24 2-2000 03

COMPORTAMENTO DA CURVA DE COMPACTAÇÃO DE CINCO
SOLOS DA REGIÃO DE LAVRAS (MG)1
MOACIR DE SOUZA DIAS JUNIOR2
ELKA ÉLICE VASCO DE MIRANDA3
RESUMO - Estudos do processo de compactação do
solo têm demonstrado que diferentes classes de solos
apresentam comportamentos distintos quando submeti-
dos ao processo de compactação, devido a vários fato-
res, tais como: energia de compactação, textura, maté-
ria orgânica, umidade e história de tensão. Portanto, o
entendimento do comportamento dos solos, quando
submetidos ao processo de compactação, é de grande
importância, principalmente para aspectos relacionados
ao manejo. Os objetivos deste estudo foram avaliar o
comportamento de cinco classes de solos da região de
Lavras (MG), quando compactados, usando o ensaio de
Proctor normal e propor uma maneira alternativa para
a obtenção da densidade do solo máxima. O estudo foi
conduzido utilizando-se amostras de material de solo da
camada 0-30 cm de profundidade das seguintes classes
de solos: Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo
Vermelho-Escuro, Latossolo Roxo, Podzólico Verme-
lho-Amarelo e Cambissolo. Por meio do ensaio de
Proctor normal, obteve-se as densidades dos solos má-
ximas e as umidades ótimas de compactação. Determi-
naram-se ainda a textura, densidade do solo e matéria
orgânica dos solos. Para uma mesma energia de com-
pactação, as densidades dos solos aumentaram até atin-
gir um ponto de máximo e, a seguir, diminuíram com o
aumento da umidade. As curvas de compactação dos
solos se assemelham quanto à forma independente da
classe de solo e seguiram o modelo da forma Ds = a U2
+ b U + c. À medida que os teores de areia aumenta-
ram, a densidade do solo máxima aumentou segundo o
modelo Dsmáx = a (Areia)2
+ b (Areia) + c. Já a umidade
ótima de compactação em função do teor de argila se-
guiu o modelo Uót = a (Argila) + b, enquanto a densi-
dade do solo máxima em função da umidade ótima de
compactação seguiu o seguinte modelo Dsmáx = a Uót +
b e, em função do teor de matéria orgânica, seguiu o
seguinte modelo Dsmáx = a (M.O) + b . Esses modelos
permitem estimar a densidade do solo máxima e umi-
dade ótima de compactação pela determinação da textu-
ra do solo e da matéria orgânica . Por serem essas aná-
lises de rotina em laboratórios de solo, esta forma de
determinação da densidade do solo máxima, representa
uma economia de tempo, além de uma simplificação da
maneira de sua obtenção. Entretanto, o uso desses mo-
delos para outras condições deve ser cuidadosamente
avaliado.
TERMOS DE INDEXAÇÃO: Curva de compactação, densidade do solo máxima, umidade ótima de compacta-
ção, ensaio de proctor normal.
BEHAVIOR OF THE COMPACTION CURVE OF FIVE SOILS CLASSES
OF THE LAVRAS REGIONA (MG)
ABASTRACT - Studies of soil compaction process
have showed that different soils types present different
behaviors when submitted to the soils compaction
process, due to different factors such as energy of
compaction, texture, organic matter, moisture content
and stress history. Therefore, the understanding of the
behavior of the soils when submitted to the compaction
process it is of great importance, mainly for aspects
related to the soil management. Thus, the objectives of
this study were to evaluate the behavior of five different
soils classes of the Lavras region Minas Gerais State
when compacted using Proctor normal test and suggest
an alternative way to determine the maximum soil bulk
density. In this study it was used soil samples of the
bulk densities of the soils increased until reach a
maximum point and to proceed they decreased with the
1. Pesquisa financiada pela FAPEMIG.
2. Professor Adjunto IV do Departamento de Ciência do Solo da UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS(UFLA),
Lavras – MG. Bolsista do CNPq.
3. Bolsista de Iniciação Científica da FAPEMIG.

Ciênc. agrotec., Lavras, v.24, n.2, p.337-346, abr./jun., 2000
338
layer 0-30 cm of depth of the following soils types:
Red-yellow Latosol, Dark-Red Latosol, Dusky Red
Latosol, Utissol, and Inceptsoil. Through the Proctor
normal test it was obtained the maximum bulk
densities and the optimum moisture content. It was still
determined the texture, soil bulk density and organic
matter of the soils. For a same compaction energy the
bulk densities of the soil increased until reach a
maximum pint and to proceed they decreased with the
increase of the moisture content. The soil compaction
curves resemble each other and their form are
independent of the soil type and they followed the
model Ds = a U2
+ b U + c. As the sand content
increased the maximum bulk density of the soil
increased according to the model Dsmáx = a (Sand)2
+ b
(Sand) + c. The optimum moisture content for
compaction is a function of the clay content and
followed the model Uót = a (Clay) + b, while the
maximum bulk density as a function of the optimum
moisture content followed the model Dsmáx = a (Uót) + b
and as a function of the organic matter content followed
the model Dsmáx = a (M.O) + b. These models allow us
to estimate the maximum bulk density and the optimum
moisture content for compaction through the determination
the soil textural and organic matter. For being a routine
analysis in soil laboratories, this form of determination of
the maximum bulk density, represents an economy of time,
besides a simplification in the way of its obtaining.
However, the uses of these models for another conditions
should be evaluated carefully.
INDEX TERMS: Compaction curve, maximum bulk density, optimum moisture content, Proctor normal test.
INTRODUÇÃO
Estudos do processo de compactação do solo têm
demostrado que diferentes classes de solos apresentam
comportamentos distintos quando submetidos ao pro-
cesso de compactação, devido a vários fatores, tais
como: energia de compactação, textura, teor de matéria
orgânica, umidade (Taylor e Henderson, 1959; Bodman
e Constantin, 1965; Grohmann e Queiroz Neto; 1966,
Silva , Libardi e Camargo, 1986; Ohu, Ayotamuno e
Folorunso, 1979; Stone e Ekwue, 1993; Dias Junior,
1994; Ekwue e Stone, 1995; Dias Junior e Pierce, 1996
e Ekwue e Stone, 1997), história de tensão induzida
pelos processos pedogenéticos de sua formação ou de-
vido ao manejo que o solo foi submetido no passado
(Dias Junior, 1994 e Dias Junior e Pierce, 1996). En-
tretanto, para uma mesma condição a propriedade que
governa a quantidade de deformação que poderá ocor-
rer no solo é a sua umidade no momento das operações
motomecanizadas (Dias Junior e Pierce, 1996). Por-
tanto, o estudo da compactação em diferentes classes de
solos submetidos a diferentes sistemas de manejo e com
diferentes umidades é de grande importância (Silva,
Libardi e Camargo, 1986).
Os ensaios mais utilizados no estudo da com-
pactação em laboratório têm sido o ensaio de compres-
são uniaxial e o ensaio de Proctor normal (Dias Junior,
1996). Neste estudo será dada ênfase ao ensaio de
Proctor normal. Através deste ensaio, obtém-se a curva
de compactação do solo. O tempo gasto na realização
do ensaio de Proctor normal é grande, e devido a esse
fato pesquisadores têm buscado maneiras alternativas e
mais rápidas para a determinação da densidade do solo
máxima e da umidade ótima de compactação (Figueire-
do, 1998). Algumas características do solo têm sido
usadas na tentativa de otimizar o tempo gasto nesse en-
saio, são eles: o limite de plasticidade (Ojeniyi e Dex-
ter, 1979 e Figueiredo, 1998) capacidade de campo
(Campbell, Stafford e Blackwell, 1980; Howard, Singer
e Frantz, 1981 e Figueiredo, 1998), e matéria orgânica
(Thomas, Hasler e Blevins, 1996; Zhang, Hartge e Rin-
ge, 1997 e Figueiredo, 1998).
Na engenharia civil, a aplicabilidade dos resul-
tados desse ensaio já estão bem definidos, entretanto,
para fins agrícolas, ainda carece de mais pesquisas (Fi-
gueiredo, 1998). Apesar disso, Raghavan, Alvo e
McKyes, (1990), por meio desse ensaio, observaram
que a umidade ótima de compactação dá uma idéia de
quando o trator começa a derrapar, o que contribuiu
significativamente para o aumento da compactação do
solo. Já Ohu, Ayotamuno e Folorunso (1987) observa-
ram que os solos com classe textural areia franca são
mais susceptíveis à compactação do que os solos franco
arenosos, devido ao teor de areia do primeiro ser maior
do que do solo franco arenoso. Além disso, Pacheco e
Dias Junior (1990) e Figueiredo (1998) observaram que
a umidade ótima de compactação diminuiu e a densida-
de do solo máxima correspondente aumentou, à medida
que o teor de areia aumentou. Assim sendo, de acordo
com Ohu, Ayotamuno e Folorunso, (1987) e Raghavan,
Alvo e McKyes, (1990), espera-se que a susceptibilida-
de do solo à compactação aumente à medida que o teor
de areia dos solos também aumente. Isso pode ser devi-
do ao fato de que as partículas dos solos com predomi-

339
nância da fração areia se rearrajarem mais acirrada-
mente do que nos solos com predominância da fração ar-
gila. Portanto, estudos adicionais que visem a obter um
melhor entendimento da curva de compactação para dife-
rentes classes de solos é necessária para entendermos me-
lhor a susceptibilidade dos solos à compactação.
Os objetivos deste estudo foram avaliar o
comportamento de cinco classes de solos da região de
Lavras (MG), compactados usando o ensaio de Proctor
normal, e propor uma maneira alternativa para a ob-
tenção da densidade do solo máxima com base nas ca-
racterísticas e propriedades físicas dos solos.
MATERIAL E MÉTODOS
Utilizaram-se no presente estudo os seguintes
solos localizados na região de Lavras (MG): Latossolo
Vermelho-Amarelo distrófico A moderado, textura ar-
gilosa, fase floresta tropical subcaducifólia, relevo sua-
ve-ondulado (LV), Latossolo Vermelho-Escuro distrófi-
co A moderado, textura argilosa, fase cerrado relevo
suave ondulado (LE); Latossolo Roxo distrófico A mo-
derado, textura argilosa, fase floresta tropical subpere-
nifólia, relevo suave ondulado (LR); Podzólico Vermelho-
Amarelo distrófico A moderado, textura média/argilosa,
fase floresta tropical subcaducifólia, relevo ondulado (PV)
e Cambissolo distrófico A moderado textura média fase
floresta tropical subcaducifólia relevo forte ondulado (Cd),
os quais estão localizados na região de Lavras, MG. A es-
colha desses solos se deve ao fato de serem os mais re-
presentativos da região em estudo (Silva, Lima e Curi,
1993). Em cada solo foram coletadas amostras defor-
madas na profundidade de 0-30 cm.
Para a caracterização física do solo, foram reali-
zadas análises texturais (Day, 1986), densidade do solo
(Blake e Hartge, 1986), ensaio de Proctor normal
(Stancati, Nogueira e Villar, 1981) e da matéria orgâni-
ca (Raij e Quaggio, 1977).
Para a obtenção da curva de compactação do
solo , compactaram-se pelo menos quatro corpos de
prova, com umidade crescentes. A compactação dos
corpos de prova se deu em três camadas, as quais rece-
beram 25 golpes do martelo usado no ensaio de Proctor
normal (Stancati, Nogueira e Villar, 1981), determi-
nando-se, a seguir, a densidade do solo. Para cada ca-
mada, uma amostra de solo foi coletada para a determi-
nação da umidade. Com os valores da umidade e da
densidade do solo, plotaram-se os pontos, obtendo-se
através do software Sigma Plot versão 2.0 (Jandel Cor-
poration, P.O Box 7005, San Rafael, CA, USA) as re-
gressões que melhor se ajustaram aos pontos determi-
nados em laboratório. No ponto de máximo da função
obtiveram-se a densidade do solo máxima (Dsmáx) e a
umidade ótima (Uót) de compactação através das ex-
pressões Dsmáx = - b/2a e Uót = - (b2
– 4ac)/4a (Iezzi et
al., 1978), em que a, b e c são os coeficientes de ajustes
das equações.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para a obtenção das curvas de compactação (Fi-
gura 1), os valores da densidade do solo (Ds) e da
umidade (U), obtidos através do ensaio de Proctor nor-
mal, foram plotados nos eixos das ordenadas e das abcis-
sas, respectivamente. A seguir, foi ajustado uma equação
do segundo grau do tipo Ds = a U2
+ b U + c, em que a, b e
c são parâmetros ajustados e com coeficiente de determi-
nação variando entre 0,89 e 0,99 (Tabela 1).
Analisando as curvas de compactação (Figura
1), observa-se que independente da classe de solo, a
medida que à umidade gravimétrica aumenta a densi-
dade do solo aumenta também, até atingir um valor
máximo e, a seguir, diminui devido à baixa compressi-
bilidade da água. No ponto de máximo, ou seja, no vér-
tice da parábola, obtém-se o valor da densidade do solo
máxima e da umidade ótima de compactação (Stancati,
, Nogueira e Villar, 1981; Silva Libardi e Camargo,
1986; Pacheco e Dias Junior, 1990 e Ekwue e Stone,
1995) (Tabela 2).
Para os solos estudados, os valores das densida-
des do solo máxima obedeceu a seguinte ordem decres-
cente de valores Cd > LV > PV> LE > LR (Figura 1 e
Tabela 2). Esse aumento da densidade do solo máxima
segue a mesma tendência da fração areia (Tabela 2) e
pode ser devido à maior capacidade de empacotamento
das partículas do solo devido à forma irregular dos
grãos de areia (Ohu, Ayotomuno e Folorunso., 1987 e
Pacheco e Dias Junior, 1990). Os valores das umidades
ótimas de compactação, entretanto, foram crescente na
seguinte ordem de valores Cd < LV < PV < LE < LR
(Figura 1 e Tabela 2), seguindo a mesma tendência do
teor de argila. O aumento da umidade ótima de com-
pactação com o teor de argila está relacionado com sua
capacidade de adsorção de água (Silva, Libardi e Ca-
margo, 1986 e Ekwue e Stone, 1997). Assim, com base
nos resultados do ensaio de Proctor normal, espera-se
que o Cambissolo tenha problemas de compactação a
umidades mais baixas do que os demais solos, enquanto
o Latossolo Roxo atingirá a sua densidade do solo má-
xima a maiores umidades do que os outros solos (Figu-
ra 1 e Tabela 2). Esse fato pode constituir uma vanta-
gem em relação ao tempo disponível para a realização
das operações motomecanizadas necessárias para o
preparo do solo em condições adversas de umidade.

340
U, kg kg
-1
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40
Ds,Mgm
-3
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
LR
LE
LV
PV
Cd
FIGURA 1 - Curvas de compactação.
A (Areia), g kg-1
100 150 200 250 300 350 400 450 500
Dsmáx
,Mgm-3
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
Dsmáx
= 2,15 x 10-6
A2
- 7,82 x 10-4
A + 1,50 R2
= 0,97
LR
LE
LV
PV
Cd
FIGURA 2 - Curva da densidade do solo máxima em função do teor de areia.

341
TABELA 1 - Coeficientes de ajuste das equações do tipo Ds = a U2
+ b U + c, para o LR, LE, LV, PV e Cd.
Classe de Solo a b c R2
LR - 23,84 14,22 - 0,69 0,99
LE - 35,94 18,89 - 1,04 0,98
LV - 22,21 9,06 0,65 0,94
PV - 14,76 6,55 0,80 0,95
Cd - 15,49 4,93 1,25 0,89
TABELA 2 - Valores da densidade do solo máxima, umidade ótima de compactação, argila, silte, areia e matéria
orgânica para o LR, LE, LV, PV e Cd.
Classe de solo
Dsi
(Mg m-3
)
Dsmáx
(Mg m-3
)
Uót
(kg kg-1
)
Argila
(g kg-1
)
Silte
(g kg-1
)
Areia
(g kg-1
)
M.O
(g kg-1
)
LR 1,31 1,43 0,30 570 270 160 1,86
LE 1,12 1,44 0,26 570 180 250 2,10
LV 1,15 1,57 0,20 370 170 460 0,95
PV 1,29 1,53 0,22 300 310 390 1,86
Cd 1,29 1,64 0,16 130 390 480 0,43
Os valores das densidades do solo máxima em
função do teor de areia, para as diferentes classes de
solos, podem ser estimados através da equação Dsmáx =
2,15 x 10-6
(areia)2
– 7,82 x 10-4
(areia) + 1,50, com
uma boa precisão devido ao seu alto valor do coefici-
ente de determinação igual a 0,97 (Figura 2).
Para a determinação da umidade ótima de com-
pactação, em função do teor de argila se faz necessário,
em primeiro lugar, a obtenção da umidade ótima de
compactação através da equação Uót = 2,68 x 10-4
(ar-
gila) + 0,12, com R2
= 0,86 (Figura 3) e, a seguir, de-
termina-se a densidade do solo máxima através da
equação Dsmáx = - 1,60 Uót + 1,89, com R2
= 0,95 (Fi-
gura 4). Equação semelhante a esta última foi encon-
trada por Ekwue e Stone (1997), para um conjunto de
48 valores de Dsmáx e Uót , o que contribui para a vali-
dação do modelo encontrado neste trabalho. Para a de-
terminação das densidades do solo máxima, em função
do teor de matéria orgânica para as diferentes classes de
solos, a equação Dsmáx = - 0,11 (M.O) + 1,69 com R2
=
0,84 pode ser usada (Figura 5). Esse resultado corrobo-
ra com os resultados obtidos por Thomas, Hasler e Ble-
vins (1996), os quais obtiveram equação semelhante.
Para verificar a capacidade de predição da
Dsmáx, pelos modelos desenvolvidos neste trabalho,
foram plotados os valores da Dsmáx , estimados atra-
vés dos modelos versus os valores observados em la-
boratório (Figuras 6, 7 e 8). Como critérios para
avaliar a capacidade de predição dos modelos, foram
adotados a linha 1:1, que indica o quanto os valores
estimados estão próximos dos valores observados em
laboratório e o coeficiente de determinação da re-
gressão ajustada entre os valores estimados e os
observados.

342
Argila, g kg-1
100 200 300 400 500 600
Uót
,kgkg-1
0,14
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
Uót = 2,68 x 10
-4
Argila + 0,12 R
2
= 0,86
LR
LE
LV
PV
Cd
FIGURA 3 - Umidade ótima de compactação em função do teor de argila.
U ót
, k g k g
-1
0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32
Ds
máx
,Mgm
-3
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
D sm á x = -1,60 Uót + 1,89 R
2
= 0,95
L R
L E
L V
P V
C d
FIGURA 4 - Densidade do solo máxima em função da umidade ótima de compactação.

343
M.O, g kg
-1
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Dsmáx
,Mgm
-3
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
Dsmáx = - 0,11 (M.O) + 1,69 R
2
= 0,84
LR
LE
LV
PV
Cd
FIGURA 5 - Densidade do solo máxima em função do teor de matéria orgânica.
Dsmax
observado, Mg m-3
1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70
Dsmáxestimado(areia),Mgm
-3
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
Dsmáx est
= 0,90 Dsmáx obs
+ 0,14 R2
= 0,97
LR LE
LV
PV
Cd
1:1
FIGURA 6 - Densidade do solo máxima estimada usando o teor de areia em função da densidade do solo máxima
observada.

344
Dsmax
observado, Mg m
-3
1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70
Dsmáx
estimado(argila),Mgm
-3
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
Dsmáx est = 0,84 Dsmáx obs + 0,25 R
2
= 0,91
LR LE
LV
PV
Cd
1:1
FIGURA 7 - Densidade do solo máxima estimada usando a umidade ótima de compactação em função da densida-
de do solo máxima observada.
Dsmax
observado, Mg m
-3
1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70
Dsmáx
estimado(M.O),Mgm-3
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
Dsmáx est
= 0,82 Dsmáx obs
+ 0,29 R
2
= 0,84
LR
LE
LV
PV
Cd
1:1
FIGURA 8 - Densidade do solo máxima estimada usando o teor de matéria orgânica em função da densidade do
solo máxima observada.

345
Analisando as figuras 6, 7 e 8, observa-se que a
densidade do solo máxima pode ser estimada tanto em
função do teor de areia como em função da umidade
ótima de compactação ou em função do teor de matéria
orgânica, devido à proximidade da reta de regressão
com a linha 1:1 e devido aos valores dos coeficientes de
determinação iguais a 0,97; 0,91 e 0,84, respectiva-
mente. Entretanto, devido à maior proximidade da
reta de regressão com a linha 1:1 e ao maior coefici-
ente de determinação, aconselha-se que a determina-
ção da densidade do solo máxima seja feita através
da equação da Dsmáx , em função do teor de areia.
Assim, esses modelos permitem estimar a densidade
do solo máxima e umidade ótima de compactação
através da determinação da análise textural. Por se-
rem essas análises de rotina em laboratórios de solo,
essa forma de determinação da densidade do solo má-
xima representa uma economia de tempo, além de uma
simplificação da maneira de sua obtenção. Entretanto, o
uso desses modelos para outras condições devem ser
cuidadosamente avaliado.
CONCLUSÕES
a) Os valores das densidades do solo máxima
obedeceu à seguinte ordem decrescente de valores,
Cd>LV>PV>LE>LR, enquanto as umidades ótimas de
compactação seguiram a seguinte ordem crescente de
valores Cd<LV<PV<LE<LR.
b) Os valores da densidade do solo máxima se-
guiu os seguintes modelos: Dsmáx = 2,15 x 10-6
(Areia)2
– 7,82 x 10-4
(Areia) + 1,50, Dsmáx = - 1,60 Uót + 1,89 e
Dsmáx = - 0,11 (M.O) + 1,69, enquanto que a umidade
ótima seguiu o modelo Uót = 2,68 x 10-4
(Argila) +
0,12.
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