Precompression stress and compression index depend on the property used to represent the soil deformation in the compression curve / Pressão de preconsolidação e índice de compressão dependem da propriedade usada para representar a deformação do solo na curva de compressão

ABSTRACT: During linear deformation (h) in a soil sample, the variation of the void ratio with respect to deformation (dε/dh) and the respective variation of soil bulk density (dρ/dh) are identical only for a specific value of h. Consequently, if two compression curves are drawn for the same soil sample, one using ρ and the other using ε, there are differences in both the calculated precompression stress (σp) and compression index (Ic). In this study, we highlight the causes by a mathematical analysis and an experimental investigation, quantifying the differences in σp and Ic when using ε and ρ. σp and Ic were calculated for 103 compression curves of an ultisol and 193 of an oxisol. The σp (kPa) using ρ (σpρ) was greater than when using ε (σpε), and differences were rather independent of the soil type. The relations found by linear regression relating σpρ to σpε were σpρ=0.8186σpε+34.202 for the ultisol and σpρ=0.8878σpε+34.875 for the oxisol. In contrast, the used soil property (ρ or ε) as well as soil type affected Ic. Ic calculated using ρ was greater than when using ε in almost all (96%) of the cases for the ultisol, and in only 12% of the cases for the oxisol. For a wide range of ρ, evidence from this study indicated that the use of ρ overestimates σp when compared to the use of ε.

RESUMO: À medida que uma amostra de solo sofre deformação linear (h), a variação do índice de vazios em relação à deformação (dε/dh) e da respectiva variação da densidade do solo (dρ/dh) são coincidentes somente para um único valor de h. Decorrente disso, verifica-se experimentalmente que, para a mesma amostra de solo, há diferenças, tanto na pressão de preconsolidação (σp) como no índice de compressão (Ic), se forem determinados a partir das duas curvas de compressão, uma a base da ρ e outra a base do ε. A análise matemática, seguida da investigação experimental deste estudo, evidencia as causas e quantifica as diferenças na σp e no Ic, devido ao uso do ε ou ρ. A σp e o Ic foram calculados em 103 curvas de compressão de um Argissolo e em 193 de um Latossolo. A σp (kPa) com o uso da ρ (σpρ) foi maior que a σp com o uso do ε (σpε), e as diferenças dependeram menos do tipo de solo. As relações encontradas por regressão foram σpρ=0,8186 σpε+34,202 para o Argissolo e σpρ=0,8878 σpε+34,875 para o Latossolo. Diferentemente, o Ic foi afetado pela propriedade usada (ρ ou ε) para descrever a deformação e pelo tipo de solo. O Ic calculado com o uso da ρ foi maior que quando calculado com o uso do ε em quase todos os casos (96%) no Argissolo e raramente (em 12% dos casos) no Latossolo. Para uma ampla faixa de ρ, as evidências deste estudo indicam que o uso da ρ superestima a σp em relação ao uso do ε.

Condição de contorno para calibração de reflectômetro usado para medição de água no solo / Boundary conditions for calibration of reflectometer used to measure soil water

A reflectometria no domínio do tempo (TDR, na sigla em inglês) é uma técnica indireta usada para estimar o conteúdo de água do solo (θ) em função de sua constante dielétrica aparente (Ka). Neste estudo, o objetivo principal foi investigar as consequências de se incluir ou não medidas de Ka em água, na elaboração da curva de calibração do TDR. Foram avaliados horizontes de solo com 0,13kg kg-1, 0,23kg kg-1 e 0,64kg kg-1de argila. Para cada horizonte, a Ka foi medida em amostras desde solo seco até solo saturado. Adicionalmente, a Ka foi medida apenas em água. As medições foram feitas usando-se cabos coaxiais RGC58, 50 Ohm e sensor dupla haste metálica de 19cm. Para cada horizonte, foram formados dois conjuntos de dados com θ e Ka, um com e outro sem as medidas de Ka em água. Em cada conjunto, foi ajustada uma equação polinomial de terceiro grau, estimando θ em função de Ka. Com a inclusão das medidas de Ka em água, o polinômio de terceiro grau se ajustou melhor ao extremo saturado e preveniu erros na estimativa de θ. Como não há garantia de que as medidas de Ka de campo não serão maiores que as medidas de Ka das amostras saturadas em laboratório, recomenda-se a inclusão de medidas de Ka em água para obtenção da curva de calibração. Sem esse procedimento e sem verificação de campo das medidas de Ka, erros na estimativa de θ da ordem de 0,1m3 m-3 podem ocorrer facilmente.

The time domain reflectometry is a technique used to estimate soil water content (θ) as a function of its apparent dielectric constant (Ka). In this study the main objective was to investigate the consequences of including or not measures of Ka in water on the TDR calibration curve. Three horizons with different clay content were used: 0.13kg kg-1, 0.23kg kg-1 and 0.64kg kg-1. In each horizon, Ka was measured from dry to saturated soil. Additionally, Ka was measured in water. Measurements were made ​​using coaxial cables RGC58, 50 ohms and double stainless rod of 19cm. For each soil two data sets with θ and Ka were formed, one with and another without the addition of Ka measured in water. In each set a cubic polynomial equation was adjusted, estimating θ as a function of Ka. With the inclusion of Ka measured in water the cubic polynomial adjusted better the extreme saturated and avoided errors in the estimated θ. Since there is no certainty that the measures of Ka on field will not be greater than the measures of Ka in the saturated samples in the laboratory, it's recommend to include measures of Ka in water to obtain the calibration curve. Without this procedure and no field verification of Ka measurements, errors in estimated θ of the order of 0.1m3 m-3 can easily occur.

Valores críticos de densidade do solo avaliados por condições de contorno / Critical values of soil bulk density evaluated by boundary conditions

A associação irregular entre produção das culturas e densidade do solo (ρ) dificulta a aplicação da ρ para diagnóstico e manejo da compactação do solo. Com o objetivo de analisar esta problemática, este trabalho apresenta um procedimento matemático de simulação de limites de ρ por demanda hídrica e a dinâmica da resistência do solo à penetração (R) em função do tempo (t) de extração de água por evapotranspiração (E) da camada de solo ocupada pelo sistema radicular (L). Parâmetros de curvas de R e de retenção de água de um Latossolo foram utilizados nas simulações de ρ e R para diferentes condições de E, t e L. A ρ variou inversamente proporcional à E e t e diretamente proporcional à L. A equação para cálculo da ρ possibilitou, também, calcular a densidade crítica (ρc) obtida com o intervalo hídrico ótimo. Simulações para até seis dias de extração de água (t=6) de camadas de solo L com ρ igual à ρc para o solo deste estudo (1340kg m-3) indicam que a R máxima pode aumentar de 2 para 8 MPa, dependendo das condições de E (de 0,002 a 0,006m d-1) e L (de 0,2 a 0,6m). Baixos valores de R obtidos quando a E é pequena e L é grande caracterizam condições em que plantas podem produzir normalmente, mesmo que a ρ seja igual a ρc.

The irregular association between crop production and soil bulk density (ρ) weakens the application of ρ for diagnosis and management of soil compaction. With the aim of evaluating this problem, this study introduce a mathematical procedure to simulate limits of ρ for water demand and soil penetration resistance (R) dynamic as a function of the time (t) of water extraction by crop evapotranspiration (E) of the soil layer explored by plant roots (L). Parameters of both penetration resistance and water retention curves of an Oxisol were used in the simulations of ρ and R for different conditions of E, t and L. The ρ varied inversely proportional to E and t and directly proportional to L. The equation of ρ also allows calculating the critical bulk density (ρc) calculated with the least limit water range (LLWR). Simulations done for up to six days of water extraction (t=6) in soil layers L with ρc from the LLWR for the Oxisol (1340kg m-3) indicate that the maximum R may increase from 2 to 8MPa, depending upon the E (0.002 to 0.006m d-1 ) and L (0.2 to 0.6m) conditions. Low values of R obtained when the E is small and L is large characterize conditions for normal crops production even the ρ is equal to the ρc.

Tensão e extração de água em mesa de tensão e coluna de areia, em dois solos com elevada densidade / Water tension and extraction by suction table and sand suction column in two soils with high bulk density

A determinação da umidade do solo submetido a uma dada tensão segue o pressuposto que o potencial mátrico da água do solo esteja em equilíbrio com a tensão aplicada. A verificação do tempo para a tensão da água do solo atingir o equilíbrio com a tensão de 6kPa foi efetuada em um Argissolo Vermelho Distrófico típico e um Latossolo Vermelho Distrófico típico. No Argissolo, o equilíbrio entre a tensão aplicada e o potencial mátrico da água do solo, para a maioria das amostras, foi verificado entre 72 e 96h, enquanto no Latossolo não houve equilíbrio no período de 168h. A tensão nas amostras não teve correlação significativa com a densidade do solo e não atingiu a tensão aplicada na mesa de tensão e na coluna de areia. No entanto, mais de 97 por cento da água passível de ser removida dos dois solos foi extraída até 48h, o que sugere que esse tempo é suficiente para a estimativa da umidade na tensão de 6kPa, independentemente do teor de argila do solo.

The determination of moisture content in soils under tension follows the assumption that the water matric potential is at equilibrium with an applied tension. The time the soil water tension reaches the equilibrium under the 6kPa tension was determined in Hapludalf and Hapludox clay soils. In the Hapludalf, the equilibrium between the applied tension and water matric potential, in most of the samples, was obtained between 72 and 96h, while in Hapludox, equilibrium was not reached until the 168h. The water tension in the samples had no significant correlation with bulk density and did not reach the tension applied on the suction table and sand suction column. Nevertheless, more than 97 percent of the soil water was extracted at 48h both in Hapludalf and Hapludox, suggesting that this time is sufficient to estimate the soil moisture at 6kPa tension, independently of clay content.

CADUB GHF: um programa computacional para cálculo da quantidade de fertilizantes e corretivos da acidez do solo para culturas produtoras de grãos, hortaliças e forrageiras / CADUB GHF: a computer program to calculate fertilizer and lime needs for grain crops, horticulture and forages

A recomendação da adubação e calagem dos cultivos no Rio Grande do Sul e em Santa Catarina é baseada em dados oficiais da pesquisa, sendo apoiada em resultados de análise de solo, histórico de manejo e na experiência técnica. Alguns softwares têm sido desenvolvidos como ferramenta de auxílio aos técnicos, porém, a recente modificação nas recomendações demanda construção de novos programas computacionais. Esse trabalho descreve um programa computacional que tem como objetivo fazer a recomendação, na forma digital, de fertilizantes e corretivos da acidez do solo a partir de informações contidas no Manual de Adubação e Calagem da CQFS, para as culturas produtoras de grãos, hortaliças e forrageiras. O programa foi desenvolvido em software Microsoft Excel®, apresentando interface principal em Visual Basic for Applications (VBA), e está disponível para download em http://coralx.ufsm.br/solos/cadub2.php. O CADUB GHF fornece as necessidades de nitrogênio, fósforo e potássio (NPK) para a adubação de base e cobertura e a necessidade de calcário para as culturas produtoras de grãos, hortaliças e forrageiras. O CADUB GHF gera um laudo contendo os dados fornecidos e calculados, apresentando-o em forma de arquivo com extensão xls, que pode ser impresso e/ou salvo.

The fertilizers and lime recommendation for Rio Grande do Sul and Santa Catarina states is based on official guidelines and is supported on soil testing results, management history and technical experience. There are some softwares developed as a tool to help crop assistants recommend fertilizers, however, the recent modifications in the system demand to build new computer programs to accomplish this. This paper reports how a computer program aimed at making recommendation, in a digital form, of fertilizer and liming based on information suggested by official institutions manual for grain crops, horticulture and forages. The program was developed in Microsoft Excel with Visual Basic interface, and is available in http://coralx.ufsm.br/solos/cadub2.php. The CADUB GHF provides nitrogen, phosphorus and potassium needs for starting and dressing fertilizers and liming rate for grain crops, horticulture and forages. Also, it outputs a report including supplied and recommended data buy presenting it in an Excell form, which may be saved or printed.

Qualidade físico-hídrica e rendimento de soja ( Glycine max L. ) e feijão ( Phaseolus vulgaris L. ) de um Argissolo Vermelho distrófico sob diferentes sistemas de manejo / Physical-hidric quality and soybean ( Glycine max L. ) and black bean ( Phaseolus vulgaris L. ) yield of a Rhodic Paleudalf under different tillage systems

A qualidade físico-hídrica tem sido alterada pelo processo de compactação a que os solos estão sendo submetidos nos diversos sistemas de produção agrícola. Este estudo objetivou avaliar a qualidade físico-hídrica de um Argissolo Vermelho distrófico submetido a diferentes manejos. Um experimento com a cultura da soja e dois com a cultura do feijoeiro foram instalados em um delineamento inteiramente casualizado. No ano agrícola 2004/2005, foram testados sete níveis de compactação: SD = sistema de semeadura direta desde o ano de 1989; SD ESC1 = sistema de semeadura direta escarificado em dezembro de 2004; SD ESC2 = sistema de semeadura direta escarificado em dezembro de 2002 e fevereiro de 2004; SD COMP1 = sistema de semeadura direta com quatro passadas de máquina de 10Mg em dezembro de 2001/2002; SD COMP2 = sistema de semeadura direta com quatro passadas de máquina de 10Mg em dezembro de 2002/2003; SD COMP3 = sistema de semeadura direta com quatro passadas de máquina de 10Mg em dezembro de 2001/2002 e 2002/2003 e SC = sistema convencional de preparo do solo. As maiores alterações na qualidade físico-hídrica foram observadas no sistema convencional de preparo e semeadura direta que recebeu compactação adicional em dois anos agrícolas (SD COMP3). O SD apresentou as melhores condições físico-hídricas e permaneceu por maior período dentro da faixa de umidade volumétrica considerada ótima para o desenvolvimento das culturas. A condutividade hidráulica de solo saturado não apresentou diferença entre os tratamentos. O rendimento da soja não foi influenciado pelos tratamentos, enquanto que a escarificação (SD ESC1) foi favorável ao rendimento do feijoeiro.

Método alternativo para a determinação da densidade de partículas do solo: exatidão, precisão e tempo de processamento / Alternative method to measure the soil particle density: exactness, precision, and processing time

A densidade de partículas (Dp) de solos tem sido determinada predominantemente pela medição do volume de sólidos via deslocamento de líquidos e normalmente usa medidas volumétricas para essa quantificação. A etapa de medição do volume apresenta imprecisão, necessita de tempo para total escoamento de líquidos e é a etapa mais demorada. O objetivo deste trabalho foi substituir a etapa de medição de volume de líquido deslocado pela pesagem da massa do líquido deslocado e apresentar um método alternativo de medição da Dp. A Dp foi determinada em 60 amostras de solos de diferentes texturas e teores de matéria orgânica, pelo método do balão volumétrico (MBV) padrão e pelo método modificado (MBVmod), estimando-se a exatidão, precisão e tempo de processamento. As médias de Dp foram similares pelos dois métodos, porém o MBVmod apresenta maior precisão e menor tempo de processamento.