ABSTRACT Consolidation tests give important insights into soil compactibility. However, it requires equipment that is not always available. The costal tablelands in Northeastern Brazil have extensive areas of cohesive soils where compaction is an expressive problem. This region is a prominent producer of food and fibers with cassava as one of the leading products. Part of the cassava is used for flour production, generating wastewater, which is often applied as organic fertilizer to the soil. This can affect the compaction properties of soil due to its dispersing-flocculating characteristics. Uniaxial-compression tests and mathematical models are the primary methods to measure or estimate soil compaction. This study measured soil compression with a centrifuge, seeking a simple-quick method. We used specific loads (stainless-steel cylinders: mass) and increasing G-force (weight) to simulate the pressure on the samples used in most consolidation apparatus. Soils, sampling layers, and the presence of cassava wastewater (manipueira) were also compared since they may affect compactibility-related attributes. Samples of a Gray Cohesive Argisol and Dystrocohesive Yellow Latosol (depths of 0-0.20 m and 0.20-0.40 m) from the Tablelands of the state of Bahia, Brazil, were used. Wastewater affected water-dispersible clay, aggregate stability, pH, ∆pH, flocculation, and organic carbon, thus influencing compactibility but not the moisture and maximum density measured by the Proctor test. Centrifugation caused lower density than the Proctor test. The results were close to those estimated by the mathematical models, thus considered a promising alternative to estimating consolidation. This method also provides insight into the root growth-limiting density and the moisture content that leads to it.

RESUMO Os testes de consolidação fornecem informações importantes sobre a compactabilidade do solo. No entanto, eles requerem equipamentos especiais, disponíveis em poucos laboratórios no Brasil. Esta região é uma proeminente produtora de alimentos e fibras em solos coesos. Esses solos apresentam problemas frequentes de compactação. Como a mandioca é um dos principais produtos, suas águas residuais (manipueira) são frequentemente utilizadas para adubação. Esse uso pode afetar a compactação devido à sua influência na dispersão-floculação de partículas. A compressão uniaxial e modelos matemáticos são as principais formas de medir ou estimar a compactação do solo. Aqui, a compressão foi medida com um teste alternativo de centrifugação usando amostras deformadas, buscando um método alternativo simples e rápido. Foram usadas cargas específicas (cilindros de aço inoxidável: massa) e força G crescente (peso) em centrífuga, para simular a pressão nas amostras usadas na maioria dos aparelhos de consolidação. Os solos, as camadas de amostragem e a presença de água residuária (manipueira) também foram comparados, pois podem afetar os atributos relacionados à compactabilidade. Foram utilizadas amostras de Argissolo Cinzento Coeso e Latossolo Amarelo Distrocoeso (profundidades de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m), ambos provenientes dos Tabuleiros costeiros do estado da Bahia, Brasil. A água residual afetou o teor de argila dispersa em água, a estabilidade dos agregados, o pH, o ∆pH, a floculação e o teor de carbono orgânico, influenciando a compactabilidade, mas não a umidade e a densidade máxima medidas pelo teste de Proctor. Embora a centrifugação tenha proporcionado menor densidade do que o teste de Proctor, os resultados foram comparáveis àqueles estimados pelos modelos matemáticos. Este método também forneceu informações sobre a densidade, próxima aos valores que limitam o crescimento da raiz, e o teor de umidade que leva a essa densidade limitante.

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

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

Vários fatores causam alterações nas propriedades físicas do solo na agricultura moderna. O tempo de cultivo da cultura e a inclinação da área cultivada são exemplos de fatores que podem influenciar, bem como prejudicar, a estrutura do solo. O objetivo deste estudo foi analisar em plantações de café com diferentes idades de cultivo e com diferentes declividades na entrelinha, o efeito do tráfego de máquinas sobre as propriedades físicas do solo. O estudo foi desenvolvido em um Latossolo Vermelho-Amarelo. Selecionaram-se plantações de café com tempos de cultivo de 2, 7, 18 e 33 anos. Nessas plantações, foram selecionadas áreas (entrelinha do café) com inclinação lateral de 3, 9 e 15 %. O solo foi amostrado em três posições na entrelinha do café: linha de tráfego de baixo, linha de tráfego de cima e entre as linhas de tráfego (entrelinha). Amostras de solo foram coletadas em duas camadas (superficial e subsuperficial). As propriedades investigadas foram: porosidade total, macroporosidade, microporosidade, matéria orgânica, densidade e estabilidade de agregados. A declividade da entrelinha do cafeeiro influenciou a matéria orgânica e algumas propriedades físicas do solo, como microporosidade e estabilidade de agregados. As amostras na entrelinha (entre as linhas de tráfego) foram as que apresentaram os melhores resultados em termos de preservação da estrutura do solo, em relação às amostras das linhas de tráfegos (de baixo e de cima); as amostras da linha de tráfego de baixo evidenciaram melhores resultados em termos de preservação da estrutura do solo do que a linha de tráfego de cima. Observou-se que o tempo de cultivo da cultura foi o principal fator que interferiu na degradação estrutural dos solos na cultura do café.

In modern agriculture, several factors cause changes in the soil physical properties. The time of establishment of a crop (plantation age) and the slope are examples of factors that moderate the impact of mechanized operations on the soil structure. The objective of this study was to analyze the effect of machinery traffic on the physical properties of a Red-Yellow Latosol under coffee plantations with different ages (2, 7, 18, and 33 years) and slope positions (3, 9 and 15 %). Samples were collected from three positions between coffee rows (lower wheel track, inter-row and upper wheel track) and at two depths (surface layer and sub-surface). Changes in the total porosity, macroporosity, microporosity, organic matter, bulk density, and aggregate stability were investigated. Our results showed that the slope influenced the organic matter content, microporosity and aggregate stability. The soil samples under the inter-row were minimally damaged in their structure, compared to those from under the lower and upper wheel track, while the structure was better preserved under the lower than the upper track. The time since the establishment of the crop, i.e., the plantation age, was the main factor determining the extent of structural degradation in the coffee plantation.

Pressão de pré-consolidação é uma importante propriedade na avaliação da sustentabilidade estrutural do solo e é determinada em testes de laboratório. Neste estudo, objetivou-se comparar modelos de capacidade de suporte de carga obtidos com umidade controlada em laboratório e com umidade natural de campo ao longo de um ano. A avaliação da sustentabilidade estrutural do solo ocorreu em quatro etapas: coleta de amostras de solo indeformado, ensaio de compressão uniaxial das amostras em laboratório, estimativa da pressão de pré-consolidação e obtenção dos modelos de capacidade de suporte de carga. As estimativas da pressão de pré-consolidação de laboratório e de campo foram obtidas com umidades controladas em laboratório e com umidade de campo, respectivamente, ao longo de um ano. No laboratório, a saturaçaõ das amostras se deu por capilaridade, com água destilada e depois de 48 horas, essas amostras foram secas ao ar para obter diferentes valores de umidade. Em seguida, realizou-se o ensaio de compressão uniaxial dessas amostras e a pressão de pré-consolidação foi determinada para as duas condições aqui proposta. Para verificar se os modelos de capacidade de suporte de carga com umidade controlada em laboratório podem representar os modelos de capacidade de suporte de carga de umidade natural, esses modelos foram comparados utilizando o teste de homogeneidade de dados. Observou-se semelhança em 75% dos modelos de umidade de campo com modelos de umidade controlada em laboratório. Portanto, em razão da similaridade, a análise da sustentabilidade estrutural do solo pode ser feita por ambos os modelos de capacidade de suporte carga, ou seja, modelos obtidos com amostras de solo com umidade natural (campo) ou com umidade controlada (laboratório).

Precompression stress is an important property for assessment of tropical soil structure sustainability and is often determined in laboratory tests. The objective of this study was to compare the load bearing capacity models obtained with controlled moisture in laboratory and those obtained with natural field moistures determined a long one year. The evaluation of soil structural sustainability follows four distinct steps: soil sampling in the field, uniaxial compression test of the samples in the laboratory, determination of precompression stress and estimation of the load bearing capacity models. Laboratory estimates of precompression stress were obtained from moisture controlled in laboratory and from natural moisture determined in a field a long one year. In this process, the soil samples were saturated by capillarity with distilled water in laboratory, and after 48 hours, the samples were air dried to obtain the different moisture contents. Then, the precompression stress was determined for this both conditions. To verify if the load bearing capacity models obtained with controlled moisture in laboratory may represent the load bearing models obtained with natural field moisture, these models were compared using the homogeneity test procedure. It was observed that 75% of field models analyzed were similar to the laboratory models. Thus, due to the similarity on the load-bearing capacity models obtained using natural (field) or controlled (laboratory) moisture contents, the assessment of the soil structure sustainability can be done using both methods.

Técnicas inadequadas de manejo têm sido associadas com a degradação de terras agricultáveis em muitas partes do mundo. A degradação do solo resulta em alterações das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, o que representa séria ameaça ao desenvolvimento agrícola sustentável. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações da estrutura de um Cambissolo sob seis sistemas de uso da terra por meio dos modelos de capacidade de suporte de carga. A amostragem foi realizada na região Amazônica, Brasil, nos seguintes sistemas de uso: a) floresta secundária nova; b) floresta secundária velha; c) floresta; d) pastagem; e) roça; e f) agrofloresta. Para obter os modelos de capacidade de suporte de carga, as amostras indeformadas foram coletadas nesses sistemas de uso da terra e submetidas ao ensaio de compressão uniaxial. Esses modelos foram usados para avaliar qual sistema de uso da terra preserva ou degrada a estrutura do Cambissolo. Os resultados da densidade do solo e porosidade total do solo não foram adequados para quantificar a degradação estrutural do Cambissolo. Utilizando a profundidade de 0-0,03 m da floresta como referência, observou-se que a pastagem foi o sistema de uso da terra que mais promoveu degradação da estrutura do solo, ao passo que a estrutura foi mais preservada na floresta secundária velha, roça e floresta. Na profundidade de 0,10-0,13 m, a estrutura do solo foi mais degradada no sistema de cultivo roça e mais preservada na floresta secundária jovem e pastagem. Na profundidade de 0,20-0,23 m, a degradação da estrutura do solo foi mais intensa na floresta secundária velha e mais preservada na floresta secundária nova, roça e agrofloresta.

Incongruous management techniques have been associated with some significant loss of agricultural land to degradation in many parts of the world. Land degradation results in the alteration of physical, chemical and biological properties of the soil, thereby posing a serious threat to sustainable agricultural development. In this study, our objective is to evaluate the changes in a Cambisol structure under six land use systems using the load bearing capacity model. Sampling was conducted in Amazonas Region, Brazil, in the following land use: a) young secondary forest; b) old secondary forest; c) forest; d) pasture; e) cropping, and f) agroforestry. To obtain the load bearing capacity models the undisturbed soil samples were collected in those land use systems and subjected to the uniaxial compression test. These models were used to evaluate which land use system preserved or degraded the Cambisol structure. The results of the bulk density and total porosity of the soil samples were not adequate to quantify structural degradation in Cambisol. Using the forest topsoil level (0-0.03 m) as a reference, it was observed that pasture land use system was most severe in the degradation of the soil structure while the structure were most preserved under old secondary forest, cropping system and forest. At the subsoil level (0.10-0.13 m depth), the soil structure was most degraded in the cropping land use system while it was most preserved in young secondary forest and pasture. At the 0.20-0.23 m depth, soil structure degradation was most severe in the old secondary forest system and well preserved in young secondary forest, cropping and agroforestry.

Informações sobre a estrutura espacial das propriedades físicas e estruturais do solo são necessárias para avaliar a sua qualidade. O objetivo deste estudo foi investigar o comportamento espacial da pressão de preconsolidação e da umidade do solo em seis transectos: três ao longo e três perpendiculares às linhas de plantio do café, em três posições de amostragem com diferentes condições de tráfego. O experimento foi conduzido em uma fazenda localizada em Patrocínio, no Estado de Minas Gerais (latitude de 18 º 59 ' 15 '' S; longitude de 46 º 56 ' 47 '' W; 934 m acima do nível do mar). O solo, classificado como Latossolo Vermelho distrσfico típico, apresenta 780 g kg-1 de argila, 110 g kg-1 de silte e 110 g kg-1 de areia, com declividade média de 3 %. Amostras indeformadas foram coletadas na profundidade de 0,10-0,13 m, em três diferentes locais na lavoura cafeeira: na linha de tráfego, na entrelinha e sob a projeção da saia do cafeeiro. Foram dispostos seis transectos lineares na área experimental: três ao longo das linhas de plantio e três através das linhas de plantio. Assim, 161 amostras foram coletadas nos transectos através das linhas nos três locais estudados e 117 ao longo das linhas de plantio, em cada um dos locais avaliados. A menor distância entre os pontos amostrados foi de 4 m através dos transectos e de 0,5 m no sentido das linhas de plantio. Os valores de pressão de preconsolidação não exibiram padrões claros nos transectos. Os resultados dos semivariogramas para ambas as variáveis indicaram alto efeito pepita e curtos alcances em todas as situações estudadas e em todos os transectos. Um padrão cíclico dos parâmetros foi observado nos transectos através das linhas de plantio. A relação inversa entre a pressão de preconsolidação e a umidade do solo foi mais bem visualizada nas amostras coletadas na linha de tráfego, em ambas as direções avaliadas.

Information on the spatial structure of soil physical and structural properties is needed to evaluate the soil quality. The purpose of this study was to investigate the spatial behavior of preconsolidation pressure and soil moisture in six transects, three selected along and three across coffee rows, at three different sites under different tillage management systems. The study was carried out on a farm, in Patrocinio, state of Minas Gerais, in the Southeast of Brazil (18 º 59 ' 15 '' S; 46 º 56 ' 47 '' W; 934 m asl). The soil type is a typic dystrophic Red Latosol (Acrustox) and consists of 780 g kg-1 clay; 110 g kg-1 silt and 110 g kg-1 sand, with an average slope of 3 %. Undisturbed soil cores were sampled at a depth of 0.10-0.13 m, at three different points within the coffee plantation: (a) from under the wheel track, where equipment used in farm operations passes; (b) in - between tracks and (c) under the coffee canopy. Six linear transects were established in the experimental area: three transects along and three across the coffee rows. This way, 161 samples were collected in the transect across the coffee rows, from the three locations, while 117 samples were collected in the direction along the row. The shortest sampling distance in the transect across the row was 4 m, and 0.5 m for the transect along the row. No clear patterns of the preconsolidation pressure values were observed in the 200 m transect. The results of the semivariograms for both variables indicated a high nugget value and short range for the studied parameters of all transects. A cyclic pattern of the parameters was observed for the across-rows transect. An inverse relationship between preconsolidation pressure and soil moisture was clearly observed in the samples from under the track, in both directions.

Na agricultura, a resistência do solo é usada para descrever a suscetibilidade a deformação através da pressão causada pelas máquinas agrícolas. Os objetivos deste estudo foram comparar diferentes métodos para estimar a resistência do solo e identificar suas potencialidades para avaliar a capacidade de suporte de carga, a suscetibilidade à compactação e o crescimento de raiz. Os atributos físicos, químicos, mineralógicos e de resistência de amostras de solo, coletadas em cinco trincheiras situadas em várias localidades no Brasil, foram medidos neste estudo. Quatro solos muito argilosos (CS) e três franco-argiloarenosos (SCL) foram usados. Os solos argilosos foram coletados em um Fazenda em Santo Ângelo, RS (28 º 16 ' 16 '' S; 54 º 13 ' 11 '' W; 290 m); e os horizontes A e B, na Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG (21 º 13 ' 47 '' S; 44 º 58 ' 6 '' W; 918 m), e na Fazenda da Syngenta, Uberlândia, MG (18 º 58 ' 37 '' S; 48 º 12 ' 05 '' W; 866 m). Os solos franco-argiloarenosos foram coletados em Aracruz, ES (19 º 47 ' 10 '' S; 40 º 16 ' 29 '' W; 81 m), e na Fazenda Xavier, Lavras, MG (21 º 13 ' 24 '' S; 45 º 05 ' 00 '' W; 844 m). A resistência dos solos foi obtida com um consolidômetro pneumático, penetrômetro de bolso manual (não giratório) e um penetrômetro automatizado (giratório). Os resultados da resistência do solo foram similares nos três métodos. A estrutura do solo influenciou significativamente sua resistência. Medições com o penetrômetro de bolso manual e o automatizado produziram resultados semelhantes, indicando influência da textura do solo. Os resultados mostraram que, para aumentar a confiabilidade na predição da pressão de preconsolidação usando penetrômetros, é melhor separar os solos em diferentes classes texturais do que analisá-las juntas. Apesar de o método do consolidômetro ser caro, conclui-se que este é o melhor método quando são desejadas avaliações da capacidade de suporte de carga e da suscetibilidade à compactação do solo.

In agriculture, the soil strength is used to describe the susceptibility to deformation by pressure caused by agricultural machine. The purpose of this study was to compare different methods for estimating the inherent soil strength and to identify their suitability for the evaluation of load support capacity, compaction susceptibility and root growth. The physical, chemical, mineralogical and intrinsic strength properties of seven soil samples, collected from five sampling pits at different locations in Brazil, were measured. Four clay (CS) and three sandy clay loam (SCL) soils were used. The clay soils were collected on a farm in Santo Ângelo, RS (28 º 16 ' 16 '' S; 54 º 13 ' 11 '' W 290 m); A and B horizons at the Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG (21 º 13 ' 47 '' S; 44 º 58 ' 6'' W; 918 m) and on the farm Sygenta, in Uberlandia, MG (18 º 58 ' 37 '' S; 48 º 12 ' 05 '' W 866 m). The sandy clay loam soils were collected in Aracruz, ES (19 º 47 ' 10 '' S; 40 º 16 ' 29 '' W 81 m), and on the farm Xavier, Lavras, MG (21 º 13 ' 24 '' S; 45 º 05 ' 00 '' W; 844 m). Soil strength was estimated based on measurements of: (a) a pneumatic consolidometer, (b) manual pocket (non-rotating) penetrometer; and (c) automatic (rotating) penetrometer. The results of soil strength properties were similar by the three methods. The soil structure had a significant influence on soil strength. Results of measurements with both the manual pocket and the electric penetrometer were similar, emphasizing the influence of soil texture. The data showed that, to enhance the reliability of predictions of preconsolidation pressure by penetrometers, it is better to separate the soils into the different classes, rather than analyze them jointly. It can be concluded that the consolidometer method, although expensive, is the best when evaluations of load support capacity and compaction susceptibility of soil samples are desired.