Soil compaction and eucalyptus growth in response to forwarder traffic intensity and load

Abstract

During timber exploitation in forest stands harvesting machines pass repeatedly along the same track and can cause soil compaction, which leads to soil erosion and restricted tree root growth. The level of soil compaction depends on the number of passes and weight of the wood load. This paper aimed to evaluate soil compaction and eucalyptus growth as affected by the number of passes and wood load of a forwarder. The study was carried out in Santa Maria de Itabira county, Minas Gerais State – Brazil, on a seven-year-old eucalyptus stand planted on an Oxisol. The trees were felled by chainsaw and manually removed. Plots of 144 m2 (four rows 12 m long in a 3 x 2 m spacing) were then marked off for the conduction of two trials. The first tested the traffic intensity of a forwarder which weighed 11,900 kg and carried 12 m3 wood (density of 480 kg m-3) and passed 2, 4, and 8 times along the same track. In the second trial, the forwarder carried loads of 4, 8, and 12 m3 of wood, and the machine was driven four times along the same track. In each plot, the passes affected four rows. Eucalyptus was planted in 30 x 30 x 30 cm holes on the compacted tracks. The soil in the area is clayey (470 clay and 440 g kg-1 sand content) and at depths of 0–5 cm and 5–10 cm, respectively, soil organic carbon was 406 and 272 g kg-1 and the moisture content during the trial 248 and 249 g kg-1. These layers were assessed for soil bulk density and water-stable aggregates. The infiltration rate was measured by a cylinder infiltrometer. After 441 days the measurements were repeated, with additional analyses of: soil organic carbon, total nitrogen, N-NH4+, N-NO3-, porosity, and penetration resistance. Tree height, stem diameter, and stem dry matter were measured. Forwarder traffic increased soil compaction, resistance to penetration and microporosity while it reduced the geometric mean diameter, total porosity, macroporosity and infiltration rate. Stem dry matter yield and tree height were not affected by soil compaction. Two passes of the forwarder were enough to cause the disturbances at the highest levels. The compaction effects were still persistent 441 days after forwarder traffic.

Em povoamentos florestais, durante a retirada de madeira, as máquinas trafegam numa mesma linha várias vezes, o que pode causar a compactação do solo e, como conseqüência, facilitar o processo erosivo e dificultar o crescimento de raízes. O grau de compactação, além do número de passadas da máquina, pode também ser afetado pelo peso de madeira transportado. Este trabalho teve como objetivo avaliar a compactação do solo e o crescimento de eucalipto de acordo com a intensidade de trânsito e a carga de madeira de um forwarder. O estudo foi realizado no município de Santa Maria de Itabira, MG, em um Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) oxídico-gibbsítico. Um povoamento de eucalipto com sete anos de idade foi abatido por motosserra, sendo a madeira retirada da área manualmente. Em seguida, demarcaram-se parcelas de quatro entrelinhas de árvores com 12 m de comprimento (espaçamento 3 x 2 m), com área de 144 m2 cada. Dois ensaios foram feitos. No primeiro, testou-se o efeito da intensidade de trânsito, no qual um forwarder, com tara de 11.900 kg, foi carregado com 12 m3 de madeira (densidade de 480 kg m-3) e dirigido sobre a mesma entrelinha por 0, 2, 4 e 8 vezes. No segundo, o forwarder recebeu cargas correspondentes a 4, 8 e 12 m3 de madeira e dirigido quatro vezes sobre a mesma entrelinha. Em cada parcela, quatro entrelinhas foram compactadas pelas rodas. Foi realizado o plantio de eucalipto em covas de 30 x 30 x 30 cm, abertas sobre as trilhas compactadas. O teor de carbono orgânico total (COT) era de 406 e 272 g kg-1 e a umidade atual do solo era de 248 e 249 g kg-1 nas camadas de 0–5 e 5–10 cm de profundidade, respectivamente. O teor de argila era de 470 e de areia 440 g kg-1. As avaliações realizadas após a aplicação dos tratamentos, nas camadas de 0–5 e 5–10 cm de profundidade, foram: densidade do solo e agregados estáveis em água. Determinou-se, ainda, a velocidade de infiltração básica (VIB) pelo método do infiltrômetro de cilindro. Após 441 dias, estas mensurações foram realizadas novamente, sendo acrescidas de outras análises: COT, N total, N-NH4+, N-NO3-, porosidade e resistência à penetração. Nas plantas, foram mensurados altura, diâmetro à altura do peito e matéria seca de tronco. Verificou-se que o trânsito do forwarder aumentou a densidade, microporosidade e a resistência do solo à penetração e reduziu o diâmetro médio geométrico, a porosidade total, a macroporosidade e a infiltração de água no solo. Não houve efeito da compactação sobre a produção de matéria seca de tronco e altura das plantas. A maior parte dos efeitos da compactação foi manifestada por apenas duas passadas do forwarder. Os efeitos da compactação ainda permaneciam no solo após 441 dias do trânsito do forwarder.