áreas de 5 a 8 o solo das áreas apresentava textura argilosa. A Tabela 2 mostra a

denominação adotada neste experimento para os talhões utilizados pela Usina.

Tabela 2. Denominação utilizada pela Usina das áreas utilizadas no experimento.

Fazenda Lote Quadra Denominação

Agrícola J.O.

24 69 4 Área 1

24 72 3 Área 2

24 75 3 Área 3

24 87 2 Área 4

Agrícola Ouro Verde

25 63 2 Área 5

25 76 3 Área 6

26 59 1 Área 7

27 6 3 Área 8

5.2 Caracterização das áreas

A caracterização das áreas, quanto ao tipo de solo (EMBRAPA, 2006),

foi: Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico (LVA-1) correspondente a Área 1; Latossolo

Amarelo Acriférrico (LA-1) na Área 2; Latossolo Vermelho Acriférrico (LV-2) na Área 3;

Latossolo Vermelho-Amarelo Eutrófico (LVA-2) na Área 4; Latossolo Vermelho Férrico

(LVf-4) na Área 5 e Latossolo Vermelho Férrico (LVf-3) nas Áreas 6, 7 e 8. Os espaçamentos

nas linhas de tráfego (entrelinhas) da cana-de-açúcar, dependendo do talhão e da fazenda,

foram 1,10; 1,40 e 1,50 metros e as variedades da cana-de-açúcar foram: RB845210,

RB867515, SP81-3250 e SP89-1115 (Tabela 3). As áreas foram escolhidas de forma que

representassem a maioria das áreas produtivas da Usina, com o intuito de avaliar a

compactação do solo em função do ciclo anual da cultura de forma independente e não

comparar as variedades de cana-de-açúcar utilizadas.

A quantidade de ciclos da cultura de cana-de-açúcar foi escolhida de

acordo com os anos de colheita, onde foi possível avaliar e acompanhar áreas em seus 3

respectivos anos de cultivo, sendo realizadas as coletas de dados sempre após a colheita

30

(Tabela 4). Na primeira safra das áreas a colheita foi realizada de forma semi-mecanizada e

nos subsequentes ciclos de forma mecanizada.

Tabela 3. Caracterização das áreas quanto ao tipo de solo, espaçamento entre linhas de plantio

da cultura e variedade de cana-de-açúcar.

Tabela 4. Quantidade de ciclos da cultura e colheitas mecanizadas das áreas nas safras de

2010, 2011 e 2012.

Áreas

Ano Agrícola

2010 2011 2012

Ciclo

Cultura

Colheita

Mecanizada

Ciclo

Cultura

Colheita

Mecanizada

Ciclo

Cultura

Colheita

Mecanizada

Área 1 3 2 4 3 - -

Área 2 3 2 - - - -

Área 3 1 0 2 1 3 2

Área 4 2 1 3 2 4 3

Área 5 3 2 4 3 5 4

Área 6 1 0 2 1 3 2

Área 7 1 0 2 1 3 2

Área 8 3 2 4 3 5 4

As operações agrícolas geralmente realizadas nas áreas produtivas de

cana-de-açúcar estão descritas na Tabela 5, conforme o controle das operações realizadas

pelas parceiras agrícolas. Na primeira safra da cultura onde se realiza o preparo do solo e

Denominação Tipo de Solo Espaçamento Variedade

Área 1 LVA-1 1,10 RB845210

Área 2 LA-1 1,10 RB867515

Área 3 LV-2 1,40 RB867515

Área 4 LVA-2 1,40 RB867515

Área 5 LVf-4 1,40 SP81-3250

Área 6 LVf-3 1,50 SP81-3250

Área 7 LVf-3 1,50 SP81-3250

Área 8 LVf-3 1,40 SP89-1115

31

plantio, além dos tratos culturais e da operação de colheita, obteve-se um total aproximado de

25 operações mecanizadas e nos demais ciclos da cultura um valor aproximado de 14

operações mecanizadas.

Tabela 5. Operações agrícolas realizadas nos talhões.

Preparo do solo Plantio Cultivos Colheita

Dessecação Plantadora Herbicida (4) Colhedora

Aplicação gesso Adubação Inseticida (2) Transbordo

Aplicação calcário (2)

Fertilizantes (4)

Subsolagem

Aplicação de Maturador

Aplicação de filtro

Desenleirador

Aração

Gradagem (2)

5.3 Produtividade dos talhões

Os valores de produtividade das áreas foram obtidos em função do

valor total colhido por talhão pelo tamanho da respectiva área, número e peso de cargas dos

caminhões na balança da Usina, sendo estes dados fornecidos pelas empresas agrícolas

parceiras da Usina.

5.4 Amostragem do solo

Os dados de resistência do solo à penetração, densidade e teor de água

do solo foram coletados com o auxílio de um penetrômetro hidráulico-eletrônico e de um

amostrador hidráulico, montados na Unidade Móvel de Amostragem do Solo – UMAS (Figura

6), desenvolvido pelo NEMPA, Núcleo de Ensaios de Máquinas e Pneus Agrícolas do

Departamento de Engenheira Rural, da FCA/UNESP, Campus de Botucatu/SP, conforme

descrito por Lanças e Santos Filho (1998).

Nas coletas do ano 2012 o equipamento de aquisição dos dados,

Micrologger 23X – Campbell Cientific, foi substituído pelo NI USB 6009 – National

32

Instruments, de leitura mais fácil e melhor organização dos dados, conectados a um

computador portátil que faz a leitura dos sensores, conforme a Figura 7.

Figura 6. UMAS - Unidade móvel de amostragem do solo e trator agrícola.

Figura 7. Sensor de profundidade (A), célula de carga (B), Sistema de aquisição dos dados

USB 6009 (C) e programa de leitura em computador portátil (D).

(A) (B)

(C)

(D)

33

5.5 Determinação do teor de água e peso específico aparente do solo.

A coleta dos dados do teor de água do solo e de peso específico ou

densidade do solo no campo foi realizada após a colheita, de forma aleatória, sendo quatro

amostras na linha da cultura na camada de 0 a 20 cm e quatro amostras na camada de 20 a 40

cm por área. O teor de água no solo foi determinado pelo método gravimétrico (EMBRAPA,

1997) utilizando as amostras de solo coletadas e transportadas ao laboratório em embalagem

impermeável e vedada, colocando as amostras em latas de alumínio com pesos conhecidos e

devidamente identificados, transferindo-as para a estufa a 105 – 110 oC, deixando nessa

condição por, no mínimo, 24 horas.

O peso específico aparente do solo foi determinado utilizando-se o

método do anel volumétrico (EMBRAPA, 1997), onde na penetração do solo com três anéis

verticais, inseridos no amostrador hidráulico da UMAS (Figura 8), sendo utilizado somente o

anel do meio para a amostra de solo indeformada, sendo o anel pesado em uma balança

analítica, junto com a amostra de solo correspondente e colocado na estufa a 105 – 110 oC por

no mínimo 24 horas. Na Área 5 e safra de 2011 não foi possível a penetração dos anéis devido

ao solo argiloso com baixo teor de água, que ultrapassou o limite de força do equipamento,

obtendo portanto somente valores de teor de água no solo com o uso de um enxadão e sacos

plásticos.

5.6 Determinação do peso específico máximo do solo – ensaio de Proctor

Para a coleta de amostras e determinação do peso específico máximo

do solo das áreas, utilizou-se enxadão, sacos plásticos, balança digital de precisão de 0,01 g e

estufa elétrica com temperatura de 105ºC. Foram coletados aproximadamente 5 kg de solo de

forma aleatória em 4 diferentes locais em cada área. Para a determinação das curvas de ajuste

foi utilizada a metodologia do ensaio de Proctor seguindo a norma ABNT NBR 7182/1986

para Ensaios de Compactação.

http://pt.wikipedia.org/wiki/ABNT

34

Figura 8. Amostrador hidráulico e detalhes do processo de amostragem do solo.

5.7 Determinação da densidade relativa do solo

Os valores de densidade relativa do solo foram obtidos pela razão entre

os valores de peso específico aparente das amostras pelo peso específico máximo do solo,

conforme a Equação 1 (KLEIN, 2006).

100Pemáx

= DR xPe

(1)

DR = Densidade relativa (%);

Pe = Peso específico aparente (g.cm-3

);

Pemáx = Peso específico máximo (g.cm-3

).

35

5.8 Determinação dos valores de índice de cone (IC)

Para avaliar a ocorrência e a distribuição da compactação no solo,

utilizou-se um penetrômetro de dimensões normalizadas do tipo: A, conforme norma da

ASABE (2012) e instalado na UMAS. Nos pontos amostrais das áreas e, nos subsequentes

ciclos da cultura (anos posteriores), foram realizadas coletas de RP usando uma grade amostral

de 30 x 50 m, sendo a cada 30 metros entre pontos acompanhando a linha de plantio da cana-

de-açúcar e a cada 50 metros nas entrelinhas da cultura (linha de tráfego). Foram coletados,

em cada ponto da grade amostral, 10 amostras de RP em forma de “transepto”, iniciando a

coleta no meio da entrelinha do lado esquerdo da planta passando pela sua linha de plantio até

a outra entrelinha do seu lado direito, sendo coletado 3 pontos na entrelinha da cultura à

esquerda, 4 pontos na linha da cultura e outros 3 pontos na outra entrelinha da cultura (Figura

9), sendo que o equipamento coletava dados a cada milímetro de profundidade e foram

calculadas as médias para as camadas de 0 a 10, 10 a 20, 20 a 30, 30 a 40 e 40 a 50 cm de

profundidade (Índice de Cone do Solo - IC).

Figura 9. Amostras de IC coletadas em forma de transepto.

Na Área 5, após o 4º ciclo da cultura (safra de 2011) não foi possível

realizar a coleta de dados em forma de transepto com 10 pontos, devido ao baixo teor de água

no solo (aproximadamente 8%) e alto valor de RP que excedia o máximo do equipamento,

onde se realizou 3 amostras de RP, sendo, 1º na linha de tráfego a esquerda, 2º na linha da

Transepto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Linha de tráfego

Linha de tráfego

Linha da cultura

36

cultura e 3º na linha a direita da linha da cultura. Todos os dados obtidos em cada área e safra

foram subdivididos em 4 valores médios (blocos), utilizados nas análises de variância. Para a

realização dos gráficos de transepto foram utilizados os valores médios de RP de cada área e

respectivas safras.

5.9 Índice pluviométrico

Os dados de precipitação mensal, Figura 10, foram obtidos de uma

estação meteorológica do Instituto Nacional de Meteorologia – INMET, localizada nas

coordenadas: -22º48’; -48º42’ a 813 metros de altitude. O período de coleta dos dados foi

conciliado com o período de estiagem da região, de fim de maio a início de outubro nos

consecutivos anos, sendo que no mês de junho de 2012 houve a incidência de precipitações

atípicas para o período que resultou em maiores valores de teor de água no solo em algumas

avaliações.

Figura 10. Índice pluviométrico mensal nos anos: 2010, 2011 e 2012 (Fonte: INMET).

5.10 Delineamento experimental

Utilizou-se o delineamento experimental no esquema fatorial de dois

fatores, os quais foram tabulados e submetidos à análise de variância, aplicando-se o teste de

37

Tukey a 5% de significância. Foram analisadas as diferentes áreas em função do ciclo da

cultura e do local de coleta dos pontos de resistência à penetração coletados (linha de plantio e

linha de tráfego da cultura) em diferentes profundidades de amostragem (0 a 10, 10 a 20, 20 a

30, 30 a 40 e 40 a 50 cm) em dois tipos de solos: arenoso e argiloso. Os dados foram

analisados estatisticamente por meio do software ESTAT, os quais foram tabulados e

submetidos à análise de variância.

38

6 RESULTADOS E DISCUSSÃO

6.1 Teor de água no solo

A síntese da análise de variância dos valores médios de teor de água no

solo no momento da amostragem de resistência do solo à penetração está apresentada na

Tabela 6, considerando-se o delineamento em blocos casualizados no esquema fatorial (safras

x profundidade de amostragem), onde não resultou em interação significativa entre safras e

profundidades. Não houve diferenças significativas entre as profundidades amostradas quanto

aos valores de teor de água no solo nas áreas, sendo então esses valores considerados

homogêneos entre as profundidades. Nas áreas 1 e 6 os valores de teor de água não

apresentaram diferenças significativas entre as coletas de dado nas diferentes safras, portanto

estas áreas e safras poderão ser comparadas igualmente quanto aos valores de resistência do

solo à penetração, que sofrem reduções dos valores quanto maior o teor de água no solo,

corroborando com Lanças (1996).

Nas áreas 3, 4, 5, 7 e 8 houve diferenças significativas, nas diferentes

safras e ciclos avaliados, quanto ao teor de água no solo nas coletas dos valores de RP,

justificando que em alguns casos a redução dos valores de RP foi em função do maior teor de

água no solo de um ciclo para o outro, concordando com Castro Neto (2001); Pereira et al.

(2002) e Assis et al. (2009).

No entanto, a área 3 nas coletas realizadas nos anos de 2010 e 2012,

área 4 nas coletas 2010/2011 e área 5 nas coletas 2010/2012 não diferiram quanto aos valores

39

de teor de água respectivamente, podendo estas safras ser comparadas quanto aos valores de

índice de cone, de acordo com Lanças (1996).

Observou-se que as áreas que possuem maior teor de areia (1, 2, 3 e 4

apresentaram menores valores médios de teor de água no solo (7,7%) comparadas com as

áreas de textura argilosa (16,5%), corroborando com Iaia et al. (2006).

A área 1 na safra de 2012 e a área 2 nas safras de 2011 e 2012 não

obtiveram valores pois sofreram por uma infestação de pragas na cultura de cana-de-açúcar,

Sphenophorus levis, onde a cultura foi erradicada. Nas áreas 7 e 8 não foi possível a coleta de

dados na safra de 2010 devido a adversidades técnicas e climatológicas.

Tabela 6. Valores médios de teor de água do solo (%), nas diferentes áreas, safras e

profundidades de amostragem.

Safra Área 1 Área 2 Área 3 Área 4 Área 5 Área 6 Área 7 Área 8

2010 8,7 A 7,9

8,5 A 5,5 B 12 A 15,4 A -

-

2011 6,6 A -

5,5 B 7,1 B 8 B 16,6 A 18,7 B 14,3 B

2012 - - 6,6 AB 12,3 A 12,6 A 18,4 A 24,3 A 19,2 A

Profundidade

0-20 7,6 A 7,3 A 6,7 A 7,9 A 11 A 16,3 A 20,9 A 16,7 A

20-40 7,8 A 8,5 A 7 A 8,4 A 10,7 A 17,3 A 21,8 A 16,7 A

Média 7,7

7,9

6,9

8,3

10,9

16,8

21,5

16,7

C.V 12,9

2,7

15

10,8

9,9

9,6

6

6,2

* Letras diferentes na coluna, diferem entre si pelo Teste de Tukey a 5% de significância.

6.2 Peso específico aparente do solo

Os valores de peso específico aparente do solo obtidos após análise das

amostras indeformadas em laboratório nas respectivas safras, profundidades e áreas estão

apresentados na Tabela 7. Observa-se que os valores de peso específico aparente do solo, nas

áreas 3, 4, 5 e 6 na camada superficial (0 a 20 cm) são significativamente inferiores do que na

camada mais profunda (20 a 40 cm), mostrando que o solo apresentou o efeito do preparo e/ou

cultivo mecânico superficial e que também o efeito do tráfego de máquinas resultou em

maiores valores de peso específico nas camadas mais profundas na linha da cultura,

concordando com Vasconcelos (2002), que observou aumento da densidade do solo até a

profundidade de 0,40 m e conforme Oliveira (2002), constituindo a profundidade do solo

40

explorada pela maior parte do sistema radicular da cultura de cana-de-açúcar. Nas áreas 6, 7 e

8 houve incremento significativo nos valores de peso específico aparente do solo nos

consecutivos ciclos da cultura da cana-de-açúcar em função do tráfego de máquinas na

alteração das propriedades físicas do solo, concordando com resultados obtidos por Streck et

al. (2004); Cavalieri (2007); Machado et al. (2010) e Rosa et al. (2011). Nas áreas 1, 4 e 5

estes valores não foram significativos. Nas áreas representadas pelo solo do tipo arenoso (1, 2,

3 e 4) não ocorreram acréscimos nos valores de peso específico aparente, evidenciando que

este tipo de solo foi menos sensível às variações na quantidade de ciclos da cultura. Os valores

de peso específico do solo obtidos estão de acordo com os valores descritos por Freire (2006)

para solos de textura argilosa e arenosa.

Tabela 7. Valores médios de peso específico aparente do solo (g.cm-3

), nas diferentes áreas,

anos e profundidades de amostragem.

Ano Área 1 Área 2 Área 3 Área 4 Área 5 Área 6 Área 7 Área 8

2010 1,69 A 1,73

1,72 A 1,66 A 1,79 A 1,63 AB -

-

2011 1,71 A -

1,64 AB 1,64 A -

1,57 B 1,27 B 1,39 B

2012 - - 1,52 B 1,68 A 1,82 A 1,68 A 1,38 A 1,63 A

Profundidade

0-20 1,66 A 1,70 A 1,57 B 1,58 B 1,76 B 1,57 B 1,30 A 1,52 A

20-40 1,74 A 1,77 A 1,69 A 1,74 A 1,86 A 1,68 A 1,34 A 1,50 A

Média 1,7

1,73

1,63

1,66

1,81

1,63

1,32

1,51

C.V 8,3

2,1

6,0

3,2

3,3

4,1

6,2

7,6


Nas Tabelas 8 e 9 são apresentados os resultados das interações dos

valores de peso específico aparente do solo entre o ciclo da cultura e profundidade amostrada

nas Áreas 6 e 7, respectivamente. Observou-se que os valores médios de peso específico

aparente do solo no 1º e 2º ciclo da cultura na Área 6 apresentaram valores inferiores ao 3º

ciclo, evidenciando que ocorreu acréscimo no peso específico aparente na camada superficial

do solo na linha da cultura, que pode ter sido causada pelo tráfego indevido na linha,

interferência da linha de tráfego e ou devido ao adensamento do solo em função do tempo.

Não houve diferenças nos valores médios de peso específico aparente na camada de 20 a 40

cm entre os 3 ciclos da cultura e entre as profundidades amostradas no terceiro ciclo. No

primeiro e segundo ciclo a camada superficial (0 a 20 cm) apresentou menores valores,

41

evidenciando que esta camada foi mais suscetível ao incremento nos valores de peso

específico aparente (Tabela 8).

Tabela 8. Interação dos valores de peso específico aparente do solo nos diferentes anos e

profundidades de amostragem na Área 6.

Área 6 Profundidade (cm)

Ciclo da Cultura (Ano) 0 - 20 20 - 40

1 (2010) 1,52 B b 1,74 A a

2 (2011) 1,50 B b 1,63 A a

3 (2012) 1,69 A a 1,68 A a * Letras diferentes, maiúsculas na coluna e minúsculas na linha, diferem entre si pelo Teste de Tukey a 5% de

significância.

Na Área 7, os valores de peso específico aparente do solo

apresentaram aumento significativo do 2º para o 3º ciclo na camada de 20 a 40 cm, e, esta,

diferenciou-se da camada de 0 a 20 cm, evidenciando o efeito do tráfego nos subsequentes

ciclos (Tabela 9).

Tabela 9. Interação dos valores de peso específico aparente do solo nos diferentes anos e

profundidades de amostragem na Área 7.


Ciclo da Cultura (Ano) 0 - 20 20 - 40

2 (2011) 1,32 A a 1,21 B a

3 (2012) 1,28 A b 1,47 A a * Letras diferentes, maiúsculas na coluna e minúsculas na linha, diferem entre si pelo Teste de Tukey a 5%

A Tabela 10 apresenta os valores de peso específico máximo e teor de

água crítico, obtidos no ensaio de Proctor, valores médios de peso específico aparente e

densidade relativa do solo nas diferentes safras e áreas. Observou-se que os valores de peso

específico máximo foram superiores aos obtidos nas coletas das áreas, sendo que os valores de

peso específico aparente mais próximo do máximo foram obtidos nas Áreas: 1, 2, 3, 4, 5 e 6.

Estas áreas se aproximaram mais dos valores máximos, acima de 90% de densidade relativa.

As Áreas 7 e 8 apresentaram menores valores de peso específico aparente e de densidade

relativa, porém houve acréscimo nos valores de um ciclo para o outro. Os valores de teor de

água crítico do solo mostram os valores de teor de água que impactam na severidade da

compactação deste e a importância da prática de atividades agrícolas sem o controle dos teores

42

de água provocam, conforme destacados por Cunha et al. (2002) e Assis et al. (2009) e demais

fatores como textura e densidade inicial do solo e a quantidade de matéria orgânica

incorporada e em cobertura, de acordo com Stone e Ekwue (1993).

Tabela 10. Valores de teor de água médio e crítico do solo e respectivos valores médios de

peso específico do solo (máximo e aparente) e valores de densidade relativa do solo nas

diferentes áreas e anos de coleta.

Área

Teor de Teor de

água

crítico

(%)

Peso específico (g.cm-3

)

Densidade relativa (%) água

médio Máximo Aparente

(%) 2010 2011 2012 2010 2011 2012

1 7,7 13,9 1,82 1,71 1,69 - 94,0 92,9 -

2 7,9 13,6 1,80 1,73 - - 96,1 - -

3 6,9 12,3 1,81 1,72 1,64 1,52 95,0 90,6 84,0

4 8,3 13,4 1,79 1,66 1,64 1,68 92,7 91,6 93,9

5 10,9 11,4 1,84 1,79 - 1,82 97,3 - 98,9

6 16,8 13,6 1,80 1,63 1,57 1,69 90,6 87,2 93,9

7 21,5 26,0 1,56 - 1,26 1,38 - 80,8 88,5

8 16,7 14,8 1,83 - 1,39 1,64 - 76,0 89,6

6.3 Produtividade da cultura da cana-de-açúcar

Na Tabela 11 são apresentados os valores de produtividade da cana-de-

açúcar (t.ha-1

) nas áreas e respectivas safras, onde, de modo geral, houve redução dos valores

de produtividade da cultura em razão do tráfego de máquinas (28,9%), corroborando com

Camilotti et al. (2005) e Lima et al. (2010). Verificou-se que os valores de produtividade

apresentaram maiores reduções nos consecutivos ciclos da cultura nas Áreas 1, 3 e 4 (solos

arenosos), evidenciando que estes tipos de solo são mais sensíveis a redução de produtividade

em função dos ciclos; porém, também devem ser considerados fatores como a variedade da

cana-de-açúcar, manejo do solo e de condução da cultura. Na Área 1 (2011) a redução do 3º

(2010) para o 4º ciclo (2011) foi de 34,6%, na Área 3 esta redução foi de 19,9% do 1º (2010)

para o 2º ciclo (2011) e de 61,6% do 2º para o 3º ciclo (2012), totalizando aproximadamente

70% de redução na produtividade da 1ª para a 3ª safra. Na Área 4 a redução foi de 48,5% do 2º

(2010) para o 3º ciclo (2011), 12,1% do 3º para o 4º ciclo (2012) e de 54,7% da 2ª para a 4ª

safra.

43

Observou-se que nas Áreas 3 e 4 (solo arenoso) as maiores reduções de

produtividade ocorreram no 3º ciclo da cultura, que não foi devido ao ano da safra, pois esta

queda de produção ocorreu em diferentes safras (Área 3 na safra de 2012 e Área 4 na safra de

2011).

As Áreas 5, 6, 7 e 8 (solos argilosos) apresentaram menores reduções

nos valores de produtividade (10,9%) conforme os subsequentes ciclos, evidenciando que no

solo argiloso a produtividade da cultura foi menos influenciada pelo ciclo; porém, também

com redução na produção ciclo após ciclo. Em algumas situações houve aumento de

produtividade de um ciclo para o outro: Área 5 do 3º (2010) para o 4 ciclo (2011), Área 6 do

2º (2011) para o 3º ciclo (2012) e na Área 7 do 2º (2011) para o 3º ciclo (2012).

Observou-se que houve diferenças de produtividade entre as áreas e

anos, evidenciando a complexidade do sistema, sendo que muitas destas obtiveram valores

abaixo da média (CONAB, 2013), sendo que a maior parte caracterizada por solo do tipo

arenoso.

Tabela 11. Produtividade da cultura de cana-de-açúcar em função dos anos de produção.

Área\Ano Produtividade (t.ha

-1)

2010 2011 2012

1 95,47 62,41 *

2 54,34 * *

3 124,69 99,83 38,36

4 79,75 41,10 36,13

5 70,67 73,72 67,57

6 112,43 105,75 108,56

7 148,48 124,68 125,63

8 78,73 68,62 62,70

* Áreas erradicadas devido à infestação de pragas

Houve decréscimo nos valores de produtividade das áreas em função

dos ciclos. No terceiro ciclo houve grande variação entre os valores nas diferentes áreas,

destacando-se como uma época de decisão entre manter-se o canavial ou reformá-lo (Figura

11).

44

R² = 0,64

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6

Pro

du

tiv

ida

de

(t/h

a)

No de Ciclos da cultura de cana-de-açúcar

Figura 11. Correlação entre produtividade e o número de ciclos da cultura de cana-de-açúcar.

6.4 Resistência do solo à penetração (RP) e Índice de Cone (IC)

Nas Tabelas 12 a 23 e Figuras 12 a 19, são apresentados os valores

médios de IC (MPa) calculados através dos valores de RP obtidos no campo das Áreas de 1 a

8, nos diferentes locais de coleta (linha de tráfego e linha da cultura), ciclos da cultura (1 a 5) e

respectivos anos de coleta (2010, 2011 e 2012) em relação às camadas de profundidade (0 a

10, 10 a 20, 20 a 30, 30 a 40 e 40 a 50 cm). De forma geral houve alterações significativas nas

propriedades físicas do solo em função do tráfego de máquinas (ciclos) que corroboram com

os resultados obtidos por Oliveira (2002); Streck et al. (2004); Iaia et al. (2006); Blanco-

Canqui et al. (2010) e Machado et al. (2010), sendo que, a compactação do solo ocorreu em

maior intensidade nas linhas de tráfego da cultura e nas camadas de 0 a 10, 10 a 20 e 20 a 30

cm, com 32,8, 29,7 e 11,2% de incremento respectivamente. Os valores de IC foram mais

sensíveis do que os de peso específico aparente do solo aos efeitos do tráfego das máquinas,

corroborando com Otto et al. (2011).

Na Área 1 (Tabela e Figura 12), os valores médios de IC não

apresentaram diferenças significativas entre os locais de coleta, linha de tráfego e linha da

cultura, devido ao menor espaçamento (1,10m) entre as linhas da cultura adotado nesta Área.

Com este espaçamento reduzido algumas operações mecanizadas, como a colheita, se tornam

mais difícil para ser utilizado um tráfego controlado, ou seja, somente nas linhas destinadas a

45

isso. Esta não diferenciação também ocorreu devido ao adiantado ciclo da cultura nesta área,

3º ciclo (2010) e 4º ciclo (2011). As camadas de 10 a 20 cm e 20 a 30 cm obtiveram

incrementos significativos em função dos ciclos e do tráfego de máquinas na área. A

produtividade abaixo da média (CONAB, 2013) no 4º ciclo nesta área e no 3º ciclo da área 2

(Tabela 14), de 62,41e 54,34 t.ha-1

respectivamente, deve-se aos valores de IC em torno de 3,5

a 6,5 MPa considerados capazes de causar problemas para o desenvolvimento radicular, áreas

1, 2, 4, 5, 6 e 8 com respectivamente 14, 1; 1,8; 10,6; 41,4; 13,2 e 3,8% acima destes valores,

corrobando com Torres e Saraiva (1999).

Tabela 12. Valores médios de índice de cone (MPa) nos diferentes locais de coleta (linha da

cultura e linha de tráfego) e nas diferentes safras na cultura de cana-de-açúcar em relação a

profundidade na área 1.


Local 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50

Linha de Tráfego 1,664 A 3,466 A 4,256 A 4,006 A 3,553 A

Linha da Cultura 1,436 A 3,180 A 4,074 A 3,954 A 3,500 A

Ciclo da Cultura (Ano)

3 (2010) 1,308 A 2,705 B 3,586 B 3,929 A 3,525 A

4 (2011) 1,791 A 3,942 A 4,743 A 4,031 A 3,527 A

Média 1,550

3,323

4,165

3,980

3,526

C.V. 29,4

12,9

14,3

13,6

11,2


Figura 12. Valores de IC (MPa), nos diferentes locais de amostragem (esquerda) e nos

diferentes ciclos da cultura da cana-de-açúcar (direita) na área 1.

46

Na Área 2 não se observou diferenças significativas em relação aos

locais (linha de tráfego e da cultura), que também pode ter uma relação direta com o

espaçamento reduzido de 1,10 m entre linhas adotado nesta área e em função de se encontrar

no 3º ciclo da cultura (Tabela e Figura 13).

Tabela 13 Valores médios de índice de cone (MPa) nos diferentes locais de coleta (linha da

cultura e linha de tráfego) e na safra de 2010 na cultura de cana-de-açúcar em relação a



Local 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50


Linha da Cultura 0,972 A 2,293 A 3,566 A 4,387 A 4,038 A

Média 1,017

2,338

3,643

4,393

4,021

C.V. 7,9

17,5

14,8

9,12

4,6


Figura 13. Valores de IC (MPa), nos diferentes locais de amostragem na cultura da cana-de-

açúcar na área 2.

Na área 03, Tabela e Figura 14, os valores de IC foram

significativamente maiores na linha de tráfego da cultura nas profundidades de 0 a 10, 10 a 20,

20 a 30 e 30 a 40 cm não diferenciando na camada de 40 a 50 cm. Observou-se que o tráfego,

47

com espaçamento de 1,40 m entre as linhas, apresentaram valores de IC inferiores na linha da

cultura.





Local 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50


Linha da Cultura 0,721 B 1,856 B 2,623 B 2,872 B 2,991 A


1 (2010) 0,703 B 1,831 C 2,553 B 2,719 B 2,853 A

2 (2011) 0,526 B 2,272 B 3,315 A 3,346 A 3,127 A

3 (2012) 1,584 A 2,899 A 3,469 A 3,275 A 3,151 A

Média 0,937

2,334

3,113

3,113

3,044

C.V. 15,3

12,3

10,2

13,0

12,9




Houve incremento nos valores de IC em função do ciclo da cultura,

sendo que, na camada de 0 a 10 cm, o 3º ciclo resultou nos maiores valores. Na camada de 10

a 20 cm houve acréscimo significativo em todos os ciclos da cultura, evidenciando que esta

48

camada foi a mais influenciada pelo tráfego. Nas camadas de 20 a 30 cm e 30 a 40 cm, o 1º

ciclo resultou nos menores valores de IC. Na profundidade de 40 a 50 cm não houve

acréscimo significativo nos valores de IC entre os ciclos, observando a não influencia do

tráfego e dos ciclos nesta camada. A baixa produtividade ocorrida no 3º ciclo da cultura (38,36

t.ha-1

) pode ser explicada pelos valores de IC até 3,5 MPa, concordando com Torres e Saraiva

(1999) que consideraram valores entre 1,5 e 3,0 MPa impactantes.

Nas camadas, 0-10, 10-20 e 20-30 cm, houve interação dos valores

médios de IC para os dados entre os ciclos da cultura (1,2 e 3) e entre os locais de amostragem

dos dados (linha de tráfego e linha da cultura) na Área 3, verificando-se que a linha da cultura

apresentou valores inferiores no segundo e terceiro ciclos nestas camadas. No primeiro ciclo

constatou-se diferenças entre os locais devido ao menor tráfego de máquinas e colheita

realizada de forma manual no primeiro ciclo. Na linha de tráfego ocorreram maiores valores

de IC no 3º ciclo e nas camadas de 0 a 10 e 10 a 20 cm, e menores valores no 1º ciclo nas

camadas de 10 a 20 e 20 a 30 cm. Na linha da cultura houve diferença na camada de 0 a 10

cm, ocorrendo maiores valores no 3º ciclo (Tabela 15), mostrando que o tráfego ao longo dos

anos acabou afetando a linha da cultura.

Tabela 15. Interação dos valores de índice de cone (MPa) nos diferentes anos e locais de

amostragem (linha da cultura e linha de tráfego) nas profundidades de 0 a 10, 10 a 20 e 20 a

30 cm na área 3.

Área 3 Profundidade 0 - 10 cm

Ciclo da Cultura (Ano) Linha de Tráfego Linha da Cultura

1 (2010) 0,720 B a 0,685 B a

2 (2011) 0,671 B a 0,380 C b

3 (2012) 2,069 A a 1,098 A b

Profundidade 10 - 20 cm

1 (2010) 1,884 C a 1,778 A a

2 (2011) 2,869 B a 1,674 A b

3 (2012) 3,683 A a 2,115 A b


1 (2010) 2,621 B a 2,485 A a

2 (2011) 3,917 A a 2,713 A b

3 (2012) 4,269 A a 2,670 A b * Letras diferentes, maiúsculas na coluna e minúsculas na linha, diferem entre si pelo Teste de Tukey a 5% de

significância.

49

Na área 4 (Tabela 16 e Figura 15) observou-se menores valores de IC

na linha da cultura nas camadas de 0 a 10 e 10 a 20 cm, sendo que estas camadas foram mais

influenciadas pelo tráfego entre as linhas da cultura. Nas profundidades de 30 a 40 e 40 a 50

cm houve maiores valores de IC na linha da cultura, que pode ser resultado do deslocamento

de máquinas ocorrido nas linhas de tráfego, influenciando em camadas mais profundas da

linha da cultura. Possivelmente o tráfego ao longo dos anos não ficou restrito ao seu espaço

reservado e houve tráfego nas linhas da cultura.





Local 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50

Linha de Tráfego 1,512 A 3,442 A 3,765 A 3,706 B 3,397 B

Linha da Cultura 0,944 B 2,472 B 3,916 A 4,348 A 3,738 A


2 (2010) 1,310 B 3,688 A 4,172 B 4,095 B 3,606 A

3 (2011) 1,592 A 3,482 A 4,836 A 4,848 A 3,850 A

Média 1,228

2,957

3,840

4,027

3,568

C.V. 15,0

14,4

10,3

8,6

6,5




50

O IC aumentou do 2º para o 3º ciclo nas camadas: 0 a 10, 20 a 30 e 30

a 40 cm. O 4º ciclo da cultura (2012) não foi comparado, pois os menores valores de IC

obtidos neste ciclo, muito provavelmente, deveu-se ao maior teor de água no solo (12,3%) nas

coletas dos dados neste ciclo, de acordo com o índice pluviométrico (Figura 10), corrobando

com Castro Neto (2001) que obteve menores valores de IC em função do maior teor de água

no solo. A queda nos valores de produtividade no 3º ciclo também corroboraram com Torres e

Saraiva (1999), devido aos elevados valores de IC.

Na interação dos valores médios de IC, entre local de amostragem e o

ciclo da cultura, na camada de 0 a 10 cm, na área 4 (Tabela 17), foram menores os valores na

linha da cultura no segundo e terceiro ciclos comparados com os valores na linha de tráfego.

Houve acréscimo dos valores de IC na linha de tráfego do 2º ciclo (2010) para o 3º ciclo

(2011).


amostragem (linha da cultura e linha de tráfego) na profundidade de 0 a 10 cm na área 4.


Ciclo da Cultura

(Ano) Linha de Tráfego Linha da Cultura

2 (2010) 1,612 B a 1,009 A b


significância.

Na área 5, conforme a Tabela 18 e Figura 16, houve diferenças entre

locais de coleta, onde na linha de tráfego observou-se maiores valores de IC nas camadas de 0

a 10 e 10 a 20 cm. Não houve diferenças de IC entre o 3º e o 5º ciclo o que resultou em uma

queda de apenas 4,4% na produtividade.

Houve interação dos valores de IC na camada de 0 a 10 cm da área 5

em função do menor teor de água observado nas coletas do 4º ciclo, ressaltando que houve

maiores valores na linha de tráfego, evidenciando que esta diferenciação pode ser mais

sensível em menores teores de água no solo e concordando com Castro Neto (2001) (Tabela

19).

51





Local 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50




3 (2010) 1,236 A 3,372 A 3,785 A 2,920 A 2,215 A

5 (2012) 1,465 A 2,550 A 2,895 A 2,451 A 2,061 A

Média 2,284

5,360

6,221

4,908

3,957

C.V. 27,7

22,5

26,6

26,6

20,2





amostragem nas profundidades de 0 a 10 e 10 a 20 cm na área 5.



3 (2010) 1,062 B a 1,409 B a

4 (2011) 4,915 A a 3,389 A b


3 (2010) 3,217 B a 3,527 B a


significância.

52

Na área 6 ocorreram maiores valores de RP na linha de tráfego, nas

camadas de 0 a 10 e 10 a 20 cm, não diferenciando nas camadas mais profundas de 20 a 30, 30

a 40 e 40 a 50 cm com a linha da cultura, sendo que nestas camadas o efeito do tráfego pode

atingi-las com a mesma intensidade (Tabela 20 e Figura 17).





Local 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50




1 (2010) 1,319 A 2,352 A 2,084 B 1,831 B 2,161 B

2 (2011) 1,601 A 2,709 A 2,823 A 2,995 A 4,295 A

Média 1,392

2,305

2,258

2,243

2,810

C.V. 24,1

16,9

14,6

19,9

14,5




Houve acréscimo nos valores de IC do 1º ciclo para o 2º ciclo,

concordando com resultados obtidos por Fenner (1999); Nagaoka et al. (2003) que obtiveram

53

maiores deformações no solo nas primeiras passagens de máquinas. O acréscimo de IC

ocorreu nas camadas de 20 a 30, 30 a 40 e 40 a 50 cm, não sendo observado no 3º ciclo da

cultura em função do maior teor de água no solo (18,4%), que influenciou nos valores de IC

Na Tabela 21 e Figura 18 observou-se que houve diferença

significativa nos valores de RP entre os locais amostrados nas camadas de 0 a 10, 10 a 20 e 20

a 30 cm, maiores para a linha de tráfego. Houve interação dos valores de IC obtidos na área 7

(Tabela 22), onde, observou-se que a linha da cultura apresentou menores valores

confrontando com a linha de tráfego.





Local 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50


Linha da Cultura 1,271 B 2,647 B 4,032 B 4,357 A 4,645 A

Média 1,562

3,459

4,316

4,357

4,666

C.V. 11,6

11,2

8,8

8,8

8,8




54


amostragem (linha da cultura e linha de tráfego) nas profundidades de 0 a 10 e 10 a 20 cm na

área 7.



2 (2011) 2,583 A

1,716 B

Profundidade: 10 - 20 cm

2 (2011) 6,624 A

4,180 B

* Letras diferentes na linha, diferem entre si pelo Teste de Tukey a 5% de significância.





Local 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50


Linha da Cultura 1,542 B 3,383 B 3,639 B 3,467 B 3,543 A

Média 1,921

3,897

3,965

3,701

3,732

C.V. 8,4

14,3

9,3

9,6

18,2




Na área 8 (Tabela 23 e Figura 19) os valores de IC foram superiores na

linha de tráfego, nas camadas de 0 a 10, 10 a 20, 20 a 30 e 30 a 40 cm, mostrando que o

55

tráfego nas entrelinhas foi eficiente, ou seja, direcionou a compactação do solo para as

entrelinhas da cultura.

Comparando-se os ciclos nas áreas 7 e 8 (tabelas 24, 25 e 26) também

observaram-se menores valores de IC na safra de 2012, 3º ciclo na área 7 e 5º ciclo na área 8,

devido aos maiores teores de água no solo no momento das coletas.

6.5 Ciclos da cultura da cana-de-açúcar, tipos de solo e profundidades

Analisando os valores de IC das áreas no 1º ciclo da cultura em relação

à profundidade (Tabela 24), observou-se que estas diferiram nas camadas mais profundas, 30 a

40 e 40 a 50 cm na área 3, solo arenoso. Na área 6, solo argiloso, não observaram-se

diferenças entre os valores médios de IC nas camadas de 10-20, 20-30, 30-40 e 40-50 cm.

O teor de água foi inferior no solo arenoso nos comparativos entre

áreas de 1º ciclo (Tabela 24), 2º ciclo (Tabela 25) e 3º ciclo (Tabela 26), concordando com

Maule et al. (2001); Iaia et al. (2006) que observaram que a capacidade de retenção de água

varia em função do tipo e da porosidade do solo.

Tabela 24. Valores médios de índice de cone (MPa) e teor de água no solo das áreas e safras

no primeiro ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade.

1 Ciclo Teor de

Água

Índice de Cone - Profundidades (cm)

Área/Ano 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50

3/2010 8,5 B 0,685 A d 1,778 A c 2,485 A b 2,709 A ab 2,892 A a

6/2010 15,5 A 1,215 A b 2,137 A a 1,977 A a 1,843 B ab 2,087 B a

Média 12,0

1,981

C.V. 14,9

14,3

* Letras diferentes, maiúsculas na coluna e minúsculas na linha, diferem entre si pelo Teste de Tukey a 5% de

significância.

No comparativo dos valores de IC das áreas no 2º ciclo da cultura,

Tabela 25, verificou-se que na área 7 foram obtidos os maiores valores em todas as

profundidades avaliadas (0 a 10, 10 a 20, 20 a 30, 30 a 40 e 40 a 50 cm), porém não

influenciando a produtividade da cana-de-açúcar (124,68 t.ha-1

), que foi a maior entre as áreas

avaliadas no 2º ciclo (Tabela 11). Constatou-se que na área 3, com menores valores de IC nas

56

camadas de 10 a 20 e 20 a 30 cm, obteve-se maior produtividade (99,83 t.ha-1

), comparando-se

com a área 4 (79,75 t/ha), ambas de solo arenoso.


no segundo ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade.

2 Ciclo Teor de

Água


Área/Ano 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50

3/2011 5,5 B 0,380 B c 1,674 C b 2,713 C ab 3,082 CD a 3,054 C a

4/2010 5,4 B 1,009 AB c 3,035 AB b 4,083 B ab 4,327 BC a 3,778 BC ab

6/2011 16,6 A 1,154 AB c 2,234 BC bc 2,758 C b 3,028 D b 4,395 B a

7/2011 18,7 A 1,716 A c 4,180 A b 6,279 A a 6,595 A a 7,132 A a

Média 11,5

3,330

C.V. 9,6

14,3


significância.

Não houve relação direta entre os valores de produtividade (Tabela 11)

e de IC nas áreas com o 3º ciclo da cultura (Tabela 26). Na área 7, com maior valor de

produtividade (125, 63 t.ha-1

) , maior teor de água e menores valores de IC nas camadas de 10

a 20, 20 a 30, 30 a 40 e 40 a 50 cm, não apresentou diferenças significativas quanto aos

valores de IC das camadas de 20 a 30 e 30 a 40 cm na área 3, que obteve o menor valor de

produtividade no 3º ciclo (38,36 t.ha-1

).

Ao se analisar os valores de IC por tipo de solo, no arenoso (áreas 1,2,

3 e 4) não observou-se uma relação direta com os valores de produtividade, apresentando

maior produtividade na área 1 (95,47 t.ha-1

) com maior IC e menores valores de IC na área 3,

com a menor produtividade.

Nas áreas de solo argiloso (5, 6 e 7) obteve-se uma correlação positiva

de produtividade e valores de IC nas camadas de 10 a 20 e 20 a 30 cm, onde os menores

valores das áreas 6 e 7 resultaram em maiores produtividades (108,56 e 125,63 t.ha-1

) e menor

valor na área 5 (70,67 t.ha-1

) com maior IC.

As profundidades que apresentaram maiores valores de IC variaram

entre as áreas, sendo que nas áreas 3 e 6 esses valores corresponderam às profundidades de 10

a 20, 20 a 30, 30 a 40 e 40 a 50 cm; na área 5 nas camadas de 10 a 20, 20 a 30, e 30 a 40 cm;

57

na área 4 nas camadas de 20 a 30 e 30 a 40 cm e nas áreas 1, 2 e 7 nas camadas de 20 a 30, 30

a 40 e 40 a 50 cm.


no terceiro ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade.

3 Ciclo Teor de

Água


Área/Ano 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50

1/2010 8,7 D 1,285 A c 2,697 AB b 3,572 BC ab 3,917 B a 3,497 AB ab

2/2010 7,9 D 0,972 A c 2,293 B b 3,566 BC a 4,387 AB a 4,038 A a

3/2012 6,6 D 1,098 A b 2,115 B a 2,670 CD a 2,826 CD a 3,026 BC a

4/2011 7,1 D 1,105 A d 2,922 AB c 5,183 A a 5,288 A a 4,004 AB b

5/2010 12,0 C 1,409 A c 3,527 A a 3,750 B a 2,885 C ab 2,188 CD bc

6/2012 18,4 B 0,749 A b 1,327 BC ab 1,636 E ab 1,846 D a 1,944 D a

7/2012 24,3 A 0,825 A b 1,114 C b 1,785 DE ab 2,120 CD a 2,157 CD a

Média 12,2

2,564

C.V. 10,7

13,9


significância.

Entre as áreas de 4º ciclo da cultura (Tabela 27), constatou-se que a

Área 5 apresentou maior valor de produtividade (73,72 t.ha-1

) e também os maiores valores de

IC em função do baixo teor de água no solo (8,2%). Observou-se que o solo argiloso, com

baixo teor de água (Área 5), apresentou maiores valores de IC do que o solo arenoso com

baixo teor de água da Área 1 (6,6%), concordando com Bertol et al. (2000); Sharma e Bushan

(2001) e Assis et al. (2009), que evidenciaram que a classe de solo apresenta influência

determinante sobre as propriedades físicas do solo.


no quarto ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade.

4 Ciclo Teor de

Água


Área/Ano 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50

1/2011 6,6 B 1,587 AB b 3,663 B a 4,576 B a 3,991 B a 3,503 B ab

4/2012 12,3 A 0,718 B b 1,460 C b 2,482 C ab 3,430 B a 3,432 B a

5/2011 8,2 B 3,389 A c 7,442 A b 9,460 A a 8,804 A ab 7,624 A ab

8/2011 14,3 A 2,206 AB b 5,391 B a 5,626 B a 5,082 B a 4,974 B a

Média 10,3

4,442

C.V. 16,8

16,5


significância.

58

Entre as áreas com mesmo tipo de solo, arenoso (áreas 1 e 4) e argiloso

(áreas 5 e 8), a variação do teor de água foi determinante nos valores de IC, onde, na área 1 se

observou os maiores valores nas camadas de 10 a 20 e 20 a 30 cm. A Área 8, com maior teor

de água (14,3%), apresentou menores valores de IC nas camadas de 10 a 20, 20 a 30, 30 a 40 e

40 a 50 cm quando comparada com a Área 5.

Quanto às camadas compactadas nas áreas de 4º ciclo, observou-se que

são iguais em camadas mais profundas, não diferenciando nas camadas de 20 a 30, 30 a 40 e

40 a 50 cm.

Para as áreas de 5º ciclo da cultura (Tabela 28), verificou-se que nas

camadas de 10 a 20, 20 a 30 e 30 a 40 cm os valores de IC foram superiores na Área 5, sendo

influenciados pelo teor de água no solo, menor neste talhão (12,6%). Na área 5 a camada mais

compactada foi a de 20 a 30 cm e na Área 8 as camadas de 30 a 40 e 40 a 50 cm, verificando

que solos de mesmo tipo apresentam diferentes reações quanto ao tráfego e consecutivos

ciclos.


no quinto ciclo da cultura de cana-de-açúcar em relação a profundidade.

5 Ciclo Teor de

Água


Área/Ano 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50

5/2012 12,6 B 1,135 A c 2,306 A b 2,954 A a 2,468 A b 2,112 A b

8/2012 19,2 A 0,877 A c 1,375 B b 1,653 B b 1,852 B ab 2,112 A a

Média 15,9

1,885

C.V. 4,4

8,1


significância.

6.6 Avaliação de transeptos

Nas Figuras de 20 a 38 estão apresentados os transeptos, obtidos pelo

valor médio de IC, das áreas e respectivas safras. Foram representados pelos pontos de 1 a 10,

onde os valores dos pontos 1, 2 e 3 mostraram as coletas realizadas na linha de tráfego à

esquerda da linha da cultura, que continha os pontos 4, 5, 6 e 7 e a linha de tráfego à direita

desta, representada pelos pontos 8, 9 e 10.

59

Verificou-se que a camada de 0 a 10 cm apresentou os menores valores

de IC em todas as áreas e safras (Figuras 20 a 38), possivelmente causados pelo alivio da carga

aplicada pelas máquinas nos resíduos da cana-de-açúcar nesta camada (BRAIDA et al., 2006).

A grande densidade de raízes e elevado teor de matéria orgânica na camada superficial do solo

também contribuem na redução da compactação do solo (SOANE, 1990).

Nas Figuras 21, 22, 23, 24, 27, 28, 29, 34, 35 e 36 observaram-se

menores valores de IC na linha da cultura nas camadas de 0 a 10, 10 a 20 e 20 a 30 cm. Nas

Figuras 20, 26, 30, 31 e 32 os valores de IC foram inferiores nas camadas de 0 a 10 e 10 a 20

cm. As Figuras 25, 33, 37 e 38 mostraram que os valores de IC na linha da cultura foram

inferiores em todas as camadas avaliadas. Houve diferenciação entre locais (linha de tráfego e

da cultura), sendo que, os menores valores foram observados na linha da cultura.

De modo geral, os valores de IC apresentaram maiores variações no

sentido vertical (em profundidade) e menor variação no sentido horizontal, transepto,

indicando que as operações de preparo do solo quando da implantação dos canaviais podem

ter comprometido mais a qualidade física do solo do que o tráfego das máquinas nas áreas e

sucessivos ciclos, concordando com Otto et al. (2011).

Figura 20. Transeptos de índice de cone nas profundidades (0 a 10, 10 a 20 , 20 a 30, 30 a 40 e

40 a 50 cm), na área 1 e safra de 2010.

60





61





62





63





64





65





66





67





68





69

7 CONCLUSÕES

Os solos do tipo arenoso (áreas 1, 2, 3 e 4) apresentaram menores

teores de água no solo com valor médio de 7,7%, comparados com os solos mais argilosos

(áreas 5, 6, 7 e 8) com 16,5%.

Houve incremento nos consecutivos ciclos nos valores de peso

específico aparente nas áreas 6, 7 e 8 (solo argiloso), sendo que no solo arenoso não se

evidenciou incremento.

Os valores de peso específico aparente foram acima de 90% de

densidade relativa nas áreas: 1, 2, 3, 4, 5, e 6.

A produtividade da cana-de-açúcar diminuiu em média 28,9% em

função dos 3 subsequentes ciclos. Nas áreas de solo arenoso houve maior redução, em torno

de 52,8% contra 10,9% solo tipo argiloso.

Os valores de índice de cone foram maiores nas linhas de tráfego e nas

camadas superficiais de 0 a 10, 10 a 20 e 20 a 30 cm.

Valores acima de 3,5 MPa nas linhas da cultura e nas camadas de 0 a

30 cm foram considerados capazes de causar redução de produtividade na cultura da cana-de-

açúcar.

Nas camadas mais profundas (30 a 40 e 40 a 50 cm) não houve

diferenças entre locais de coleta (linha de tráfego e linha da cultura).

70

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