UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA AGRÍCOLA
DETERMINAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EM UM SOLO
COMPACTADO EM DIFERENTES UMIDADES
Erik Santos Endler
ANÁPOLIS – GO
2014
ERIK SANTOS ENDLER
DETERMINAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EM UM SOLO
COMPACTADO EM DIFERENTES UMIDADES
Trabalho
de
conclusão
de
curso
apresentado à Universidade Estadual de
Goiás - UnUCET, para obtenção do
título de Bacharel em Engenharia
Agrícola.
Área de concentração: Irrigação
Orientador: Profª. DSc. Flávia Martins
de Queiroz
ANÁPOLIS – GO
2014
ERIK SANTOS ENDLER
DETERMINAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EM UM SOLO
COMPACTADO EM DIFERENTES UMIDADES
Monografia apresentada à Universidade
Estadual de Goiás – UnUCET, para
obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Agrícola.
Área de concentração: Irrigação
Aprovada em: ____ / ______ / ______.
Banca examinadora
_______________________________________
Profª. DSc. Flávia Martins de Queiroz
Universidade Estadual de Goiás – UnUCET
Orientador
________________________________________
Prof. MSc. Ródney Ferreira Couto
Universidade Estadual de Goiás – UnUCET
Membro Avaliador
________________________________________
Profª. DSc. Roberta Passini
Universidade Estadual de Goiás – UnUCET
Supervisora de TCC
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, pelas oportunidades e por ter me conduzido até
aqui durante toda minha formação acadêmica.
A minha família e familiares que me apoiaram, incentivaram e proporcionaram
chegar até aqui desde o começo de meus estudos.
A todos os professores que me acompanharam nesta jornada, que me ensinaram e
contribuíram com meu aprendizado tanto na vida pessoal quanto acadêmica.
A minha Orientadora DSc. Flávia Martins de Queiroz e avaliador MSc. Ródney
Ferreira Couto que me ajudaram a conduzir este trabalho.
Aos meus colegas e amigos de graduação Claudia Danielle, Kari Katiele, Laíz Souza,
Maryanne Mendes, Raíssa Karenine, Beethoven Gabriel, Flavio Ribeiro, Mateus Morais,
Pamella Mello, Danilo Gomes, Flávio Henrique, Mônica Braga, Bruno Palma, Carlos
Antônio, Neyber, Raquel, Aline Mariana, que me acompanharam até aqui nesta graduação.
Agradeço também a todos que estiveram comigo até aqui e que me ajudaram
diretamente e indiretamente.
A todos meus agradecimentos e gratidão.
iii
SUMÁRIO
RESUMO ............................................................................................................................. v
1
INTRODUÇÃO............................................................................................................. 6
2
OBJETIVOS ................................................................................................................. 8
3
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................... 9
3.1
VARIÁVEIS FÍSICO- HÍDRICAS DOS SOLOS .................................................... 9
3.1.2 Porosidade ........................................................................................................ 10
3.1.3 Densidade do Solo............................................................................................. 11
3.1.4 Densidade das Partículas ................................................................................. 11
3.2
COMPACTAÇÃO DO SOLO ............................................................................... 12
3.3 PERMEABILIDADE ................................................................................................ 12
3.3.1 A Lei de Darcy .................................................................................................. 12
3.3.2 Permeâmetro de carga constante ..................................................................... 13
3. 3.3 Permeâmetro carga variável ........................................................................... 14
4
MATERIAL E MÉTODOS ........................................................................................ 16
4.1 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO ............................................................................. 16
4.2 DELINEAMENTO ESTATÍSTICO ......................................................................... 17
4.3 EXPERIMENTO ...................................................................................................... 17
4.4 ANÁLISE ESTATÍSTICA ....................................................................................... 18
5
RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................... 19
6
CONCLUSÕES ........................................................................................................... 22
7
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 23
iv
RESUMO
A condutividade hidráulica do solo é uma propriedade que expressa a facilidade com que a
água nele se movimenta, sendo de extrema importância ao uso agrícola e, consequentemente,
à produção das culturas e à preservação do solo e do ambiente. O objetivo desse trabalho foi
avaliar condutividade hidráulica da água em um solo compactado em diferentes umidades,
para isso, os ensaios foram conduzidos adotando um delineamento inteiramente casualizado,
com três tratamentos representados pela umidade inicial em que as amostras foram
compactadas sendo elas 15, 25 e 35%, com 4 repetições. A estimativa da condutividade
hidráulica foi feita segundo equação do método de permeabilidade a carga variável, os valores
foram analisados estatisticamente por meio de analise de variância e teste de tukey. Os valores
de condutividade encontrados permaneceram dentro do esperado para cada situação de
umidade de compactação, em que a redução da condutividade hidráulica se dava para maiores
valores de umidade na compactação. Dos resultados experimentais concluiu-se que os solos
compactados a 25% e 35% de umidade não apresentaram diferença significativa nos valores
de condutividade hidráulica, já os compactados a 15% apresentaram, em media, uma
diferença significativa em relação às outras umidades 25% e 35%.
Palavras-Chave: Água, Densidade, Compactação.
v
1 INTRODUÇÃO
O estudo das propriedades hídricas de um solo é de grande importância, pois afetam
grandemente o seu uso. O solo e a água são dois recursos fundamentais da agricultura. A
necessidade de explorá-los e manejá-los eficientemente torna-se uma das mais importantes
tarefas do nosso tempo, sendo necessário aprofundar os conhecimentos relativos às
propriedades e ao comportamento do binômio solo-água, devido a sua relação direta com o
desenvolvimento das culturas (CARVALHO, 2002).
A dinâmica da água no solo está diretamente relacionada à produção vegetal. Seu
conhecimento é, portanto, de interesse fundamental para qualquer tomada de decisão sobre a
exploração agrícola dos solos. Portanto, a melhor caracterização dos fatores que interferem
neste movimento torna-se imprescindível. O movimento da água no sistema solo-planta
envolve processos como infiltração, redistribuição, drenagem e absorção pela planta. Nesse
contexto, a condutividade hidráulica ocupa papel de destaque, pois está diretamente
relacionada à capacidade do solo em conduzir água (CARVALHO, 2002).
A condutividade hidráulica do solo é uma propriedade que expressa a facilidade com
que a água nele se movimenta, sendo de extrema importância ao uso agrícola e,
consequentemente, à produção das culturas e à preservação do solo e do ambiente. A primeira
equação utilizada para quantificar o movimento da água no solo foi introduzida por Henry
Darcy, em 1856. A condutividade hidráulica do solo descreve a funcionalidade de seu sistema
poroso, englobando propriedades relacionadas com a sua porosidade, como quantidade,
tamanho, morfologia, continuidade e orientação dos póros (GONÇALVES, 2013).
A condutividade hidráulica do solo é essencial para qualquer estudo que envolva o
movimento da água no solo, seja para estudar a própria dinâmica da água, seja para estudar o
transporte de elementos químicos, nutrientes e defensivos agrícolas, bem como seus impactos
potenciais ao ambiente. Além disso é também uma das principais variáveis para a
determinação da capacidade de drenagem do solo. Sendo, portanto um fator que influencia no
manejo de um solo, visto que pode afetar, por exemplo, na lâmina de irrigação aplicada ou nas
práticas de manejo conduzidas no solo (GONÇALVES, 2013).
As propriedades que influenciam a condutividade hidráulica são a estrutura, a
textura, a densidade do solo, composição da solução do solo, dentre outras.
6
A compactação altera essas propriedades físicas do solo segundo Pinto (2006), visto
que, devido a ela, ocorre um processo de densificação em que a porosidade e a
permeabilidade são reduzidas, a resistência é aumentada e várias alterações são induzidas na
estrutura do solo (SOANE e OUWERKERK, 1994; BERTOL et al., 2000), a diminuição da
macroporosidade provocada pela compactação também prejudica a infiltração de água,
afetando negativamente a condutividade hidráulica do solo.
Há diversos fatores que influenciam diretamente na compactação do solo, podendo
destacar o tipo e a textura do solo; o teor de matéria orgânica; a presença de resíduos florestais
sobre o solo; o teor de umidade; o tipo de máquinas e rodados; o tamanho, a forma e pressão
de ar dos pneus, e o número de passadas da máquina (PORTERFIELD; CARPENTER, 1986;
WARKOTSCH et al., 1994).
Desses fatores destaca-se o teor de umidade, cuja condição de umidade no momento
em que o solo está sendo compactado tem grande influência na redução e redistribuição do
espaço poroso. Solos secos são mais resistentes a mudanças na distribuição do tamanho dos
poros, e essa resistência é reduzida com o aumento do conteúdo de água (EAVIS, 1972).
Alguns autores relatam que, com o aumento da umidade do solo, ocorre a maior lubrificação
das partículas, atingindo os limites plásticos, onde a compactação se torna mais crítica. Com o
conteúdo de água acima da capacidade de campo, o aumento da umidade resulta em uma
redução da densidade, podendo causar a perda da estruturação original do solo (SILVA,
1984).
Diante do exposto, considera-se de alta significação o estudo da condutividade
hidráulica de solo compactado com diferentes conteúdos de umidade, visto que problemas de
compactação de solo são comuns em condições de campo, principalmente, devido ao tráfego
de máquinas, cujas consequências são redução da taxa de infiltração e aumento do
escoamento superficial e consequente erosão do solo.
7
2 OBJETIVO
Este trabalho teve como determinar a condutividade hidráulica no solo compactado
em diferentes umidades, sendo elas 15, 25 e 35%.
8
3
REVISÃO DE LITERATURA
O solo pode ser definido, fisicamente, como um sistema trifásico (Figura 1), em que
a fase sólida é constituída pelas partículas que compõem a matriz do solo, a fase líquida é
constituída pela água e a fase gasosa pelo ar e pelo vapor de água. Segundo Bernardo et al.
(2006) o volume de sólidos pode ser considerado praticamente fixo, enquanto os gases e a
solução (água e nutrientes) dividem o espaço poroso do solo. Se a quantidade de solução ou a
umidade do solo aumentarem, diminui a quantidade de gases, e vice-versa.
Figura 1 – Esquema do solo como sistema trifásico.
Fonte: PINTO (2006).
3.1 VARIÁVEIS FÍSICO- HÍDRICAS DOS SOLOS
As variáveis físico- hídricas apresentam uma importância significativa na engenharia
de solo e na hidrologia, pois fornecem informações para o desenvolvimento de projetos de
irrigação, para o estabelecimento de sistemas de manejo de solo e água, na análise dos solos
quanto a sua suscetibilidade à erosão, no manejo agrícola, bem como na modelagem
hidrológica (PINTO, 2006).
9
3.1.1 Porosidade
O arranjo das partículas sólidas do solo, em vários tipos de agregados, forma a
estrutura do solo, que apresenta porosidade. Segundo Curi et al. (1993), a porosidade do solo
corresponde ao volume do solo não ocupado por partículas sólidas, incluindo todo o espaço
poroso ocupado pelo ar e água. Este volume resulta na porosidade total do solo, subdividida
em macroporos e microporos.
Para Reinert e Reichert (2006), a porosidade é responsável por um conjunto de
fenômenos e desenvolve uma série de mecanismos de importância na física de solos, tais
como a retenção e fluxo de água e ar.
Entre as partículas maiores como a areia, ou entre agregados, predominam poros
grandes (macroporos); entre partículas pequenas como a argila, predominam poros pequenos
(microporos) (VIEIRA et al., 1988). Segundo Lima e Lima (1996), os macroporos são
responsáveis pela aeração, movimentação de água e penetração de raízes, e os microporos
pela retenção de água no solo.
Os macroporos são descritos por Lal e Shukla (2004) em termos do diâmetro,
especificado em cinco classes de tamanho, comumente usados em levantamentos de solos,
sendo: muito pequenos (< 0,5 mm), pequenos (0,5 – 2,0 mm), médios (2,0 – 5,0 mm),
grosseiros (5,0 – 10,0 mm) e muito grosseiro (> 10,0 mm). Segundo EMBRAPA (1997),
macroporos muito pequenos chegam até a 0,05 mm de diâmetro, sendo os poros menores que
estes considerados microporos.
A porosidade do solo e a relação entre a macroporosidade e microporosidade são
fatores importantes para a avaliação da estrutura do solo. A microporosidade está relacionada
com o armazenamento de água no solo, influenciando o desenvolvimento das plantas,
especialmente nas épocas críticas de suprimento hídrico (VEIGA, 2005, citado por JESUS,
2006). Em solo compactado, o número de macroporos é reduzido, os microporos são em
maior quantidade e a densidade também é maior (JIMENEZ et al., 2008).
Como o solo é um material poroso, por compressão, a massa de material sólido passa
a ocupar um volume menor. Isto afeta a estrutura, definindo a quantidade, o tamanho, o
formato e a orientação de espaços vazios no solo e, consequentemente, a relação entre macro
e microporos e a continuidade da macroporosidade (REICHARDT, 1990). Essa modificação
pode ser atribuída à diminuição da porosidade total e da macroporosidade (RICHARDT et al.,
2005) e ao aumento da microporosidade (MACHADO e FAVARETTO, 2006).
10
3.1.2 Densidade do Solo
A densidade do solo é definida como sendo o quociente da massa de sólidos pelo
volume, e é afetada por cultivos que alteram a estrutura e, por consequência, o arranjo e
volume de poros. Essas alterações afetam propriedades físico-hídricas importantes, como a
porosidade de aeração, a retenção de água no solo, a disponibilidade de água as plantas e a
resistência do solo a penetração (KLEIN, 2008).
A densidade do solo difere da densidade de sólidos por considerar o arranjo das
partículas, isto é, o espaço poroso do solo. Visto que, para um solo com a mesma densidade
de sólidos, quanto maior for a porosidade, menor será a densidade. Segundo Albuquerque e
Durães (2008) a compactação do solo, causada pelo uso intensivo de máquinas agrícolas,
diminui o espaço poroso, aumentando, portanto, a densidade do solo e assim, afetando a
capacidade de retenção e o movimento de água no solo. Além de dificultar o crescimento das
raízes das plantas, comprometendo o crescimento e a produtividade das culturas agrícolas.
Segundo Carlesso e Zimmermann (2005), a densidade do solo é importante na irrigação
porque possibilita a transformação do conteúdo gravimétrico da água no solo em altura de
lâmina de irrigação.
Os solos agrícolas apresentam grande amplitude de densidade em função de suas
características mineralógicas, de textura e de teor de matéria orgânica. Essa variação da
densidade do solo (Ds), em função de propriedades intrínsecas do solo, dificulta a sua
utilização para quantificar o grau de compactação do solo (BRADY; WEIL, 2008). Solos
argilosos apresentam agregação das partículas de argila, da qual resulta a porosidade intraagregados, que aumenta o volume do espaço poroso, principalmente aqueles poros com
diâmetro reduzido (BRADY e WEIL, 2008).
3.1.3 Densidade das Partículas
A densidade dos sólidos, também denominada de “densidade de partículas”,
corresponde ao quociente da massa pelo volume seco, considerando-se apenas a matriz do
solo, sem considerar o seu arranjo e estrutura. É uma característica específica do solo e varia
de acordo com a composição do solo, não podendo ser alterada pelo manejo do solo
(EMBRAPA, 1997).
Nos solos os valores da densidade de partícula variam, em média, entre os valores de
2,3 a 3,0 g cm-3, variação essa em função da composição mineralógica do solo (KAISER,
2010). Para as condições de solos tropicais e subtropicais pode-se assumir como densidade
11
média dos sólidos valores próximos de 2,65x106 g.m-3, em função da composição média
(KLEIN, 2008; BRADY, 1989).
3.2 COMPACTAÇÃO DO SOLO
A umidade do solo ótima para a máxima compactação é determinada pelo ensaio de
Proctor Normal. De acordo com Pinto (2006) quando se compacta com umidade baixa, o
atrito entre as partículas é muito alto e não se consegue uma significativa redução dos vazios.
Para umidades mais elevadas, a água provoca certo efeito de lubrificação entre as partículas,
que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto. A partir de certo teor de
umidade, entretanto, a compactação não consegue mais expulsar o ar dos vazios, pois o grau
de saturação já é elevado e o ar está ocluso.
A curva de compactação do solo, segundo Bueno e Vilar (1998), varia em função da
textura. Solos arenosos apresentam umidade ótima menor que solos argilosos, enquanto solos
siltosos têm um comportamento intermediário. Klein et al. (2004) apresenta exemplos de
curvas de compactação em que o teor de argila do solo influencia a umidade ótima para a
máxima compactação, sendo que para solo argiloso a umidade ideal foi de 0,32 g g -1, mas
para solo arenoso essa foi de 0,17 g g-1.
3.3 PERMEABILIDADE
3.3.1 A Lei de Darcy
Experimentalmente, Darcy, em 1850, verificou como os diversos fatores geométricos
influenciavam a vazão da água, expressando a Equação1 que ficou conhecida pelo seu nome:
Sendo:
Q= vazão (m3. s-1);
A= área do Permeâmetro (m2);
K= constante
permeabilidade.
para
cada
solo,
que
recebe
o
nome
de
coeficiente
de
12
A relação entre h, a carga que se dissipa na percolação, por L ,distância ao longo da
qual a carga se dissipa, é chamada de gradiente hidráulico, expresso pela letra i. A Lei de
Darcy assume o formato da Equação 2:
A vazão dividida pela área indica a velocidade com que a água percola a areia. Esta
velocidade, v, é chamada de velocidade de percolação. Em função dela, a Lei de Darcy fica
sendo conforme Equação 3 :
Da última expressão, se depreende que o coeficiente de permeabilidade indica a
velocidade de percolação da água quando o gradiente é igual a um. Ele costumeiramente é
referido em m.s-1 e, como para os solos seu valor é muito baixo, é expresso pelo produto de
um número inferior a 10 por uma potência de 10, como por exemplo, Equação 4
(CAVALCANTE, 2006):
3.3.2 Permeâmetro de carga constante
O permeâmetro de carga constante é utilizado toda vez que temos que medir a
permeabilidade dos solos granulares (solos com razoável quantidade de areia e/ou
pedregulho), os quais apresentam valores de permeabilidade elevados. O permeâmetro pode
ser visto na Figura 2 (CAVALCANTE, 2006).
Figura 2 – Permeâmetro de carga constante.
Fonte: Cavalcante 2006.
13
Neste ensaio utiliza-se dois reservatórios onde os níveis de água são mantidos
constantes, entre os quais, a amostra de solo é inserida como mostra a Figura 2. Mantida a
carga h, durante um certo tempo, a água percolada através do solo é colhida e o seu volume é
medido. Conhecidas a vazão e as dimensões do corpo de prova, comprimento L e a área da
seção transversal A, estima-se o valor da condutividade hidráulica, k, através da Equação 5:
Em que:
Q = é a quantidade de água medida na proveta (m3. s-1);
L = é o comprimento da amostra medido no sentido do fluxo, (m);
A = área da seção transversal da amostra (m2);
h = diferença do nível entre o reservatório superior e o inferior (m).
3. 3.3 Permeâmetro carga variável
O permeâmetro de nível variável é considerado mais vantajoso que o de nível
constante, sendo preferencialmente usado para solos finos, nos quais o volume d’água que
percola através da amostra é pequeno. Quando o coeficiente de permeabilidade é muito baixo,
a determinação pelo permeâmetro de carga constante é pouco precisa (CAVALCANTE,
2006).
Neste ensaio medem-se os valores da carga hidráulica, h, obtidos para diversos
valores de tempo decorrido desde o início do ensaio. O coeficiente de permeabilidade dos
solos é então calculado fazendo-se uso da Lei de Darcy, Equação 6:
Considerando-se que a vazão da água passando pelo solo é igual à vazão da água que
passa pela bureta, a qual provem a água a ser passada pelo solo, pode ser expressa como
Equação 7:
(7)
14
Igualando-se as duas equações (6) e (7) de vazão, tem-se Equação 8:
A Equação 7, integrada no intervalo entre a condição inicial (h=hi, t=0) e a condição
final (h=hf, t=tf) tem-se Equação 9 e 10:
ou
Sendo:
A = Área interna do tubo de carga (m²);
A = Seção transversal da amostra (m²);
L = Altura do corpo de prova (m);
ho = Distancia inicial do nível d’água para o reservatório inferior (m);
h1 = Distancia para o tempo 1, do nível d’água para o reservatório inferior (m);
∆t = Intervalo de tempo para o nível d’água passar de ho para h1 (s).
15
4 MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Mecânica dos Solos dos cursos de
Engenharia Civil e Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Goiás, (campos
Henrique Santillo) Anápolis – GO (UEG-UnUCET).
4.1 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
O solo utilizado foi um Latossolo Vermelho, proveniente da estação experimental da
EMATER de Anápolis, GO, com características físicas e mecânicas conhecidas segundo
Couto (2012), conforme Tabela 1:
TABELA 1- Caracterização física e mecânica do Latossolo Vermelho.
Propriedades Analisadas
Valores Obtidos
Propriedades físicas
Análise Textural
Teor de areia
450 ± 35 gkg-1
Teor de silte
110 ± 22 gkg-1
Teor de argila
440 ± 43 gkg-1
Índices Físicos
Peso especifico real dos grãos1 - ( )
2,54 ± 0,11 tm-3
Massa específica aparente seca2 - ( )
1,14 ± 0,05 t m-3
Porosidade Total3 – ( )
55,12 ± 2,57%
Propriedades Mecânicas
Massa específica aparente seca máxima – (
dmáx)
Umidade ótima de compactação – (wot)
1
Também designada de densidade de partículas.
2
Também designada como densidade do solo.
3
Também conhecida como VTP.
1,49 ± 0,05 t m-3
27,74 ± 1,65%
Fonte: Couto (2012).
16
4.2 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL
O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado (DIC) com
três tratamentos e quatro repetições, totalizando doze unidades experimentais. Os tratamentos
foram três teores de umidades dos corpos de prova 15% 25% e 35%.
4.3 EXPERIMENTO
Foram utilizadas amostras de solos deformadas, compactadas segundo ensaio de
Proctor com aplicação de 26 golpes por camada em três camadas iguais ( NBR 7182), sendo
variada a umidade do solo em 15%, 25% e 35%. O critério de adoção das umidades de
compactação foram referentes à umidade ótima de compactação, 27,74%, o qual se adotou
um valor próximo a essa umidade ,25%, e
um valor
abaixo e outro
acima sendo
respectivamente 15% e 35%.
Os ensaios foram realizados em um permeâmetro de carga variável com cilindro
metálico de diâmetro de 0,1 m e 0,15 m de altura. O ensaio consiste em três etapas
fundamentais que são compactação, saturação e calibração. A etapa de compactação foi
realizada dentro do permeâmetro, no qual foi colocado o solo em camada de
aproximadamente 0,07m sendo aplicados 26 golpes, esse procedimento foi repetido nas três
camadas, segundo ensaio de proctor, em seguida à compactação colocou-se a placa porosa e
um tecido, com finalidade de se evitar entupimentos, na parte inferior.
Para a preparação da amostra para a saturação foi feita a acoplagem do cilindro a
parte inferior do permeâmetro. O conjunto formado pela amostra e o cilindro foram colocados
em um recipiente com água, cuja lamina era suficiente para cobrir o dreno da parte inferior do
permeâmetro. A saturação da amostra ocorreu de baixo para cima, por ascensão capilar,
expulsando o ar dos poros do solo.
Sobre a amostra saturada foi colocado uma camada de areia, a fim de se filtrar
eventuais impurezas na água utilizada para o ensaio de condutividade hidráulica que poderiam
afetar o teste. Acima da camada de areia foi ajustada a tampa superior do permeâmetro, que
possui no centro geométrico uma mangueira de 0,005m de diâmetro que era ligada á bureta
graduada. Essa era preenchida com água da rede de abastecimento local e tinha 0,025m de
diâmetro e 1 m de coluna de água. Antes de iniciar os testes, era retirado o ar contido na
camada de areia.
17
Estando a amostra devidamente preparada, iniciou-se o teste de condutividade
hidráulica, que consistia em fazer medida da lâmina percolada em intervalos de tempos. Os
ensaios foram conduzidos de acordo com o definido na norma NBR 14545/2000.
A estimativa da condutividade hidráulica foi feita segundo Equação 10 do método de
permeabilidade a carga variável.
4.4 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância pelo teste de F, a 5%
de probabilidade e, como houve diferença significativa entre os tratamentos, suas médias
foram comparadas pelo teste de Tukey.
18
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A condutividade hidráulica K foi estimada a partir das leituras realizadas nos
experimentos e os resultados estão apresentados na Tabela 2.
TABELA 2 - Resultados experimentais de condutividade hidráulica(K), em função dos
diferentes teores de umidade.
Unidades
Umidade
K
Experimentais
Compactação
(m/s)
1
15%
8,8139x10-7
2
15%
1,2412x10-6
3
15%
2,3121x10-6
4
15%
2,3031x10-6
5
25%
2,1872x10-8
6
25%
3,0272x10-8
7
25%
2,2514x10-8
8
25%
1,6317x10-8
9
35%
2,1741x10-8
10
35%
3,0795x10-8
11
35%
3,1873x10-8
12
35%
2,0216x10-8
Fonte: Elaborada pelo autor (2014).
Os resultados da análise de variância das diferentes umidades do solo são
apresentados na Tabela 3. Observa-se que a condutividade hidráulica foi altamente
significativa (P<0,01) para as diferentes umidades do solo.
19
TABELA 3 - Resumo da análise de variância dos valores de condutividade hidráulica.
Fonte de Variaçao
GL
UMIDADE
Resíduo
Total
Média Geral
2
9
11
5,77783 10-7
Soma de
Quadrados
7,34827 10-12
1,61826 10-12
8,96652 10-12
Quadrado
Médio
3,67413 10-13
1,79806 10-13
F
20,43385
** significativo à 1% de probabilidade (P<0,01);
Fonte: Elaborada pelo autor (2014).
Na Tabela 4, apresentam-se os valores médios de condutividade hidráulica (K) para
as diferentes umidades do solo. De acordo com a mesma, a maior média de condutividade
hidráulica foi para a umidade de 15% e as menores médias foram para as umidades 25 e 35%,
sendo que estas não diferem estatisticamente.
TABELA 4 - Valores médios de condutividade hidráulica (K) (m/s) de acordo com as
diferentes umidades do solo.
Umidade do Solo
15 %
25 %
35 %
Médias de K (m.s-1)
0,00000168 a
0,00000002 b
0,00000003 b
Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>5%).
Fonte: Elaborada pelo autor (2014).
O solo compactado a 25% de umidade apresentou menor média de condutividade
hidráulica, isso ocorreu devido ser o solo mais susceptível à compactação, por seu valor ser
próximo ao da umidade ótima, o que favoreceu redução dos espaços porosos e índices de
vazios do solo. Esse comportamento de redução da condutividade no solo compactado a
umidade ótima ou próximo, também foi observado por Macambira (2002) que avaliou a
condutividade hidráulica em solos com diferentes compactações em diferentes umidades.
Alonso (2005) também observou redução no valor da condutividade hidráulica em solo
compactado na umidade ótima.
O solo compactado a 35% de umidade apesar de apresentar um valor médio de
condutividade hidráulica superior ao do solo compactado a 25%, essa diferença não foi
considerada significativa através da analise estatística, mesmo o solo compactado a um valor
de umidade acima da umidade ótima de compactação apresentar menor susceptibilidade a
compactação e com isso menor redução da porosidade do solo o qual influencia na
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condutividade. Isso sugere que, para um mesmo nível de compactação, a umidade do solo
superior a 25%, não afeta a condutividade hidráulica, porque a partir desse nível já se atingiu
a máxima redução na quantidade de macroporos, para o solo em estudo. Resultado semelhante
foi obtido por Macambira (2002) que verificou que a partir de certos teores de umidades a
diferença entre os valores de condutividade não foi significativa.
O solo compactado a 15% de umidade apresentou a maior media de condutividade
hidráulica com diferença significativa das demais umidades de compactação, 25 e 35%, visto
que solos compactados com teores de umidades mais baixos, sofrem menor compactação e
com isso sua condutividade hidráulica é menos afetada .
MITCHELL et al. (1965) também observou que a condutividade hidráulica diminui
até a umidade ótima e que para valores acima deste a condutividade permanece quase
constante.
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6 CONCLUSÕES
De acordo com os resultados conclui-se que a o solo compactado com umidade
inicial de 15% apresentou a maior condutividade hidráulica, quando comparado com as
umidades de 25% e 35%, tendo apresentado valor médio de 1,68x10-6 m/s.
Os solos compactados com umidades iniciais superiores a 25% tiveram valores de
condutividade hidráulica, estatisticamente iguais, com valor médio de 2,0x10-8 m/s. Isso
sugere que a partir de 25% de umidade já se atingiu o máximo de redução de macroporos,
entretanto, estudos futuros mais detalhados são necessários.
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7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182: Solo –
Ensaio de Compactação. Rio de Janeiro: ABNT, 1986. 10p.
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14545/200: Solo
– Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos argilosos a carga variável. Rio de
Janeiro: ABNT, 2000. 12p.
ALBUQUERQUE, P. E. P. de; DURÃES, F. O. M. Uso e manejo da irrigação. Brasília, DF:
Embrapa Informação Tecnológica, 2008. 528p.
ALONSO, T. P. Condutividade Hidráulica de Solos compactados em ensaio com
permeâmetro de parede flexível, 2005. 112f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) - Escola
de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2005.
ARANATI, R. G., Qualidade física e química do solo sob diferentes manejos e condições
edafoclimáticas no estado de São, 2008. 112f. Tese (doutorado em agronomia) – Faculdade
de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, 2008.
BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8.ed. –
Viçosa: Ed. UFV, 2006. 625p.
BERTOL, I.; ALMEIDA, J. A.; ALMEIDA, E. X.; KURTZ, C. Propriedades físicas do solo
relacionadas a diferentes níveis de oferta de forragem de capim Elefante-Anão cv. MOTT.
Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 35, n.5, p.1047-1054, maio, 2000.
BRADY, N. C.; WEIL, R. R. The nature and properties of soils. 14th ed. New Jersey:
Prentice Hall, 2008, 980p.
BUENO, B. S.; VILAR, O. M. Mecânica dos solos. São Carlos: ED USP, EESC, 1998, v.1,
131p.
CARVALHO, L.A. condutividade hidráulica so solo no campo: as simplificações do
método do perfil instantâneo. 2002. 86f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) Escola
Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba, 2002.
CAVALCANTE, E.H. Mecânica dos Solos II : Notas de Aula.2006. Disponível em
<http://www.engenhariaconcursos.com.br/arquivos/MecDosSolos/mecdossolosII.pdf>.
Acesso em: 12 dez. 2013.
COUTO, R. F., Compactação e recalque superficial de um Latossolo Vermelho em
condição de campo e laboratório. 2012. 89 f. Dissertação (Mestrado Engenharia Agrícola),
Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, 2012.
MACAMBIRA, I. Q. Comportamento hidráulico de alguns solos lateríticos para uso
como barreira impermeável. 2002. 118f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) - Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2002.
23
CURI, N.; LARACH, J. O. I.; KAMPF, N.; MONIZ, A. C.; FONTES, M. E. F. Vocabulário
da ciência do solo, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, 1993, 90p.
EAVIS, B. W. Soil physical conditions affecting seedling root growth: 1- mechanical
impedance, aeration, and moisture availability as influenced by bulk density and moisture
levels in a sandy loam soil. Plant and Soil, nottingham, v.36, p.613-622, 1972.
EMBRAPA, Manual de Métodos de Análise de Solo, 2ª ed. rev.atual. Rio de Janeiro, 1997.
212p.
GONÇALVES, M. A.; LIBARDI P. L. Análise da determinação da condutividade hidráulica
do solo pelo método do perfil instantâneo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa,
v. 37, n. 5, p. 1174-1184, 2013.
JESUS, C. P. de. Atributos físicos do solo e produtividade da soja após um ano de
integração lavoura-pecuária em área sob plantio direto. 2006. 46f. Dissertação de
(Mestrado em Ciência do solo) Centro de Ciências Agroveterinárias, Universidade do Estado
de Santa Catarina – UDESC. 2006.
KAISER, D.R. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA. Centro de Ciências
Rurais. Fundamentos da ciência do solo. Aulas práticas. Santa Maria, 2010. 112p.
KLEIN, V. A. Física do Solo – Passo Fundo: Ed. Universidade de Passo Fundo, 2008. 212p.
KLEIN, V. A.; MASSING, J. P.; CAMARA, R. K.; BIASUZ Jr., I. J.; SIMON, M. A.
Densidade máxima e relativa de solos sob plantio direto. In: Reunião brasileira de manejo e
conservação do solo e da água, 15, 2004, Santa Maria. Resumos expandidos. Santa Maria:
Universidade Federal de Santa Maria, 2004. CD-ROM.
LAL, R.; SHUKLA, M. K. Principles of soil physics. Ohio, U.S.A., The Ohio University
Columbus, ISBN: 0-203-02123, 2004.
LIMA, V. C.; LIMA, J. M. J. C. Introdução à pedologia. Curitiba, Universidade Federal do
Paraná, Dep. de Solos e Engenharia Agrícola, 1996.
MITCHELL, J.K.; HOOPER, D. R. & CAMPANELLA, R. G. (1965). “ Permeability of
compacted clay”. J. Soil mechanics and foudation division., ASCE, 91 (4), p. 41-65.
OTTONI, M. V. Classificação Físico-Hídrica de Solos e Determinação da Capacidade de
Campo in situ a partir de Testes de Infiltração. 2005. 141f. Dissertação (Mestrado em
Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Ria de Janeiro. 2005
PREVITALI, Noemi Rafaela. Uso de vinhaça para fertirrigação. 2011. 60f. Monografia
(Graduação em Tecnologia em Bicombustíveis). Faculdade de Tecnologia de Araçatuba,
Araçatuba, SP, 2011
24
PINTO, C. S.. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas/3ª Ed. São Paulo: Oficina
de Textos, 2006. 112f.
PORTERFIELD, J. W.; CARPENTER, T. G. Soil compaction: An Index of potential
compaction for agricultural tires. Transactions of the ASAE, v.29, n.4, p.917-922, 1986.
REINERT, D. J.; REICHERT, J. M. Propriedades físicas do solo. Universidade Federal de
Santa Maria, 2006. 18p.
REICHARDT, K. A água em sistemas agrícolas. São Paulo: Manoele , 1990. 188 p.
RICHARDT, A.; TAVARES FILHO, J.; BRITO, O. R.; LLANILLO, R. F.; FERREIRA, R.
Compactação de solo: Causas e efeitos. Ciências Agrárias, Londrina, v. 26, n. 3, p. 321-344,
2005.
SILVA, A. P. Influência da compactação nas propriedades físicas do solo e no sistema
radicular de plântulas de algodão (Gossypium hirsutum L.). 1984. 92f. Dissertação
(Mestrado em Solos e Nutrição de Plantas), Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz,
Piracicaba, 1984.
SOANE, B.D.; OUWERKERK, C.VAN. Soil compaction problems in world agriculture. Soil
compaction in crop production. Netherlands: Elsevier, 1994. p.1-21.
VIEIRA, L. S.; SANTOS, P. C. T. C. dos; VIEIRA, N. F. Solos: propriedades, classificação
e manejo. Brasília: MEC/ABEAS, 1988.
WARKOTSCH, W. The impact of harvesting operation on timber quality: causes and
remedies. South African Forestry Journal, n. 169, jun 1994.
25