Effects of compaction due to machinery traffic on soil pore configuration

Abstract

Soil compaction has been recognized as a severe problem in mechanized agriculture and has an influence on many soil properties and processes. Yet, there are few studies on the long-term effects of soil compaction, and the development of soil compaction has been shown through a limited number of soil parameters. The objectives of this study were to evaluate the persistence of soil compaction effects (three traffic treatments: T0, without traffic; T3, three tractor passes; and T5, five tractor passes) on pore system configuration, through static and dynamic determinations; and to determine changes in soil pore orientation due to soil compaction through measurement of hydraulic conductivity of saturated soil in samples taken vertically and horizontally. Traffic led to persistent changes in all the dynamic indicators studied (saturated hydraulic conductivity, K0; effective macro- and mesoporosity, εma and εme), with significantly lower values of K0, εma, and εme in the T5 treatment. The static indicators of bulk density (BD), derived total porosity (TP), and total macroporosity (θma) did not vary significantly among the treatments. This means that machine traffic did not produce persistent changes on these variables after two years. However, the orientation of the soil pore system was modified by traffic. Even in T0, there were greater changes in K0 measured in the samples taken vertically than horizontally, which was more related to the presence of vertical biopores, and to isotropy of K0 in the treatments with machine traffic. Overall, the results showed that dynamic indicators are more sensitive to the effects of compaction and that, in the future, static indicators should not be used as compaction indicators without being complemented by dynamic indicators.

A compactação do solo tem sido reconhecida como um problema grave na agricultura mecanizada, influenciando em várias propriedades e processos do solo. Poucos são os relatos dos efeitos dessa compactação ao longo do tempo; a evolução da compactação do solo tem sido demonstrada por um número limitado de atributos do solo. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a persistência dos efeitos da compactação do solo (três tratamentos com tráfego de máquina agrícola, sendo: T0, sem tráfego; T3, com três passadas de trator; e T5, cinco passadas de trator) na configuração do sistema poroso, utilizando determinações estáticas e dinâmicas; e determinar as mudanças na orientação do sistema poroso do solo após a compactação, utilizando os valores de condutividade hidráulica do solo saturado, em amostras coletadas na vertical e horizontal. O tráfego causou alterações em todos os indicadores dinâmicos estudados (condutividade hidráulica do solo saturado, K0; e macro e mesoporosidade efetiva do solo, εma e εme), com valores significativamente baixos de K0, εma e εme no tratamento T5. Já os valores dos indicadores estáticos como a densidade do solo, a porosidade total derivada do solo e a macroporosidade total (θma) não apresentaram variação significativa entre os tratamentos. Esse é um indicativo que o tráfego de máquinas não influenciou na alteração dessas variáveis após dois anos. Já na orientação do sistema poroso do solo, mesmo em T0, ocorreram maiores alterações em K0 medidas nas amostras coletadas na vertical do que os valores medidos na horizontal, sendo mais relacionados à presença de bioporos na vertical e à isotropia de K0 nos tratamentos onde houve tráfego de máquinas. Assim, os resultados evidenciaram que os indicadores dinâmicos são mais sensíveis aos efeitos da compactação e que, futuramente, os indicadores estáticos não serão utilizados como indicadores da compactação do solo, sem a necessidade do complemento de indicadores dinâmicos.