O aumento da produtividade das florestas plantadas está associado ao clima e solos favoráveis, à utilização de tecnologia silvicultural avançada e ao rápido crescimento da área de plantações florestais. Além disso, observa-se que o crescimento das exportações se deve à adoção da colheita florestal, tecnologicamente avançada, devido à importação de maquinários, resultando em um maior rendimento das operações de colheita florestal.

Devido às importações desses equipamentos, as operações mecanizadas de colheita florestal intensificaram-se, promovendo compactação do solo, a qual provoca diminuição do crescimento das árvores por causa da redução na permeabilidade do solo à água, ao espaço reduzido para o desenvolvimento das raízes, à pobre aeração e ao aumento da resistência do solo à penetração, que podem limitar o crescimento e a penetração das raízes.

A compactação do solo pode ser avaliada usando várias propriedades do solo, como densidade, porosidade, resistência à penetração, condutividade hidráulica e a pressão de pré-consolidação, sendo esta a única propriedade capaz de estimar as pressões a serem aplicadas aos solos para evitar que a compactação ocorra. A pressão de pré-consolidação é um indicador da sustentabilidade da estrutura do solo, pois ela divide a curva de compressão do solo em duas regiões: uma de deformações elásticas e recuperáveis (região onde não ocorre compactação adicional do solo) e outra de deformações plásticas e não recuperáveis (região onde ocorre compactação adicional do solo). Assim, a maior pressão que deve ser aplicada aos solos para evitar a sua compactação é a pressão de pré-consolidação.

Como a umidade do solo varia ao longo do ano, para minimizar o risco de ocorrer sua compactação, o tráfego das operações de colheita florestal deve ser feito considerando os modelos de capacidade de suporte de carga que permitem determinar as variações da pressão de pré-consolidação em função da variação da umidade do solo.

Modelos de Capacidade de Suporte de Carga: Nos estudos de compressibilidade do solo, utiliza-se o ensaio de compressão uniaxial. Os resultados desse ensaio permitem obter a curva de compressão do solo, possibilitando quantificar as reduções de volume do solo e estimar, portanto, a suscetibilidade do solo à compactação.

O ensaio de compressão uniaxial consiste, basicamente, em aplicar sucessiva e continuamente pressões crescentes e preestabelecidas (25, 50, 100, 200, 400, 800 e 1600 kPa) a uma amostra indeformada de material de solo na condição parcialmente saturada. A curva de compressão do solo representa, graficamente, a relação entre o logaritmo da pressão aplicada e a densidade do solo ou o índice de vazios.

Quando o solo não sofreu nenhuma pressão prévia, essa relação é linear, e a aplicação de qualquer pressão resultará em deformações não recuperáveis, causando, portanto, compactação do solo. Entretanto, quando o solo já experimentou pressões prévias ou ciclos de secagem e umedecimento, a variação das pressões atuando sobre o solo determinará a formação de duas regiões distintas na curva de compressão do solo: a curva de compressão secundária (região de deformações pequenas, elásticas e recuperáveis) e a curva de compressão virgem (região de deformações plásticas e não recuperáveis).

A curva de compressão secundária representa os níveis de pressões experimentadas pelo solo no passado, sendo, portanto, função do manejo do solo, enquanto a curva de compressão virgem representa as primeiras pressões aplicadas ao solo. É na região da curva de compressão secundária que o solo deve ser cultivado ou trafegado, sem que ocorra compactação do solo. É esse componente da curva de compressão que reflete a história do manejo do solo e que tem sido quantificado através da determinação da pressão de pré-consolidação do solo.

Para uma mesma condição, o fator que governa a quantidade de deformação que poderá ocorrer no solo é a umidade e sua densidade inicial que reflete o estado de compactação inicial do solo (Dias Junior & Pierce, 1995; Dias Junior & Pierce, 1996). Assim, quando os solos estão mais secos, a pressão de pré-consolidação pode ser alta, condicionando ao solo uma maior capacidade de suporte de carga, que pode ser suficiente para aguentar as pressões aplicadas, e a compactação do solo pode não ser significativa.

Entretanto, quando a umidade é alta, a pressão de pré-consolidação é pequena, condicionando uma baixa capacidade de suporte de carga do solo, tornando-o mais suscetível à compactação. Dessa forma, o estudo da compressibilidade do solo pode servir como subsídio na tomada de decisão sobre executar ou não uma operação mecanizada ou até mesmo de trafegar ou não uma determinada área.

Considerando esses aspectos, Dias Junior (1994) desenvolveu um modelo denominado “modelo de capacidade de suporte de carga”, para solos de clima temperado, que prediz a máxima pressão que o solo pode suportar para diferentes umidades, sem causar compactação adicional, em função da pressão de pré-consolidação e da umidade solo. Modelos semelhantes a esse tem sido encontrados para diversas classes de solos brasileiros.

Os modelos de capacidade de suporte de carga têm sido usados para estimar a máxima pressão que pode ser aplicada aos solos, para evitar que a compactação adicional ocorra; avaliar a suscetibilidade à compactação de diferentes classes de solo; avaliar a suscetibilidade à compactação de diferentes horizontes; avaliar o efeito do tráfego sobre a pressão de pré-consolidação; avaliar a eficiência da disposição dos resíduos na dissipação das pressões aplicadas pelo tráfego e avaliar a recuperação natural da estrutura do solo.

As causas e os efeitos da compactação do solo já foram demonstrados por vários pesquisadores. Esses estudos demonstraram que a compactação do solo tem sido identificada como um dos principais processos causadores da degradação da estrutura dos solos. Os atributos físicos do solo, convencionalmente monitorados, não têm sido capazes de quantificar a capacidade de suporte de carga dos solos, não permitindo prever quais os níveis de pressões que podem ser aplicados para diferentes umidades sem que a compactação ocorra.

Por esse motivo, os modelos de capacidade de suporte de carga têm sido usados para prever os níveis de pressões que podem ser aplicados aos solos para diferentes umidades, sem que a compactação ocorra, e para quantificar os efeitos das operações mecanizadas sobre a estrutura dos solos.