Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The compaction process can be evaluated by soil compression curve. The curved segment of the compression curve shows the elastic deformation, while the linear segment represents the elastic deformation. The soil capacity to promoting adequate gas exchange between the root environment and the atmosphere affect plant growth and crop yield, thus showing the importance of quantifying properties related to soil ability to transmit oxygen to roots as key for the evaluation of soil physical quality. The general objective was to evaluate the effect of water content, soil structure and composition on the compressibility and air permeability of three Hapludox and one Paleudalf under no-tillage. Elastic and compressive properties, air permeability, physico-hydraulic properties, particle size and organic matter content were evaluated in soil samples equilibrated at 1, 3, 6, 10, 30, 50, 100, 300 and 500 kPa tensions. The water content along soybeans growing cycle was estimated by sequential hydrological balance and its effect on soil structural conditions was used for estimating soil bearing capacity and soil compactation susceptibility. Significant effect of the physical variables clay and soil organic matter content were observed in soil elasticity, while water content presented a reduced effect in such property. Greater clay and soil organic matter contents were associated to higher values of soil elasticity. The structural condition affects elasticity directly, mainly in sandy soils, while in loamy soils clay and organic matter contents have a larger influence on the soil elastic behavior. In sandy soils the effect of water content in soil compaction susceptibility is lower and it is most affect by soil density, while clay soils, because they retain more water, soil water content determined the compressive index variation along the management cicle. The models showed a satisfactory adjustment when the compression index was estimated, while the capacity of estimation precompaction pressure was lower for all soils. The adaption of Busscher s model for estimating soil precompaction pressure, despite the low reliability, showed that soil load bearing capacity varies along the management cycle and that sandy soils are more resistant to compactation that clay soils. The compaction effects on soil air permeability is realted mainly to air-filled porosity and soil pore continuity, independently on water content that affects adversely air permeability. In sandy soils air permeability increases as soil water content decreases is larger, compared to loamy soils. In soils cultivated under no-tillage, water content effect on air permeability is associated with greater quantity and continuity of soil pores available for airflow to occur. / O processo de compactação pode ser avaliado pela curva de compressão do solo. O segmento curvo da curva de compressão apresenta as deformações elásticas, aquelas que são recuperáveis no solo, enquanto que o segmento linear representa as deformações plásticas. A capacidade do solo em promover uma adequada troca de gases entre o ambiente radicular e a atmosfera afeta diretamente o crescimento de plantas e a produção das culturas, o que torna a quantificação de propriedades relacionadas com a capacidade de transmitir oxigênio até as raízes fundamental para a avaliação da qualidade física do solo. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar a influência da umidade, da condição estrutural e da composição na compressibilidade e permeabilidade ao ar de três Latossolos e um Argissolo manejados no sistema plantio direto. Propriedades elásticas, compressivas, permeabilidade ao ar, propriedades físico-hídricas, granulometria e teor de matéria orgânica foram avaliadas em amostras de solo equilibradas nas tensões de 1, 3, 6,10, 30, 50, 100, 300 e 500 kPa. A umidade volumétrica ao longo do ciclo de cultivo da soja foi estimada pelo balanço hídrico seqüencial e seu efeito, juntamente com o da condição estrutural, foi utilizado na estimativa da capacidade de suporte de carga e da suscetibilidade a compactação. Efeito significativo das variáveis físicas, teor de argila e matéria orgânica foram observados na elasticidade do solo, enquanto que a umidade apresentou um efeito reduzido em tal propriedade. Quanto maiores os teores de argila e matéria orgânica no solo, maiores os valores de elasticidade. A condição estrutural afeta diretamente a elasticidade, principalmente em solos arenosos, enquanto que em solos argilosos os teores de argila e matéria orgânica exercem maior influência sobre o comportamento elástico do solo. Em solos arenosos o efeito da umidade na suscetibilidade à compactação é menor, sendo que ela é mais afetada pela densidade do solo, enquanto que em solos argilosos, em função da maior capacidade de reter água, é a umidade que determina a variação do índice de compressão do solo ao longo de um ciclo de cultivo. Os modelos apresentaram um ajuste satisfatório quando estimada a variável índice de compressão, enquanto que a capacidade de estimar a pressão de preconsolidação foi baixa para todos os solos A adaptação do modelo de Busscher para a estimativa da pressão de preconsolidação, apesar da baixa confiabilidade, demonstrou que a capacidade de suporte de carga varia ao longo de um ciclo de cultivo e que os solos arenosos são mais resistentes à compactação que os solos argilosos. Os efeitos da compactação na permeabilidade ao ar se concentram principalmente na redução da porosidade de aeração e da continuidade de poros, independentemente da condição de umidade, o que repercute negativamente nos valores de permeabilidade ao ar. Em solos arenosos, o incremento na permeabilidade ao ar à medida que a umidade do solo reduz é maior se comparado a solos argilosos. Em solos cultivados sob plantio direto, o efeito da umidade na permeabilidade ao ar está associado à maior quantidade e continuidade de poros do solo disponíveis para que os fluxos de ar ocorram.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The soils of the Central Depression in Rio Grande do Sul consist mainly of mudstones, siltstones and sandstones. The region has dimensions ranging from 40 to 100 m at lower elevations (lowland) predominate Gley soils (shallow, poor drainage). In the plateau predominate Ultisols (deep to very deep and vary in color, as drainage level). The aim of this study was to evaluate the compressive behavior (carrying capacity and susceptibility to compaction) of the soil and influence of loads 25, 50, 100 and 200 kPa in the physical properties and water (CRA and air permeability). The sampling of soil for study was made in a private property located in Santa Maria. Trenches were dug to collect in two profiles located in the floodplain (Haplic Gley soil), two slopes (lower and upper) and one at the top, both Ultisol. In metal rings were collected soil samples with preserved structure for the uniaxial compression test on all horizons of the five different profiles, loads of 25, 50, 100 and 200 kPa in uniaxial press, then were only collected samples of soil surface horizons of the profiles for testing air permeability and water retention curve.. In both times the samples were equilibrated at a voltage of 10 kPa. Were carried out: sieve analysis, organic carbon, density, porosity, macro porosity, compressibility test, air permeability and water retention curve (WRC). The pre-consolidation pressure (σp) had a significant positive correlation with clay and negatively with sand, having no significant correlation with organic carbon (OC), degree of saturation (DS), voids (IV) and density (BD), the IC has had a significant negative correlation only with the Ds. Among the profiles, Gley Soils presented higher carrying capacity than the Argisols. Surface horizons had lower deformation compression curves compared to the subsurface, due to having larger soil density and smaller IV. The deeper horizons (BA, Bt1, Bt2 and Cg) showed higher σp than the surface horizons (A, Ap, A1, A2, B), by having greater amount of clay. The higher the load applied on the samples, higher soil density and porosity. The higher permeability was greater in profiles A, A1 and Ap under loads of 25 and 50 kPa, it produced no adverse effects on the structure. The application of higher loads in the sample changed the soil structure, retaining more water due to the increase of macro porosity. The Gley soils had a higher carrying capacity and are less susceptible to compaction than Argisols. Among Gley soil, profile 2 is less susceptible to compaction than a profile from the Ultisols and susceptibility to compaction of the profile 5 is lower than in profiles 3 and 4. The deeper horizons had higher pre-consolidation pressure (σp) and carrying capacity of the soil surface, because the greatest amount of clay. Loads of 25 and 50 kPa are lower than the values of pressure pre consolidation of horizons and the samples submitted showed no negative effects on the structure and had higher values of permeability. The application of loads 100 and 200 kPa, in the profiles 1.2 (floodplain), 4 (upper slope) and 5 (top) reduced the values of permeability, resulting from the change of the sample. The compacting process of the sample reduced macro porosity and increased total porosity by promoting greater water storage in the highest voltages applied. / Os solos da Depressão Central Gaúcha são constituidos porareia, silte e argila. A região tem cotas entre 40 à 100 m, nas mais baixas (várzea) predominam os Gleissolos e nas coxilhas predominam os Argissolos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento compressivo (capacidade de suporte e susceptibilidade a compactação) do solo, e a influência de cargas 25, 50, 100 e 200kPa nas propriedades físicas e hídricas (curva de retenção de água (CRA) e permeabilidade ao ar (Ka)). As coletas de solo foram feitas em uma propriedade particular em Santa Maria, RS. Foram abertas trincheiras em dois perfis localizados na várzea (Gleissolos Háplicos), dois na encosta (inferior e superior) e um no topo, ambos Argissolo Vermelho. Foram coletadas amostras de solo com estrutura preservada em anéis metálicos para o teste de compressão uniaxial em todos os horizontes dos cinco diferentes perfis, após foram coletados somente amostras dos horizontes superficiais para os testes de Ka e CRA, após aplicadas as cargas de 25, 50, 100 e 200 kPa na prensa uniaxial. Nos dois momentos as amostras foram equilibradas à tensão de 10 kPa. Foram realizadas análise granulométrica, carbono orgânico, densidade, porosidade total, macroporosidade, microporosidade, teste de compressibilidade, Ka e CRA. A pressão de pré-consolidação (σp) teve correlação significativa positiva com a argila e negativa com a areia, não tendo correlação significativa com carbono orgânico (CO), grau de saturação (GS), índice de vazios (IV) e densidade do solo (Ds), o IC teve correlação significativa negativa somente com a Ds. Os Gleissolos apresentaram maior capacidade de suporte do que os Argissolos. Os horizontes superficiais tiveram menor deformação em relação aos subsuperficiais, devido a ter maior Ds e menor IV. Os horizontes mais profundos(BA, Bt1, Bt2 e Cg) apresentaram maior σp que os horizontes superficiais(A, Ap, A1, A2, AB), por terem maior quantidade de argila. Quanto maior a carga aplicada nas amostras, maior a densidade Ds e menos PT, a maior permeabilidade foi nos perfis A, A1 e Ap sob as cargas de 25 e 50 kPa, pois não produziram efeitos negativos na estrutura. A aplicação de maiores cargas na amostra mudou a estrutura do solo, retendo mais água em função do aumento de mircoporos. Os Gleissolos apresentaram maior capacidade de suporte e são menos suscetíveis à compactação do que os Argissolos. Os Gleissolos apresentaram maior capacidade de suporte e são menos suscetíveis à compactação do que os Argissolos. Dentre os Gleissolos, o perfil 2 apresentou menor susceptibilidade a compactação do que o perfil 1 e dentre os Argissolos, a susceptibilidade à compactação do perfil 5 é menor que nos perfis 3 e 4. Os horizontes mais profundos (BA, Bt1, Bt2 e Cg) apresentaram maior (σp) e capacidade de suporte que os horizontes superficiais (A, Ap, A1, A2 e AB) pois tem maior quantidade de argila. Após aplicação das cargas de 100 e 200 kPa, os perfis 1,2, 4 e 5 apresentaram menores valores de Ka, resultado da mudança de estrutura da amostra, diminuindo a macroporosidade e aumentando a microporosidade. A compactação da amostra reduziu a macroporosidade e a porosidade total promovendo um maior armazenamento de água nas maiores tensões aplicadas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The Central Depression is an area with sedimentary rocks, presenting a large variety of soils. In highlands Alfisols are found, whereas in lowlands Planosols and Endoaqualf. The morphological, physical and chemical characteristics define the ability of the use and management of theses soils. In the Alfisols, grain production in no-till system is a very common practice. The Endoaqualfs, because of its hydromorphic characteristics, are used for rice cultivation. In general, the agricultural use changes the soil properties. With the intention to analyze the effect of agricultural use on soil properties two studies were performed: (1) Physico-hydraulic and mechanical behavior of an Endoaqualf under different uses; (2) Soil physico-hydraulic and mechanical properties and chisel energy demand in a compacted Alfisol. Both soils are located in the experimental area of de Soil Department of the UFSM. The objective of the first study was to identify the influence of the soil use with irrigated rice in the physico-hydraulic and mechanical properties when compared to the soil maintained without agricultural use. In the second study, were evaluated the effect of soil compaction on its physicohydraulic and mechanical properties and on chisel energy demand, and to quantify the behavior of these properties below the chisel working depth. For both studies, the particle size, bulk density, porosity and soil compressibility were determined. In the first study the water retention curve was also determined. In the second study the soil resistance to mechanical penetration, the hydraulic conductivity, the area and mobilized volume and the efforts required by the chisel were also determined. The agricultural use affected the physical quality of the Endoaqualf, increasing the bulk density and reducing the macroporosity values, without cause, however, larger changes in total porosity and microporosity when compared with the treatments maintained without agricultural use. The compression index was significantly influenced by the soil bulk density, initial degree of saturation, silt content, silt + clay content and total organic carbon content, while the preconsolidation stress was not significantly affected by the soil properties evaluated. The soil use with irrigated rice did not alter the preconsolidation stress and the compression index when compared the condition of absence of agricultural use. In the second study, compaction increased both soil the bulk density and resistance to mechanical penetration, reducing the total porosity and the macroporosity, without causing significant effects in microporosity. The traffic of the 10 Mg loader reduced the susceptibility to compaction and increased the load bearing capacity to a depth of 0.20 m. The compaction increased the chisel energy demand in 21,64%, increasing the mean value of traction effort from 5,33 kN to 6,35 kN. Soil chiseling did not increase soil compaction below the chisel working depth in the Alfisol. The use of soil, generally, change the physico-hydraulic and mechanical properties, and these changes are dependent on the soil properties, mainly, how much and under what conditions the soil is used and managed. / A Depressão Central é uma área com rochas sedimentares diversas, apresentando grande variedade de solos. Nas coxilhas são encontrados Argissolos, enquanto que nas várzeas, Planossolos e Gleissolos. As características morfológicas, físicas e químicas definem aptidões quanto ao uso e ao manejo dessas classes de solo. Nos Argissolos, a produção de grãos sob o sistema de semeadura direta é uma prática bastante difundida. Os Gleissolos, pelas suas características hidromórficas, são aptos ao cultivo de arroz irrigado. De maneira geral, o solo mantido em estado natural apresenta características físicas adequadas ao desenvolvimento normal das plantas. No entanto, o uso agrícola altera, normalmente, as propriedades do solo. Com o intuito de analisar o efeito do uso agrícola no solo, foram realizados dois estudos: (1) Comportamento físico-hídrico e mecânico de um Gleissolo Háplico sob diferentes usos; (2) Propriedades físico-hídricas e mecânicas e demanda energética requerida pela haste escarificadora em Argissolo Vermelho-Amarelo sob compactação adicional. Ambos os solos estão localizados na área experimental do Departamento de Solos da UFSM. O primeiro estudo objetivou identificar a influência do uso do solo com cultivo de arroz irrigado nas propriedades físico-hídricas e mecânicas, quando comparado ao solo mantido sem uso agrícola. No segundo estudo, avaliou-se o efeito da compactação nos atributos físico-hídricos e mecânicos e na demanda energética solicitada pela haste escarificadora e analisou-se o comportamento das propriedades físico-hídricas e mecânicas abaixo da profundidade de trabalho da haste escarificadora. Para ambos os estudos, foram realizadas as determinações de granulometria, densidade, porosidade e compressibilidade do solo. No primeiro estudo, foi determinada ainda a curva de retenção de água. No segundo estudo, avaliou-se ainda a resistência mecânica à penetração, a condutividade hidráulica saturada, a área e volume mobilizado e esforços solicitados à haste escarificadora. O uso agrícola afetou a qualidade física do Gleissolo Háplico em estudo, elevando os valores de densidade e reduzindo os valores de macroporosidade, sem causar, porém, maiores alterações na porosidade total e na microporosidade, quando comparado ao tratamento mantido sem uso agrícola. O índice de compressão foi significativamente influenciado pela densidade do solo, grau de saturação inicial, teor de silte, teor de silte + argila e teor de carbono orgânico total, enquanto que a pressão de preconsolidação não foi afetada significativamente pelos atributos do solo avaliados. O uso do solo com cultivo de arroz irrigado não alterou a pressão de preconsolidação e o índice de compressão, quando comparado à condição de ausência de uso agrícola. No segundo estudo, observou-se que a compactação elevou a densidade e a resistência mecânica à penetração do Argissolo, reduziu a porosidade total e a macroporosidade, porém sem causar efeitos significativos na microporosidade. O tráfego da pá carregadora de 10 Mg reduziu a suscetibilidade à compactação e elevou a capacidade de suporte de carga até a profundidade de 0,20 m. A compactação aumentou a demanda energética da haste escarificadora em 21,64%, o que elevou os valores médios de esforço de tração de 5,33 para 6,35 kN. A escarificação não elevou o estado de compactação do solo abaixo da profundidade de trabalho da haste escarificadora no Argissolo. O uso do solo, de maneira geral, altera as propriedades físicas, hídricas e mecânicas, sendo que essas alterações são dependentes das características do solo e, principalmente, quanto e em que condições o solo é utilizado e manejado.

The predominant production system in North central Uruguay is based on the combined beef cattle and sheep cattle grazing of native grasslands. Soils include an important area of Pelluderts, with high content of expansible clays and high organic matter in the surface horizon. At the beginning of the 90 s there was a rapid expansion in rice production in this part of the country, increasing soil use intensity. Rice is grown in rotations with seeded pastures. Due to variations in annual forage production because variations of the hydric regime, irrigation technology was studied as an alternative to achieve greater inter-annual production stability. The effect of soil compaction, is to be considered when managing Vertisols especially in low soil use intensity situations, like natural pastures improved by overseeding and fertilization, or the more intense rice pastures rotation. The objectives of this research were to quantify the effects of animal trampling, as compared with rice harvesting, on the physical quality of the Vertisols and to obtain a quantitative relationship between rain plus irrigation water input and forrage production. Two experiments were conducted in the basaltic experimental field of INIA-Tacuarembó-Uruguay, to evaluate the effects of irrigation and animal compaction on the improved natural pasture. Another on farm experiment was also conducted to evaluate soil compaction due to rice cropping and harvesting. Physical quality results, showed animal trampling compaction effect in the surface layer (0-3 cm), but not in subsurface (9-12 cm), due animal trampling on bulk density, total porosity, macroporosity, microporosity, compressibility, and penetration resistance. In the rice field, effects of soil deformation by harvesting-combine traffic were evident to 20 cm depth under of high soil moisture conditions.Forage production did not show differences between the irrigation frequencies used in a rainy year (2003). Meanwhile in a dry year (2004), the irrigation treatments produced more (425 %) than the non irrigated, and the one irrigated more frequently produced more (35 %) between the two irrigated ones. General response to water was 8.95 kg MS ha-1 mm-1. Red clover showed greater response than white clover. The effect of animal trampling was significant on forage yield production of red clover, but there was no effect on white clover production. The botanical composition, in a dry year, showed loss of legume presence without irrigation. / O sistema de produção de forma extensiva em campo nativo predominante na região Centro-Norte da República Oriental do Uruguai inclui o pastejo de bovinos e ovinos. Entre os solos encontrados estão os Vertissolos com argilas expansivas e alto teor de matéria orgânica no horizonte mais superficial. A partir dos primeiros anos na década de 90, houve forte expansão da cultura de arroz na região, com aumento da intensidade de uso do solo, e adoção de sistemas de produção arroz gado de corte. Devido a variações da produção forrageira anual relacionada com as variações do regime hídrico, o trabalho teve como objetivo avaliar o uso da tecnologia de irrigação como alternativa para alcançar uma maior estabilidade na produção. Os efeitos sobre as características físicas dos Vertissolos foram avaliados em situações de baixa intensidade de uso, campo natural melhorado sob pastejo ou maior intensidade na rotação arroz-pecuária. Mais especificamente o trabalho procurou quantificar os efeitos do pisoteio animal em comparação com a pressão das máquinas de colheita de arroz na qualidade física de Vertissolos e encontrar uma relação quantitativa entre lâmina de água de chuva mais irrigação e produção de forragem. No campo experimental de basalto de INIA-Tacuarembó-Uruguai, foram realizados dois experimentos para avaliar os efeitos da compactação animal e a irrigação num campo natural melhorado, e noutro campo no departamento de Tacuarembó-Uruguai foi realizado um experimento para avaliar os efeitos da compactação durante a cultura e colheita de arroz. Do ponto de vista da qualidade física do solo, em geral, os resultados dos experimentos mostraram efeito da compactação superficial (0-3 cm), mas não subsuperficial (9-12 cm), devido ao pisoteio animal nos parâmetros densidade do solo, porosidade total, macroporosidade, compressibilidade e resistência do solo à penetração. Na colheita do arroz, foram evidenciados os efeitos de deformação do solo pelo tráfego de colheitadeiras em condições de alto conteúdo de água no solo. A produção forrageira não apresentou diferença para as freqüências de irrigação usadas no ano chuvoso (2003), enquanto que durante o ano seco (2004) os tratamentos irrigados produziram 425 % mais que o não irrigado e o irrigado mais freqüentemente produziu 35 % mais que o irrigado menos freqüentemente. A resposta da produção forrageira à água foi de 8,95 kg de MS ha-1 mm-1. O trevo vermelho apresentou maior resposta da produção forrageira à água do que o trevo branco, 11 kg de MS ha-1 mm-1 e 9 kg de MS ha-1 mm-1, respectivamente. O efeito do pisoteio animal na produção forrageira reduziu a produção do trevo vermelho, mas não do trevo branco. Com relação à composição botânica, no ano seco, houve redução na porcentagem de cobertura por leguminosas no melhoramento nas situações sem irrigação.